Fiche technique LED SMD LTST-108TBKT - Dimensions 3.2x2.8x1.9mm - Tension 2.8-3.8V - Puissance 80mW - Bleu InGaN - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une diode électroluminescente (LED) pour montage en surface (SMD). Ce composant est conçu pour les processus d'assemblage automatisé de cartes de circuits imprimés (PCB), le rendant adapté à la production en grande série. Son format miniature répond aux besoins des applications à espace restreint dans divers secteurs électroniques.

1.1 Caractéristiques

• Conforme aux directives RoHS (Restriction des substances dangereuses).
• Conditionné en bande de 8 mm sur bobines de 7 pouces de diamètre pour équipements de placement automatique.
• Boîtier standardisé EIA pour une compatibilité de conception.
• Logique d'entrée compatible, adapté pour une commande directe depuis des circuits numériques standards.
• Conçu pour être compatible avec les processus de placement automatique et de soudage par refusion infrarouge (IR).
• Préconditionné au niveau de sensibilité à l'humidité JEDEC 3 (MSL 3).

1.2 Applications

Cette LED est destinée à être utilisée comme indicateur d'état, élément de rétroéclairage ou source lumineuse de signalisation dans une large gamme d'équipements électroniques. Les domaines d'application typiques incluent :

• Appareils de télécommunication (ex. : téléphones sans fil, téléphones cellulaires).
• Équipements de bureautique (ex. : ordinateurs portables, systèmes réseau).
• Appareils électroménagers grand public.
• Équipements de contrôle et de surveillance industriels.
• Enseignes intérieures et éclairage de panneaux avant.

2. Paramètres techniques : interprétation objective approfondie

Les sections suivantes détaillent les paramètres électriques, optiques et environnementaux critiques qui définissent les performances et les limites opérationnelles du composant.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti. Toutes les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Dissipation de puissance (Pd) :80 mW. C'est la perte de puissance maximale autorisée dans le dispositif, principalement sous forme de chaleur due au courant direct.
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :100 mA. C'est le courant direct instantané maximal, autorisé uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms).
• Courant direct continu (I_F) :20 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le dispositif est conçu pour fonctionner.
• Plage de température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C. La plage de température pour le stockage hors fonctionnement.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces caractéristiques sont mesurées dans des conditions de test standard (Ta=25°C, I_F=20mA) et représentent les performances typiques.

• Intensité lumineuse (I_V) :112,0 - 280,0 mcd (millicandela). La luminosité perçue de la LED mesurée par un capteur filtré selon la réponse photopique de l'œil CIE. La large plage est gérée via un système de classement (binning).
• Angle de vision (2θ_1/2) :110° (typique). Défini comme l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur axiale. Un angle de 110° indique un modèle d'émission large et diffus, adapté aux applications d'indicateur.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :468 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :465 - 475 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur (bleu). Elle est dérivée des coordonnées chromatiques CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :25 nm (typique). La largeur de bande spectrale mesurée à la moitié de l'intensité maximale (largeur à mi-hauteur - FWHM).
• Tension directe (V_F) :2,8 - 3,8 V. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée au courant direct spécifié (20mA).
• Courant inverse (I_R) :10 μA (maximum) à V_R=5V. Le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; ce paramètre est uniquement à des fins de test.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir la cohérence de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en groupes de performance ou "bins". Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences d'application spécifiques.

3.1 Classement de la tension directe (V_F)

Les unités sont en Volts à I_F= 20mA. La tolérance dans chaque bin est de ±0,10V.

• Bin D7 : 2,8V (Min) - 3,0V (Max)
• Bin D8 : 3,0V - 3,2V
• Bin D9 : 3,2V - 3,4V
• Bin D10 : 3,4V - 3,6V
• Bin D11 : 3,6V - 3,8V

3.2 Classement de l'intensité lumineuse (I_V)

Les unités sont en millicandela (mcd) à I_F= 20mA. La tolérance dans chaque bin est de ±11%.

• Bin R1 : 112 mcd - 140 mcd
• Bin R2 : 140 mcd - 180 mcd
• Bin S1 : 180 mcd - 224 mcd
• Bin S2 : 224 mcd - 280 mcd

3.3 Classement de la longueur d'onde dominante (λ_d)

Les unités sont en nanomètres (nm) à I_F= 20mA. La tolérance dans chaque bin est de ±1nm.

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

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes de performance typiques donnent un aperçu de l'évolution des paramètres avec les conditions de fonctionnement. Elles sont essentielles pour une conception de circuit robuste.

4.1 Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)

La courbe I-V montre la relation exponentielle entre le courant et la tension. Le fonctionnement de la LED nécessite un mécanisme de limitation de courant (ex. : une résistance série ou un pilote à courant constant) pour éviter de dépasser le courant maximal nominal, car de petites augmentations de tension peuvent entraîner de fortes augmentations de courant.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Cette courbe montre généralement une relation quasi linéaire entre le courant d'alimentation et le flux lumineux dans la plage de fonctionnement recommandée. Cependant, l'efficacité peut diminuer à des courants très élevés en raison d'effets thermiques accrus.

4.3 Distribution spectrale

La courbe de sortie spectrale est centrée sur la longueur d'onde de crête de 468 nm avec une demi-largeur typique de 25 nm, définissant la pureté de la couleur bleue.

4.4 Dépendance à la température

Des paramètres clés comme la tension directe et l'intensité lumineuse dépendent de la température. La tension directe diminue généralement avec l'augmentation de la température de jonction, tandis que l'intensité lumineuse diminue généralement. Les concepteurs doivent tenir compte de la gestion thermique, en particulier dans les applications à haute puissance ou à température ambiante élevée.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le composant présente un boîtier SMD standard. Les dimensions critiques incluent une taille de corps d'environ 3,2 mm de longueur, 2,8 mm de largeur et une hauteur de 1,9 mm. Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0,2 mm sauf indication contraire. La couleur de la lentille est transparente, et la couleur de la source lumineuse est bleu InGaN.

5.2 Schéma de pastilles de fixation PCB recommandé

Un diagramme de motif de pastilles est fourni pour concevoir l'empreinte PCB. Ce motif est optimisé pour une formation fiable des joints de soudure pendant le soudage par refusion infrarouge ou en phase vapeur, assurant une fixation mécanique et une dissipation thermique appropriées.

5.3 Identification de la polarité

La cathode est généralement indiquée par un marqueur visuel sur le boîtier, tel qu'une encoche, un point vert ou un coin coupé. La polarité correcte doit être respectée pendant l'assemblage pour garantir un fonctionnement correct.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR

Un profil de température suggéré, conforme à la norme J-STD-020B pour les processus de soudage sans plomb, est fourni. Les paramètres clés incluent :

• Température de préchauffage :150-200°C
• Temps de préchauffage :Maximum 120 secondes.
• Température de crête :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Conformément à la courbe de profil fournie.
• Temps total de soudage :Maximum 10 secondes à la température de crête (maximum deux cycles de refusion autorisés).

Note :Le profil optimal dépend de la conception spécifique du PCB, de la pâte à souder et du four. Le profil fourni sert de cible générique basée sur les normes JEDEC.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, utilisez un fer à souder dont la température ne dépasse pas 300°C. Le temps de contact doit être limité à un maximum de 3 secondes, et cela ne doit être effectué qu'une seule fois.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est requis, utilisez uniquement les solvants spécifiés. L'immersion de la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute est acceptable. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager le matériau du boîtier.

6.4 Stockage et manipulation

• Emballage scellé :Stocker à ≤30°C et ≤70% d'humidité relative (HR). La durée de conservation est d'un an lorsqu'il est stocké dans le sac étanche à l'humidité d'origine avec dessiccant.
• Emballage ouvert :Pour les composants retirés de leur sac étanche à l'humidité, l'ambiance de stockage ne doit pas dépasser 30°C et 60% HR. Il est recommandé de terminer le soudage par refusion IR dans les 168 heures (7 jours) suivant l'exposition.
• Exposition prolongée :Les LED exposées pendant plus de 168 heures doivent être cuites à environ 60°C pendant au moins 48 heures avant l'assemblage par soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis en bande porteuse gaufrée avec une bande de couverture.

• Largeur de la bande porteuse : 8mm.
• Diamètre de la bobine :7 pouces (178mm).
• Quantité par bobine :4000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Circuits d'application typiques

La LED doit être pilotée avec un dispositif de limitation de courant. La méthode la plus simple est une résistance série. La valeur de la résistance (R_s) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R_s= (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique (ex. : 3,8V) pour garantir un courant suffisant dans toutes les conditions. Par exemple, avec une alimentation de 5V et un I_Fcible de 20mA : R_s= (5V - 3,8V) / 0,020A = 60Ω. Une résistance standard de 62Ω ou 68Ω serait appropriée. Pour la précision ou la stabilité, un pilote à courant constant est recommandé.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible (80mW), une conception thermique efficace sur le PCB reste importante pour la longévité et la stabilité des performances, en particulier à haute température ambiante ou dans des espaces clos. Assurez-vous que la conception des pastilles PCB fournit un dégagement thermique adéquat et considérez la disposition globale de la carte pour la dissipation de chaleur.

8.3 Conception optique

Le large angle de vision de 110° rend cette LED adaptée aux applications nécessitant une visibilité étendue. Pour une lumière focalisée ou dirigée, des optiques secondaires (lentilles, guides de lumière) seraient nécessaires. La lentille transparente est optimale pour une émission de couleur fidèle.

9. Comparaison et différenciation technique

Ce composant appartient à une famille de LED SMD standards. Ses principaux points de différenciation incluent sa combinaison spécifique d'une puce bleue InGaN, un large angle de vision et sa structure de classement pour V_F, I_V, et λ_d. Comparé aux alternatives non classées ou classées de manière large, il offre aux concepteurs un plus grand contrôle sur la cohérence des couleurs et l'appariement de la luminosité dans les réseaux multi-LED, ce qui est crucial pour des applications comme le rétroéclairage ou les indicateurs d'état où une apparence uniforme est requise.

10. Questions fréquemment posées (Basées sur les paramètres techniques)

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

La longueur d'onde de crête (λ_p)est la longueur d'onde physique à laquelle la LED émet le plus de puissance optique.La longueur d'onde dominante (λ_d)est une valeur calculée basée sur la perception humaine des couleurs (coordonnées CIE) qui représente le mieux la couleur que nous voyons. Pour les LED monochromatiques comme ce bleu, elles sont souvent proches, mais λ_dest le paramètre pertinent pour l'appariement des couleurs.

10.2 Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation de 3,3V sans résistance ?

No.Ce n'est pas recommandé et risque d'endommager la LED. La tension directe varie de 2,8V à 3,8V. À 3,3V, une LED avec une V_Fà l'extrémité basse de la plage (ex. : 2,9V) subirait une surtension de courant non contrôlée et potentiellement destructrice. Utilisez toujours un mécanisme de limitation de courant.

10.3 Pourquoi y a-t-il une durée de vie de 168 heures après ouverture du sac barrière à l'humidité ?

Les boîtiers SMD peuvent absorber l'humidité de l'atmosphère. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut s'évaporer rapidement, créant une pression interne qui peut fissurer le boîtier (effet "pop-corn" ou délaminage). La limite de 168 heures est le temps d'exposition sûr pour le niveau de sensibilité à l'humidité spécifié (MSL 3) avant qu'un séchage ne soit requis.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs multiples pour un routeur réseau.Le panneau nécessite 10 LED bleues identiques pour indiquer l'activité des liaisons et l'état de l'alimentation. Pour garantir que toutes les LED apparaissent également brillantes et de la même teinte de bleu, le concepteur doit spécifier des codes de bin serrés lors de la commande. Par exemple, spécifier le Bin S1 pour l'intensité (180-224 mcd) et le Bin AC pour la longueur d'onde (465-470 nm) garantirait une cohérence visuelle sur tout le panneau. Le circuit de commande utiliserait une ligne commune de 5V avec des résistances série individuelles de 68Ω pour chaque LED, calculées sur la base de la V_Fmaximale pour garantir un courant suffisant même pour les LED des bins de tension plus élevée.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons du matériau de type n se recombinent avec les trous du matériau de type p dans la région active. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La couleur spécifique (longueur d'onde) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés dans la région active. Cette LED particulière utilise du Nitrure de Gallium Indium (InGaN) comme matériau actif, capable de produire une lumière à haute efficacité dans le spectre bleu.

13. Tendances technologiques

Le développement des LED SMD continue de se concentrer sur plusieurs domaines clés : augmentation de l'efficacité lumineuse (plus de lumière par watt électrique), amélioration de la restitution des couleurs et de la cohérence, miniaturisation accrue des boîtiers et fiabilité améliorée dans des conditions de fonctionnement à température et courant plus élevés. L'utilisation de matériaux semi-conducteurs avancés comme l'InGaN a été déterminante pour réaliser des LED bleues et vertes de haute luminosité, qui sont également fondamentales pour produire de la lumière blanche via conversion par phosphore. La tendance vers l'automatisation et l'Internet des Objets (IoT) stimule la demande de solutions d'indicateurs fiables, compactes et écoénergétiques comme ce composant.