Fiche technique LED SMD LTST-B680QEKT - AlInGaP Rouge - 120mW - 2.6V - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une diode électroluminescente (LED) pour montage en surface (SMD). Ce composant est conçu pour les processus d'assemblage automatisé sur circuit imprimé (PCB) et convient aux applications où l'espace est une contrainte critique. La LED utilise un matériau semi-conducteur à base de phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium (AlInGaP) pour produire une lumière rouge, offrant un équilibre entre performance et fiabilité pour les conceptions électroniques modernes.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

Cette LED est conçue pour répondre à plusieurs normes et exigences de fabrication clés de l'industrie, offrant des avantages distincts aux concepteurs et fabricants.

• Conformité environnementale :Le dispositif est conforme à la directive sur la restriction des substances dangereuses (RoHS).
• Compatibilité de fabrication :Il est fourni sur bande de 8 mm standard de l'industrie, sur bobines de 7 pouces, le rendant entièrement compatible avec les équipements d'assemblage automatisé pick-and-place à grande vitesse.
• Compatibilité des procédés :Le boîtier est conçu pour résister aux processus standard de soudage par refusion infrarouge (IR) couramment utilisés sur les lignes d'assemblage de technologie de montage en surface (SMT).
• Fiabilité :Le composant subit des tests de préconditionnement accélérés correspondant au niveau de sensibilité à l'humidité JEDEC 3, indiquant une construction de boîtier robuste adaptée aux conditions typiques de manipulation et de stockage avant soudage.
• Interface électrique :Il est compatible avec les circuits intégrés (I.C.), permettant une intégration directe dans les circuits de commande numériques.

1.2 Applications cibles et marchés

En raison de sa taille compacte, de sa fiabilité et de ses caractéristiques de performance, cette LED cible un large éventail d'équipements électroniques. Les principaux domaines d'application incluent :

• Équipements de télécommunications :Indicateurs d'état sur routeurs, modems et commutateurs réseau.
• Automatisation de bureau :Voyants lumineux sur imprimantes, scanners et appareils multifonctions.
• Électronique grand public :Rétroéclairage pour panneaux avant, indicateurs d'état d'alimentation et symboles fonctionnels dans les appareils électroménagers et l'équipement audio/vidéo.
• Équipement industriel :Indication d'état de machine, signalisation de défaut et panneaux de retour d'information opérationnelle.
• Usage général :Toute application nécessitant un indicateur d'état rouge compact, lumineux et fiable ou un éclairage symbolique.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des spécifications électriques, optiques et thermiques de la LED. La compréhension de ces paramètres est cruciale pour une conception de circuit appropriée et pour garantir des performances à long terme.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement normal.

• Dissipation de puissance (Pd) :120 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le dispositif peut dissiper sous forme de chaleur sans dommage. Dépasser cette limite risque de surchauffer la jonction semi-conductrice.
• Courant direct de crête (I_FP) :80 mA. C'est le courant direct instantané maximal autorisé, généralement spécifié dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour éviter un échauffement excessif.
• Courant direct continu (I_F) :50 mA. C'est le courant continu maximal qui peut être appliqué en continu dans des conditions ambiantes spécifiées.
• Tension inverse (V_R) :5 V. L'application d'une tension inverse supérieure à cette valeur peut provoquer un claquage et une défaillance catastrophique de la jonction LED. La fiche technique note explicitement que le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en inverse.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-40°C à +100°C. Cela définit les limites de température ambiante pour le fonctionnement actif et le stockage inactif, garantissant l'intégrité du matériau du boîtier et de la puce.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (Ta=25°C, I_F=20mA) et définissent la performance du dispositif.

• Intensité lumineuse (I_V) :450 - 1120 mcd (millicandela). C'est la luminosité perçue de la LED mesurée par un capteur filtré pour correspondre à la réponse photopique de l'œil humain. La large plage est gérée via un système de tri (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ_1/2) :120 degrés (typique). C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête (sur l'axe). Un angle de 120° indique un modèle d'émission large et diffus, adapté aux indicateurs d'état.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :631 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est la plus élevée. C'est une propriété physique du matériau AlInGaP.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :624 nm (typique). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond le mieux à la couleur de la LED. Elle est dérivée des coordonnées chromatiques CIE. La tolérance est de +/- 1 nm.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm (typique). Cela mesure la pureté spectrale, indiquant la plage de longueurs d'onde émises. Une demi-largeur plus étroite indique une couleur plus monochromatique (pure).
• Tension directe (V_F) :1,8 V (Min) à 2,6 V (Max) à 20 mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement. La conception du circuit doit tenir compte de cette variation pour garantir un courant constant.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (Max) à V_R=5 V. C'est le faible courant de fuite qui circule lorsqu'une tension inverse est appliquée, pertinent uniquement à des fins de test.

3. Explication du système de tri

Pour gérer les variations naturelles de la fabrication des semi-conducteurs, les LED sont triées en lots de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences de luminosité spécifiques.

3.1 Tri par intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est catégorisée en lots distincts, chacun avec une valeur minimale et maximale. La tolérance au sein de chaque lot est de +/-11 %.

• Lot U1 :450,0 mcd (Min) à 560,0 mcd (Max)
• Lot U2 :560,0 mcd (Min) à 680,0 mcd (Max)
• Lot V1 :680,0 mcd (Min) à 900,0 mcd (Max)
• Lot V2 :900,0 mcd (Min) à 1120,0 mcd (Max)

Les concepteurs doivent spécifier le code de lot requis lors de la commande pour garantir l'uniformité de la luminosité entre plusieurs unités dans un assemblage. Pour les applications où la luminosité absolue est moins critique, un lot plus large ou l'absence de lot spécifique peut être acceptable.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (par exemple, Figure 1, Figure 5), leurs implications sont critiques pour la conception.

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

La relation entre le courant direct (I_F) et la tension directe (V_F) est non linéaire, similaire à une diode standard. La plage V_Fspécifiée (1,8 V-2,6 V) à 20 mA est le point de conception clé. L'alimentation de la LED avec un courant constant, plutôt qu'une tension constante, est essentielle pour maintenir une sortie lumineuse stable et éviter l'emballement thermique, car V_Fdiminue avec l'augmentation de la température.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

La sortie lumineuse (I_V) est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement. Cependant, l'efficacité peut chuter à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la chaleur. Fonctionner à ou en dessous de la condition de test recommandée de 20 mA garantit des performances et une longévité optimales.

4.3 Distribution spectrale

La courbe de sortie spectrale est centrée autour de la longueur d'onde de crête de 631 nm avec une demi-largeur typique de 15 nm. Cela définit la teinte spécifique de rouge. La longueur d'onde dominante (624 nm) est le paramètre clé pour l'appariement des couleurs dans les applications où plusieurs LED doivent apparaître identiques.

4.4 Dépendance à la température

La performance des LED est sensible à la température. Typiquement, l'intensité lumineuse diminue lorsque la température de jonction augmente. La large plage de température de fonctionnement (-40°C à +100°C) indique que le dispositif est conçu pour fonctionner dans des environnements extrêmes, bien que la sortie varie. Une gestion thermique appropriée sur le PCB est nécessaire pour les applications à courant élevé ou à température ambiante élevée afin de maintenir la luminosité et la durée de vie.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions physiques et polarité

La LED est conforme à une empreinte de boîtier SMD standard EIA. Des dessins cotés détaillés sont fournis dans la fiche technique, incluant la longueur, la largeur, la hauteur et l'espacement des broches. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0,2 mm. Le boîtier comporte une lentille transparente, qui ne diffuse pas la lumière, permettant de voir la couleur rouge native de l'AlInGaP. La polarité (anode et cathode) est indiquée par des marquages physiques sur le corps du composant, qui doivent être respectés lors du placement pour garantir un fonctionnement correct.

5.2 Patron de pastilles recommandé pour le PCB

Un modèle de pastilles de fixation recommandé pour le circuit imprimé est fourni pour le soudage par refusion infrarouge ou en phase vapeur. Suivre ce patron de pastilles est crucial pour obtenir des soudures fiables, un bon auto-alignement pendant la refusion et une dissipation thermique efficace loin de la jonction LED.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Le dispositif est compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge sans plomb (Pb-free). Le profil recommandé est basé sur la norme J-STD-020B. Les paramètres clés incluent :

• Température de préchauffage :150°C à 200°C.
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes.
• Température de corps maximale :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Recommandé d'être dans les limites standard JEDEC (typiquement 60-150 secondes).
• Nombre maximum de cycles de soudage :Deux fois.

Il est souligné que le profil optimal dépend de la conception spécifique du PCB, de la pâte à souder et du four. Le profil basé sur JEDEC doit être utilisé comme cible, avec un réglage final basé sur les recommandations du fabricant de pâte à souder et la caractérisation au niveau de la carte.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est requise :

• Température du fer :Maximum 300°C.
• Durée de soudage :Maximum 3 secondes par broche.
• Nombre de fois :Une seule fois. Un chauffage répété peut endommager le boîtier et la liaison interne de la puce.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est requis, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. La fiche technique recommande d'immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute. Des nettoyants chimiques non spécifiés ou agressifs peuvent endommager la lentille en plastique et le matériau du boîtier.

7. Précautions de stockage et de manipulation

7.1 Sensibilité à l'humidité et stockage

Le boîtier de la LED est sensible à l'humidité. Une exposition prolongée à l'humidité ambiante peut entraîner des fissures de type "popcorn" pendant le processus de soudage par refusion à haute température.

• Emballage scellé :Les dispositifs doivent être stockés à ≤30°C et ≤70% d'humidité relative (HR). La durée de conservation dans le sac étanche à l'humidité d'origine avec dessiccant est d'un an.
• Emballage ouvert :Une fois le sac scellé ouvert, l'environnement de stockage ne doit pas dépasser 30°C et 60% HR.
• Durée de vie au sol :Les composants retirés de leur emballage d'origine doivent être soumis au soudage par refusion IR dans les 168 heures (7 jours).
• Stockage prolongé :Pour un stockage au-delà de 168 heures, les LED doivent être conservées dans un récipient scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote.
• Séchage :Les composants exposés au-delà de la durée de vie au sol de 168 heures nécessitent un séchage à environ 60°C pendant au moins 48 heures avant l'assemblage pour éliminer l'humidité absorbée.

7.2 Conception du circuit de commande

Une LED est un dispositif commandé en courant. Pour garantir une luminosité uniforme et éviter l'accaparement de courant, en particulier lors de la commande de plusieurs LED en parallèle, une résistance de limitation de courant doit être utilisée en série avec chaque LED. La fiche technique recommande fortement cette configuration (Circuit A) plutôt que de connecter directement les LED en parallèle sans résistances individuelles (Circuit B), ce qui peut entraîner une luminosité inégale et une défaillance potentielle due à une distribution de courant inégale causée par de légères variations de V_Fentre les unités.

8. Informations sur l'emballage et la commande

8.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le composant est fourni pour l'assemblage automatisé sur bande porteuse gaufrée enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre.

• Pas des alvéoles :8 mm.
• Quantité par bobine :2000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Bande de couverture :Les alvéoles vides de composants sont scellées avec une bande de couverture supérieure.
• Composants manquants :Un maximum de deux lampes manquantes consécutives (alvéoles vides) est autorisé selon la spécification d'emballage.
• Norme :L'emballage est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481.

9. Notes d'application et considérations de conception

9.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED est destinée à être utilisée dans des équipements électroniques ordinaires, y compris l'automatisation de bureau, les télécommunications, les appareils électroménagers et les commandes industrielles générales. Elle convient à l'indication d'état, au rétroéclairage de symboles sur les panneaux avant et à la signalisation lumineuse générale.

9.2 Considérations de conception

• Contrôle du courant :Utilisez toujours une résistance en série ou un pilote à courant constant dédié pour définir le courant direct. Ne connectez pas directement à une source de tension.
• Gestion thermique :Bien que le boîtier soit petit, assurez une surface de cuivre adéquate sur les pastilles du PCB pour servir de dissipateur thermique, en particulier lors d'un fonctionnement près du courant continu maximal (50 mA).
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Bien que non explicitement déclarée comme sensible, la manipulation des LED avec les précautions ESD (Décharge Électrostatique) standard est considérée comme une bonne pratique.
• Conception optique :La lentille transparente produit un faisceau focalisé avec un angle de vision de 120°. Pour un éclairage plus large ou plus diffus, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires.

10. Comparaison et différenciation technique

Bien qu'une comparaison directe avec d'autres numéros de pièce ne soit pas fournie dans cette fiche technique autonome, les principales caractéristiques différenciantes de ce composant peuvent être déduites :

• Matériau (AlInGaP) :Offre une haute efficacité et une bonne stabilité des couleurs pour les LED rouges par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP.
• Large angle de vision (120°) :Offre une large visibilité, ce qui la rend excellente pour les indicateurs d'état montés sur panneau.
• Préconditionnement JEDEC Niveau 3 :Indique un bon niveau de résistance à l'humidité adapté à la plupart des applications commerciales sans nécessiter de stockage ultra-sec, simplifiant la logistique.
• Emballage standardisé :La conformité aux normes de boîtier EIA et aux spécifications de bobine ANSI/EIA-481 garantit une intégration transparente dans les lignes d'assemblage automatisées.

11. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Puis-je piloter cette LED sans résistance de limitation de courant ?

R : Non. Une LED doit être pilotée avec un courant contrôlé. La connecter directement à une source de tension provoquera un courant excessif, risquant de détruire instantanément le dispositif. Utilisez toujours une résistance en série ou un circuit à courant constant.

Q : Que signifie le "Code de lot" lors de la commande ?

R : Le code de lot (par exemple, V1, U2) spécifie l'intensité lumineuse minimale et maximale garantie des LED de ce lot. Spécifier un lot garantit l'uniformité de la luminosité entre toutes les LED de votre produit. Si l'uniformité des couleurs est critique, vous devrez peut-être également spécifier des lots de longueur d'onde.

Q : Combien de temps puis-je stocker ces LED après avoir ouvert le sac ?

R : Pour un soudage fiable, vous devriez les utiliser dans les 168 heures (7 jours) si elles sont stockées dans un environnement ≤30°C/60% HR. Si elles sont stockées plus longtemps, elles doivent être séchées à 60°C pendant 48 heures avant utilisation.

Q : Cette LED est-elle adaptée aux applications automobiles ou médicales ?

R : La fiche technique indique qu'elle est destinée aux équipements électroniques ordinaires. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle ou où une défaillance pourrait compromettre la sécurité (aéronautique, automobile, médical, maintien de la vie), une consultation avec le fabricant est requise pour évaluer la pertinence et potentiellement qualifier le composant pour cet usage spécifique.

Q : Puis-je utiliser le soudage à la vague pour cette LED SMD ?

R : La fiche technique ne fournit que des directives pour le soudage par refusion IR et le soudage manuel. Les composants SMD de ce type ne sont généralement pas recommandés pour le soudage à la vague en raison du choc thermique et du risque de contamination. Le soudage par refusion est le processus d'assemblage prévu et recommandé.

12. Exemple de conception pratique

Scénario :Conception d'un indicateur "MARCHE" pour un appareil alimenté par une ligne 5V DC. L'objectif est d'obtenir une bonne visibilité avec un courant direct d'environ 15 mA (en dessous du point de test de 20 mA pour une durée de vie plus longue).

Calcul :

Supposons une tension directe typique (V_F) de 2,2 V.

La chute de tension requise aux bornes de la résistance série (R_S) est : V_alimentation- V_F= 5 V - 2,2 V = 2,8 V.

En utilisant la loi d'Ohm : R_S= V / I = 2,8 V / 0,015 A = 186,67 Ω.

La valeur de résistance standard la plus proche est 180 Ω ou 200 Ω.

Sélection :Choisissez une résistance de 180 Ω. Recalcul du courant : I = (5 V - 2,2 V) / 180 Ω ≈ 15,6 mA. C'est sûr et dans les limites.

Puissance dans la résistance :P = I²R = (0,0156)² * 180 ≈ 0,044 W. Une résistance standard de 1/8 W (0,125 W) ou 1/10 W est suffisante.

Implantation PCB :Placez la résistance de 180 Ω en série avec l'anode de la LED. Suivez le patron de pastilles recommandé de la fiche technique pour les pastilles de la LED, en assurant une surface de cuivre suffisante pour la dissipation thermique. Incluez un marquage de polarité (par exemple, "+" pour l'anode) sur la sérigraphie du PCB.

13. Principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes sont des dispositifs semi-conducteurs qui convertissent directement l'énergie électrique en lumière par un processus appelé électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons du matériau de type n se recombinent avec les trous du matériau de type p dans la région active. Dans une LED AlInGaP, cet événement de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (particules de lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise, dans ce cas le rouge à ~624-631 nm, est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur au phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium utilisé dans la construction de la puce. Le boîtier en époxy transparent encapsule et protège la puce semi-conductrice, forme la lentille pour façonner la sortie lumineuse et contient le cadre de broches métallique qui fournit les connexions électriques et le support mécanique.

14. Tendances technologiques

Le développement de LED SMD comme celle-ci fait partie des tendances plus larges de l'optoélectronique et de la fabrication électronique. Les tendances clés influençant de tels composants incluent :

• Miniaturisation :Demande continue de tailles de boîtier plus petites pour permettre des implantations PCB plus denses et des produits finaux plus compacts.
• Efficacité accrue :La recherche continue en science des matériaux vise à améliorer l'efficacité lumineuse (lumens par watt) des LED colorées, réduisant la consommation d'énergie pour une sortie lumineuse donnée.
• Fiabilité améliorée :Les améliorations des matériaux de boîtier (époxy, silicone) et des techniques de fixation de puce conduisent à des durées de vie opérationnelles plus longues et à de meilleures performances dans des conditions de haute température et d'humidité élevée.
• Standardisation :L'adoption d'empreintes standard de l'industrie, de tailles de bobine et de métriques de performance (comme les niveaux MSL JEDEC) rationalise la chaîne d'approvisionnement et simplifie l'intégration pour les ingénieurs.
• Intégration :Bien qu'il s'agisse d'un composant discret, une tendance existe vers l'intégration de l'électronique de commande (comme les régulateurs de courant ou les pilotes) directement dans les boîtiers LED, créant des modules LED "intelligents".