Fiche technique de la LED CMS LTST-C191TGKT-2A - Lentille transparente - InGaN Vert - Hauteur 0,55mm - 10mA CC - 38mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une lampe LED miniature à montage en surface, conçue pour l'assemblage automatisé sur circuit imprimé et les applications où l'espace est une contrainte critique. Le dispositif est une LED extra-plate et ultra-lumineuse utilisant une puce semi-conductrice InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium) pour produire une lumière verte. Son facteur de forme compact et sa compatibilité avec les processus de fabrication modernes en font un composant polyvalent pour une large gamme d'équipements électroniques.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les avantages principaux de cette LED incluent son profil exceptionnellement bas de 0,55mm, permettant une intégration dans des appareils ultra-fins. Elle délivre une intensité lumineuse élevée grâce à sa puce InGaN. Le composant est entièrement conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses). Il est conditionné sur bande de 8mm enroulée sur bobines de 7 pouces, conforme aux normes EIA, le rendant totalement compatible avec les équipements automatisés de prélèvement et de placement à grande vitesse. De plus, il est conçu pour résister aux processus de soudage par refusion infrarouge (IR), standard pour les lignes d'assemblage de technologie à montage en surface (SMT).

Les applications cibles sont vastes, englobant les équipements de télécommunication, les appareils de bureau, les appareils électroménagers et les équipements industriels. Les cas d'utilisation spécifiques incluent le rétroéclairage de claviers et de pavés numériques, les voyants d'état, les micro-affichages et diverses applications de signalisation lumineuse.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des caractéristiques électriques, optiques et thermiques définies dans la fiche technique. Comprendre ces paramètres est crucial pour une conception de circuit fiable et pour garantir des performances à long terme.

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Dissipation de puissance (Pd) :38 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 une surchauffe et une dégradation accélérée.
• Courant direct continu (IF) :10 mA. Le courant direct continu maximal qui peut être appliqué.
• Courant direct de crête :40 mA. Ceci n'est permis qu'en conditions pulsées avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1ms. Cela permet de brefs moments de luminosité plus élevée sans dommage thermique.
• Plage de température de fonctionnement :-20°C à +80°C. La plage de température ambiante dans laquelle la LED est spécifiée pour fonctionner correctement.
• Plage de température de stockage :-30°C à +100°C. La plage de température pour stocker le dispositif lorsqu'il n'est pas alimenté.
• Condition de soudage infrarouge :260°C pendant 10 secondes. Ceci définit le pic de température et le profil temporel que la LED peut supporter pendant le soudage par refusion, critique pour les processus d'assemblage sans plomb.

2.2 Caractéristiques électro-optiques à Ta=25°C

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test standard. Les concepteurs doivent utiliser ces valeurs pour les calculs de circuit.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend de 11,2 mcd (minimum) à 112,0 mcd (maximum) à un courant direct (IF) de 2 mA. La large plage est gérée via un système de classement (voir Section 3). Ce paramètre mesure la luminosité perçue par l'œil humain.
• Angle de vision (2θ1/2) :130 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur mesurée sur l'axe. Un angle de 130 degrés indique un diagramme d'émission large, adapté aux applications où la lumière doit être vue sous différents angles.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λP) :530 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la sortie spectrale de la LED est la plus forte.
• Longueur d'onde dominante (λd) :525,0 nm à 545,0 nm (à IF=2mA). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur (verte). Elle est dérivée du diagramme de chromaticité CIE et diffère de la longueur d'onde de crête.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :35 nm. Ceci indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise, mesurée comme la largeur à mi-hauteur de l'intensité maximale.
• Tension directe (VF) :2,30 V à 3,30 V (à IF=2 mA). La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit du courant. Cette plage est également soumise au classement.
• Courant inverse (IR) :10 μA (maximum) à une tension inverse (VR) de 5V. Le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en inverse ; ce test est uniquement pour la vérification de la qualité. L'application d'une tension inverse dans le circuit doit être évitée, généralement en assurant une polarité correcte ou en utilisant un circuit de protection.

2.3 Considérations thermiques

Bien que non explicitement graphiée, la gestion thermique est déduite de la cote de dissipation de puissance et de la plage de température de fonctionnement. La faible cote Pd de 38mW souligne qu'il s'agit d'un dispositif de faible puissance. Cependant, dans les configurations à haute densité ou les espaces clos, il est recommandé de garantir un dégagement thermique adéquat via les pastilles PCB pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres, préservant ainsi le flux lumineux et la durée de vie.

3. Explication du système de classement (binning)

Pour garantir une couleur et une luminosité constantes en production, les LED sont triées en classes (bins) selon des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner une qualité de performance spécifique pour leur application.

3.1 Classement par tension directe (Vf)

Les LED sont catégorisées par leur chute de tension directe à 2 mA. Les classes vont de D4 (2,30V - 2,50V) à D8 (3,10V - 3,30V), avec une tolérance de ±0,1V par classe. Sélectionner une classe Vf serrée peut aider à garantir une luminosité uniforme lorsque plusieurs LED sont alimentées en parallèle à partir d'une source de tension constante.

3.2 Classement par intensité lumineuse (Iv)

Ce classement contrôle la luminosité de sortie. Les classes vont de L (11,2 - 18,0 mcd) à Q (71,0 - 112,0 mcd), mesurées à 2 mA, avec une tolérance de ±15% par classe. Les applications nécessitant des niveaux de luminosité spécifiques, comme les indicateurs avec des classes de luminosité définies, spécifieront une classe Iv.

3.3 Classement par teinte (longueur d'onde dominante)

Ceci assure la constance de la couleur. Les classes de longueur d'onde dominante pour cette LED verte sont : AQ (525,0 - 530,0 nm), AR (530,0 - 535,0 nm), AS (535,0 - 540,0 nm) et AT (540,0 - 545,0 nm), avec une tolérance de ±1nm. Pour les applications où la correspondance de couleur précise est critique (par exemple, affichages multicolores ou signaux de circulation), spécifier une classe de teinte étroite est essentiel.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes de performance typiques. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas reproduits dans le texte fourni, leurs interprétations standard sont cruciales pour la conception.

4.1 Courant direct vs. tension directe (Courbe I-V)

Cette courbe montre la relation non linéaire entre le courant traversant la LED et la tension à ses bornes. Elle est de nature exponentielle. La valeur VF typique donnée (par exemple, ~2,8V à 2mA) est un point sur cette courbe. Les concepteurs utilisent cette courbe pour déterminer la valeur de la résistance de limitation de courant nécessaire pour une tension d'alimentation donnée. L'alimentation de la LED avec une source de courant constant est généralement préférable à une tension constante avec une résistance en série, car elle fournit une luminosité plus stable et une meilleure tolérance aux variations de Vf.

4.2 Intensité lumineuse vs. courant direct

Ce graphique montre typiquement que l'intensité lumineuse augmente avec le courant direct, mais pas de manière linéaire. À des courants plus élevés, l'efficacité peut chuter en raison d'une génération de chaleur accrue. Le courant continu nominal de 10mA représente un point où un bon équilibre entre luminosité et fiabilité est atteint. Fonctionner près du courant maximal absolu réduira la durée de vie.

4.3 Distribution spectrale

Le graphique de sortie spectrale montrerait l'intensité en fonction de la longueur d'onde, centrée autour du pic de 530nm avec la demi-largeur de 35nm. Cette information est vitale pour les applications sensibles à des longueurs d'onde spécifiques, comme les capteurs optiques ou les systèmes avec filtres de couleur.

4.4 Dépendance à la température

Bien que non détaillée explicitement, la performance de la LED est sensible à la température. Typiquement, la tension directe diminue avec l'augmentation de la température (coefficient de température négatif), tandis que la sortie lumineuse diminue également. Pour les applications de précision, ces effets doivent être pris en compte, surtout si la LED fonctionne dans un environnement thermique variable.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et polarité

La LED a un profil extra-fin avec une hauteur de 0,55mm. Les dimensions du boîtier sont fournies dans la fiche technique avec une tolérance standard de ±0,1mm. La lentille est transparente. La cathode est généralement identifiée par un marquage sur le boîtier, comme une encoche, un point vert ou un coin coupé. L'identification correcte de la polarité est obligatoire pendant l'assemblage pour éviter les dommages par polarisation inverse.

5.2 Conception recommandée des pastilles PCB

Une recommandation de motif de pastilles (empreinte) est fournie pour garantir un soudage fiable et une stabilité mécanique. Respecter cette conception est critique pour obtenir des cordons de soudure corrects, gérer la dissipation thermique et prévenir l'effet "tombstoning" (où une extrémité du composant se soulève pendant la refusion). La conception des pastilles aide également à aligner le composant pendant le placement automatisé.

6. Guide de soudage, assemblage et manipulation

6.1 Recommandations pour le processus de soudage

La LED est compatible avec le soudage par refusion infrarouge. Un profil suggéré pour les processus sans plomb est fourni, avec les paramètres clés :

• Préchauffage :150-200°C.
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes pour chauffer progressivement la carte et les composants.
• Température de crête :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus (au pic) :Maximum 10 secondes. Le profil doit être conforme aux normes JEDEC pour garantir la fiabilité.

Le soudage manuel avec un fer est possible mais doit être contrôlé : température ≤300°C et temps ≤3 secondes pour une seule opération uniquement. Une chaleur excessive du fer à souder peut facilement endommager la LED ou sa lentille en époxy.

6.2 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. La fiche technique recommande l'immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute. Des produits chimiques non spécifiés ou agressifs peuvent endommager le matériau du boîtier ou la lentille optique.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont sensibles à l'humidité. Lorsque le sac étanche à l'humidité scellé (avec dessiccant) n'est pas ouvert, elles doivent être stockées à ≤30°C et ≤90% d'Humidité Relative (HR) et utilisées dans l'année. Une fois l'emballage d'origine ouvert, l'ambiance de stockage ne doit pas dépasser 30°C / 60% HR. Les composants retirés de leur emballage d'origine doivent subir une refusion IR dans les 672 heures (28 jours, niveau MSL2a). S'ils sont stockés plus longtemps hors du sac d'origine, ils doivent être cuits à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "popcorn" (fissuration du boîtier due à la pression de vapeur pendant la refusion).

6.4 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

Cette LED est sensible aux dommages causés par les décharges électrostatiques (ESD) et les surtensions électriques. Il est recommandé de manipuler le dispositif en utilisant un bracelet antistatique relié à la terre ou des gants antistatiques. Tout équipement de manipulation, poste de travail et machine doit être correctement mis à la terre pour éviter l'accumulation d'électricité statique.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies dans une bande porteuse gaufrée avec une bande de couverture protectrice, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178mm) de diamètre. La quantité standard par bobine est de 5 000 pièces. La largeur de la bande est de 8mm. L'emballage est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481. Il existe des directives pour les quantités minimales d'emballage pour les restes et le nombre maximum de composants manquants consécutifs dans la bande.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Circuits d'application typiques

La méthode d'alimentation la plus courante est une résistance de limitation de courant en série. La valeur de la résistance (R) est calculée comme suit : R = (V_alimentation - VF_LED) / I_souhaitée. Par exemple, avec une alimentation de 5V, une VF typique de 2,8V et un courant souhaité de 5mA : R = (5 - 2,8) / 0,005 = 440 Ohms. Une résistance standard de 470 Ohms serait appropriée. Pour une meilleure stabilité de luminosité face aux variations de température et de tension d'alimentation, une source de courant constante simple utilisant un transistor ou un circuit intégré pilote de LED dédié est recommandée, surtout pour plusieurs LED ou des applications de luminosité critique.

8.2 Considérations de conception

• Alimentation en courant :Toujours alimenter avec un courant contrôlé, et non une tension fixe directement. Utiliser les valeurs maximales absolues comme limites, pas comme objectifs.
• Gestion thermique :S'assurer que la conception du PCB fournit une surface de cuivre adéquate pour que les pastilles de la LED servent de dissipateur thermique, surtout si le fonctionnement est proche du courant maximal.
• Conception optique :Le large angle de vision de 130 degrés offre une bonne visibilité hors axe. Pour une lumière focalisée, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires.
• Protection contre la tension inverse :S'il existe une possibilité qu'une tension inverse soit appliquée (par exemple, dans des circuits CA ou avec des charges inductives), une diode de protection en parallèle avec la LED (cathode à anode) est nécessaire.

8.3 Limitations d'application

La fiche technique inclut une mise en garde indiquant que ces LED sont destinées à des équipements électroniques ordinaires. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (aviation, dispositifs médicaux, systèmes de sécurité critiques), une consultation avec le fabricant est requise avant l'intégration. Il s'agit d'un avertissement standard pour les composants de qualité commerciale.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux anciennes technologies comme les LED vertes basées sur AlGaInP (Phosphure d'Aluminium, de Gallium et d'Indium), cette LED verte basée sur InGaN offre généralement une efficacité lumineuse plus élevée et une meilleure stabilité des performances. La hauteur de 0,55mm est un différenciateur clé sur le marché, permettant des conceptions plus fines que celles utilisant des LED standard de 0,6mm ou 0,8mm de hauteur. Sa compatibilité avec la refusion IR standard et l'emballage en bande et bobine l'aligne avec l'assemblage SMT grand public et rentable, contrairement à certaines LED de niche qui peuvent nécessiter une manipulation spéciale.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?

La longueur d'onde de crête (λP) est la longueur d'onde physique où la LED émet le plus de puissance optique. La longueur d'onde dominante (λd) est une valeur calculée basée sur la perception des couleurs humaine (diagramme CIE) qui représente le mieux la couleur que nous voyons. Pour une LED verte monochromatique, elles sont souvent proches mais pas identiques.

10.2 Puis-je alimenter cette LED à 20mA pour une luminosité plus élevée ?

Non. La valeur maximale absolue pour le courant direct continu est de 10 mA. Fonctionner à 20mA dépasserait cette cote, entraînant une chaleur excessive, une dégradation lumineuse rapide et une défaillance potentiellement catastrophique. Pour une luminosité plus élevée, sélectionnez une LED des classes Iv supérieures (par exemple, classe Q) ou choisissez un produit conçu pour un courant plus élevé.

10.3 Pourquoi le classement (binning) est-il important ?

Les variations de fabrication entraînent des différences de Vf, Iv et de couleur entre les LED individuelles. Le classement les trie en groupes avec des paramètres étroitement contrôlés. Pour un produit utilisant plusieurs LED (comme un réseau de rétroéclairage), utiliser des LED de la même classe garantit une luminosité et une couleur uniformes, ce qui est critique pour la qualité esthétique et fonctionnelle.

10.4 Comment interpréter la cote "Condition de soudage infrarouge" ?

Cela signifie que la LED peut survivre à un profil de soudage par refusion où la température du corps du composant atteint un pic de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes. C'est une exigence standard pour les pâtes à souder sans plomb, qui ont des points de fusion plus élevés que la soudure traditionnelle à l'étain-plomb.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

11.1 Rétroéclairage de clavier de dispositif mobile

Dans un clavier de téléphone mobile, plusieurs LED sont souvent placées sous un panneau guide de lumière. Utiliser des LED de la même classe Iv et de teinte (par exemple, classe N pour l'intensité, classe AR pour la couleur) garantit que chaque touche est uniformément éclairée avec la même tonalité de couleur. La hauteur de 0,55mm est cruciale ici pour s'intégrer dans le châssis ultra-fin. Elles seraient alimentées en parallèle avec des résistances individuelles en série ou par un circuit intégré pilote de rétroéclairage dédié fournissant un courant constant.

11.2 Indicateur de statut sur un routeur réseau

Une seule LED peut être utilisée pour indiquer l'alimentation, l'activité réseau ou un état d'erreur. Le large angle de vision de 130 degrés permet de voir le statut depuis presque n'importe quelle direction dans une pièce. Un simple circuit avec une broche GPIO d'un microcontrôleur, une résistance en série (par exemple, 330 Ohms pour 5mA à partir d'une alimentation de 3,3V) et la LED est suffisant. Le logiciel peut contrôler les motifs de clignotement.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Cette LED est un dispositif photonique à semi-conducteur. Elle est basée sur une hétérostructure InGaN. Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active de la puce semi-conductrice. Ils se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage InGaN 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 en époxy transparente encapsule la puce, fournit une protection mécanique et façonne le diagramme de sortie lumineuse.

13. Tendances technologiques

Le développement des matériaux InGaN a été une percée pour réaliser des LED vertes et bleues à haute efficacité, permettant les LED blanches (via conversion par phosphore) et les affichages en couleur complète. Les tendances actuelles des LED CMS continuent vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par watt), une résistance thermique plus faible pour une meilleure gestion de la puissance et des tailles de boîtier encore plus petites. Il y a également un accent sur l'amélioration de la restitution des couleurs et de la constance pour les applications d'éclairage. La poussée vers la miniaturisation dans l'électronique grand public pousse les boîtiers vers des hauteurs plus fines et des empreintes plus petites, comme l'illustre ce composant de 0,55mm.