Fiche technique LED SMD LTST-C990KRKT - Rouge AlInGaP - 20mA - 1.6-2.4V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une lampe LED à montage en surface (SMD) compacte et à haute luminosité. Conçue pour l'assemblage automatisé sur circuit imprimé (CI), ce composant est idéal pour les applications à espace restreint dans un large éventail d'équipements électroniques.

1.1 Caractéristiques

• Conforme aux directives environnementales RoHS.
• Intègre une lentille en dôme pour une distribution de lumière optimisée.
• Utilise une puce semi-conductrice Ultra Brillante en Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) pour une haute efficacité lumineuse dans le spectre rouge.
• Conditionnée en bande de 8 mm sur des bobines de 7 pouces de diamètre, compatible avec les équipements standards de placement automatique.
• Conforme aux contours de boîtier standards de l'EIA (Electronic Industries Alliance).
• Conçue pour être pilotée directement par les sorties de circuits intégrés (CI).
• Entièrement compatible avec les procédés de soudage par refusion infrarouge (IR).

1.2 Applications

Cette LED convient à un large éventail d'applications, y compris, mais sans s'y limiter :

• Appareils de télécommunication, équipements de bureautique, appareils électroménagers et systèmes de contrôle industriel.
• Rétroéclairage de claviers et de pavés numériques.
• Indicateurs d'état et d'alimentation.
• Micro-affichages et indicateurs de panneau.
• Signalisation lumineuse et éclairage symbolique.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs suivantes définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Toutes les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Dissipation de puissance (Pd) :62,5 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dégradation.
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :60 mA. C'est le courant direct pulsé maximal autorisé, généralement spécifié dans des conditions de cycle de service de 1/10 et d'une largeur d'impulsion de 0,1 ms pour éviter la surchauffe.
• Courant direct continu (I_F) :25 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Tension inverse (V_R) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Plage de température de fonctionnement :-30°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le composant est conçu pour fonctionner.
• Plage de température de stockage :-40°C à +85°C. La plage de température pour le stockage hors fonctionnement.
• Condition de soudage infrarouge :Résiste à une température de crête de 260°C pendant 10 secondes, ce qui est standard pour les procédés de refusion sans plomb.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres définissent la performance typique du composant dans des conditions de test standard (Ta=25°C, I_F=20mA sauf indication contraire).

• Intensité lumineuse (I_V) :180,0 - 1120,0 mcd (millicandela). Mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique (œil humain) de la CIE. La large plage est gérée via un système de classement (binning).
• Angle de vision (2θ_1/2) :75 degrés. C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de la valeur mesurée sur l'axe central (0°). La lentille en dôme crée ce diagramme de rayonnement large.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :639 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :624,0 - 636,0 nm. Dérivée du diagramme de chromaticité CIE, c'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur (rouge).
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm (typique). La largeur de bande du spectre émis mesurée à la moitié de l'intensité de crête, indiquant la pureté de la couleur.
• Tension directe (V_F) :1,6 - 2,4 V. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée à 20mA. Cette plage doit être prise en compte pour la conception du pilote.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (maximum). Le courant de fuite lorsque 5V sont appliqués en polarisation inverse.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir la cohérence dans les applications, les LED sont triées (classées) en fonction de paramètres optiques clés.

3.1 Code de classement de l'intensité lumineuse

Le composant est catégorisé en classes (bins) en fonction de son intensité lumineuse minimale et maximale mesurée à 20mA. La tolérance au sein de chaque classe est de +/-15%.

• Classe S :180,0 - 280,0 mcd
• Classe T :280,0 - 450,0 mcd
• Classe U :450,0 - 710,0 mcd
• Classe V :710,0 - 1120,0 mcd

Sélectionner la classe appropriée est crucial pour les applications nécessitant une luminosité uniforme sur plusieurs LED.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques soient référencés dans la fiche technique (ex. Fig.1, Fig.5), l'analyse suivante est basée sur les données tabulaires fournies et le comportement standard d'une LED.

4.1 Implication de la courbe IV (Courant-Tension)

La plage de tension directe (V_F) de 1,6V à 2,4V à 20mA indique la relation exponentielle caractéristique d'une diode. La V_Fréelle pour une unité spécifique dépendra des propriétés du matériau semi-conducteur et de la température de jonction. Les concepteurs doivent s'assurer que le circuit limiteur de courant peut s'adapter à cette plage pour maintenir un courant constant et, par conséquent, une luminosité constante.

4.2 Caractéristiques thermiques

La plage de température de fonctionnement spécifiée est de -30°C à +85°C. Il est important de noter que les caractéristiques des LED dépendent de la température. Typiquement, la tension directe (V_F) a un coefficient de température négatif (diminue avec l'augmentation de la température), tandis que l'intensité lumineuse diminue également lorsque la température de jonction augmente. Une gestion thermique adéquate sur le CI est essentielle pour maintenir les performances et la longévité, en particulier lors d'un fonctionnement proche du courant maximal nominal.

4.3 Distribution spectrale

Avec une longueur d'onde dominante entre 624nm et 636nm et une demi-largeur spectrale typique de 20nm, cette LED émet une lumière rouge saturée. Le spectre relativement étroit est caractéristique de la technologie AlInGaP, offrant une bonne pureté de couleur par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est conforme à un contour de boîtier SMD standard. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance typique de ±0,1 mm sauf indication contraire. L'empreinte spécifique et la hauteur sont définies dans le dessin du boîtier, ce qui est essentiel pour la conception du CI et les vérifications d'encombrement.

5.2 Configuration recommandée des plots de soudure sur CI

Un motif de pastilles recommandé (conception des plots de cuivre) est fourni pour assurer une soudure fiable et une stabilité mécanique. Suivre cette recommandation aide à obtenir une formation correcte du ménisque de soudure et un bon alignement pendant le processus de refusion.

5.3 Identification de la polarité

La cathode est généralement marquée sur le composant, souvent par une encoche, un marquage vert ou une broche plus courte à l'intérieur du boîtier. L'orientation correcte de la polarité est critique pendant l'assemblage pour assurer le fonctionnement du composant.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion (Procédé sans plomb)

Le composant est conçu pour le soudage par refusion IR avec une température de crête de 260°C pendant un maximum de 10 secondes. Un profil type est suggéré, incluant une phase de préchauffage (150-200°C pendant jusqu'à 120 secondes) pour chauffer progressivement l'assemblage et minimiser le choc thermique. Le profil doit être développé conformément aux normes JEDEC et validé avec la conception spécifique du CI et la pâte à souder.

6.2 Soudure manuelle

Si une soudure manuelle est nécessaire, elle doit être effectuée avec un fer à souder à température contrôlée réglé au maximum à 300°C. Le temps de contact avec la borne de la LED ne doit pas dépasser 3 secondes, et la soudure doit être limitée à une seule fois par plot pour éviter les dommages thermiques au boîtier en époxy et à la puce semi-conductrice.

6.3 Conditions de stockage

Les LED sont des composants sensibles à l'humidité (MSL 3). Lorsqu'elles sont stockées dans leur sachet étanche d'origine avec dessicant, elles doivent être conservées à ≤30°C et ≤90% d'HR et utilisées dans l'année. Une fois le sachet ouvert, l'environnement de stockage ne doit pas dépasser 30°C et 60% d'HR. Les composants exposés à l'air ambiant pendant plus d'une semaine doivent être "séchés" (baked) à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant la refusion pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" pendant le soudage.

6.4 Nettoyage

Si un nettoyage après soudure est requis, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique (IPA) ou l'éthanol doivent être utilisés. La LED doit être immergée à température normale pendant moins d'une minute. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille plastique ou le matériau du boîtier.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis sur bande porteuse gaufrée, de 8 mm de largeur, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 3000 pièces. La bande est scellée avec une bande de couverture pour protéger les composants. Les normes industrielles (ANSI/EIA 481) sont suivies pour l'espacement et l'orientation des alvéoles.

7.2 Quantité minimale de commande

La quantité d'emballage standard est de 3000 pièces par bobine. Pour les quantités restantes, un conditionnement minimum de 500 pièces est disponible.

8. Suggestions d'application

8.1 Conception du circuit de commande

Les LED sont des composants pilotés en courant. Pour garantir une luminosité uniforme et éviter les déséquilibres de courant, il est fortement recommandé d'utiliser une résistance limiteur de courant en série pour chaque LED, même lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle à une source de tension (comme illustré dans le "Modèle de circuit A" de la fiche technique). Piloter les LED directement depuis une source de tension sans régulation de courant ("Modèle de circuit B") n'est pas recommandé car cela entraîne des variations de luminosité et des risques de surintensité dus à la dispersion de V_Fd'une unité à l'autre.

8.2 Considérations de conception

• Réglage du courant :Fonctionner à ou en dessous du courant direct continu recommandé de 20 mA pour une durée de vie optimale. Utiliser le courant minimum qui atteint la luminosité requise.
• Gestion thermique :S'assurer que le CI dispose d'une surface de cuivre ou de vias thermiques adéquate pour dissiper la chaleur, en particulier dans des environnements à température ambiante élevée ou dans des applications à courant élevé.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Le composant est sensible aux décharges électrostatiques (ESD). Des contrôles ESD appropriés (bracelets, postes de travail mis à la terre) doivent être utilisés pendant la manipulation et l'assemblage.

9. Comparaison et différenciation technique

Cette LED rouge AlInGaP offre plusieurs avantages :

• Efficacité et luminosité supérieures :Comparée aux LED rouges GaAsP traditionnelles, la technologie AlInGaP fournit une intensité lumineuse significativement plus élevée pour le même courant de commande.
• Meilleure stabilité thermique :Les LED AlInGaP présentent généralement une baisse d'intensité lumineuse moindre avec l'augmentation de la température que certaines autres technologies.
• Boîtier standardisé :L'empreinte SMD standard EIA garantit la compatibilité avec une vaste gamme d'équipements d'assemblage automatisé et de bibliothèques de conception de CI, réduisant la complexité de conception et de fabrication.

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

10.1 Pourquoi la plage d'intensité lumineuse est-elle si large (180-1120 mcd) ?

Cette plage représente la dispersion totale sur l'ensemble de la production. Grâce au système de classement (S, T, U, V), les unités sont triées en groupes beaucoup plus restreints. Les concepteurs spécifient la classe requise pour garantir la cohérence dans leur application.

10.2 Puis-je alimenter cette LED en continu à 25mA ?

Bien que 25 mA soit la valeur maximale absolue du courant continu, pour un fonctionnement fiable à long terme et pour tenir compte des conditions thermiques réelles, il est conseillé de concevoir le circuit de commande pour un courant inférieur, comme la condition de test typique de 20 mA. La déclassement (derating) augmente la fiabilité.

10.3 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 où la sortie spectrale est la plus forte. La longueur d'onde dominante (λ_d) est une valeur calculée basée sur la perception humaine des couleurs (diagramme CIE) qui définit la couleur perçue. Pour une source monochromatique comme cette LED rouge, elles sont proches mais pas nécessairement identiques.

11. Cas pratique de conception

Scénario :Conception d'un panneau d'indicateurs d'état nécessitant 5 LED rouges uniformément lumineuses alimentées par une ligne 5V.

1. Sélection de la classe :Choisir la Classe U (450-710 mcd) pour une luminosité élevée et constante.
2. Courant de commande :Cibler 18 mA par LED pour un bon équilibre entre luminosité et longévité.
3. Calcul de la résistance série :En utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Pour tenir compte de la plage V_F(1,6V-2,4V), utiliser la V_Fmaximale pour une conception conservatrice : R = (5V - 2,4V) / 0,018A ≈ 144 Ω. La valeur standard la plus proche est 150 Ω. Recalcul du courant pour la V_Fminimale : I_F= (5V - 1,6V) / 150Ω ≈ 22,7 mA, ce qui reste dans une limite sûre. Par conséquent, une résistance de 150 Ω, 1/8 W en série avec chaque LED est appropriée.
4. Implantation :Placer les LED et les résistances selon la configuration de plots recommandée. S'assurer d'avoir une zone de cuivre autour des plots de la LED pour la dissipation thermique.

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 et les trous se recombinent dans la région active (la puce AlInGaP dans ce cas). Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition matérielle spécifique du semi-conducteur (Aluminium, Indium, Gallium, Phosphure) détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise – dans ce cas, le rouge. La lentille en époxy en forme de dôme sert à protéger la puce, à améliorer l'extraction de la lumière du semi-conducteur et à façonner le diagramme de rayonnement en un large angle de vision.

13. Tendances d'évolution

La tendance générale de la technologie LED SMD continue vers une plus grande efficacité lumineuse (plus de lumière par watt d'entrée électrique), une fiabilité améliorée et des tailles de boîtier plus petites permettant des conceptions à plus haute densité. L'accent est également mis sur des tolérances de classement plus serrées pour la couleur et l'intensité pour répondre aux exigences des applications nécessitant une correspondance de couleur et une uniformité précises, comme les affichages couleur complets et l'éclairage automobile. De plus, les progrès dans les matériaux d'encapsulation visent à fournir de meilleures performances thermiques et une résistance aux conditions environnementales sévères comme une humidité élevée et les cycles thermiques.