Fiche technique LED SMD LTST-C283KRKT-5A - 2.0x1.25x0.2mm - Rouge 631nm - 30mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une lampe LED pour montage en surface (SMD). Ce composant est conçu pour l'assemblage automatisé sur circuit imprimé (PCB), avec un facteur de forme miniature idéal pour les applications à espace restreint. Sa fonction principale est de servir de source lumineuse hautement efficace pour l'indication, le rétroéclairage et la signalisation.

1.1 Avantages clés et marchés cibles

Le dispositif offre plusieurs avantages majeurs le rendant adapté à la fabrication électronique moderne. Il est conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses). Le boîtier est extra-fin, avec une hauteur de seulement 0,2 mm, permettant une utilisation dans les produits ultra-minces. Il utilise un matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), réputé pour sa haute efficacité lumineuse dans le spectre rouge. Le composant est conditionné en bande standard de 8 mm sur bobines de 7 pouces, le rendant entièrement compatible avec les équipements automatisés de placement rapide. Il est également conçu pour résister aux processus standard de soudage par refusion infrarouge (IR) utilisés dans les lignes d'assemblage SMT.

Les applications cibles sont vastes, englobant les équipements de télécommunication (ex. : téléphones sans fil et cellulaires), les appareils de bureautique (ex. : ordinateurs portables, systèmes réseau), les appareils électroménagers et l'équipement industriel. Les utilisations spécifiques incluent le rétroéclairage de clavier, les indicateurs d'état, les micro-affichages et diverses applications de signalisation lumineuse.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section détaille les limites absolues et les caractéristiques de fonctionnement standard du dispositif. Tous les paramètres sont spécifiés 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 dispositif peuvent survenir. Un fonctionnement continu dans ces conditions n'est pas conseillé.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le dispositif peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :80 mA. C'est le courant direct instantané maximal autorisé, généralement spécifié en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour gérer la charge thermique.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Plage de température de fonctionnement :-30°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le dispositif est conçu pour fonctionner.
• Plage de température de stockage :-40°C à +85°C. La plage de température pour le stockage hors fonctionnement.
• Condition de soudage infrarouge :260°C pendant 10 secondes. Le profil thermique maximal que le boîtier peut supporter pendant le soudage par refusion pour les procédés sans plomb.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test standard.

• Intensité lumineuse (I_V) :4,5 - 45,0 mcd (millicandela) à I_F= 5mA. Cette large plage est gérée par un système de tri (voir Section 3). L'intensité est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique standard de l'œil humain CIE.
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés. C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de la valeur mesurée sur l'axe central (0°). Un large angle de vision indique une émission de lumière plus diffuse.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :639 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance de la lumière émise atteint son maximum.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :631 nm (typique) à I_F= 5mA. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur de la lumière. Elle est dérivée des coordonnées chromatiques CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm (typique). C'est la largeur de bande spectrale mesurée à la moitié de l'intensité maximale (Largeur à mi-hauteur - FWHM).
• Tension directe (V_F) :1,70 - 2,3 V à I_F= 5mA. La chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement. Cette plage est également gérée par tri.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (maximum) à V_R= 5V. Le faible courant de fuite qui circule lorsqu'une tension inverse est appliquée.

3. Explication du système de tri

Pour assurer la cohérence en production de masse, les LED sont triées en catégories de performance basées sur des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques d'application en termes de luminosité et de tension.

3.1 Tri par tension directe (V_F)

Pour la variante rouge, la tension directe est catégorisée en trois classes lors de la mesure à un courant de test de 5mA. La tolérance au sein de chaque classe est de ±0,1V.

• Code de classe E2 : V_Fplage de 1,70V à 1,90V.
• Code de classe E3 : V_Fplage de 1,90V à 2,10V.
• Code de classe E4 : V_Fplage de 2,10V à 2,30V.

3.2 Tri par intensité lumineuse (I_V)

L'intensité lumineuse est catégorisée en cinq classes, également mesurée à I_F= 5mA. La tolérance sur chaque classe est de ±15%.

• Code de classe J :4,50 - 7,10 mcd
• Code de classe K :7,10 - 11,20 mcd
• Code de classe L :11,20 - 18,00 mcd
• Code de classe M :18,00 - 28,00 mcd
• Code de classe N :28,00 - 45,00 mcd

Ce tri permet une sélection précise basée sur les niveaux de luminosité requis, ce qui est crucial pour des applications comme le rétroéclairage où l'uniformité est importante.

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes de performance typiques fournissent une vision visuelle du comportement du dispositif dans différentes conditions. Ces courbes sont essentielles pour la conception de circuit et la gestion thermique.

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

La caractéristique I-V est non linéaire, typique d'une diode. La courbe montre la relation entre la tension directe (V_F) et le courant direct (I_F). Les concepteurs l'utilisent pour déterminer la tension d'alimentation nécessaire pour un courant de fonctionnement souhaité, qui est directement corrélé à la sortie lumineuse. La courbe se déplace avec la température.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Cette courbe démontre que l'intensité lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct sur une plage significative. Cependant, l'efficacité peut chuter à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la température de jonction et d'autres effets. Fonctionner dans la plage de courant continu recommandée assure des performances optimales et une longue durée de vie.

4.3 Distribution spectrale

La courbe de distribution spectrale trace l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde. Elle confirme la longueur d'onde d'émission de crête (~639 nm) et la demi-largeur spectrale (~20 nm), définissant la sortie de couleur rouge pure de cette puce AlInGaP.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif est conforme à un contour de boîtier SMD standard. Les dimensions clés incluent une longueur de 2,0 mm, une largeur de 1,25 mm et une hauteur de 0,2 mm (profil ultra-fin). Des dessins mécaniques détaillés spécifient toutes les dimensions critiques, y compris l'emplacement des pastilles et les tolérances, typiquement de ±0,1 mm. La lentille est transparente.

5.2 Schéma de pastilles de fixation PCB recommandé

Un modèle de pastilles est fourni pour la conception du PCB. Ce modèle assure une formation correcte des joints de soudure pendant la refusion, fournit un dégagement thermique adéquat et maintient la stabilité mécanique. Respecter cette empreinte recommandée est crucial pour un assemblage réussi et la fiabilité.

5.3 Identification de la polarité

Le composant a une cathode marquée (borne négative). La fiche technique illustre comment ce marquage apparaît sur le corps du dispositif (généralement une encoche, un point vert ou un autre indicateur du côté cathode). Une orientation correcte de la polarité pendant le placement est essentielle pour le fonctionnement du circuit.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Conditions de soudage par refusion IR

Pour les procédés de soudure sans plomb, un profil de refusion spécifique est recommandé. Les paramètres clés incluent une température de préchauffage entre 150-200°C, un temps de préchauffage jusqu'à 120 secondes maximum, une température de corps maximale ne dépassant pas 260°C, et un temps au-dessus de 260°C limité à 10 secondes maximum. Le dispositif ne doit pas être soumis à plus de deux cycles de refusion. Ces limites sont basées sur les normes JEDEC pour éviter la fissuration du boîtier ou la dégradation des matériaux internes.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, il doit être effectué avec une extrême prudence. La température maximale recommandée de la pointe du fer à souder est de 300°C, avec un temps de soudage limité à 3 secondes par joint. Le soudage manuel ne doit être effectué qu'une seule fois.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est requis, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. L'immersion de la LED dans de l'alcool éthylique ou isopropylique à température normale pendant moins d'une minute est acceptable. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager le boîtier plastique ou la lentille.

6.4 Conditions de stockage

Les LED sont sensibles à l'humidité. Lorsqu'elles sont stockées dans leur sac d'origine étanche à l'humidité avec dessiccant, elles doivent être conservées à 30°C ou moins et à une humidité relative (HR) de 90% ou moins, avec une période d'utilisation recommandée d'un an. Une fois l'emballage d'origine ouvert, l'ambiance de stockage ne doit pas dépasser 30°C ou 60% HR. Les composants retirés de leur emballage d'origine devraient idéalement être soudés par refusion dans la semaine (Niveau de Sensibilité à l'Humidité 3, MSL 3). Pour un stockage plus long hors du sac d'origine, ils doivent être conservés dans un contenant scellé avec dessiccant. Si stockés plus d'une semaine, une cuisson à environ 60°C pendant au moins 20 heures est recommandée avant l'assemblage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet \"pop-corn\" pendant la refusion.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis en bande porteuse gaufrée avec une bande de protection. La largeur de la bande est de 8 mm. Les bobines ont un diamètre standard de 7 pouces (178 mm). Chaque bobine contient 5000 pièces. Pour des quantités inférieures à une bobine complète, une quantité d'emballage minimale de 500 pièces s'applique pour les lots restants. Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481.

8. Suggestions d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Une LED est un dispositif piloté par le courant. Pour assurer une luminosité constante, surtout lorsque plusieurs LED sont utilisées en parallèle, un mécanisme de limitation de courant est essentiel. La méthode la plus simple est d'utiliser une résistance en série. La valeur de la résistance (R_série) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R_série= (V_alimentation- V_F) / I_F. Pour un contrôle plus précis et efficace, des pilotes à courant constant ou des circuits intégrés pilotes de LED sont recommandés. Cela empêche l'accaparement du courant dans les branches parallèles et assure une sortie lumineuse uniforme sur tous les dispositifs, compensant les variations naturelles de V_F.

8.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, maintenir la température de jonction dans les limites est clé pour la fiabilité à long terme et une sortie lumineuse stable. Assurez une surface de cuivre PCB adéquate ou des vias thermiques sous les pastilles de la LED pour évacuer la chaleur, surtout lors d'un fonctionnement près du courant maximal.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Les LED sont sensibles aux dommages causés par les décharges électrostatiques (ESD). Des procédures de manipulation ESD appropriées doivent être suivies pendant l'assemblage, y compris l'utilisation de postes de travail mis à la terre, de bracelets antistatiques et de contenants conducteurs.
• Conception optique :Le large angle de vision de 130 degrés fournit un motif de lumière diffus. Pour les applications nécessitant un faisceau plus focalisé, des optiques secondaires (lentilles ou guides de lumière) peuvent être nécessaires.

9. Comparaison et différenciation technique

Cette LED rouge basée sur AlInGaP offre des avantages distincts par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium). Le principal différentiateur est une efficacité lumineuse significativement plus élevée, ce qui signifie qu'elle produit plus de lumière (millicandelas) pour le même courant d'entrée (mA). Cela se traduit par une consommation d'énergie plus faible pour un niveau de luminosité donné ou une luminosité beaucoup plus élevée pour le même budget de puissance. Le profil ultra-fin de 0,2 mm est un avantage mécanique clé par rapport à de nombreuses LED SMD standard, permettant la conception dans l'électronique grand public de plus en plus fine.

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

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

La Longueur d'onde de crête (λ_P) est la longueur d'onde physique où la LED émet le plus de puissance optique. La Longueur d'onde dominante (λ_d) est une valeur calculée basée sur la perception humaine des couleurs (diagramme CIE) qui représente le mieux la couleur perçue. Pour les LED monochromatiques comme cette rouge, elles sont souvent proches mais pas identiques. Les concepteurs concernés par les points de couleur (ex. : dans les affichages) doivent se référer à la longueur d'onde dominante.

10.2 Pourquoi une résistance de limitation de courant est-elle nécessaire ?

La tension directe d'une LED a un coefficient de température négatif et peut varier d'une unité à l'autre (comme vu dans le tri). Si elle est connectée directement à une source de tension, un petit changement de V_Fpeut provoquer un changement important, potentiellement destructeur, du courant. Une résistance en série (ou une source de courant constant) fournit une contre-réaction, stabilisant le courant de fonctionnement contre ces variations.

10.3 Puis-je alimenter cette LED avec une tension supérieure à son V_F?

Oui, mais vous devez toujours inclure un élément de limitation de courant en série (résistance ou circuit actif). La tension d'alimentation doit être supérieure au V_Fde la LED pour permettre au courant de circuler, mais l'excès de tension est chuté aux bornes du composant de limitation de courant pour définir le bon I_F.

11. Exemple de cas d'utilisation pratique

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un routeur réseau.Le panneau nécessite cinq LED d'état rouges. Une luminosité uniforme est critique pour l'expérience utilisateur.Étapes de conception :1) Déterminer la luminosité requise : Sélectionner la classe L (11,2-18,0 mcd) pour une visibilité claire. 2) Déterminer le courant de commande : Choisir I_F= 5mA (condition de test standard) pour une longue durée de vie et une faible chaleur. 3) Calculer la résistance série : En supposant une alimentation de 3,3V et un V_Ftypique de 2,0V (de la classe E3), R = (3,3V - 2,0V) / 0,005A = 260Ω. Utiliser la valeur standard la plus proche (270Ω). 4) Implantation : Utiliser le schéma de pastilles PCB recommandé. Connecter les cinq LED en parallèle, chacune avec sa propre résistance de 270Ω à la ligne de 3,3V. Cela assure un contrôle individuel du courant pour l'uniformité. 5) Assemblage : Suivre les directives MSL-3 et le profil de refusion spécifié.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région de jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans ce dispositif spécifique, le matériau semi-conducteur est l'AlInGaP, conçu pour que cette énergie libérée soit sous forme de photons (lumière) dans la partie rouge du spectre visible (autour de 631-639 nm). La composition spécifique des atomes d'aluminium, d'indium, de gallium et de phosphore détermine l'énergie de la bande interdite, et donc la couleur de la lumière émise.

13. Tendances technologiques

La tendance générale dans la technologie des LED SMD continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), des tailles de boîtier plus petites et une fiabilité accrue. Pour les LED de type indicateur, l'accent est mis sur l'obtention d'une sortie plus lumineuse à des courants plus faibles et le développement de profils toujours plus fins pour répondre aux exigences de l'électronique portable miniaturisée. Les progrès en science des matériaux, tels que l'amélioration des techniques de croissance épitaxiale pour l'AlInGaP et d'autres semi-conducteurs composés, contribuent directement à ces gains de performance. De plus, la standardisation des boîtiers et des processus d'assemblage assure la compatibilité avec les lignes de fabrication automatisées à haut volume en constante évolution.