Fiche technique LED SMD verte à lentille diffusante LTST-E681UGWT - Dimensions du boîtier - Tension directe 3,8V - 30mA - Puissance dissipée 114mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD). Le composant est doté d'une lentille diffusante conçue pour offrir une distribution lumineuse large et uniforme, le rendant adapté aux applications nécessitant un éclairage homogène plutôt qu'un faisceau focalisé. La source lumineuse utilise un matériau semi-conducteur à base de Nitrure de Gallium-Indium (InGaN), conçu pour émettre de la lumière dans le spectre des longueurs d'onde vertes. Le produit est conçu pour être compatible avec les processus d'assemblage électronique modernes.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent sa conformité aux réglementations environnementales, son format de conditionnement adapté à la fabrication automatisée en grande série, et sa compatibilité avec les processus standards de brasage par refusion infrarouge. Ces caractéristiques en font un choix idéal pour l'électronique grand public, les voyants d'état généraux, le rétroéclairage de panneaux et d'écrans, ainsi que diverses autres applications dans les équipements de bureau, les dispositifs de communication et les appareils ménagers où un éclairage vert fiable et constant est requis.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les performances de la LED sont définies dans des conditions ambiantes standard (25°C). La compréhension de ces paramètres est cruciale pour une conception de circuit appropriée et l'obtention des performances attendues.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Un fonctionnement à ces limites ou au-delà n'est pas garanti et doit être évité pour une fiabilité à long terme.

• Puissance dissipée (Pd) :114 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le composant peut dissiper en toute sécurité sous forme de chaleur.
• Courant direct de crête (I_FP) :100 mA. C'est le courant direct instantané maximal, autorisé uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 1ms).
• Courant direct continu (I_F) :30 mA. C'est le courant direct continu maximal pour un fonctionnement en régime permanent.
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le composant est conçu pour fonctionner.
• Plage de température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C. La plage de température pour le stockage du composant lorsqu'il n'est pas en fonctionnement.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés au point de fonctionnement recommandé (I_F= 30mA, T_a=25°C).

• Intensité lumineuse (I_V) :1120 - 2800 mcd (millicandela). Ceci spécifie la luminosité perçue de la LED telle que mesurée par un capteur filtré pour correspondre à la réponse photopique de l'œil humain. La large plage indique qu'un système de tri est utilisé (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ_1/2) :120 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur mesurée sur l'axe. Un angle de 120 degrés confirme que la lentille diffusante offre un diagramme de vision très large.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :518 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie de la LED est à son maximum.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :520 - 535 nm. Dérivée du diagramme de chromaticité CIE, c'est la longueur d'onde unique qui décrit le mieux la couleur perçue de la lumière. C'est le paramètre clé pour la spécification de la couleur.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :35 nm. Ceci indique la largeur de bande spectrale, ou la plage de longueurs d'onde émises. Une valeur de 35nm est typique pour une LED verte InGaN.
• Tension directe (V_F) :3,3V (Typ.), 3,8V (Max.) à 30mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle fonctionne au courant spécifié. Elle est cruciale pour calculer la valeur de la résistance de limitation de courant nécessaire.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (Max.) à V_R= 5V. Le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; ce paramètre spécifie simplement le courant de fuite sous une faible tension inverse.

3. Explication du système de codes de tri

En raison des variations inhérentes à la fabrication des semi-conducteurs, les LED sont triées en fonction de leurs performances après production. Ceci assure une cohérence au sein d'un lot spécifique. Trois paramètres clés sont triés.

3.1 Tri par tension directe

Les codes D7 à D11 catégorisent les LED en fonction de leur chute de tension directe à 30mA. Par exemple, le code D9 contient les LED dont la V_Fest comprise entre 3,2V et 3,4V. Une tolérance de ±0,1V est appliquée à chaque limite de code. La sélection de LED provenant du même code de tension est importante pour les applications où plusieurs LED sont connectées en parallèle afin d'assurer une répartition uniforme du courant.

3.2 Tri par intensité lumineuse

Les codes W1, W2, X1 et X2 catégorisent la luminosité de sortie. Par exemple, le code X2 contient les LED les plus brillantes avec une intensité comprise entre 2240 et 2800 mcd. Une tolérance de ±11% s'applique à la plage de chaque code. Ce tri permet aux concepteurs de sélectionner un niveau de luminosité adapté à leur application, garantissant une cohérence visuelle.

3.3 Tri par longueur d'onde dominante

Les codes AP, AQ et AR trient les LED selon leur teinte de vert précise, définie par la longueur d'onde dominante. Le code AP couvre 520,0-525,0 nm (un vert légèrement plus bleuté), tandis que le code AR couvre 530,0-535,0 nm (un vert plus jaunâtre). La tolérance est de ±1nm. Ceci est crucial pour les applications critiques en couleur où une teinte spécifique est requise.

4. Informations mécaniques et sur le boîtier

4.1 Dimensions du boîtier

La LED est conforme à une empreinte de boîtier standard EIA. Toutes les dimensions critiques pour la conception des pastilles de CI et le placement du composant sont fournies dans les dessins de la fiche technique, y compris la longueur, la largeur, la hauteur du corps et l'espacement des broches. Les tolérances sont généralement de ±0,2mm sauf indication contraire. La lentille diffusante est intégrée au corps du boîtier.

4.2 Identification de la polarité et conception des pastilles

Le composant est polarisé. La cathode est généralement identifiée par un marqueur visuel sur le boîtier, tel qu'une encoche, un point vert ou un coin coupé sur la lentille. La disposition recommandée des pastilles d'attache sur CI est fournie pour assurer une formation correcte des joints de soudure et une stabilité mécanique pendant et après le processus de brasage par refusion. La conception des pastilles tient compte du dégagement thermique et de la remontée de soudure.

5. Directives de brasage et d'assemblage

5.1 Paramètres de brasage par refusion

Le composant est compatible avec les processus de brasage par refusion infrarouge (IR), y compris le brasage sans plomb. Un profil recommandé est suggéré, conforme à la norme J-STD-020B. Les paramètres clés incluent :

• Température de préchauffage :150-200°C.
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes.
• Température de crête du corps :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Durée recommandée selon la spécification de la pâte à souder.

Le profil met l'accent sur une montée et une descente contrôlées pour minimiser le choc thermique.

5.2 Notes sur le brasage manuel

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

• Température du fer à souder :Maximum 300°C.
• Temps de contact :Maximum 3 secondes par broche.
• Fréquence :Le brasage ne doit être effectué qu'une seule fois pour éviter d'endommager le boîtier ou la liaison interne de la puce.

5.3 Conditions de stockage et de manipulation

Les LED sont sensibles à l'humidité. Des conditions de stockage spécifiques sont imposées pour prévenir l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant la refusion dû à l'humidité absorbée.

• Emballage scellé :Stocker à ≤30°C et ≤70% d'Humidité Relative (HR). Utiliser dans un délai d'un an.
• Emballage ouvert :Stocker à ≤30°C et ≤60% HR. Si exposé à l'air ambiant pendant plus de 168 heures, un séchage à environ 60°C pendant au moins 48 heures est requis avant le brasage pour éliminer l'humidité.
• Pour un stockage prolongé après ouverture, utiliser un conteneur scellé avec dessiccant ou un dessiccateur purgé à l'azote.

5.4 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est requis, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. L'immersion de la LED dans de l'alcool éthylique ou isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute est acceptable. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager le boîtier plastique ou la lentille.

6. Conditionnement et informations de commande

6.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis dans un format compatible avec les machines de placement automatique.

• Largeur de la bande :8 mm.
• Diamètre de la bobine :7 pouces (178 mm).
• Quantité par bobine :2000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Le conditionnement suit les spécifications ANSI/EIA-481. Les emplacements vides dans la bande porteuse sont scellés avec une bande de couverture supérieure pour protéger les composants.

7. Notes d'application et considérations de conception

7.1 Conception du circuit de commande

Une LED est un dispositif commandé en courant. Sa sortie lumineuse est principalement fonction du courant direct (I_F), et non de la tension. Par conséquent, l'alimenter avec une source de tension constante n'est pas recommandé car cela peut conduire à un emballement thermique et à sa destruction. La méthode standard et la plus fiable est d'utiliser une résistance de limitation de courant en série lorsqu'elle est alimentée par une source de tension (par exemple, V_CC= 5V ou 3,3V). La valeur de la résistance (R_S) est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R_S= (V_CC- V_F) / I_F. Pour plusieurs LED, il est fortement conseillé d'utiliser une résistance séparée pour chaque LED connectée en parallèle afin d'assurer une distribution de courant et une luminosité uniformes, car la tension directe (V_F) peut varier légèrement même au sein d'un même code de tri.

7.2 Gestion thermique

Bien que la puissance dissipée soit relativement faible (114mW max), une conception thermique appropriée prolonge la durée de vie de la LED et maintient une sortie optique stable. Assurez-vous que la conception des pastilles de CI fournit un dégagement thermique adéquat pour dissiper la chaleur dans la carte. Faire fonctionner la LED à ou près de son courant nominal maximal (30mA) ou dans des températures ambiantes élevées (approchant +85°C) réduira sa sortie lumineuse et pourrait raccourcir sa durée de vie. La déclassification du courant de fonctionnement est une pratique courante pour les applications à haute fiabilité.

7.3 Intégration optique

L'angle de vision de 120 degrés de la lentille diffusante offre un diagramme lumineux large et doux. Cela le rend adapté aux applications où la LED elle-même est destinée à être vue directement comme un indicateur ou lorsqu'un rétroéclairage uniforme d'une petite zone ou d'une icône est nécessaire. Pour les applications nécessitant une lumière plus focalisée, des optiques secondaires (comme une lentille séparée) seraient requises. La lentille diffusante aide également à minimiser l'apparence du point lumineux intense de la puce, créant une surface émissive plus uniforme.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED à lentilles claires, cette variante à lentille diffusante échange l'intensité axiale de crête (candela) contre un angle de vision beaucoup plus large et uniforme. Il s'agit d'un choix fonctionnel, et non d'une déficience de performance. Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED vertes au Phosphure de Gallium (GaP), le dispositif à base d'InGaN offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée (sortie lumineuse plus brillante pour le même courant) et une couleur verte plus saturée et pure. Sa compatibilité avec le brasage par refusion sans plomb et à haute température le différencie des anciennes LED traversantes ou des dispositifs nécessitant un brasage manuel, l'alignant sur les lignes d'assemblage SMT automatisées modernes.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

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

En utilisant la V_Ftypique de 3,3V et un I_Fsouhaité de 20mA (pour une durée de vie plus longue), le calcul est : R = (5V - 3,3V) / 0,020A = 85 Ohms. La valeur standard la plus proche est 82 Ohms ou 100 Ohms. Recalculez le courant réel avec la résistance choisie et la V_Fmin/max du code de tri pour vous assurer qu'il reste dans des limites sûres.

9.2 Puis-je piloter cette LED avec une broche de microcontrôleur à 3,3V ?

C'est possible mais difficile. La V_Ftypique (3,3V) est égale à l'alimentation, ne laissant aucune marge de tension pour une résistance en série au courant de fonctionnement souhaité. La LED peut s'allumer faiblement ou pas du tout, surtout si la V_Fest à l'extrémité supérieure de la plage (jusqu'à 3,8V). Un circuit pilote de LED dédié ou un convertisseur élévateur est recommandé pour un fonctionnement efficace à partir d'une ligne de 3,3V.

9.3 Pourquoi la condition de stockage est-elle si stricte ?

Le boîtier en époxy plastique peut absorber l'humidité de l'air. Pendant le chauffage rapide du brasage par refusion, cette humidité piégée peut se vaporiser instantanément, créant une pression interne élevée. Cela peut provoquer la fissuration du boîtier ("effet pop-corn") ou le délaminage, entraînant une défaillance immédiate ou une fiabilité à long terme réduite. Les procédures de stockage et de séchage préviennent l'absorption d'humidité.

10. Principe de fonctionnement

L'émission de lumière dans cette LED est basée sur l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice InGaN. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, l'énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage Nitrure de Gallium-Indium (InGaN) dans la région active détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le vert. La lentille diffusante est constituée d'une résine époxy contenant des particules de diffusion qui randomisent la direction de la lumière émise, élargissant ainsi l'angle de vision.

11. Tendances de l'industrie

L'industrie des LED continue de se concentrer sur l'augmentation de l'efficacité lumineuse (lumens par watt), l'amélioration de l'indice de rendu des couleurs et la réduction des coûts. Pour les LED SMD de type indicateur, les tendances incluent une miniaturisation accrue (tailles de boîtier plus petites comme 0402 et 0201), une fiabilité plus élevée pour les applications automobiles et industrielles, et le développement de codes de tri de performance plus cohérents et plus serrés pour aider les concepteurs à obtenir des résultats visuels uniformes. La tendance vers des niveaux d'automatisation plus élevés dans l'assemblage pousse également à un conditionnement plus robuste capable de résister à des profils de refusion de plus en plus exigeants.