Fiche technique LED SMD LTST-C190KFKT-5A - Orange AlInGaP - 5mA - 20mA - 50mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED SMD (Dispositif à Montage en Surface) compacte et haute luminosité. Conçue pour les processus d'assemblage automatisés, ce composant est idéal pour les applications à espace restreint dans un large éventail d'électronique grand public et industrielle.

1.1 Caractéristiques

• Conforme aux normes environnementales RoHS.
• Utilise une puce semi-conductrice ultra-lumineuse en Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) pour une émission de lumière orange efficace.
• Conditionnée sur bande de 8mm enroulée sur bobine de 7 pouces de diamètre, adaptée aux équipements automatisés de pick-and-place.
• Empreinte de boîtier standardisée EIA garantissant une large compatibilité.
• Exigences de commande compatibles avec les niveaux logiques.
• Conçue pour résister aux profils de soudage par refusion infrarouge (IR) standards utilisés dans l'assemblage de cartes électroniques.

1.2 Applications cibles

Cette LED convient à diverses fonctions d'indication et de rétroéclairage, y compris, mais sans s'y limiter : les indicateurs d'état dans les équipements de télécommunication et réseau, le rétroéclairage de clavier/pavé numérique, l'éclairage symbolique sur les panneaux de commande, et l'intégration dans les micro-affichages et les appareils électroménagers.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

Les sections suivantes fournissent une analyse détaillée des limites et caractéristiques électriques, optiques et environnementales du dispositif.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs représentent les limites de contrainte qui ne doivent en aucun cas être dépassées, sous peine d'endommagement permanent. Le fonctionnement doit être maintenu dans les conditions opératoires recommandées détaillées plus loin.

• Dissipation de puissance (Pd) :50 mW
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :40 mA (pulsé à un cycle de service de 1/10, largeur d'impulsion de 0,1 ms)
• Courant direct continu (I_F) :20 mA DC
• Tension inverse (V_R) :5 V
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-30°C à +85°C
• Plage de température de stockage (T_stg) :-40°C à +85°C
• Température de soudage :Résiste à 260°C pendant 10 secondes (procédé sans plomb).

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Mesurées à une température ambiante (T_a) de 25°C. Les valeurs typiques sont fournies à titre indicatif pour la conception, tandis que les valeurs minimales et maximales définissent la fenêtre de performance garantie.

• Intensité lumineuse (I_V) :18,0 - 71,0 mcd (mesurée à I_F= 5mA). L'intensité est classée en catégories spécifiques (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés. Ce large angle de vision est défini comme l'angle total où l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur axiale maximale, le rendant adapté aux applications nécessitant une large visibilité.
• Longueur d'onde de crête (λ_P) :611 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :605 nm (typique à I_F=5mA). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur, en l'occurrence, l'orange.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :17 nm (typique). Cela définit la pureté de la couleur ; une bande passante plus étroite indique une couleur plus saturée.
• Tension directe (V_F) :2,0V (min), 2,4V (typ) à I_F= 5mA.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (max) à V_R= 5V.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir l'uniformité en production, les LED sont triées en catégories de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences de luminosité spécifiques pour leur application.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est classée en trois catégories principales (M, N, P) basées sur la mesure à 5mA. Chaque catégorie a une tolérance de ±15%.

• Code de catégorie M :18,0 mcd (Min) à 28,0 mcd (Max)
• Code de catégorie N :28,0 mcd (Min) à 45,0 mcd (Max)
• Code de catégorie P :45,0 mcd (Min) à 71,0 mcd (Max)

Sélectionner une catégorie supérieure (par ex., P) garantit une LED plus lumineuse, ce qui peut être nécessaire pour des conditions de lumière ambiante élevée ou des distances de visualisation plus longues.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans le document source, leurs implications sont cruciales pour la conception.

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

La LED présente une caractéristique I-V non linéaire typique des diodes. La tension directe (V_F) a un coefficient de température positif, ce qui signifie qu'elle diminue légèrement lorsque la température de jonction augmente. Les concepteurs doivent utiliser une résistance limitatrice de courant ou un pilote à courant constant pour assurer une sortie lumineuse stable et éviter l'emballement thermique, car la LED est un dispositif commandé en courant.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

La sortie lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement spécifiée. Cependant, l'efficacité peut chuter à des courants très élevés en raison d'effets thermiques accrus. Un fonctionnement à ou en dessous du courant de test typique de 5mA est courant pour les applications d'indication afin d'équilibrer luminosité et longévité.

4.3 Dépendance à la température

L'intensité lumineuse des LED AlInGaP diminue généralement avec l'augmentation de la température de jonction. Pour les applications fonctionnant à l'extrémité supérieure de la plage de température (+85°C), une déclassification du courant de commande peut être nécessaire pour maintenir la luminosité cible et la fiabilité du dispositif sur sa durée de vie.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif est conforme à une empreinte SMD standard. Les dimensions critiques incluent la longueur, la largeur et la hauteur du corps, ainsi que la position et la taille des bornes soudables. Toutes les tolérances dimensionnelles sont typiquement de ±0,1 mm sauf indication contraire. La lentille est transparente, permettant à la couleur orange native de la puce AlInGaP d'être visible.

5.2 Identification de la polarité & Schéma de pastilles recommandé

La cathode est généralement marquée sur le corps du dispositif, souvent par une encoche, un point vert ou un autre indicateur visuel. Un motif de pastilles recommandé (empreinte) pour la carte électronique est fourni pour assurer une formation correcte des joints de soudure, une connexion électrique fiable et une stabilité mécanique pendant la refusion. Respecter ce motif aide à prévenir le phénomène de "tombstoning" (composant dressé sur la tranche) ou une mauvaise mouillabilité de la soudure.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR

Le composant est compatible avec les procédés de soudage sans plomb. Un profil de refusion suggéré est fourni, incluant typiquement : une zone de préchauffage/stabilisation (par ex., 150-200°C jusqu'à 120 secondes), une montée en température rapide, une zone de température de pointe ne dépassant pas 260°C pendant un maximum de 10 secondes, et une phase de refroidissement contrôlée. Le profil doit être caractérisé pour l'assemblage spécifique de la carte électronique pour garantir que tous les composants sont correctement soudés sans dommage.

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 pour éviter un transfert de chaleur excessif vers la puce LED, ce qui pourrait dégrader les performances ou provoquer une défaillance.

6.3 Nettoyage

Le nettoyage post-soudure doit être effectué avec des solvants approuvés. L'alcool isopropylique (IPA) ou l'alcool éthylique sont recommandés. La LED doit être immergée à température ambiante pendant moins d'une minute. Les produits chimiques agressifs ou non spécifiés doivent être évités car ils peuvent endommager le boîtier plastique ou la lentille.

6.4 Stockage & Manipulation

Décharge électrostatique (ESD) :Ce dispositif est sensible aux décharges électrostatiques (ESD). Des procédures de manipulation appropriées sont obligatoires, incluant l'utilisation de bracelets de mise à la terre, de tapis antistatiques et d'emballages protégés contre l'ESD. Tout l'équipement doit être correctement mis à la terre.

Sensibilité à l'humidité :Le boîtier a un niveau de sensibilité à l'humidité (MSL). Si le sachet barrière d'humidité scellé d'origine est ouvert, les composants doivent être soumis au soudage par refusion IR dans la semaine (168 heures) dans des conditions d'humidité contrôlée (<60% HR à <30°C). Pour un stockage au-delà de cette période, un séchage à environ 60°C pendant au moins 20 heures est requis avant soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "popcorn" (fissuration du boîtier) pendant la refusion.

7. Conditionnement & Informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée avec une bande de protection. Les spécifications clés incluent : une largeur de bande de 8mm, un diamètre de bobine de 7 pouces (178mm), et une quantité standard de 4000 pièces par bobine complète. Le conditionnement est conforme aux normes ANSI/EIA-481. Une quantité minimale de commande pour les restes peut s'appliquer.

8. Notes d'application & Considérations de conception

8.1 Conception du circuit de commande

Une LED est un dispositif commandé en courant. Pour garantir une luminosité uniforme et éviter l'accaparement de courant (où une LED dans un montage en parallèle tire plus de courant que les autres), il est fortement recommandé d'utiliser une résistance limitatrice de courant individuelle en série avec chaque LED, même lorsqu'elle est alimentée par une source à tension constante. La valeur de la résistance (R) peut être calculée avec la loi d'Ohm : R = (V_alim- V_F) / I_F, où V_Fest la tension directe de la LED au courant désiré I_F.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible (50mW max), une gestion thermique efficace sur la carte électronique reste importante pour la fiabilité à long terme, surtout à haute température ambiante ou lors d'un fonctionnement à des courants plus élevés. Assurer une surface de cuivre adéquate autour des pastilles de soudure aide à dissiper la chaleur de la jonction LED.

8.3 Limitations d'application

Ce produit est conçu pour les équipements électroniques à usage général. Il n'est pas spécifiquement qualifié ou testé pour les applications critiques pour la sécurité où une défaillance pourrait entraîner un risque direct pour la vie ou la santé, comme dans l'aviation, les dispositifs médicaux de maintien des fonctions vitales ou les systèmes de contrôle des transports. Pour de telles applications, des composants avec les certifications de sécurité appropriées doivent être sélectionnés.

9. Comparaison technique & Différenciation

Le principal facteur différenciant de cette LED est l'utilisation d'une puce AlInGaP pour l'émission orange. Comparée aux technologies plus anciennes comme le GaAsP, l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée et une meilleure stabilité thermique, résultant en une sortie lumineuse plus brillante et plus cohérente sur une large plage de fonctionnement. L'angle de vision large de 130 degrés est un autre avantage pour les applications nécessitant une visibilité hors axe.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

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

Longueur d'onde de crête (λ_P) :La longueur d'onde spécifique à laquelle la LED émet le plus de puissance optique. C'est une mesure physique du spectre.
Longueur d'onde dominante (λ_d) :La longueur d'onde unique que l'œil humain perçoit comme la couleur de la lumière, calculée à partir du diagramme de chromaticité CIE. Pour les LED monochromatiques comme cette LED orange, elles sont souvent proches, mais λ_dest le paramètre le plus pertinent pour la spécification de la couleur.

10.2 Puis-je commander cette LED sans résistance limitatrice si j'utilise une alimentation à courant constant ?

Oui, un pilote à courant constant est une excellente méthode pour commander les LED car il régule directement la variable principale (le courant) qui détermine la sortie lumineuse. Dans ce cas, une résistance série externe n'est pas nécessaire pour la régulation du courant, mais peut parfois être utilisée à d'autres fins comme la mise en forme d'impulsions ou la redondance.

10.3 Pourquoi existe-t-il un système de classement (binning) pour l'intensité lumineuse ?

Les variations de fabrication entraînent de légères différences dans la sortie lumineuse, même au sein d'un même lot de production. Le classement trie ces composants en groupes avec des niveaux de luminosité minimale et maximale garantis. Cela permet aux concepteurs de sélectionner une catégorie qui répond précisément aux exigences de luminosité de leur application, garantissant l'uniformité de l'apparence du produit final.

11. Exemple d'étude de cas d'intégration

Scénario :Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un routeur réseau qui doit être clairement visible dans un environnement de bureau bien éclairé et sous différents angles.
Raisonnement de sélection :Le large angle de vision de 130 degrés de cette LED assure la visibilité même lorsqu'elle n'est pas vue de face. La technologie AlInGaP haute luminosité (sélection de la catégorie P, 45-71 mcd) fournit une intensité lumineuse suffisante pour surmonter la lumière ambiante. Son format SMD permet un assemblage compact et automatisé sur la carte principale du routeur.
Conception du circuit :Le panneau comporte 5 LED indicatrices. Elles sont commandées par l'alimentation logique 3,3V du routeur. En utilisant la V_Ftypique de 2,4V à 5mA, une résistance série d'environ (3,3V - 2,4V) / 0,005A = 180 Ohms est utilisée pour chaque LED. Cette conception simple et fiable garantit une luminosité uniforme sur tous les indicateurs.

12. Introduction au principe technologique

Cette LED est basée sur le matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP). Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). 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 (~605-611 nm). Le boîtier en époxy transparent sert de lentille, façonnant la sortie lumineuse pour obtenir l'angle de vision spécifié.

13. Tendances de l'industrie

La tendance générale des LED indicatrices SMD continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par unité de puissance électrique), une saturation des couleurs améliorée et des tailles de boîtier plus petites pour permettre des conceptions de cartes plus denses. L'accent est également mis de plus en plus sur une fiabilité accrue dans des conditions difficiles (température, humidité plus élevées) et un respect plus strict des réglementations environnementales au-delà de RoHS, comme les matériaux sans halogènes. La poussée vers l'automatisation dans la fabrication renforce encore l'importance des composants compatibles avec le conditionnement standard en bande et bobine et les processus de refusion.