Fiche technique LED SMD LTST-C150TBKT-5A - Bleue InGaN - 5mA - 45mcd - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques d'une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD). Le composant utilise une puce semi-conductrice en Nitrure de Gallium-Indium (InGaN) pour produire une lumière bleue. Il est conçu pour les processus d'assemblage automatisés et est conditionné en bande et bobine pour la production en grande série.

Les principaux avantages de ce composant incluent sa compatibilité avec les processus de soudage par refusion infrarouge, son aptitude à être utilisé avec des équipements de placement automatique et sa classification en tant que produit vert conforme à la directive RoHS. Son marché cible principal comprend l'électronique grand public, les voyants lumineux, les applications de rétroéclairage et l'éclairage général où une source de lumière bleue compacte et fiable est requise.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Le composant ne doit pas être utilisé au-delà de ces limites pour éviter des dommages permanents.

• Dissipation de puissance :76 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur dans des conditions spécifiées.
• Courant direct de crête :100 mA. C'est le courant instantané maximal, autorisé uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms).
• Courant direct continu :20 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Plage de température de fonctionnement :-20°C à +80°C. La plage de température ambiante dans laquelle la LED est conçue pour fonctionner correctement.
• Plage de température de stockage :-30°C à +100°C. La plage de température pour le stockage hors fonctionnement.
• Condition de soudage infrarouge :260°C pendant 10 secondes. Le profil thermique maximal que le composant peut supporter pendant le soudage par refusion.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante (Ta) de 25°C et définissent la performance typique.

• Intensité lumineuse (I_V) :11,2 - 45,0 mcd (min - max) à un courant direct (I_F) de 5mA. Cela mesure la luminosité perçue de la lumière émise.
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés (typique). C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur maximale, indiquant un diagramme de rayonnement large.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :468 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :465,0 - 475,0 nm à I_F=5mA. C'est la longueur d'onde unique qui représente le mieux la couleur perçue de la lumière.
• Demi-largeur spectrale (Δλ) :25 nm (typique). Une mesure de la pureté spectrale ; une valeur plus petite indique une source lumineuse plus monochromatique.
• Tension directe (V_F) :2,65 - 3,05 V (min - max) à I_F=5mA. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit du courant.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (max) à une tension inverse (V_R) de 5V. Le faible courant de fuite lorsque la LED est polarisée en inverse. Le composant n'est pas conçu pour fonctionner en inverse.

3. Explication du système de tri

Pour assurer la cohérence de la production, les LED sont triées en catégories (bins) en fonction de paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences de tolérance spécifiques pour leur application.

3.1 Tri par tension directe

Les unités sont triées en quatre catégories (1-4) en fonction de leur tension directe à 5mA, chacune avec une plage de 0,1V. La tolérance sur chaque catégorie est de ±0,1V.

• Catégorie 1 : 2,65V - 2,75V
• Catégorie 2 : 2,75V - 2,85V
• Catégorie 3 : 2,85V - 2,95V
• Catégorie 4 : 2,95V - 3,05V

3.2 Tri par intensité lumineuse

Les unités sont triées en six catégories (L1, L2, M1, M2, N1, N2) en fonction de l'intensité lumineuse à 5mA. La tolérance sur chaque catégorie est de ±15%.

• L1 : 11,2 - 14,0 mcd
• L2 : 14,0 - 18,0 mcd
• M1 : 18,0 - 22,4 mcd
• M2 : 22,4 - 28,0 mcd
• N1 : 28,0 - 35,5 mcd
• N2 : 35,5 - 45,0 mcd

3.3 Tri par longueur d'onde dominante

Les unités sont triées en deux catégories (AC, AD) en fonction de la longueur d'onde dominante à 5mA. La tolérance pour chaque catégorie est de ±1 nm.

• AC : 465,0 - 470,0 nm
• AD : 470,0 - 475,0 nm

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (par exemple, Figure 1 pour la distribution spectrale, Figure 5 pour l'angle de vision), leur interprétation typique est cruciale pour la conception.

4.1 Caractéristique Courant vs. Tension (I-V)

La tension directe (V_F) présente une relation logarithmique avec le courant direct (I_F). Elle est non linéaire, avec une tension de seuil (environ 2,6-2,8V pour le bleu InGaN) en dessous de laquelle très peu de courant circule. Au-delà de ce seuil, de petites augmentations de tension provoquent de fortes augmentations de courant. Par conséquent, les LED sont généralement pilotées par une source de courant constant, et non par une tension constante, pour assurer une sortie lumineuse stable et éviter l'emballement thermique.

4.2 Caractéristique Intensité lumineuse vs. Courant (L-I)

La sortie lumineuse (intensité lumineuse) est généralement proportionnelle au courant direct sur une plage significative. Cependant, l'efficacité (lumens par watt) peut atteindre un pic à un certain courant puis diminuer à des courants plus élevés en raison de l'augmentation de la génération de chaleur et d'autres processus de recombinaison non radiatifs au sein du semi-conducteur.

4.3 Dépendance à la température

La performance des LED est sensible à la température. Typiquement, lorsque la température de jonction augmente :

• Tension directe (V_F) :Diminue. Cela a des implications pour les circuits de pilotage à tension constante.
• Intensité/Flux lumineux :Diminue. Des températures plus élevées réduisent l'efficacité quantique interne.
• Longueur d'onde dominante :Peut se déplacer légèrement, généralement vers des longueurs d'onde plus longues (décalage vers le rouge), ce qui peut affecter la perception des couleurs dans les applications de précision.

Une gestion thermique efficace est essentielle pour maintenir les performances et la longévité.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le composant est conforme à un contour de boîtier standard EIA. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres, avec une tolérance générale de ±0,10 mm sauf indication contraire. Le boîtier comporte une lentille transparente, optimale pour la puce InGaN bleue car elle n'altère pas la couleur de sortie (contrairement à une lentille diffusante ou teintée).

5.2 Identification de la polarité

La polarité est un aspect critique de l'installation des LED. La fiche technique inclut un diagramme montrant les marquages de cathode et d'anode sur le composant. Typiquement, la cathode est indiquée par un marquage vert, une encoche ou une patte/plot plus court. Une polarité incorrecte empêchera la LED de s'allumer et l'application d'une tension inverse significative peut endommager le composant.

5.3 Configuration recommandée des pastilles de soudure

Un motif de pastilles (empreinte) recommandé pour le circuit imprimé (PCB) est fourni. Le respect de ces dimensions assure une formation correcte des joints de soudure, un bon alignement et une stabilité mécanique pendant et après le processus de refusion. La conception des pastilles influence également le chemin thermique pour la dissipation de la chaleur loin de la jonction de la LED.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion infrarouge (IR) suggéré pour les processus de soudure sans plomb est fourni. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :150-200°C pendant un maximum de 120 secondes pour chauffer progressivement la carte et activer le flux.
• Température de crête :Maximum de 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Le temps pendant lequel les joints de soudure restent au-dessus du point de fusion de la pâte à souder est critique pour un bon mouillage. Le profil à la page 3 de la fiche technique fournit une référence visuelle conforme aux normes JEDEC.
• Taux de refroidissement :Un refroidissement contrôlé est recommandé pour minimiser les contraintes thermiques sur le composant et la carte.

Il est souligné que le profil optimal dépend de la conception spécifique de la carte, des composants, de la pâte à souder et du four, une caractérisation est donc nécessaire.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est requise :

• Température du fer :Maximum 300°C.
• Temps de soudage :Maximum 3 secondes par joint.
• Limite :Le soudage manuel ne doit être effectué qu'une seule fois pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et à la puce semi-conductrice.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage est requis après le soudage, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. Il est recommandé d'immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute. L'utilisation de produits chimiques non spécifiés peut endommager le matériau du boîtier plastique ou la lentille.

6.4 Stockage et manipulation

• Précautions ESD :Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). La manipulation avec des bracelets antistatiques, des gants antistatiques et sur un équipement correctement mis à la terre est obligatoire.
• Sensibilité à l'humidité :Le boîtier est sensible à l'humidité. Une fois le sachet scellé étanche à l'humidité d'origine (avec dessicant) ouvert, les composants doivent être utilisés dans la semaine s'ils sont stockés à ≤30°C et ≤60% HR. Pour un stockage plus long hors du sachet d'origine, un stockage dans un récipient scellé avec dessicant ou dans une atmosphère d'azote est requis. Les composants stockés plus d'une semaine en dehors de l'emballage d'origine doivent être "cuits" (par exemple, à 60°C pendant 20 heures) avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le composant est fourni dans un conditionnement standard de l'industrie pour l'assemblage automatisé :

• Diamètre de la bobine :7 pouces de diamètre.
• Quantité par bobine :3000 pièces.
• Quantité minimale de commande :500 pièces pour les quantités restantes.
• Spécifications de la bande :Conforme à la norme ANSI/EIA 481-1-A-1994. Les alvéoles vides sont scellées avec un ruban de couverture supérieur.
• Composants manquants :Le nombre maximum de composants manquants consécutifs ("lampes manquantes") dans la bande est de deux.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

• Voyants d'état :Lumières d'alimentation, de connectivité ou d'état opérationnel sur l'électronique grand public, les appareils électroménagers et l'équipement industriel.
• Rétroéclairage :Pour petits écrans LCD, claviers ou panneaux décoratifs.
• Éclairage décoratif :Dans la signalétique, l'éclairage d'accentuation ou les gadgets grand public.
• Systèmes de capteurs :Comme source lumineuse pour capteurs optiques ou interrupteurs optiques.

Avis important :La fiche technique spécifie que ces LED sont destinées à des équipements électroniques ordinaires. Les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle, en particulier lorsque la défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (par exemple, aviation, dispositifs médicaux, systèmes de sécurité), nécessitent une consultation et une approbation préalables.

8.2 Considérations de conception de circuit

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance de limitation de courant en série ou un circuit intégré pilote LED à courant constant dédié. La valeur est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique pour garantir que le courant ne dépasse pas la limite même avec des variations d'une pièce à l'autre.
• Dissipation de puissance :Assurez-vous que la puissance calculée (P = V_F* I_F) ne dépasse pas la valeur maximale absolue de 76 mW, en considérant le pire cas pour V_Fet la température ambiante.
• Protection contre la tension inverse :S'il existe une possibilité qu'une tension inverse soit appliquée (par exemple, dans les circuits CA ou avec des charges inductives), une diode de protection doit être placée en parallèle avec la LED (cathode à anode) pour limiter la tension inverse.
• Gestion thermique :Pour les conceptions fonctionnant à des courants élevés ou dans des températures ambiantes élevées, assurez-vous que le PCB offre un dégagement thermique adéquat. Des pastilles de cuivre connectées aux plans de masse/alimentation peuvent aider à dissiper la chaleur.

9. Introduction technologique et principe de fonctionnement

Cette LED est basée sur une puce semi-conductrice en Nitrure de Gallium-Indium (InGaN). L'InGaN est un matériau semi-conducteur à bande interdite directe dont l'énergie de bande interdite peut être ajustée en faisant varier le rapport Indium/Gallium. Pour les LED bleues, une composition spécifique est utilisée, résultant en une bande interdite correspondant à l'émission de photons dans la plage de longueurs d'onde bleue (environ 465-475 nm).

Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active du semi-conducteur. Ils se recombinent de manière radiative, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). Le boîtier en époxy transparent sert de lentille, façonnant le faisceau lumineux et offrant une protection environnementale à la puce semi-conductrice délicate et aux fils de connexion.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?

Longueur d'onde de crête (λ_P) :La longueur d'onde unique où la puissance spectrale de sortie est la plus élevée. C'est une mesure physique.
Longueur d'onde dominante (λ_d) :La longueur d'onde unique qui correspond le mieux à la couleur perçue de la lumière telle que définie par la réponse de l'œil humain (diagramme de chromaticité CIE). Pour les sources monochromatiques comme les LED bleues, elles sont souvent très proches, mais la longueur d'onde dominante est plus pertinente pour la perception des couleurs.

10.2 Puis-je alimenter cette LED en continu à 20mA ?

Oui, 20mA est le courant direct continu maximal recommandé. Cependant, pour une durée de vie maximale et une efficacité optimale, l'alimenter à un courant plus faible (par exemple, 5mA comme utilisé pour les tests) est souvent suffisant pour les applications de voyants et génère moins de chaleur.

10.3 Pourquoi existe-t-il un système de tri ?

Les variations de fabrication entraînent de légères différences de V_F, d'intensité et de longueur d'onde entre les LED individuelles. Le tri les classe en groupes avec des paramètres étroitement contrôlés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des catégories qui assurent une luminosité et une couleur cohérentes sur toutes les unités de leur produit, ce qui est crucial pour les réseaux multi-LED ou les applications avec des exigences de couleur strictes.

10.4 Comment interpréter l'angle de vision ?

Un angle de vision de 130 degrés (2θ_1/2) signifie que l'angle par rapport à l'axe central où la luminosité tombe à 50% de la valeur sur l'axe est de 65 degrés. Par conséquent, la largeur angulaire totale du faisceau à mi-puissance est de 130 degrés. Cela indique un diagramme lumineux très large et diffus, adapté à l'éclairage de grandes surfaces ou aux voyants qui doivent être vus sous de nombreux angles.