Fiche technique LED SMD LTST-T180TGKT - Angle de vision de 120° - Lentille transparente - InGaN vert - 20mA - 3.2V Typ - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-T180TGKT est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) conçue pour l'assemblage automatisé de cartes de circuits imprimés (PCB). Sa taille miniature la rend adaptée aux applications à espace restreint dans une large gamme d'électronique grand public et industrielle.

1.1 Avantages clés et marché cible

Cette LED offre plusieurs avantages majeurs pour la fabrication électronique moderne. Elle est entièrement conforme aux directives RoHS (Restriction des substances dangereuses), garantissant la sécurité environnementale. Le composant est fourni sur bande porteuse gaufrée de 8 mm standard, enroulée sur bobines de 7 pouces, le rendant compatible avec les équipements automatisés de prélèvement et de placement à grande vitesse. Sa conception est compatible avec les procédés de brasage par refusion infrarouge (IR), standard pour l'assemblage de PCB en grande série. Le dispositif est également compatible avec les circuits intégrés (CI), simplifiant la conception du circuit de commande. Les marchés cibles principaux incluent les équipements de télécommunication (téléphones sans fil et cellulaires), les appareils de bureautique (ordinateurs portables, systèmes réseau), les appareils électroménagers et les applications de signalisation intérieure nécessitant une indication d'état fiable ou un éclairage de symboles.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse détaillée des caractéristiques électriques, optiques et thermiques qui définissent les limites de performance et les conditions de fonctionnement de la LED.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti. La dissipation de puissance maximale est de 76 mW. Le courant direct de crête, lorsqu'il est piloté avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms, ne doit pas dépasser 80 mA. Le courant direct continu nominal est de 20 mA. Le dispositif peut fonctionner et être stocké dans une plage de température de -40°C à +100°C.

2.2 Caractéristiques thermiques

La gestion thermique est cruciale pour la longévité et la stabilité des performances de la LED. La température de jonction maximale admissible (Tj) est de 115°C. La résistance thermique typique de la jonction à l'ambiance (Rθja) est de 175°C/W. Ce paramètre indique l'efficacité avec laquelle la chaleur peut être dissipée de la jonction semi-conductrice vers l'air ambiant ; une valeur plus basse est meilleure. Une conception de PCB appropriée avec des zones de dissipation thermique adéquates est essentielle pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres, en particulier lors du fonctionnement au courant direct maximal.

2.3 Caractéristiques électriques et optiques

Voici les paramètres de performance typiques mesurés à une température ambiante (Ta) de 25°C. L'intensité lumineuse (Iv) varie d'un minimum de 710 mcd à un maximum de 1540 mcd pour un courant direct (IF) de 20 mA. L'angle de vision (2θ1/2), défini comme l'angle total pour lequel l'intensité chute à la moitié de sa valeur axiale, est de 120 degrés, offrant un champ d'éclairage très large. La longueur d'onde d'émission de crête (λP) est de 523 nm, la plaçant dans la région verte du spectre visible. La longueur d'onde dominante (λd), qui définit la couleur perçue, varie de 515 nm à 530 nm à 20mA. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est typiquement de 25 nm. La tension directe (VF) à 20mA varie de 2,8V à 3,8V. Le courant inverse (IR) est au maximum de 10 μA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée ; il est crucial de noter que le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement en inverse et cette condition de test est fournie à titre informatif uniquement.

3. Explication du système de classement

Pour assurer l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en classes 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 Classement par tension directe (VF)

Les LED sont catégorisées en classes selon leur chute de tension directe à 20mA. Les codes de classe sont D7 (2,8V-3,0V), D8 (3,0V-3,2V), D9 (3,2V-3,4V), D10 (3,4V-3,6V) et D11 (3,6V-3,8V). La tolérance au sein de chaque classe est de ±0,1V. Sélectionner des LED dans une classe de tension plus serrée peut aider à garantir une luminosité uniforme lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle.

3.2 Classement par intensité lumineuse (IV)

La luminosité est triée en trois classes : V1 (710-910 mcd), V2 (910-1185 mcd) et W1 (1185-1540 mcd). La tolérance sur chaque classe d'intensité est de ±11%. Ce classement est crucial pour les applications nécessitant une sortie visuelle cohérente sur plusieurs indicateurs.

3.3 Classement par longueur d'onde dominante (Wd)

La couleur (longueur d'onde dominante) est classée comme suit : AP (515-520 nm), AQ (520-525 nm) et AR (525-530 nm). La tolérance pour chaque classe est de ±1 nm. Cela garantit une teinte de vert cohérente sur toutes les unités d'une série de production, ce qui est important pour des raisons esthétiques et de signalisation.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique, les courbes typiques pour ce type de LED illustreraient les relations clés. La courbe courant direct vs tension directe (I-V) montre la relation exponentielle caractéristique d'une diode. La courbe d'intensité lumineuse relative vs courant direct montre généralement une augmentation quasi linéaire de la luminosité avec le courant jusqu'à un certain point, après quoi l'efficacité peut diminuer. La courbe d'intensité lumineuse relative vs température ambiante est critique, car la sortie de la LED diminue généralement avec l'augmentation de la température de jonction. La courbe de distribution spectrale montrerait un pic à ou près de 523 nm avec une forme caractéristique définie par la demi-largeur de 25 nm. Comprendre ces courbes est essentiel pour concevoir des circuits de commande robustes et des systèmes de gestion thermique afin d'obtenir des performances constantes sur la durée de vie du produit et dans la plage de température de fonctionnement spécifiée.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier et polarité

La LED est fournie dans un boîtier SMD standard. La couleur de la lentille est transparente, et la source lumineuse est une puce InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) produisant une lumière verte. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance standard de ±0,2 mm sauf indication contraire. La cathode est généralement identifiée par un marqueur visuel sur le boîtier, tel qu'une encoche ou un point vert, qui doit être aligné avec le marquage correspondant sur l'empreinte PCB.

5.2 Pastille de soudure PCB recommandée

Un diagramme de pastilles est fourni pour le brasage par refusion infrarouge ou en phase vapeur. Respecter cette empreinte recommandée est vital pour obtenir une bonne formation du joint de soudure, assurer une bonne connexion électrique et fournir une résistance mécanique adéquate. La conception des pastilles influence également le chemin thermique pour la dissipation de la chaleur de la jonction de la LED vers le PCB.

5.3 Conditionnement en bande et bobine

Les composants sont fournis sur bande porteuse gaufrée de 8 mm de large enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 5000 pièces. Pour des quantités inférieures à une bobine complète, une quantité d'emballage minimale de 500 pièces s'applique. Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481. Les alvéoles de la bande sont scellées avec une bande de couverture supérieure pour protéger les composants de l'humidité et de la contamination pendant le stockage et la manipulation.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Conditions de stockage

Un stockage approprié est crucial pour éviter l'absorption d'humidité, qui peut provoquer l'effet "pop-corn" ou des fissures pendant le brasage par refusion. Dans le sachet étanche d'origine avec dessiccant, les LED doivent être stockées à ≤30°C et ≤70% d'Humidité Relative (HR) et utilisées dans l'année. Une fois le sachet ouvert, l'environnement de stockage ne doit pas dépasser 30°C et 60% HR. Les composants exposés aux conditions ambiantes pendant plus de 168 heures (7 jours) doivent être séchés à environ 60°C pendant au moins 48 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée.

6.2 Recommandations de soudage

La LED est compatible avec les procédés de brasage par refusion infrarouge sans plomb (Pb-free). Un profil suggéré conforme à la norme J-STD-020B est fourni. Les paramètres clés incluent une zone de préchauffage de 150-200°C pendant un maximum de 120 secondes, et une température de corps de boîtier maximale ne dépassant pas 260°C pendant un maximum de 10 secondes. La refusion doit être limitée à un maximum de deux cycles. Pour la reprise manuelle avec un fer à souder, la température de la panne ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de contact doit être limité à 3 secondes pour une seule opération uniquement. Il est souligné que le profil optimal dépend de la conception spécifique du PCB, de la pâte à souder et du four, donc une caractérisation du processus est nécessaire.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. Immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute est acceptable. L'utilisation de nettoyants chimiques non spécifiés peut endommager le matériau du boîtier de la LED.

7. Notes d'application et considérations de conception

7.1 Méthode de commande

Une LED est un dispositif commandé en courant. Sa luminosité est principalement une fonction du courant direct (IF), et non de la tension. Par conséquent, elle doit toujours être commandée à l'aide d'une source de courant constant ou d'une résistance de limitation de courant en série avec une source de tension. La commande par une simple source de tension n'est pas recommandée car elle peut conduire à un emballement thermique et à la défaillance du dispositif. La valeur de la résistance série peut être calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (V_alimentation - VF_LED) / IF, où VF_LED est la tension directe typique ou maximale de la fiche technique pour garantir que le courant ne dépasse pas le maximum dans les pires conditions.

7.2 Gestion thermique en conception

Compte tenu de la résistance thermique de 175°C/W, un dissipateur thermique efficace est nécessaire pour un fonctionnement fiable, en particulier à haute température ambiante ou au courant maximal. Le PCB lui-même agit comme le dissipateur thermique principal. Utiliser une zone de pastille de cuivre plus grande connectée aux plans de masse ou d'alimentation via des vias thermiques peut améliorer significativement la dissipation thermique, abaisser la température de jonction, et ainsi augmenter le flux lumineux et la durée de vie opérationnelle.

7.3 Limitations d'application

Cette LED est destinée à être utilisée dans des équipements électroniques ordinaires. Elle n'est pas conçue ou qualifiée pour des applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle, en particulier dans les systèmes critiques pour la sécurité tels que l'aviation, les transports, les dispositifs médicaux de maintien des fonctions vitales ou les dispositifs de sécurité où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé. Pour de telles applications, une consultation avec le fabricant pour des composants spécifiquement qualifiés est obligatoire.

8. Scénarios d'application typiques et études de cas

Scénario 1 : Indicateur de statut de panneau avant :Dans un routeur réseau ou un panneau de contrôle industriel, plusieurs LED LTST-T180TGKT peuvent être utilisées pour indiquer l'état de l'alimentation, l'activité réseau ou les défauts système. L'angle de vision de 120° garantit que l'indicateur est visible sous un large éventail d'angles. En sélectionnant des LED de la même classe d'intensité (par exemple, V2), une luminosité uniforme peut être obtenue sur tous les indicateurs.

Scénario 2 : Rétroéclairage pour panneaux à touches souples :La lentille transparente et le large angle de vision rendent cette LED adaptée à l'éclairage latéral de guides de lumière fins en acrylique ou polycarbonate utilisés derrière les symboles sur les panneaux de commande d'appareils électroménagers ou médicaux. La couleur verte fournit un éclairage clair et à faible éblouissement.

Scénario 3 : Éclairage de symboles en environnement à faible luminosité :La LED peut être utilisée pour éclairer des panneaux de sortie, des étiquettes de commande ou des instruments dans des environnements à faible luminosité ambiante. Son intensité lumineuse relativement élevée (jusqu'à 1540 mcd) assure une bonne visibilité.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Puis-je commander cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 5V ?

R : Non. Une broche de microcontrôleur ne peut généralement pas fournir 20mA en continu, et surtout, connecter 5V directement détruirait la LED en raison d'un courant excessif. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant ou un circuit de commande à transistor.

Q : Pourquoi y a-t-il une si large plage de tension directe (2,8V à 3,8V) ?

R : Cela est dû aux variations normales de la fabrication des semi-conducteurs. Le système de classement vous permet de sélectionner des pièces avec une plage de tension plus serrée pour votre conception afin d'assurer un comportement cohérent, en particulier lors de la connexion de LED en parallèle.

Q : Que se passe-t-il si je dépasse la température de jonction maximale de 115°C ?

R : Fonctionner au-dessus de Tj(max) accélérera la dégradation de la LED, entraînant une diminution rapide du flux lumineux (dépréciation des lumens) et une durée de vie opérationnelle significativement raccourcie. Dans les cas extrêmes, cela peut provoquer une défaillance catastrophique immédiate.

Q : Cette LED est-elle adaptée à une utilisation en extérieur ?

R : La fiche technique ne spécifie pas de degré de protection (IP) ni de qualification pour les conditions environnementales extérieures (exposition aux UV, humidité, cycles thermiques). Elle est principalement conçue pour des applications intérieures. Pour une utilisation en extérieur, un boîtier LED spécifiquement conçu et qualifié serait nécessaire.

10. Principe de fonctionnement et tendances technologiques

10.1 Principe de fonctionnement de base

Une LED est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région de jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, de l'énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La couleur de la lumière est déterminée par la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur. Le LTST-T180TGKT utilise une puce InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium), qui est le système de matériau standard pour produire des LED vertes, bleues et blanches.

10.2 Tendances de l'industrie

La tendance générale des LED SMD va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une densité de puissance plus élevée dans des boîtiers plus petits, et une amélioration de la cohérence et de la restitution des couleurs. Il y a également un fort accent sur la fiabilité et la longévité, motivé par les applications dans l'éclairage automobile et l'éclairage général. De plus, l'intégration avec des pilotes intelligents et des capteurs pour les systèmes d'éclairage intelligent est un domaine émergent. Bien que ce composant particulier soit une LED indicatrice standard, la technologie InGaN sous-jacente continue d'évoluer, repoussant les limites des performances dans toutes les catégories de LED.