Fiche technique LED SMD LTST-B680VEKT - AlInGaP Rouge - 20mA - 710-1400mcd - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une LED à montage en surface (SMD). Ce composant est conçu pour l'assemblage automatisé sur carte de circuit imprimé (PCB), avec un facteur de forme miniature adapté aux applications à espace limité. La LED utilise un matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour produire une lumière rouge. Sa conception est compatible avec les processus standards de soudage par refusion infrarouge, ce qui la rend idéale pour la production en grande série.

1.1 Caractéristiques

• Conforme aux directives RoHS (Restriction des substances dangereuses).
• Conditionnée en bande de 8 mm sur bobines de 7 pouces de diamètre pour les équipements de placement automatique.
• Boîtier conforme au standard EIA (Electronic Industries Alliance).
• Entrée compatible avec les niveaux logiques des circuits intégrés (CI).
• Conçue pour être compatible avec les profils de soudage par refusion infrarouge.
• Préconditionnée au niveau de sensibilité à l'humidité JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) 3.

1.2 Applications

Cette LED convient à une large gamme d'équipements électroniques, y compris, mais sans s'y limiter :

• Appareils de télécommunication (ex. : téléphones sans fil, téléphones cellulaires).
• Équipements de bureautique (ex. : ordinateurs portables, systèmes réseau).
• Appareils électroménagers et électronique grand public.
• Panneaux de contrôle et d'instrumentation industriels.
• Signalisation intérieure et applications d'affichage.

2. Dimensions du boîtier et données mécaniques

La LED présente un boîtier SMD standard. La lentille est transparente. Les dimensions critiques incluent la longueur, la largeur et la hauteur, avec une tolérance générale de ±0,2 mm sauf indication contraire sur le dessin dimensionnel détaillé. La polarité est indiquée par un marquage de cathode sur le boîtier. Le schéma de pastilles de fixation recommandé pour le PCB pour le soudage par refusion infrarouge ou en phase vapeur est fourni pour assurer une bonne formation des soudures et une gestion thermique adéquate.

3. Analyse approfondie des spécifications techniques

3.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance (Pd) :130 mW à Ta=25°C.
• Courant direct de crête (I_F(peak)) :100 mA (pulsé à un cycle de service de 1/10, largeur d'impulsion de 0,1 ms).
• Courant direct continu (I_F) :50 mA DC.
• Tension inverse (V_R) :5 V.Note : Le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; cette valeur concerne principalement les conditions de test.
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +100°C.
• Plage de température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C.

3.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à une température ambiante (T_a) de 25°C et un courant direct (I_F) de 20 mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_V) :S'étend d'un minimum de 710 mcd à un maximum de 1400 mcd. Mesurée avec un capteur filtré pour approximer la courbe de réponse photopique de l'œil CIE.
• Angle de vision (2θ_1/2) :120 degrés (typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de la valeur mesurée sur l'axe central.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Entre 617,0 nm et 630,0 nm, définissant la couleur rouge perçue. Tolérance de ±1 nm.
• Demi-largeur spectrale (Δλ) :Approximativement 15 nm (typique), indiquant la pureté spectrale de la lumière émise.
• Tension directe (V_F) :Entre 1,8 V et 2,6 V à 20 mA.
• Courant inverse (I_R) :Maximum de 10 μA lorsqu'une tension inverse de 5 V est appliquée.

4. Explication du système de classement

Pour garantir la cohérence dans l'application, 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 ou de luminosité pour leur circuit.

4.1 Classement de la tension directe (V_F)

Classé à I_F= 20 mA. Chaque classe a une tolérance de ±0,1 V.

• Classe D2 : V_F= 1,8 V à 2,0 V
• Classe D3 : V_F= 2,0 V à 2,2 V
• Classe D4 : V_F= 2,2 V à 2,4 V
• Classe D5 : V_F= 2,4 V à 2,6 V

4.2 Classement de l'intensité lumineuse (I_V)

Classé à I_F= 20 mA. Chaque classe a une tolérance de ±11 %.

• Classe V1 : I_V= 710 mcd à 900 mcd
• Classe V2 : I_V= 900 mcd à 1120 mcd
• Classe W1 : I_V= 1120 mcd à 1400 mcd

5. Analyse des courbes de performance

Les courbes de performance typiques illustrent la relation entre différents paramètres. Elles sont essentielles pour comprendre le comportement du composant dans différentes conditions de fonctionnement.

• Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V) :Montre la relation exponentielle, cruciale pour concevoir des circuits de limitation de courant.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :Démontre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, généralement selon une relation quasi linéaire dans la plage de fonctionnement.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Montre la dégradation de la sortie lumineuse lorsque la température de jonction augmente, ce qui est critique pour la gestion thermique dans les applications haute puissance ou à température ambiante élevée.
• Distribution spectrale :Un tracé de la puissance rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde, centré autour de la longueur d'onde dominante avec une demi-largeur caractéristique.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion recommandé

Pour les processus de soudage sans plomb, suivez un profil conforme à la norme J-STD-020. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :150°C à 200°C.
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes.
• Température de crête :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Selon les spécifications de la pâte à souder, mais typiquement 10 secondes maximum.
• Nombre maximum de cycles de refusion : Two.

Note : Le profil réel doit être caractérisé pour la conception de PCB, les composants et la pâte à souder spécifiques utilisés.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire :

• Température du fer à souder :Maximum 300°C.
• Durée de soudage :Maximum 3 secondes par broche.
• Nombre maximum de tentatives de soudage :Une seule fois.

6.3 Nettoyage

Utilisez uniquement des solvants de nettoyage approuvés. L'immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute est acceptable si un nettoyage est requis. Évitez les liquides chimiques non spécifiés.

7. Stockage et manipulation

7.1 Sensibilité à l'humidité

Ce composant est classé MSL 3. Lorsque le sachet étanche à l'humidité d'origine est scellé avec du dessicant :

• Stockez à ≤30°C et ≤70 % HR.
• La durée de conservation est d'un an à partir de la date de scellement du sachet.

Une fois le sachet d'origine ouvert :

• Stockez à ≤30°C et ≤60 % HR.
• Il est recommandé de terminer le soudage par refusion IR dans les 168 heures (7 jours).
• Pour un stockage au-delà de 168 heures, stockez dans un conteneur scellé avec du dessicant ou dans un dessiccateur à azote.
• Les composants exposés au-delà de 168 heures doivent être cuits à environ 60°C pendant au moins 48 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7.2 Décharge électrostatique (ESD)

Bien que non explicitement classé comme un composant sensible aux ESD dans cette fiche technique, il est de pratique standard dans l'industrie de manipuler tous les composants semi-conducteurs, y compris les LED, avec les précautions ESD appropriées (ex. : postes de travail mis à la terre, bracelets antistatiques) pour prévenir les dommages dus à l'électricité statique ou aux surtensions.

8. Considérations de conception pour l'application

8.1 Conception du circuit d'attaque

Les LED sont des dispositifs à commande en courant. Pour garantir une luminosité uniforme et éviter l'effet de "capture de courant", en particulier lors de la connexion de plusieurs LED en parallèle, une résistance de limitation de courant en série doit être utilisée pour chaque LED. L'alimentation directe des LED à partir d'une source de tension sans régulation de courant n'est pas recommandée, car de petites variations de la tension directe (V_F) peuvent entraîner de grandes différences de courant et, par conséquent, de luminosité entre les composants.

8.2 Gestion thermique

La dissipation de puissance maximale est de 130 mW. Fonctionner à ou près du courant direct continu maximum (50 mA) générera de la chaleur. Une disposition de PCB appropriée, incluant une surface de cuivre adéquate pour les pastilles de fixation afin qu'elles servent de dissipateur thermique, est importante pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres, assurant ainsi une fiabilité à long terme et une sortie lumineuse stable.

8.3 Conception optique

Le large angle de vision de 120 degrés rend cette LED adaptée aux applications nécessitant un éclairage de grande surface ou une visibilité sous de larges angles. Pour les applications nécessitant un faisceau plus focalisé, des optiques secondaires (ex. : lentilles) seraient nécessaires.

9. Conditionnement et commande

Le conditionnement standard est une bande porteuse gaufrée de 8 mm de large sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 2000 pièces. Les alvéoles de la bande sont scellées avec une bande de couverture supérieure. Le conditionnement suit les spécifications ANSI/EIA-481. Une quantité minimale de commande de 500 pièces peut s'appliquer pour les quantités restantes.

10. Comparaison technique et guide de sélection

Lors de la sélection de cette LED, les principaux points de différenciation incluent sa technologie AlInGaP, qui offre généralement une efficacité plus élevée et une meilleure stabilité thermique pour les couleurs rouge/orange/ambre par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP. La combinaison d'une intensité lumineuse relativement élevée (jusqu'à 1400 mcd) avec un large angle de vision est notable. Les concepteurs doivent comparer le classement V_Fet le classement I_Vpar rapport à la marge de tension de leur circuit et à la cohérence de luminosité requise. La compatibilité avec les processus d'assemblage SMD standard (soudage par refusion, bande et bobine) est un avantage significatif pour la production automatisée.

11. Questions fréquemment posées (FAQ)

11.1 Puis-je alimenter cette LED sans résistance de limitation de courant ?

Réponse :C'est fortement déconseillé. La tension directe a un coefficient de température négatif et peut varier d'un composant à l'autre. L'alimentation directe à partir d'une source de tension peut conduire à un emballement thermique, où l'augmentation du courant produit plus de chaleur, ce qui abaisse V_F, permettant à encore plus de courant de circuler, risquant de détruire la LED. Utilisez toujours une résistance en série ou un pilote à courant constant.

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

Réponse :La longueur d'onde dominante (λ_d) est dérivée du diagramme de chromaticité CIE et représente la longueur d'onde unique d'une lumière monochromatique qui semblerait avoir la même couleur que la sortie de la LED pour l'œil humain. La longueur d'onde de crête est la longueur d'onde à laquelle la distribution de puissance spectrale est maximale. Pour les LED, la longueur d'onde dominante est le paramètre le plus pertinent pour la spécification de la couleur.

11.3 Pourquoi les conditions de stockage après ouverture du sachet sont-elles si strictes ?

Réponse :Les boîtiers SMD peuvent absorber l'humidité de l'atmosphère. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut se vaporiser rapidement, créant une pression interne qui peut délaminer le boîtier ou fissurer la puce (effet "pop-corn"). La durée de vie de 168 heures après ouverture et les exigences de cuisson sont des méthodes standardisées (JEDEC MSL) pour gérer ce risque.

12. Exemple pratique de conception

Scénario :Conception d'un panneau d'indicateur d'état avec 5 LED rouges en parallèle, alimenté par une source d'alimentation 5V DC. Le courant direct cible par LED est de 20 mA.

1. Calcul de la résistance série :En utilisant V_Ftypique = 2,2 V (Classe D3). R = (V_alimentation- V_F) / I_F= (5V - 2,2V) / 0,02A = 140 Ω. La valeur standard la plus proche de 150 Ω donnerait I_F≈ 18,7 mA.
2. Puissance nominale de la résistance :P = I²* R = (0,0187)²* 150 ≈ 0,052 W. Une résistance standard de 1/8W (0,125W) ou 1/10W est suffisante.
3. Disposition du circuit :Placez une résistance de 150 Ω en série avec chacune des 5 LED. Ne partagez pas une seule résistance entre plusieurs LED en parallèle, car les variations de V_Fprovoqueraient une luminosité inégale.
4. Conception thermique du PCB :Assurez-vous que les pastilles des LED ont une surface de cuivre suffisante connectée pour dissiper la chaleur, surtout si la température ambiante est élevée ou si le boîtier restreint la circulation d'air.

13. Principe de fonctionnement

Cette LED est basée sur une jonction p-n semi-conductrice fabriquée à partir de matériaux AlInGaP. Lorsqu'une tension de polarisation directe dépassant la barrière de potentiel 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. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, de l'énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde dominante de la lumière émise – dans ce cas, dans le spectre rouge (617-630 nm). La lentille en époxy transparente encapsule la puce semi-conductrice, fournit une protection mécanique et façonne le diagramme de sortie lumineuse.

14. Tendances technologiques

Les LED SMD continuent d'évoluer vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une meilleure cohérence des couleurs grâce à un classement plus serré et une fiabilité accrue. Il existe une tendance à la miniaturisation tout en maintenant ou en augmentant la sortie lumineuse. De plus, les progrès dans les matériaux d'encapsulation visent à améliorer les performances thermiques, permettant des courants d'attaque et des densités de puissance plus élevés. L'adoption généralisée de la technologie AlInGaP pour les couleurs rouge, orange et ambre a largement supplanté les matériaux plus anciens et moins efficaces, offrant de meilleures performances en température et des durées de vie opérationnelles plus longues. L'intégration des LED avec des circuits de contrôle embarqués (ex. : pilotes à courant constant, LED RGB adressables) est une autre tendance significative, simplifiant la conception du système pour l'utilisateur final.