Fiche technique LED SMD LTST-C950RKRKT-5A - Rouge AlInGaP - 5mA - 180-710mcd - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une LED à montage en surface haute luminosité, conçue pour les processus d'assemblage automatisé. Le dispositif utilise un matériau semi-conducteur avancé AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour produire une lumière rouge, offrant une efficacité lumineuse et une pureté de couleur supérieures par rapport aux technologies LED traditionnelles. Encapsulée dans une lentille en dôme transparente, la LED est conditionnée dans un boîtier conforme à la norme EIA, la rendant compatible avec une vaste gamme d'équipements de placement automatique et de soudage par refusion infrarouge couramment utilisés dans la fabrication électronique moderne.

Les principaux avantages de cette LED incluent son facteur de forme compact, son adaptabilité aux applications à espace restreint et sa conformité aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses). Elle est conçue pour une fiabilité dans des environnements exigeants, avec une plage de température de fonctionnement spécifiée. Les marchés et applications cibles principaux couvrent les infrastructures de télécommunications, les équipements de bureautique, les appareils électroménagers, les panneaux de contrôle industriels et l'électronique grand public. Les cas d'utilisation spécifiques incluent le rétroéclairage de claviers et pavés numériques, les indicateurs d'état et d'alimentation, l'intégration dans des micro-affichages, et l'éclairage de signalisation ou symbolique dans divers appareils.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Ces valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. Le courant direct continu (DC) maximal est de 30 mA. Pour un fonctionnement en impulsion, un courant direct crête de 80 mA est autorisé sous des conditions spécifiques : un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. La dissipation de puissance maximale est de 75 mW. Le dispositif peut fonctionner dans une plage de température ambiante de -30°C à +85°C et peut être stocké entre -40°C et +85°C. Une spécification critique pour l'assemblage concerne le soudage infrarouge, avec une température de crête de 260°C pour une durée maximale de 10 secondes, ce qui est standard pour les processus de refusion sans plomb.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les caractéristiques électro-optiques sont mesurées dans des conditions de test standard à Ta=25°C et un courant direct (IF) de 5 mA, sauf indication contraire. L'intensité lumineuse (Iv), une mesure clé de la luminosité, a une plage typique large de 180,0 mcd (millicandela) à 710,0 mcd, elle-même subdivisée en bacs spécifiques. L'angle de vision, défini comme 2θ1/2 où l'intensité est la moitié de la valeur axiale, est de 25 degrés, indiquant un faisceau relativement focalisé. La longueur d'onde d'émission de crête (λP) est typiquement de 639 nm, se situant dans le spectre rouge. La longueur d'onde dominante (λd), qui définit la couleur perçue, est typiquement de 631 nm. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est de 20,0 nm, décrivant la pureté spectrale de la lumière émise. La tension directe (VF) varie d'un minimum de 1,6 V à un maximum de 2,2 V à 5 mA. Le courant inverse (IR) est spécifié à un maximum de 10 µA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5 V est appliquée.

3. Explication du système de bacs

3.1 Bacs d'intensité lumineuse

Pour garantir une uniformité de luminosité dans les applications de production, les LED sont triées en bacs en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à 5 mA. La liste des codes de bac est la suivante : Le code de bac "S" couvre les intensités de 180,0 mcd à 280,0 mcd. Le code de bac "T" couvre les intensités de 280,0 mcd à 450,0 mcd. Le code de bac "U" couvre les intensités de 450,0 mcd à 710,0 mcd. Une tolérance de +/- 15 % est appliquée aux limites de chaque bac d'intensité lumineuse. Ce tri permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des niveaux de luminosité minimale garantis pour leurs besoins d'application spécifiques, assurant une uniformité visuelle dans les produits utilisant plusieurs LED.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques soient référencées dans le document (par exemple, Figure 1 pour la mesure spectrale, Figure 5 pour l'angle de vision), les courbes de performance typiques pour ce type de dispositif incluraient généralement plusieurs relations clés. La courbe Courant direct vs Tension directe (I-V) montrerait la relation exponentielle caractéristique d'une diode, avec la tension augmentant brusquement après le seuil de conduction. La courbe Intensité lumineuse vs Courant direct montrerait typiquement une augmentation quasi linéaire de la luminosité avec le courant jusqu'à un certain point, après quoi l'efficacité peut diminuer en raison d'effets thermiques. La courbe Intensité lumineuse vs Température ambiante est cruciale, car la sortie lumineuse d'une LED diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. Pour une LED rouge AlInGaP, la dégradation d'intensité avec la température est typiquement moins sévère que pour d'autres technologies LED, mais reste un facteur de conception critique. La courbe de Distribution spectrale montrerait un pic unique centré autour de 639 nm avec une demi-largeur définie, confirmant la pureté de la couleur.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et polarité

La LED est logée dans un boîtier standard pour dispositif à montage en surface (SMD). La couleur de la lentille est transparente, et la couleur de la source lumineuse est rouge provenant de la puce AlInGaP. Toutes les dimensions critiques du boîtier sont fournies en millimètres, avec une tolérance standard de ±0,1 mm sauf indication contraire. La fiche technique inclut un dessin dimensionnel détaillé montrant la longueur, la largeur, la hauteur, l'espacement des broches et d'autres caractéristiques mécaniques critiques. La polarité est indiquée par la conception physique du boîtier, typiquement par une marque de cathode (comme une encoche, un point ou un coin biseauté) à une extrémité. Une orientation correcte lors du placement sur la carte de circuit imprimé (PCB) est essentielle pour un fonctionnement adéquat.

5.2 Patte de soudure recommandée sur le PCB

Un motif de pastille (empreinte) recommandé pour le PCB est fourni pour assurer un soudage fiable et une stabilité mécanique. Ce motif spécifie la taille et la forme des pastilles de cuivre pour l'anode et la cathode, ainsi que l'ouverture recommandée du masque de soudure. Respecter cette empreinte recommandée aide à obtenir une formation correcte du ménisque de soudure, prévient le phénomène de "tombstoning" (composant dressé sur la tranche) et assure une bonne connexion thermique et électrique.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion IR

Pour les processus d'assemblage sans plomb, un profil de refusion spécifique est recommandé. Le profil inclut une étape de préchauffage dans la plage de 150°C à 200°C, avec un temps de préchauffage maximal de 120 secondes pour chauffer progressivement la carte et le composant et activer le flux. La température de crête du corps ne doit pas dépasser 260°C. Le temps au-dessus de la température liquidus de la soudure (typiquement autour de 217°C pour les alliages SAC) et spécifiquement le temps à moins de 5°C de la température de crête doivent être contrôlés ; la fiche technique spécifie un maximum de 10 secondes à la température de crête. Le dispositif ne doit pas être soumis à plus de deux cycles de refusion dans ces conditions. Il est souligné que le profil optimal dépend de la conception spécifique du PCB, de la pâte à souder et du four, et doit être caractérisé en conséquence, en utilisant les normes JEDEC comme guide.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel au fer est nécessaire, une extrême prudence est de mise. La température de la pointe du fer à souder ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de contact avec la borne de la LED doit être limité à un maximum de 3 secondes par joint. Le soudage manuel ne doit être effectué qu'une seule fois pour éviter les dommages par contrainte thermique à la puce interne et aux fils de liaison.

6.3 Stockage et manipulation

Les LED sont des dispositifs sensibles à l'humidité (MSL 3). Lorsqu'elles sont stockées dans leur sachet scellé étanche à l'humidité d'origine avec dessiccant, elles doivent être conservées à 30°C ou moins et à 90% d'humidité relative (RH) ou moins, et utilisées dans l'année. Une fois l'emballage d'origine ouvert, l'environnement de stockage ne doit pas dépasser 30°C et 60% RH. Les composants retirés de leur emballage d'origine devraient idéalement être refondus par IR dans la semaine. Pour un stockage plus long hors du sachet d'origine, ils doivent être stockés dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote. S'ils sont stockés non emballés pendant plus d'une semaine, un dégazage à environ 60°C pendant au moins 20 heures est requis avant l'assemblage par soudure pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir les dommages de type "popcorning" pendant la refusion.

6.4 Nettoyage

Si un nettoyage après soudure est requis, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. L'immersion de la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute est acceptable. L'utilisation de nettoyants chimiques non spécifiés peut endommager la lentille en époxy et le matériau du boîtier.

6.5 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

La LED est sensible aux décharges électrostatiques et aux courants de surtension, qui peuvent dégrader ou détruire la jonction semi-conductrice. Des contrôles ESD appropriés doivent être mis en œuvre pendant la manipulation et l'assemblage. Cela inclut l'utilisation de bracelets de mise à la terre, de gants antistatiques et de s'assurer que tous les équipements et surfaces de travail sont correctement mis à la terre.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies conditionnées pour l'assemblage automatisé. Elles sont montées dans une bande porteuse gaufrée d'une largeur de 12 mm. La bande est enroulée sur une bobine standard d'un diamètre de 7 pouces (178 mm). Chaque bobine contient 2000 pièces. Pour des quantités inférieures à une bobine complète, une quantité d'emballage minimale de 500 pièces est disponible pour le stock restant. La bande a un couvercle supérieur scellé pour protéger les composants. Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481. Un maximum de deux composants manquants consécutifs (poches vides) est autorisé par bobine.

8. Suggestions d'application

8.1 Conception du circuit de commande

Une LED est un dispositif commandé en courant. Pour garantir une luminosité constante et une longue durée de vie, elle doit être commandée par un courant contrôlé, et non par une tension fixe. La méthode de commande la plus simple et la plus recommandée est d'utiliser une résistance limitatrice de courant en série pour chaque LED, comme illustré dans le "Circuit A" de la fiche technique. Cette configuration, alimentée par une source de tension (Vcc), garantit que les variations de tension directe (VF) des LED individuelles ne provoquent pas de différences significatives de courant, et donc de luminosité, lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle. La valeur de la résistance (R) est calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (Vcc - VF) / IF, où IF est le courant direct souhaité (par exemple, 5 mA pour les tests, jusqu'à 30 mA max en continu).

8.2 Gestion thermique

Bien que le boîtier soit petit, la gestion de la chaleur est importante pour maintenir les performances et la fiabilité. L'intensité lumineuse diminue lorsque la température de jonction augmente. Dans les applications où la LED est commandée à ou près de son courant maximal, ou dans des températures ambiantes élevées, une attention doit être portée à la conception du PCB. Fournir une surface de cuivre adéquate autour des pastilles de la LED peut servir de dissipateur thermique, aidant à évacuer la chaleur du dispositif. Il est également conseillé d'éviter le placement près d'autres composants générateurs de chaleur.

8.3 Limitations d'application

Le dispositif est destiné à être utilisé dans des équipements électroniques ordinaires. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger des vies ou la santé (comme dans l'aviation, les dispositifs médicaux de maintien des fonctions vitales ou les systèmes critiques pour la sécurité), une consultation et une qualification spécifiques sont nécessaires, car les composants commerciaux standard peuvent ne pas être adaptés.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED rouges GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), la puce AlInGaP utilisée dans ce dispositif offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, résultant en une luminosité beaucoup plus grande pour le même courant de commande. La lentille transparente, par opposition à une lentille diffusante ou colorée, maximise le flux lumineux et fournit un point de couleur plus vif et saturé. Le boîtier standard EIA garantit une large compatibilité avec les lignes d'assemblage et les bibliothèques d'empreintes standard de l'industrie, réduisant la complexité de conception et de fabrication. La compatibilité du dispositif avec le soudage par refusion infrarouge et son niveau de sensibilité à l'humidité (MSL 3) sont typiques des composants SMD modernes, l'alignant sur les processus de fabrication grand volume et grand public.

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

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?
R : La longueur d'onde de crête (λP) est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale (639 nm). La longueur d'onde dominante (λd) est dérivée du diagramme de chromaticité CIE et représente la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui correspondrait à la couleur de la LED (631 nm). La longueur d'onde dominante est plus étroitement liée à la couleur perçue.

Q : Puis-je commander cette LED à 20 mA en continu ?
R : Oui. Le courant direct continu maximal est de 30 mA. La commander à 20 mA est conforme aux spécifications. Notez que l'intensité lumineuse augmente typiquement avec le courant, mais la valeur exacte à 20 mA devrait être estimée à partir des courbes de performance typiques ou mesurée, car la fiche technique spécifie l'intensité à 5 mA.

Q : Pourquoi une résistance en série est-elle nécessaire même si la tension de mon alimentation correspond à la tension directe de la LED ?
R : La tension directe (VF) a une plage (1,6V à 2,2V). Si la tension d'alimentation est fixée à, disons, 2,0V, une LED avec une VF de 1,6V subirait un courant beaucoup plus élevé que prévu, pouvant conduire à une surchauffe et une défaillance. La résistance en série fournit un courant stable et prévisible, indépendamment de la variation naturelle de VF d'une LED à l'autre.

Q : Comment sélectionner le bon bac pour mon application ?
R : Choisissez un bac en fonction de la luminosité minimale requise pour votre conception dans vos conditions de commande spécifiques. Si l'uniformité est critique (par exemple, dans un réseau de voyants d'état), spécifier un seul bac plus étroit (comme T ou U) et commander toutes les unités de ce bac assurera une apparence cohérente. Pour des applications moins critiques, un bac plus large ou des bacs mélangés peuvent être acceptables pour réduire les coûts.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un routeur réseau
Un concepteur crée un panneau avec quatre LED d'état rouges indiquant l'activité "Alimentation", "Internet", "Wi-Fi" et "Ethernet". Les LED doivent être clairement visibles dans un environnement de bureau bien éclairé. La ligne d'alimentation du système est de 3,3V. Le concepteur sélectionne cette LED pour sa haute luminosité et son boîtier standard. Pour obtenir une indication lumineuse, il décide de commander chaque LED à 10 mA. En utilisant la VF typique de 1,9V, il calcule la résistance série : R = (3,3V - 1,9V) / 0,01A = 140 Ohms. Une résistance standard de 150 Ohms est choisie. Pour garantir que les quatre LED aient une luminosité identique, le concepteur spécifie le Bac "T" (280-450 mcd) dans la nomenclature. La conception du PCB inclut l'empreinte recommandée et une petite zone de cuivre autour des pastilles pour un léger dégagement thermique. L'atelier d'assemblage utilise le profil de refusion IR fourni, et le produit final présente des indicateurs d'état cohérents, lumineux et fiables.

12. Introduction au principe

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière lorsqu'un courant électrique les traverse. Cette LED particulière utilise un semi-conducteur composé AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour sa région active. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons du matériau de type n et les trous du matériau de type p sont injectés dans la région active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). L'énergie de bande interdite spécifique du matériau AlInGaP détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, qui dans ce cas se situe dans la partie rouge du spectre visible (environ 631-639 nm). La lentille en époxy transparente encapsule la puce, la protège de l'environnement et façonne le faisceau lumineux de sortie.

13. Tendances de développement

La tendance générale de la technologie LED SMD continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), ce qui permet soit d'augmenter la luminosité à puissance égale, soit de réduire la consommation d'énergie pour le même flux lumineux. Il y a également une tendance à la miniaturisation, avec des boîtiers devenant encore plus petits tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques. Une fiabilité accrue et des durées de vie opérationnelles plus longues sont des objectifs constants, atteints grâce à des améliorations dans la conception des puces, les matériaux d'encapsulation et la gestion thermique. De plus, un tri plus serré et une meilleure cohérence des couleurs sont de plus en plus importants pour les applications nécessitant une haute qualité visuelle, comme le rétroéclairage d'affichage et l'éclairage automobile. L'intégration de l'électronique de commande, comme les pilotes à courant constant, au sein même du boîtier LED est une autre tendance croissante, simplifiant la conception des circuits pour l'utilisateur final.