Fiche technique LED SMD LTST-T680QSWT - Jaune diffusé AlInGaP - 20mA - 130mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques d'une LED à montage en surface (SMD). Le composant est conçu pour les processus d'assemblage automatisé de cartes de circuits imprimés (PCB), avec un facteur de forme miniature adapté aux applications à espace limité. La LED utilise un matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour produire une lumière jaune diffusée. Sa fonction principale est d'agir comme indicateur d'état, signal lumineux ou pour le rétroéclairage de panneaux avant dans divers systèmes électroniques.

1.1 Caractéristiques

• Conforme aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses).
• Conditionnée en bande de 8 mm sur bobines de 7 pouces de diamètre pour les machines de placement automatique.
• Empreinte de boîtier standardisée selon l'EIA (Electronic Industries Alliance).
• Entrée compatible avec les niveaux logiques standard des circuits intégrés (CI).
• Conçue pour être compatible avec les systèmes de placement automatisé de composants.
• Résiste aux processus standard de soudage par refusion infrarouge (IR).
• Préconditionnée pour accélérer jusqu'au Niveau de Sensibilité à l'Humidité 3 du JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council).

1.2 Applications

The LED is intended for use in a broad range of consumer, commercial, and industrial electronic equipment. Typical application areas include telecommunication devices (e.g., cordless/cellular phones), office automation equipment (e.g., notebook computers, network systems), home appliances, and general industrial control panels. Its specific roles are as status indicators, signal or symbol illumination, and front panel backlighting.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Les sections suivantes fournissent une analyse détaillée des principaux paramètres de performance de la LED dans des conditions de test standard (Ta=25°C).

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti et doit être évité pour une performance fiable à long terme.

• Dissipation de puissance (Pd) :130 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct de crête (I_F(crête)) :100 mA. C'est le courant direct instantané maximal autorisé, généralement spécifié en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour éviter la surchauffe.
• Courant direct continu (I_F) :50 mA. C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement en continu.
• Tension inverse (V_R) :5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse dépassant cette valeur peut provoquer un claquage de la jonction.
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante pour laquelle le dispositif est conçu pour fonctionner.
• Plage de température de stockage :-40°C à +100°C. La plage de température pour le stockage hors fonctionnement.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres définissent la performance du dispositif dans des conditions de fonctionnement normales (I_F= 20mA, Ta=25°C).

• Intensité lumineuse (I_V) :710 - 1400 mcd (millicandela). C'est la puissance lumineuse perçue par unité d'angle solide. La large plage indique qu'un système de classement par bacs est utilisé (voir Section 3). La mesure suit la courbe de réponse photopique de l'œil CIE.
• Angle de vision (2θ_1/2) :120° (typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de la valeur sur l'axe optique (0°). Un angle de 120° indique un motif d'émission large et diffusé, adapté à un éclairage de grande surface.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :592 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle l'intensité rayonnante spectrale est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :584,5 - 594,5 nm. C'est la longueur d'onde unique qui représente le mieux la couleur perçue de la lumière, dérivée du diagramme de chromaticité CIE. C'est le paramètre clé pour la spécification de la couleur.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm (typique). La largeur spectrale de l'émission à la moitié de son intensité maximale. Une valeur de 15 nm est caractéristique des matériaux AlInGaP, indiquant une couleur jaune relativement pure.
• Tension directe (V_F) :2,1 V (typique), 2,6 V (maximum) à 20 mA. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit le courant direct spécifié.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (maximum) à V_R=5 V. Le faible courant de fuite qui circule lorsque le dispositif est polarisé en inverse dans sa limite maximale.

3. Explication du système de classement par bacs

Pour assurer la cohérence en production de masse, les LED sont triées en bacs de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de tension, de luminosité et de couleur pour leur application.

3.1 Classe de tension directe (V_f)

Les LED sont classées en fonction de leur chute de tension directe à 20 mA. Ceci est crucial pour concevoir des circuits limiteurs de courant et assurer une luminosité uniforme dans les réseaux en parallèle.

• Bac D2 :1,8 V - 2,0 V
• Bac D3 :2,0 V - 2,2 V
• Bac D4 :2,2 V - 2,4 V
• Bac D5 :2,4 V - 2,6 V
• Tolérance par bac : ±0,1 V

3.2 Classe d'intensité lumineuse (I_V)

Ce classement garantit un niveau de luminosité minimum pour un code produit donné.

• Bac U2 :710 mcd - 900 mcd
• Bac V1 :900 mcd - 1120 mcd
• Bac V2 :1120 mcd - 1400 mcd
• Tolérance par bac : ±11 %

3.3 Classe de longueur d'onde dominante (W_d)

Ce classement contrôle la teinte précise de jaune émise par la LED.

• Bac H :584,5 nm - 587,0 nm
• Bac J :587,0 nm - 589,5 nm
• Bac K :589,5 nm - 592,0 nm
• Bac L :592,0 nm - 594,5 nm
• Tolérance par bac : ±1 nm

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique, les tendances de performance typiques des LED AlInGaP peuvent être décrites.

4.1 Caractéristique Courant vs. Tension (I-V)

La tension directe (V_F) présente une relation logarithmique avec le courant direct (I_F). En dessous de la tension de seuil (~1,8 V pour AlInGaP), le courant est minimal. Au-dessus de ce seuil, V_Faugmente relativement linéairement avec I_F, avec une pente déterminée par la résistance dynamique de la diode. Fonctionner au courant recommandé de 20 mA assure une performance stable dans la plage typique de V_F range.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

L'intensité lumineuse (I_V) est approximativement proportionnelle au courant direct (I_F) dans la plage de fonctionnement normale. Cependant, l'efficacité peut diminuer à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la température de jonction et d'autres effets non linéaires. Alimenter la LED à ou en dessous du courant continu spécifié (50 mA) est essentiel pour maintenir la puissance de sortie nominale et la longévité.

4.3 Caractéristiques thermiques

La performance des LED dépend de la température. Typiquement, la tension directe (V_F) a un coefficient de température négatif, diminuant lorsque la température de jonction augmente. Inversement, l'intensité lumineuse diminue généralement avec l'augmentation de la température de jonction. Une gestion thermique appropriée dans l'application (ex. : surface de cuivre de PCB adéquate pour la dissipation thermique) est cruciale pour maintenir une sortie optique cohérente et la fiabilité du dispositif sur la plage de température de fonctionnement spécifiée.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est logée dans un boîtier standard à montage en surface. Toutes les dimensions critiques sont fournies en millimètres avec une tolérance générale de ±0,2 mm sauf indication contraire. Le boîtier comprend une lentille diffusée qui crée le large angle de vision de 120°.

5.2 Schéma de pastilles de PCB recommandé

Un schéma de pastilles est fourni pour le soudage par refusion infrarouge ou en phase vapeur. Respecter cette empreinte recommandée assure une formation correcte des joints de soudure, un auto-alignement pendant la refusion et une fixation mécanique fiable. La conception des pastilles aide également à la dissipation thermique du boîtier de la LED.

5.3 Identification de la polarité

Les LED à montage en surface ont généralement un marquage ou une caractéristique de forme (comme une encoche ou un coin biseauté) sur le boîtier pour indiquer la borne cathode (négative). Une orientation correcte de la polarité sur le PCB est obligatoire pour que le dispositif fonctionne.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR (Processus sans plomb)

La fiche technique fait référence à un profil conforme à la norme J-STD-020B. Un profil de refusion sans plomb typique comprend :

• Préchauffage/Montée en température :Une montée progressive jusqu'à ~150-200°C pour activer la flux et minimiser le choc thermique.
• Zone de maintien :Un plateau typiquement entre 150-200°C pendant jusqu'à 120 secondes pour permettre l'égalisation de la température sur toute la carte PCB.
• Zone de refusion :Une augmentation rapide de la température jusqu'à un pic maximum de 260°C. Le temps au-dessus du liquidus (ex. : 217°C) doit être contrôlé.
• Refroidissement :Une phase de refroidissement contrôlée pour solidifier les joints de soudure.
• Note :Le profil spécifique doit être optimisé pour l'assemblage PCB réel, en tenant compte de l'épaisseur de la carte, de la densité des composants et des spécifications de la pâte à souder.

6.2 Stockage et manipulation

• Emballage scellé :Stocker à ≤30°C et ≤70 % HR. Utiliser dans l'année suivant la date de conditionnement lorsqu'il est dans un sac barrière à l'humidité avec dessiccant.
• Emballage ouvert :Pour les composants retirés de leur emballage sec, l'ambiance de stockage recommandée est ≤30°C et ≤60 % HR. Les composants doivent être soumis à une refusion IR dans les 168 heures (1 semaine) suivant l'exposition. Pour une exposition plus longue, une cuisson de 48 heures à 60°C est recommandée avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet \"pop-corn\" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est nécessaire, utiliser des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique (IPA) ou l'éthanol. L'immersion doit se faire à température normale et pendant moins d'une minute. Éviter les nettoyants chimiques non spécifiés qui pourraient endommager la lentille de la LED ou le matériau du boîtier.

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 protectrice, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Les quantités standard par bobine sont de 2000 pièces. Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481 pour assurer la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatisé.

8. Suggestions d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Une résistance série limitant le courant est obligatoire lors de la connexion à une source de tension. La valeur de la résistance (R_s) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R_s= (V_alimentation- V_F) / I_F. Pour une luminosité uniforme lors de l'alimentation de plusieurs LED en parallèle, il est fortement recommandé d'utiliser une résistance limitant le courant séparée pour chaque LED, plutôt qu'une seule résistance pour tout le réseau parallèle. Cela compense les variations naturelles de la tension directe (V_F) entre les LED individuelles.

8.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :S'assurer que la conception du PCB prévoit un dégagement thermique adéquat, en particulier lors d'un fonctionnement proche des valeurs maximales de courant. Des zones de cuivre connectées à la pastille thermique de la LED peuvent aider à dissiper la chaleur.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Bien que non explicitement indiqué pour toutes les LED, la mise en œuvre d'une protection ESD de base sur les lignes de signal connectées aux LED est une bonne pratique de conception pour les environnements sensibles.
• Conception optique :La lentille diffusée offre un large angle de vision. Pour une lumière dirigée, des optiques externes (réflecteurs, guides de lumière) peuvent être nécessaires.

9. Comparaison et différenciation techniques

Cette LED jaune basée sur AlInGaP offre des avantages spécifiques. Comparée aux anciennes technologies comme les LED jaunes GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée, résultant en une sortie plus lumineuse à courant d'alimentation égal, et une meilleure stabilité de la couleur en fonction de la température et de la durée de vie. Le large angle de vision de 120° avec une lentille diffusée est une caractéristique clé pour les applications nécessitant un éclairage large et uniforme plutôt qu'un faisceau focalisé, la différenciant des LED à angle de vision étroit conçues pour une lumière dirigée.

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

10.1 Quelle valeur de résistance dois-je utiliser avec une alimentation de 5 V ?

En utilisant la V_Ftypique de 2,1 V à 20 mA : R = (5 V - 2,1 V) / 0,02 A = 145 Ohms. La valeur standard la plus proche de 150 Ohms donnerait I_F≈ 19,3 mA, ce qui est acceptable. Toujours calculer en utilisant la V_Fmaximale (2,6 V) pour s'assurer que le courant minimum est suffisant pour votre exigence de luminosité : R_min= (5 V - 2,6 V) / 0,02 A = 120 Ohms.

10.2 Puis-je alimenter cette LED sans résistance limitant le courant en utilisant une source de courant constant ?

Oui, un pilote à courant constant réglé à 20 mA est une excellente méthode pour alimenter une LED, car il assure une régulation précise du courant indépendamment des variations de tension directe. C'est souvent préféré pour les applications critiques de luminosité.

10.3 Pourquoi y a-t-il une valeur de courant de crête (100 mA) supérieure au courant continu (50 mA) ?

La valeur de courant de crête permet de brèves impulsions de courant plus élevé, ce qui peut être utile pour des schémas de multiplexage ou pour créer des flashs courts et brillants. Le faible cycle de service (1/10) assure que la dissipation de puissance moyenne et la température de jonction restent dans des limites sûres, évitant les dommages thermiques.

11. Exemple pratique d'utilisation

Scénario : Indicateur d'état de panneau avant pour un routeur réseau

Un concepteur a besoin de plusieurs LED d'état jaunes sur le panneau avant d'un routeur pour indiquer l'alimentation, la connectivité Internet et l'activité Wi-Fi. Il choisit cette LED pour son large angle de vision, assurant que la lumière est visible sous différents angles. Les LED sont alimentées à 15 mA (en dessous de la condition de test de 20 mA pour une durée de vie plus longue) via des broches GPIO d'un microcontrôleur. Une résistance série de 150 ohms est utilisée pour chaque LED, connectée à la ligne de 3,3 V. La lentille diffusée fournit une lumière douce et non éblouissante adaptée à un environnement domestique/bureau. Les LED sont placées sur le PCB selon le schéma de pastilles recommandé et assemblées en utilisant un profil de refusion sans plomb standard.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED est une diode semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant l'énergie de la bande interdite du matériau est appliquée, les électrons et les trous se recombinent à la jonction p-n. Dans une LED AlInGaP, cet événement de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique des couches d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphure détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, dans le spectre jaune (~590 nm). La lentille en époxy diffusée entourant la puce semi-conductrice diffuse la lumière, créant le large motif d'émission.

13. Tendances technologiques

La tendance générale de la technologie LED va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), un rendu des couleurs amélioré et une fiabilité accrue. Pour les LED de type indicateur, la miniaturisation se poursuit tout en maintenant ou en augmentant la puissance lumineuse. L'accent est également mis sur l'élargissement de la gamme de couleurs disponibles dans les boîtiers SMD. L'utilisation d'AlInGaP pour les LED jaunes, ambrées et rouges représente une technologie établie et performante. Les développements futurs pourraient impliquer de nouveaux systèmes de matériaux ou des nanostructures pour obtenir une émission spectrale encore plus étroite ou une efficacité plus élevée à haute température.