Fiche technique LED SMD LTST-C19DKFKT-NB - Orange AlInGaP - 20mA - 50mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une diode électroluminescente (LED) pour montage en surface (SMD). Le composant utilise une puce semi-conductrice en Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) pour produire une lumière orange. Conçue pour l'assemblage automatisé sur circuit imprimé (CI), cette LED est conditionnée sur bande de 8mm standard, enroulée sur des bobines de 7 pouces, ce qui la rend adaptée aux environnements de production de grande série. Son encombrement miniature et sa construction robuste répondent aux besoins des applications exigeantes en termes d'espace et de fiabilité dans divers secteurs électroniques.

1.1 Caractéristiques

• Conforme aux directives de restriction des substances dangereuses (RoHS).
• Utilise une puce semi-conductrice AlInGaP ultra-lumineuse pour une efficacité lumineuse élevée.
• Conditionnée sur bande de 8mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre pour les machines de placement automatique.
• Conforme aux contours de boîtier standard de l'Alliance des Industries Électroniques (EIA).
• Les niveaux logiques d'entrée sont compatibles avec les sorties des circuits intégrés (CI) standards.
• Conçue pour être compatible avec les équipements de placement par technologie de montage en surface (SMT) automatisée.
• Résiste aux profils de soudage par refusion infrarouge (IR) standards utilisés dans les procédés d'assemblage sans plomb.

1.2 Applications

Cette LED est conçue pour un large éventail d'équipements électroniques nécessitant une indication ou un rétroéclairage fiable et compact. Les principaux domaines d'application incluent :

• Équipements de télécommunication :Indicateurs d'état dans les routeurs, modems et terminaux.
• Automatisation de bureau :Rétroéclairage pour claviers, touches et voyants d'état dans les imprimantes et scanners.
• Appareils grand public :Indicateurs de puissance, de mode ou de fonction dans les appareils domestiques.
• Équipements industriels :Voyants de tableau pour machines et systèmes de contrôle.
• Micro-écrans et signalétique :Éclairage de faible niveau pour indicateurs symboliques ou petits affichages d'information.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Les sections suivantes fournissent une analyse détaillée des limites opérationnelles et des caractéristiques de performance du composant dans des conditions définies. Toutes les valeurs nominales et caractéristiques sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C sauf indication contraire.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement à ces limites n'est pas garanti et doit être évité dans la conception du circuit.

• Dissipation de puissance (Pd) :50 mW. C'est la puissance totale maximale (courant * tension directe) que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur sans dépasser sa température de jonction maximale.
• Courant direct de crête (I_FP) :40 mA. C'est le courant direct instantané maximal autorisé, généralement spécifié dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms) pour gérer l'échauffement thermique.
• Courant direct continu (I_F) :20 mA. C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement permanent, garantissant une fiabilité à long terme et une sortie lumineuse stable.
• Tension inverse (V_R) :5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse dépassant cette valeur peut provoquer un claquage de la jonction et une défaillance du composant.
• Plage de température de fonctionnement :-30°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le composant est conçu pour fonctionner correctement.
• Plage de température de stockage :-40°C à +85°C. La plage de température pour un stockage hors service sans dégradation.
• Température de soudage :Résiste à 260°C pendant 10 secondes, définissant sa compatibilité avec les procédés de soudage par refusion sans plomb.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres définissent la performance typique du composant dans des conditions de fonctionnement normales (I_F= 5mA, Ta=25°C).

• Intensité lumineuse (I_V) :8.2 à 28.0 millicandelas (mcd). Mesurée sur l'axe à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique (œil humain). La large plage est gérée via un système de classement (binning).
• Angle de vision (2θ_1/2) :50 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur sur l'axe (0°), définissant l'étalement du faisceau.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :Approximativement 611 nm. La longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance de la lumière émise est à son maximum.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :595 à 610 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain pour représenter la couleur de la lumière, dérivée des coordonnées chromatiques CIE. C'est le paramètre clé pour la spécification de la couleur.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Approximativement 17 nm. La largeur du spectre d'émission à la moitié de sa puissance maximale, indiquant la pureté de la couleur.
• Tension directe (V_F) :1.70 à 2.30 V. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée avec un courant de 5mA. Cette plage est également gérée via un classement.
• Courant inverse (I_R) :10 μA maximum. Le faible courant de fuite qui circule lorsque la tension inverse maximale (5V) est appliquée.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour assurer la cohérence en production de masse, les LED sont triées (classées) en fonction de paramètres clés. 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 de la tension directe (V_F)

Les classes définissent la plage de tension directe à un courant de test de 5mA. Ceci est crucial pour concevoir des circuits de limitation de courant, en particulier lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle, afin d'assurer un partage de courant uniforme.

• Classe D1 : V_F= 1.7V à 1.9V
• Classe D2 : V_F= 1.9V à 2.1V
• Classe D3 : V_F= 2.1V à 2.3V
• Tolérance par classe : ±0.1V

3.2 Classement de l'intensité lumineuse (I_V)

Les classes catégorisent la sortie lumineuse minimale et maximale, permettant une sélection basée sur les besoins de luminosité.

• Classe K : I_V= 8.2 mcd à 11.0 mcd
• Classe L : I_V= 11.0 mcd à 18.0 mcd
• Classe M : I_V= 18.0 mcd à 28.0 mcd
• Tolérance par classe : ±15%

3.3 Classement de la longueur d'onde dominante (λ_d)

Ce classement assure la cohérence de la couleur entre différents lots de production, ce qui est vital pour les applications nécessitant des couleurs assorties.

• Classe N : λ_d= 595 nm à 600 nm
• Classe P : λ_d= 600 nm à 605 nm
• Classe Q : λ_d= 605 nm à 610 nm
• Tolérance par classe : ±1 nm

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques donnent un aperçu du comportement du composant dans différentes conditions. Bien que des courbes spécifiques soient référencées dans la fiche technique, les relations typiques sont décrites ci-dessous.

4.1 Caractéristique Courant vs. Tension (I-V)

La tension directe (V_F) présente une relation logarithmique avec le courant direct (I_F). Elle augmente de manière non linéaire, avec une montée plus rapide à très faible courant (près de la tension de seuil) et une augmentation plus linéaire à courant plus élevé en raison de la résistance série au sein de la puce et du boîtier. Faire fonctionner la LED dans la plage de courant spécifiée assure une V_Fstable et une efficacité optimale.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

La sortie lumineuse (intensité lumineuse) est approximativement proportionnelle au courant direct sur une plage significative. Cependant, l'efficacité (lumens par watt) peut diminuer à très fort courant en raison d'effets thermiques accrus et d'un affaiblissement (droop). La condition de fonctionnement typique de 5mA dans la fiche technique est choisie pour un équilibre entre luminosité, efficacité et longévité.

4.3 Dépendance à la température

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

- La tension directe (V_F) diminue typiquement.

- L'intensité lumineuse diminue pour un courant donné.

- La longueur d'onde dominante peut légèrement se décaler (généralement vers des longueurs d'onde plus longues pour l'AlInGaP). Une gestion thermique appropriée dans la conception du CI est essentielle pour maintenir des performances optiques cohérentes sur toute la plage de température de fonctionnement.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le composant est conforme à un contour de boîtier SMD standard. Les tolérances dimensionnelles clés sont de ±0.1mm sauf indication contraire. La lentille est transparente avec un capot noir, ce qui améliore le contraste en réduisant la réflexion de la lumière parasite et en améliorant la luminosité perçue de l'émission orange.

5.2 Patron de pastilles recommandé pour CI

Une disposition de pastilles de soudure suggérée est fournie pour assurer la formation fiable des joints de soudure pendant la refusion. Ce motif est conçu pour faciliter une bonne mouillabilité de la soudure, un alignement correct et une résistance mécanique suffisante tout en minimisant les ponts de soudure. Respecter cette recommandation est crucial pour le rendement d'assemblage.

5.3 Identification de la polarité

La cathode est généralement marquée sur le corps du composant, souvent indiquée par une teinte verte sur la lentille, une encoche ou un point. La polarité correcte doit être respectée lors du placement pour assurer le bon fonctionnement du circuit.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion IR (Procédé sans plomb)

Le composant est qualifié pour le soudage sans plomb. Un paramètre critique est que la température de corps maximale ne dépasse pas 260°C pendant un maximum de 10 secondes. Un profil de refusion complet comprend :

- Préchauffage/Montée en température :Une montée contrôlée pour activer la flux et minimiser le choc thermique.

- Zone de maintien (Soak) :Typiquement 150-200°C pendant jusqu'à 120 secondes pour égaliser la température de la carte.

- Zone de refusion :Température de crête de 260°C max, avec le temps au-dessus du liquidus (TAL) contrôlé.

- Zone de refroidissement :Descente en température contrôlée pour solidifier les joints de soudure.

Les profils doivent être développés en fonction de l'assemblage CI spécifique, en suivant les normes JEDEC et les recommandations du fabricant de pâte à souder.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, utilisez un fer à souder à température contrôlée réglé au maximum à 300°C. Le temps de contact avec la pastille de soudure doit être limité à 3 secondes ou moins par joint, et ne doit être effectué qu'une seule fois pour éviter les dommages thermiques au boîtier de la LED ou aux fils de liaison (wire bonds).

6.3 Stockage et manipulation

- Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD) :Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). Manipulez-les en utilisant des bracelets antistatiques reliés à la terre, des tapis antistatiques et dans des environnements contrôlés.

- Sensibilité à l'humidité :Le boîtier est classé au Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) 3. Si le sachet barrière d'humidité scellé d'origine est ouvert, les composants doivent être soumis à une refusion IR dans la semaine (168 heures) suivant les conditions d'usine (≤30°C/60% HR). Pour un stockage au-delà de cette période, effectuez un séchage (baking) à 60°C pendant au moins 20 heures avant le soudage.

- Stockage à long terme :Les sachets non ouverts doivent être stockés à ≤30°C et ≤90% HR, avec une durée de conservation recommandée d'un an à partir du code date.

6.4 Nettoyage

Le nettoyage après soudure, si nécessaire, doit utiliser des solvants doux à base d'alcool tels que l'alcool isopropylique (IPA) ou l'éthanol. L'immersion doit se faire à température ambiante pendant moins d'une minute. Des produits chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent endommager la lentille en plastique et le boîtier.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le composant est fourni dans une bande porteuse gaufrée avec une bande de protection, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178mm) de diamètre. Le conditionnement standard contient 4000 pièces par bobine. Pour des quantités inférieures à une bobine complète, une quantité minimale de 500 pièces est disponible. Les dimensions de la bande et de la bobine sont conformes aux normes ANSI/EIA-481 pour assurer la compatibilité avec les chargeurs automatiques.

7.2 Interprétation du numéro de pièce

Le numéro de pièce LTST-C19DKFKT-NB code des attributs spécifiques :

- LTST :Identifiant de famille/série de produits.

- C19DKFKT :Code interne définissant le type de boîtier, la couleur et les caractéristiques de performance.

- NB :Suffixe indiquant souvent des combinaisons de classes spécifiques ou des options spéciales (par exemple, des classes V_F/I_V/λ_dspécifiques). Les codes de classe exacts pour ce suffixe doivent être confirmés auprès du fournisseur.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Limitation de courant

Une LED est un composant piloté en courant. Utilisez toujours une résistance de limitation de courant en série ou un circuit pilote à courant constant. La valeur de la résistance peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique (ou de la classe sélectionnée) pour garantir que le courant ne dépasse pas la valeur nominale maximale, même avec les variations de tension d'alimentation et les tolérances des composants.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible, une dissipation thermique efficace via les pastilles de cuivre du CI améliore la longévité et maintient une sortie lumineuse stable. Utilisez une surface de cuivre adéquate connectée aux pastilles thermiques, et envisagez des vias thermiques vers les couches internes ou inférieures pour améliorer la diffusion de la chaleur, en particulier dans des environnements à température ambiante élevée ou lors d'un pilotage proche du courant maximal.

8.3 Conception optique

L'angle de vision de 50 degrés fournit un faisceau large. Pour les applications nécessitant un faisceau plus focalisé, des optiques secondaires (lentilles) peuvent être utilisées. Le capot noir réduit l'éblouissement latéral, rendant la LED adaptée aux indicateurs de face avant où la visibilité hors axe doit être minimisée.

9. Comparaison et différenciation technique

Cette LED orange AlInGaP offre des avantages distincts par rapport à d'autres technologies :

- vs. GaAsP/GaP traditionnel :L'AlInGaP offre une efficacité lumineuse et une luminosité significativement plus élevées pour le même courant de commande, entraînant une consommation d'énergie plus faible pour une sortie lumineuse donnée ou une plus grande visibilité.

- vs. LED à conversion de phosphore :Les LED AlInGaP à émission directe ont généralement une largeur de bande spectrale plus étroite (≈17nm), offrant une couleur orange plus saturée et pure par rapport aux spectres plus larges des LED blanches à conversion de phosphore filtrées pour paraître orange.

- vs. Autres tailles de boîtier :Le boîtier EIA standardisé assure une large compatibilité avec les empreintes CI standard de l'industrie et les buses de placement, réduisant la complexité de conception et d'assemblage.

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

Q1 : Puis-je piloter cette LED directement depuis une sortie logique 3.3V ou 5V ?

R : Pas directement sans une résistance de limitation de courant. La tension directe est d'environ 1.8V, donc la connecter directement à 3.3V ou 5V provoquerait un courant excessif, détruisant la LED. Calculez et utilisez toujours une résistance série appropriée.

Q2 : Pourquoi y a-t-il une si large plage d'intensité lumineuse (8.2 à 28.0 mcd) ?

R : Cela est dû aux variations naturelles de la fabrication des semi-conducteurs. Le système de classement (K, L, M) vous permet de sélectionner le grade de luminosité requis pour votre application, assurant la cohérence au sein d'une série de production.

Q3 : 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 le pic physique du spectre lumineux. La Longueur d'onde dominante (λ_d) est calculée à partir des coordonnées de couleur CIE et représente la longueur d'onde unique que l'œil humain perçoit comme étant la couleur. λ_dest le paramètre le plus pertinent pour la spécification et l'appariement des couleurs.

Q4 : Combien de fois puis-je refondre cette LED ?

R : La fiche technique spécifie que la condition de soudage (260°C pendant 10 sec) peut être appliquée un maximum de deux fois. Cela tient compte d'une éventuelle retouche. Il est préférable de minimiser les cycles de refusion.

11. Exemple d'application pratique

Scénario : Conception d'un indicateur d'état pour un commutateur réseau.

La LED indiquera "Lien Actif" sur chaque port. La conception utilise une ligne d'alimentation de 3.3V.

1. Sélection du courant :Choisissez I_F= 5mA pour une luminosité adéquate et une longue durée de vie.

2. Calcul de la résistance :En supposant une V_Fconservatrice de 2.3V (Max de la fiche technique), R = (3.3V - 2.3V) / 0.005A = 200Ω. Une résistance standard de 220Ω fournirait I_F≈ (3.3-1.8)/220 ≈ 6.8mA, ce qui reste sûr et offre une bonne luminosité.

3. Classement :Pour une apparence uniforme sur tous les ports d'un panneau, spécifiez une classe de Longueur d'onde dominante serrée (par exemple, Classe P : 600-605nm) et une classe d'Intensité lumineuse cohérente (par exemple, Classe L : 11-18mcd).

4. Conception du CI :Utilisez le patron de pastilles recommandé. Connectez la pastille de cathode à une zone de cuivre légèrement plus grande pour une légère dissipation thermique.

5. Assemblage :Suivez les recommandations de profil de refusion IR. Assurez-vous que la carte est séchée (baked) si les LED ont été exposées au-delà de la durée de vie MSL 3.

12. Principe de fonctionnement

Cette LED fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. La région active est composée de Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP). Lorsqu'une tension de polarisation directe dépassant la tension de seuil 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. Là, ils se recombinent de manière radiative, libérant de l'énergie sous forme de photons. L'énergie de bande interdite spécifique de l'alliage AlInGaP détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, qui dans ce cas se situe dans le spectre orange (≈605nm de longueur d'onde dominante). Le boîtier à lentille en époxy sert à protéger la puce semi-conductrice, à fournir une stabilité mécanique et à façonner le motif de lumière émis.

13. Tendances technologiques

Le développement des LED SMD comme celle-ci fait partie de tendances plus larges en optoélectronique :

- Efficacité accrue :La recherche en science des matériaux vise à améliorer l'efficacité quantique interne et l'efficacité d'extraction de la lumière de l'AlInGaP et d'autres semi-conducteurs composés, conduisant à plus de lumens par watt.

- Miniaturisation :La demande d'électronique plus petite et plus dense continue de réduire les tailles de boîtier (par exemple, des empreintes 0603 à 0402 métriques), tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques.

- Intégration :Les tendances incluent l'intégration de plusieurs puces LED (RVB) dans un seul boîtier pour le mélange de couleurs, ou la combinaison de CI de contrôle avec des LED pour des solutions d'éclairage "intelligentes".

- Fiabilité et standardisation :L'accent est mis sur des normes de qualité strictes, des durées de vie opérationnelles plus longues et des métriques de test/performance standardisées (par exemple, TM-21 pour la projection de durée de vie) pour répondre aux exigences des applications d'éclairage automobile, industriel et professionnel.