Fiche technique LED SMD verte à lentille dôme LTST-C930TGKT - 2.8x3.2V - 76mW - Document technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-C930TGKT est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) de haute luminosité, utilisant un matériau semi-conducteur Nitrure de Gallium-Indium (InGaN) pour produire une lumière verte. Il est doté d'une lentille en forme de dôme distinctive, conçue pour améliorer le flux lumineux et les caractéristiques d'angle de vision par rapport aux alternatives à lentille plate. Ce composant est conçu pour être compatible avec les systèmes automatisés de placement et les processus standards de soudage par refusion, le rendant adapté aux environnements de fabrication à grand volume. Ses applications principales incluent les indicateurs d'état, le rétroéclairage de petits afficheurs, l'éclairage de panneaux et divers appareils électroniques grand public où un éclairage vert fiable et uniforme est requis.

1.1 Avantages clés et marché cible

Les principaux avantages de cette LED découlent de son matériau et de sa conception de boîtier. La technologie de puce InGaN fournit une émission verte efficace, souvent plus difficile à obtenir avec une haute luminosité comparée aux LED rouges ou bleues. La lentille dôme agit comme une optique primaire, augmentant efficacement l'extraction de lumière de la puce semi-conductrice et offrant un angle de vision plus large et plus uniforme. Le composant est conditionné sur bande de 8mm pour bobines de 7 pouces, conforme aux normes EIA, garantissant une intégration transparente dans les lignes de production automatisées. Le marché cible englobe un large éventail de fabricants d'équipements électroniques, notamment ceux de l'automatisation de bureau, des dispositifs de communication et des appareils ménagers, où la LED sert de composant indicateur visuel fiable.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une ventilation détaillée des paramètres électriques, optiques et thermiques spécifiés pour le LTST-C930TGKT, offrant un contexte aux ingénieurs de conception.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées au fonctionnement normal.

• Dissipation de puissance (Pd) :76 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur à une température ambiante (Ta) de 25°C. Dépasser cette limite risque de surchauffer la jonction semi-conductrice.
• Courant direct continu (IF) :20 mA. Le courant de fonctionnement continu recommandé pour une performance fiable à long terme.
• Courant direct de crête :100 mA. Ceci n'est permis que dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms) et ne doit pas être utilisé pour un fonctionnement en continu.
• Facteur de déclassement :0.25 mA/°C au-dessus de 50°C. Ce paramètre critique indique que le courant direct continu maximal autorisé doit être réduit linéairement de 0.25 mA pour chaque degré Celsius d'augmentation de la température ambiante au-dessus de 50°C. Par exemple, à 70°C, le courant continu maximal serait de 20 mA - (0.25 mA/°C * 20°C) = 15 mA.
• Tension inverse (VR) :5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse supérieure à cette valeur peut provoquer un claquage et une défaillance de la jonction de la LED.
• Température de fonctionnement & de stockage :-20°C à +80°C et -30°C à +100°C, respectivement. Celles-ci définissent les limites environnementales pour le fonctionnement et le stockage hors tension.
• Conditions de soudage :Des profils spécifiques sont fournis pour le soudage à la vague (260°C pendant 5s), la refusion infrarouge (260°C pendant 5s) et la refusion en phase vapeur (215°C pendant 3 minutes). Le respect de ces limites temps-température est crucial pour éviter la fissuration du boîtier ou des problèmes de joint de soudure.

2.2 Caractéristiques électriques & optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à Ta=25°C et IF=20mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend de 710.0 mcd (minimum) à 2000.0 mcd (typique). C'est la luminosité perçue de la source lumineuse mesurée par un capteur filtré pour correspondre à la réponse photopique de l'œil humain (courbe CIE). L'intensité réelle d'une unité spécifique dépend de son code de tri.
• Angle de vision (2θ1/2) :25 degrés (typique). C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur mesurée sur l'axe (0°). Un angle de 25 degrés indique un faisceau relativement focalisé, caractéristique d'une lentille dôme conçue pour une intensité axiale plus élevée.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λP) :530 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est maximale. C'est une propriété physique du matériau InGaN.
• Longueur d'onde dominante (λd) :525 nm (typique à IF=20mA). Elle est dérivée du diagramme de chromaticité CIE et représente 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 (typique). Cela mesure la largeur de bande du spectre émis à la moitié de sa puissance maximale. Une valeur de 35nm est courante pour les LED vertes InGaN et indique une couleur verte modérément pure.
• Tension directe (VF) :2.80V (Min), 3.20V (Typ), 3.60V (Max) à 20mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement. Sa variation est gérée via le système de tri par tension.
• Courant inverse (IR) :10 μA (Max) à VR=5V. Un faible courant de fuite sous polarisation inverse.
• Capacité (C) :40 pF (Typ) à VF=0V, f=1MHz. Cette capacité de jonction peut être pertinente dans les applications de commutation haute fréquence.

3. Explication du système de tri

Pour assurer la cohérence en production de masse, les LED sont triées en catégories de performance. Le LTST-C930TGKT utilise un système de tri tridimensionnel.

3.1 Tri par tension directe

Les unités sont triées en fonction de leur tension directe (VF) à 20mA. Les codes de tri (D7, D8, D9, D10) correspondent à des plages de tension spécifiques avec une tolérance de ±0.1V par catégorie. Par exemple, une LED de catégorie D8 aura une VF comprise entre 3.00V et 3.20V. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des chutes de tension appariées pour les circuits où la régulation du courant est critique, en particulier lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle.

3.2 Tri par intensité lumineuse

C'est sans doute la catégorie la plus critique pour la cohérence de la luminosité. Les catégories (V, W, X, Y) définissent des valeurs minimales et maximales d'intensité lumineuse, chacune avec une tolérance de ±15%. Par exemple, une LED de catégorie 'W' a une intensité comprise entre 1120.0 mcd et 1800.0 mcd. Sélectionner des LED de la même catégorie d'intensité est essentiel pour les applications nécessitant une luminosité uniforme sur plusieurs indicateurs.

3.3 Tri par longueur d'onde dominante

Ce tri assure la cohérence de la couleur. Les catégories (AP, AQ, AR) définissent des plages pour la longueur d'onde dominante (λd) avec une tolérance serrée de ±1 nm. Une LED de catégorie 'AQ', par exemple, aura un λd entre 525.0 nm et 530.0 nm. Utiliser des LED de la même catégorie de longueur d'onde garantit une teinte de verte cohérente sur un produit.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques soient référencés dans la fiche technique (Fig.1, Fig.6), leurs implications sont standard. Lacourbe Intensité lumineuse relative vs. Courant directmontrerait une relation quasi-linéaire aux courants plus faibles, tendant vers une sous-linéarité aux courants plus élevés en raison de la baisse d'efficacité et de l'échauffement. Lacourbe Tension directe vs. Courant directprésente une caractéristique de mise en conduction exponentielle, se stabilisant dans la région de fonctionnement. Lacourbe Intensité lumineuse relative vs. Température ambianteest cruciale ; elle montre typiquement un coefficient de température négatif, ce qui signifie que le flux lumineux diminue lorsque la température de jonction augmente. Cela renforce l'importance de la gestion thermique et du déclassement du courant. Lacourbe de Distribution spectrale(référencée par λP et Δλ) montrerait une forme gaussienne centrée autour de 530nm.

5. Informations mécaniques & de conditionnement

Le composant est conforme à un boîtier standard de LED SMD. La fiche technique inclut des dessins détaillés des dimensions du boîtier (tous en mm) avec une tolérance générale de ±0.10mm. Les caractéristiques mécaniques clés incluent la géométrie de la lentille dôme et la marque d'identification de la cathode. Le schéma de pastilles de soudure suggéré est fourni pour assurer un cordon de soudure fiable et un bon alignement pendant la refusion. La polarité est clairement marquée sur le composant, généralement par une encoche ou un point vert du côté cathode, qui doit être respectée pendant l'assemblage pour éviter une connexion inverse.

6. Directives de soudage & d'assemblage

6.1 Profils de soudage par refusion

La fiche technique fournit deux profils de refusion infrarouge (IR) suggérés : un pour les processus de soudure standard SnPb et un pour les processus sans plomb (par ex., SnAgCu). Les deux profils mettent l'accent sur une montée en température contrôlée, une zone de préchauffage/trempe suffisante pour activer la flux et égaliser la température de la carte, un temps défini au-dessus du liquidus (TAL), une température de crête ne dépassant pas 260°C, et une descente en température contrôlée. Suivre ces profils évite un choc thermique au boîtier époxy et à la puce semi-conductrice.

6.2 Stockage et manipulation

Les LED sont des composants sensibles à l'humidité. Si elles sont retirées de leur emballage barrière d'humidité d'origine, elles doivent être soudées par refusion dans un délai d'une semaine. Pour un stockage plus long hors du sachet d'origine, elles doivent être stockées dans un environnement sec (par ex., un conteneur scellé avec dessiccant ou un dessiccateur à azote). Si elles sont exposées à l'humidité ambiante pendant plus d'une semaine, une cuisson à environ 60°C pendant 24 heures est recommandée avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter le phénomène de \"pop-corn\" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Seuls les agents de nettoyage spécifiés doivent être utilisés. L'alcool isopropylique (IPA) ou l'alcool éthylique sont recommandés. La LED doit être immergée à température normale pendant moins d'une minute. Des produits chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent endommager le matériau de la lentille époxy, provoquant un ternissement ou une fissuration.

7. Conditionnement et informations de commande

Le conditionnement standard est de 1500 pièces par bobine de 7 pouces de diamètre, avec les composants sur bande porteuse gaufrée de 8mm de large. La bande a une bande de couverture pour sceller les poches vides. Les quantités minimales de commande pour les bobines restantes sont de 500 pièces. Le conditionnement est conforme aux normes ANSI/EIA-481-1-A. La référence LTST-C930TGKT elle-même suit probablement un schéma de codage interne où 'LTST' peut désigner la famille de produits, 'C930' la série/boîtier spécifique, 'TG' indiquant la couleur (verte) et le type de lentille, et 'KT' désignant possiblement le tri ou une autre variante.

8. Recommandations de conception d'application

8.1 Conception du circuit de commande

Considération critique :Les LED sont des dispositifs commandés en courant, pas en tension. La méthode la plus fiable pour faire fonctionner une LED est d'utiliser une source de courant constant. Dans un circuit simple commandé en tension, une résistance de limitation de courant en série estabsolument obligatoire. La fiche technique recommande fortement d'utiliser une résistance séparée pour chaque LED lorsque plusieurs unités sont connectées en parallèle (Modèle de circuit A). L'utilisation d'une seule résistance pour plusieurs LED en parallèle (Modèle de circuit B) est déconseillée car de petites variations de la caractéristique de tension directe (VF) entre les LED individuelles provoqueront un déséquilibre significatif dans le partage du courant, entraînant une luminosité inégale et une surcontrainte potentielle de la LED avec la VF la plus basse.

8.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

La LED est sensible aux dommages causés par les décharges électrostatiques. Des contrôles ESD appropriés doivent être mis en œuvre dans l'environnement de manipulation et d'assemblage : utiliser des bracelets antistatiques et des surfaces de travail reliées à la terre, employer des ioniseurs pour neutraliser les charges statiques qui peuvent s'accumuler sur la lentille plastique, et s'assurer que tout l'équipement est correctement mis à la terre.

8.3 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible (76mW max), un dissipateur thermique efficace via les pastilles du PCB est important pour maintenir les performances et la longévité de la LED. La courbe de déclassement (0.25 mA/°C au-dessus de 50°C) doit être appliquée dans les conceptions où la température ambiante autour de la LED est censée être élevée. Assurer une surface de cuivre adéquate autour des pastilles de soudure sur le PCB aide à dissiper la chaleur.

9. Comparaison & différenciation technique

La différenciation principale du LTST-C930TGKT réside dans sa combinaison d'une lentille dôme et de la technologie InGaN pour la lumière verte. Comparée aux LED à lentille plate, le dôme fournit une intensité lumineuse axiale plus élevée et un angle de vision plus contrôlé. Comparée aux technologies plus anciennes comme le Phosphure de Gallium (GaP) pour le vert, l'InGaN offre une luminosité et une efficacité nettement supérieures. Sa compatibilité avec les processus de refusion sans plomb (Pb-free) le rend adapté à la fabrication électronique moderne conforme à la directive RoHS.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED directement depuis une alimentation 5V ?

R : Non. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série. Avec une VF typique de 3.2V à 20mA, en utilisant la loi d'Ohm (R = (Valim - Vf) / If), la valeur de la résistance serait (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 Ohms. Une résistance standard de 91 ou 100 Ohms serait appropriée, et sa puissance nominale doit être d'au moins I^2 * R = (0.02^2)*90 = 0.036W, donc une résistance de 1/10W ou 1/8W est suffisante.

Q : Pourquoi l'intensité lumineuse est-elle donnée sous forme de plage (710-2000mcd) ?

R : C'est l'étendue globale de la spécification. Les unités de production réelles sont triées en catégories plus étroites (V, W, X, Y). Pour une luminosité cohérente dans votre conception, spécifiez la catégorie d'intensité requise lors de la commande.

Q : Que se passe-t-il si je dépasse le courant direct continu maximal absolu de 20mA ?

R : Fonctionner au-dessus de 20mA en continu augmentera la température de jonction au-delà des limites de sécurité, accélérant la dépréciation des lumens (la LED s'affaiblit avec le temps) et pouvant provoquer une défaillance catastrophique. Conçoivez toujours le circuit de commande pour limiter le courant à la valeur nominale ou inférieure, en particulier à des températures ambiantes élevées.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état avec 10 LED vertes uniformément lumineuses.

1. Conception du circuit :Utiliser une source de tension régulée (par ex., 5V). Placerdix résistances de limitation de courant individuelles, une en série avec chaque LED. Ne pas partager une résistance entre plusieurs LED.

2. Sélection des composants :Commander toutes les LED de lamême catégorie d'Intensité lumineuse(par ex., toutes de catégorie 'W') et de lamême catégorie de Longueur d'onde dominante(par ex., toutes de catégorie 'AQ') pour garantir une luminosité et une couleur uniformes. La catégorie de Tension directe est moins critique ici car chaque LED a sa propre résistance.

3. Implantation PCB :Suivre les dimensions de pastilles de soudure suggérées dans la fiche technique. Inclure une petite liaison de dégagement thermique vers les pastilles de cathode/anode si elles sont connectées à de grandes surfaces de cuivre, pour faciliter le soudage.

4. Assemblage :Suivre le profil de refusion IR sans plomb recommandé. S'assurer que la zone d'assemblage dispose de contrôles ESD.

5. Résultat :Un panneau indicateur fiable et d'apparence professionnelle avec une couleur et une luminosité cohérentes sur les 10 LED.

12. Introduction au principe de fonctionnement

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, ils libèrent de l'énergie. Dans une diode au silicium standard, cette énergie est principalement libérée sous forme de chaleur. Dans un semi-conducteur à bande interdite directe comme l'InGaN, une partie significative de cette énergie de recombination est libérée sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. Les alliages de Nitrure de Gallium-Indium (InGaN) permettent aux ingénieurs d'ajuster cette bande interdite pour produire de la lumière dans les parties bleue, verte et ultraviolette du spectre. La lentille époxy en forme de dôme entourant la puce sert à la protéger et à façonner le faisceau lumineux, améliorant l'efficacité d'extraction et définissant l'angle de vision.

13. Tendances technologiques

Le domaine de la technologie LED, en particulier pour l'émission verte, continue d'évoluer. Les tendances clés incluent :

- Augmentation de l'Efficacité (Lumens par Watt) :La recherche continue en science des matériaux vise à réduire la \"baisse d'efficacité\" dans les LED InGaN, en particulier pour les longueurs d'onde vertes, historiquement moins efficaces que le bleu ou le rouge.

- Cohérence des couleurs et Tri :Les progrès dans la croissance épitaxiale et le contrôle de fabrication conduisent à des distributions de paramètres intrinsèques plus serrées, réduisant l'étalement au sein des catégories et le besoin d'un tri extensif.

- Miniaturisation :La tendance vers une électronique plus petite et plus dense continue de pousser vers des LED dans des boîtiers encore plus petits tout en maintenant ou en améliorant le flux lumineux.

- Fiabilité et Durée de vie :Les améliorations des matériaux de boîtier, des méthodes de fixation des puces et de la technologie des phosphores (pour les LED blanches) prolongent les durées de vie opérationnelles et les performances dans des conditions environnementales difficiles.