Fiche technique LED SMD LTST-C990TGKT - Vert Ultra Lumineux - 20mA - 76mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une LED à montage en surface haute performance. Conçue pour les processus d'assemblage automatisés, ce composant convient à une large gamme d'applications électroniques à espace restreint nécessitant un éclairage d'indication fiable et lumineux.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

Cette LED offre plusieurs avantages majeurs pour la fabrication électronique moderne :

• Conformité aux réglementations environnementales (RoHS).
• Utilise une puce semi-conductrice InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium) Ultra Lumineuse, réputée pour son efficacité et sa luminosité élevées dans le spectre vert.
• Caractérisée par une conception de lentille en dôme qui offre généralement un angle de vision plus large et une meilleure extraction de la lumière par rapport aux lentilles plates.
• Conditionnée sur bande de 8 mm montée sur bobines standard de 7 pouces de diamètre, compatible avec les équipements automatisés de prélèvement et de placement à grande vitesse.
• Conçue pour être compatible avec les niveaux d'attaque standard des circuits intégrés (C.I.).
• Résiste aux processus de soudage par refusion infrarouge (IR), la rendant adaptée aux lignes d'assemblage standard de technologie de montage en surface (SMT) aux côtés d'autres composants.

1.2 Applications cibles et marchés

Cette LED est conçue pour la polyvalence dans de multiples secteurs :

• Télécommunications & Équipements de bureau :Indicateurs d'état dans les routeurs, modems, téléphones et imprimantes.
• Électronique grand public :Rétroéclairage pour claviers, pavés numériques et micro-écrans dans les appareils portables.
• Appareils ménagers & Équipements industriels :Indicateurs de puissance, de mode ou de défaut.
• Signalisation générale :Éclairage de signaux et symboles intérieurs à petite échelle.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Tous les paramètres sont spécifiés à une température ambiante (Ta) de 25°C sauf indication contraire. Comprendre ces valeurs est crucial pour une conception de circuit fiable.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ce sont les limites de contrainte qui ne doivent en aucun cas être dépassées, même momentanément. Un fonctionnement au-delà de ces limites peut causer des dommages permanents.

• Dissipation de puissance (Pd) :76 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le dispositif peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct de crête (I_FP) :100 mA. Permis uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Non pour un fonctionnement continu en courant continu.
• Courant direct continu (I_F) :20 mA. Le courant de fonctionnement continu recommandé pour une luminosité et une longévité standard.
• Plage de température de fonctionnement :-20°C à +80°C. La plage de température ambiante dans laquelle le fonctionnement du dispositif est garanti.
• Plage de température de stockage :-30°C à +100°C.
• Condition de soudage infrarouge :Résiste à une température de crête de 260°C pendant 10 secondes, conforme aux exigences des processus sans plomb (Pb-free).

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques dans des conditions de fonctionnement normales (I_F= 20mA).

• Intensité lumineuse (I_V) :2240 - 4500 mcd (millicandela). C'est la luminosité perçue par l'œil humain, mesurée avec un filtre correspondant à la courbe de réponse photopique CIE. La large plage indique qu'un système de tri est utilisé (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ_1/2) :75 degrés. Défini comme l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur sur l'axe (0°). La lentille en dôme contribue à cet angle de vision relativement large.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :518 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :515 - 535 nm. C'est la longueur d'onde unique qui représente le mieux la couleur perçue (verte) de la LED, dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :35 nm (typique). La largeur de bande de la lumière émise mesurée à la moitié de l'intensité de crête, indiquant la pureté spectrale.
• Tension directe (V_F) :1,9 - 3,4 V. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est attaquée à 20mA. Cette plage est également soumise au tri.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (max) à V_R= 5V. Le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement en polarisation inverse ; ce paramètre est uniquement à des fins de test.

2.3 Considérations thermiques

Bien que non explicitement représentées graphiquement dans les données fournies, la gestion thermique est implicite dans les spécifications. Dépasser la température de jonction maximale, influencée par le courant direct, la température ambiante et la conception thermique du PCB, réduira le flux lumineux et la durée de vie. La valeur de dissipation de puissance de 76mW et la température de fonctionnement maximale de 80°C sont des contraintes clés de conception thermique.

3. Explication du système de tri

Pour assurer la cohérence en production de masse, les LED sont triées (binned) en fonction de paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des besoins spécifiques d'application en termes de couleur, de luminosité et de tension directe.

3.1 Tri par tension directe (V_F)

Les bacs garantissent que les LED d'un circuit ont des chutes de tension similaires, favorisant un partage de courant uniforme lorsqu'elles sont connectées en parallèle. La tolérance par bac est de ±0,1V.

• G2 :1,9V - 2,2V
• G3 :2,2V - 2,5V
• G4 :2,5V - 2,8V
• G5 :2,8V - 3,1V
• G6 :3,1V - 3,4V

3.2 Tri par intensité lumineuse (I_V)

Les bacs regroupent les LED par luminosité de sortie. La tolérance par bac est de ±15%.

• X2 :2240 mcd - 2800 mcd
• Y1 :2800 mcd - 3550 mcd
• Y2 :3550 mcd - 4500 mcd

3.3 Tri par teinte / longueur d'onde dominante (λ_d)

Ce tri assure la cohérence des couleurs. Un décalage de seulement quelques nanomètres peut être perceptible. La tolérance par bac est de ±1nm.

• AN :515 nm - 520 nm
• AP :520 nm - 525 nm
• AQ :525 nm - 530 nm
• AR :530 nm - 535 nm

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques soient référencées, les courbes typiques pour de telles LED fournissent des informations de conception essentielles.

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

La caractéristique I-V est exponentielle. Une petite augmentation de la tension au-delà de la V_Fnominale provoque une forte augmentation du courant. Par conséquent, l'attaque d'une LED par une source de courant constant (ou une source de tension avec une résistance de limitation de courant en série) est obligatoire pour éviter l'emballement thermique et la destruction.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

L'intensité lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct jusqu'à un certain point. Cependant, l'efficacité (lumens par watt) atteint souvent un pic à un courant inférieur au maximum nominal, et un courant excessif entraîne une augmentation de la chaleur et une dépréciation accélérée des lumens.

4.3 Dépendance à la température

La performance des LED est sensible à la température. Lorsque la température de jonction augmente :

• Tension directe (V_F) :Diminue légèrement (coefficient de température négatif).
• Intensité lumineuse (I_V) :Diminue. Le flux peut chuter significativement lorsque la température approche la limite de fonctionnement maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Peut se décaler légèrement, affectant potentiellement la couleur perçue, en particulier dans les applications à tri serré.

4.4 Distribution spectrale

La lumière émise n'est pas monochromatique mais a une distribution de type gaussienne centrée autour de la longueur d'onde de crête (518 nm). La demi-largeur spectrale (35 nm) définit l'étalement de cette distribution. Une demi-largeur plus étroite indique une couleur plus saturée et pure.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du dispositif et polarité

La LED est conforme à une empreinte de boîtier standard EIA. Notes dimensionnelles clés :

• Toutes les dimensions sont en millimètres.
• La tolérance standard est de ±0,1 mm sauf indication contraire.
• Le boîtier comporte une lentille en forme de dôme, transparente.
• La polarité est indiquée par une marque de cathode (généralement une encoche, un point vert ou un coin coupé sur le boîtier). L'orientation correcte est cruciale pour le fonctionnement.

5.2 Configuration recommandée des plots de fixation sur PCB

Un motif de pastille (conception des plots de cuivre) suggéré est fourni pour assurer un soudage correct, une stabilité mécanique et potentiellement aider à la dissipation thermique. Suivre cette recommandation aide à obtenir des cordons de soudure fiables et à éviter le phénomène de "tombstoning" pendant la refusion.

5.3 Spécifications de conditionnement en bande et bobine

Le dispositif est fourni dans une bande porteuse gaufrée standard de l'industrie.

• Largeur de bande :8 mm.
• Diamètre de la bobine :7 pouces.
• Quantité par bobine :3000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Le conditionnement comprend une bande de couverture supérieure pour sceller les alvéoles des composants et suit les spécifications ANSI/EIA-481 pour la compatibilité avec les équipements automatisés.

6. Directives de soudage, assemblage et manipulation

6.1 Processus de soudage par refusion IR

Le dispositif est qualifié pour les processus de soudage sans plomb (Pb-free). Un profil de refusion suggéré est critique :

• Préchauffage :150°C à 200°C.
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes pour permettre un chauffage uniforme et l'évaporation des solvants.
• Température de crête :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus (au pic) :Maximum 10 secondes. Le dispositif peut supporter ce profil un maximum de deux fois.

Note importante :Le profil optimal dépend de l'assemblage PCB spécifique (épaisseur de la carte, densité des composants, pâte à souder). Les valeurs fournies sont des lignes directrices ; une caractérisation du processus pour l'application spécifique est recommandée.

6.2 Soudage manuel (si nécessaire)

Si une retouche manuelle est nécessaire :

• Température du fer :Maximum 300°C.
• Durée de soudage :Maximum 3 secondes par plot.
• Appliquez la chaleur sur le plot du PCB, et non directement sur le corps de la LED, pour minimiser la contrainte thermique sur le composant.

6.3 Nettoyage

Le nettoyage des résidus de flux post-soudure doit utiliser des solvants compatibles :

• Utilisez uniquement des nettoyants à base d'alcool tels que l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique (IPA).
• Le temps d'immersion doit être inférieur à une minute à température normale.
• Évitez les nettoyants chimiques non spécifiés qui pourraient endommager la lentille en époxy ou le boîtier.

6.4 Stockage et sensibilité à l'humidité

Un stockage approprié est essentiel pour éviter l'absorption d'humidité, qui peut provoquer le "popcorning" (fissuration du boîtier) pendant la refusion.

• Emballage scellé (d'origine) :Stocker à ≤30°C et ≤90% HR. Utiliser dans un délai d'un an.
• Emballage ouvert :Stocker à ≤30°C et ≤60% HR. Pour les composants retirés des sacs anti-humidité, il est recommandé de terminer la refusion IR dans un délai d'une semaine (Niveau de Sensibilité à l'Humidité 3, MSL 3).
• Stockage prolongé (hors sac) :Stocker dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote.
• Rebaking (séchage) :Si stocké hors de l'emballage d'origine pendant plus d'une semaine, sécher à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée.

6.5 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques. Toujours :

• Utiliser un bracelet antistatique relié à la terre ou des gants antistatiques lors de la manipulation.
• S'assurer que tous les postes de travail, équipements et outils sont correctement mis à la terre.
• Utiliser de la mousse conductrice ou des plateaux pour le stockage et le transport des dispositifs en vrac.

7. Considérations de conception d'application

7.1 Conception du circuit d'attaque

Attaque à courant constant :La méthode préférée. Utiliser un circuit intégré dédié pour LED ou un simple circuit de limitation de courant (source de tension + résistance série). La valeur de la résistance est calculée comme suit : R = (V_source- V_F) / I_F. Utiliser la V_Fmaximale du bac ou de la fiche technique pour garantir que le courant ne dépasse jamais 20mA dans les pires conditions.

Variation par MLI (PWM) :Pour le contrôle de la luminosité, la Modulation de Largeur d'Impulsion (PWM) est très efficace. Elle commute la LED à plein courant (par ex., 20mA) à haute fréquence (typiquement >100Hz) et fait varier le cycle de service. Cette méthode maintient une meilleure cohérence de couleur que la variation analogique (réduction de courant).

7.2 Gestion thermique sur PCB

Pour maintenir les performances et la longévité :

• Utiliser la configuration de plots PCB recommandée, qui peut inclure des connexions de décharge thermique.
• Incorporer une surface de cuivre adéquate autour des plots de la LED pour servir de dissipateur thermique.
• Éviter de placer la LED près d'autres sources de chaleur importantes sur la carte.
• S'assurer d'une ventilation adéquate dans le boîtier du produit final.

7.3 Intégration optique

L'angle de vision de 75 degrés la rend adaptée à la visualisation directe. Pour les applications de guidage de lumière ou de diffusion, le large angle aide à coupler la lumière dans le guide. La lentille transparente est optimale pour une sortie non colorée ; pour une apparence colorée, un diffuseur ou filtre coloré externe est généralement utilisé.

8. Comparaison et différenciation techniques

Les principaux éléments différenciateurs de ce composant dans sa catégorie incluent :

• Puce InGaN Ultra-Lumineuse :Offre une efficacité lumineuse plus élevée par rapport aux technologies plus anciennes comme l'AlGaInP pour le vert, résultant en une plus grande luminosité à courant d'attaque identique.
• Large angle de vision (75°) :Offre une bonne visibilité hors axe, bénéfique pour les indicateurs d'état pouvant être vus sous différents angles.
• Tri complet :Le tri à trois paramètres (V_F, I_V, λ_d) permet une sélection précise pour les applications exigeant une uniformité en luminosité, couleur et comportement électrique.
• Robuste compatibilité refusion :Résiste à une température de crête de 260°C, la rendant entièrement compatible avec les processus d'assemblage SMT modernes, sans plomb et à haute température.

9. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

Q1 : Puis-je attaquer cette LED à 30mA pour plus de luminosité ?

R : Non. La valeur maximale absolue pour le courant direct continu est de 20mA. Dépasser cette valeur augmente la température de jonction, conduisant à une dépréciation rapide des lumens, un décalage de couleur et une défaillance potentiellement catastrophique. Toujours fonctionner à ou en dessous du courant continu recommandé.

Q2 : Pourquoi ma LED est-elle moins lumineuse que prévu lorsque j'applique 2,5V ?

R : Les LED sont des dispositifs à commande de courant, non de tension. La tension directe (V_F) a une plage (1,9V-3,4V). Appliquer une tension fixe de 2,5V peut sous-alimenter une LED avec un bac V_Félevé (par ex., G5/G6) ou suralimenter une LED avec un bac V_Ffaible (par ex., G2). Utilisez toujours une résistance série ou un pilote à courant constant pour régler le courant à 20mA indépendamment de la V_F variation.

Q3 : Puis-je utiliser cette LED pour des applications extérieures ?

R : La plage de température de fonctionnement spécifiée est de -20°C à +80°C. Bien qu'elle puisse fonctionner dans certains environnements extérieurs, une exposition prolongée aux rayons UV, à l'humidité et à des températures extrêmes au-delà de la spécification n'est pas recommandée sans mesures de protection supplémentaires (revêtement de protection, boîtiers étanches). La fiche technique spécifie des applications pour équipements électroniques ordinaires ; consultez le fabricant pour les applications à haute fiabilité.

Q4 : Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de crête et la Longueur d'onde dominante ?

R : La Longueur d'onde de crête (λ_P) est la longueur d'onde physique où la puissance spectrale de sortie est la plus élevée. La Longueur d'onde dominante (λ_d) est une valeur calculée qui représente la couleur perçue par l'œil humain sur le diagramme CIE. La λ_dest plus pertinente pour la spécification de couleur dans les applications visuelles.

10. Principes de fonctionnement et tendances technologiques

10.1 Principe de fonctionnement de base

Cette LED est un dispositif photonique à semi-conducteur. Lorsqu'une tension de polarisation directe dépassant son énergie de bande interdite est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active de la puce InGaN. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique du matériau semi-conducteur Nitrure de Gallium et d'Indium (InGaN) détermine l'énergie de la bande interdite et donc la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, dans ce cas, le vert.

10.2 Tendances de l'industrie

L'utilisation de la technologie InGaN pour les LED vertes représente une tendance significative vers une efficacité et une luminosité plus élevées sur tout le spectre visible. Les développements continus en science des matériaux et en conception de puces continuent de repousser les limites de l'efficacité lumineuse (lumens par watt), permettant des affichages plus lumineux et un éclairage d'indication plus économe en énergie. De plus, les avancées en matière de conditionnement visent à améliorer la gestion thermique, l'uniformité des couleurs et la fiabilité dans des conditions de fonctionnement difficiles. La tendance vers des tolérances de tri plus serrées et des interfaces LED numériques (adressables) sont également des tendances notables dans l'industrie.