Fiche technique LED SMD LTST-C150KDKT-10A - 1.6x0.8x0.6mm - 2.4V - 50mW - Rouge AllnGaP - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une lampe LED à montage en surface (SMD). Conçu pour l'assemblage automatisé sur circuit imprimé (PCB), ce composant est idéal pour les applications à espace restreint dans un large éventail d'équipements électroniques.

1.1 Caractéristiques

• Conforme aux directives environnementales RoHS.
• Utilise une puce semi-conductrice rouge en Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AllnGaP) ultra-lumineuse.
• Conditionné sur bande de 8mm enroulée sur bobine de 7 pouces de diamètre pour une manutention automatisée.
• Empreinte de boîtier standard EIA.
• Entrée compatible avec les niveaux logiques standard des circuits intégrés (IC).
• Conçu pour être compatible avec les équipements d'assemblage automatisés pick-and-place.
• Résiste aux processus de soudage par refusion infrarouge (IR) standard.

1.2 Applications cibles

Cette LED convient à un large éventail d'applications nécessitant une source d'indication ou de rétroéclairage compacte et fiable, y compris, mais sans s'y limiter :

• Appareils de télécommunication, équipements de bureautique, appareils électroménagers et systèmes de contrôle industriel.
• Rétroéclairage de claviers et pavés numériques.
• Indicateurs d'état et d'alimentation.
• Micro-affichages et indicateurs de panneau.
• Éclairage de signalisation et symbolique.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

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

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs représentent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti. Toutes les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Dissipation de puissance (Pd) :50 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le dispositif peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :40 mA. C'est le courant direct instantané maximal autorisé, généralement spécifié dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms) pour éviter la surchauffe.
• Courant direct continu (I_F) :20 mA. C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement en continu.
• Tension inverse (V_R) :5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse dépassant cette valeur peut provoquer un claquage de la jonction.
• 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 par refusion IR :Température de pic de 260°C pendant un maximum de 10 secondes. Ceci définit le profil thermique que le boîtier peut supporter pendant l'assemblage.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres définissent les performances typiques du dispositif dans des conditions de fonctionnement normales (Ta=25°C, I_F=10mA sauf indication contraire).

• Intensité lumineuse (I_V) :2.8 à 28.0 mcd (millicandela). La luminosité perçue de la sortie lumineuse. La large plage est gérée par un système de classement (binning).
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur mesurée sur l'axe. Un large angle de vision comme celui-ci fournit un motif lumineux large et diffus, adapté aux indicateurs.
• Longueur d'onde d'émission de pic (λ_P) :650.0 nm (nanomètres). La longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :630.0 à 645.0 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur (rouge, dans ce cas). Elle est dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm (typique). Ceci indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise, mesurée comme la largeur du spectre à la moitié de sa puissance maximale.
• Tension directe (V_F) :1.6 à 2.4 V. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée par le courant de test spécifié (10mA).
• Courant inverse (I_R) :10 μA (microampères) maximum. Le faible courant de fuite qui circule lorsque la tension inverse maximale (5V) est appliquée.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour assurer une uniformité de luminosité dans les applications de production, les LED sont triées en groupes de performance, ou "bins".

3.1 Code de classement d'intensité lumineuse

Le classement principal pour ce produit est basé sur l'intensité lumineuse mesurée à 10mA. La tolérance au sein de chaque bin est de +/-15%.

• Bin H :2.8 - 4.5 mcd
• Bin J :4.5 - 7.1 mcd
• Bin K :7.1 - 11.2 mcd
• Bin L :11.2 - 18.0 mcd
• Bin M :18.0 - 28.0 mcd

Ce système permet aux concepteurs de sélectionner un grade de luminosité approprié pour leur application spécifique, en équilibrant coût et performance.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques soient référencées dans le document source, les relations clés sont décrites ici sur la base de la physique standard des LED et des paramètres fournis.

4.1 Caractéristique Courant vs. Tension (I-V)

Une LED est une diode. Sa tension directe (V_F) a une relation logarithmique avec le courant direct (I_F). La plage V_Fspécifiée de 1.6V à 2.4V à 10mA est typique pour une LED rouge AllnGaP. Fonctionner au-dessus du courant continu recommandé (20mA) fera légèrement augmenter V_Fmais générera principalement une chaleur excessive, réduisant l'efficacité et la durée de vie.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

La sortie lumineuse (I_V) est approximativement proportionnelle au courant direct sur une plage significative. Cependant, l'efficacité a tendance à chuter à des courants très élevés en raison d'effets thermiques accrus et d'autres comportements non idéaux des semi-conducteurs. Alimenter la LED au courant typique de 10mA ou 20mA garantit une efficacité et une fiabilité optimales.

4.3 Dépendance à la température

Les performances des LED sont sensibles à la température. Lorsque la température de jonction augmente :

• Tension directe (V_F) :Diminue. Ceci a un coefficient de température négatif.
• Intensité lumineuse (I_V) :Diminue. Des températures plus élevées réduisent l'efficacité quantique interne du semi-conducteur, conduisant à une sortie lumineuse plus faible pour le même courant.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Peut se décaler légèrement, altérant potentiellement la teinte de couleur perçue.

Une gestion thermique appropriée dans la conception du PCB est cruciale pour maintenir des performances constantes.

4.4 Distribution spectrale

Le spectre d'émission est centré autour d'une longueur d'onde de pic (λ_P) de 650 nm avec une demi-largeur typique (Δλ) de 20 nm. Ceci résulte en une couleur rouge saturée. La longueur d'onde dominante (λ_d), qui définit la couleur perçue, se situe entre 630 nm et 645 nm.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif est conforme à un contour de boîtier à montage en surface standard. Les dimensions clés incluent une taille de corps d'environ 1.6mm de longueur, 0.8mm de largeur et 0.6mm de hauteur (dessin spécifique référencé dans la source). Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0.1mm sauf indication contraire. La lentille est transparente, permettant à la couleur rouge native de la puce AllnGaP d'être visible.

5.2 Patron de pastilles PCB recommandé

Une disposition suggérée des pastilles de soudure pour le circuit imprimé est fournie pour assurer un soudage fiable et un bon alignement. Ce patron est conçu pour faciliter la formation d'un bon congé de soudure pendant la refusion tout en minimisant le risque de pontage de soudure.

5.3 Identification de la polarité

La cathode (borne négative) est généralement indiquée par un marqueur visuel sur le boîtier de la LED, tel qu'une encoche, un point vert ou un coin coupé sur la lentille. La polarité correcte doit être respectée pendant l'assemblage, car l'application d'une tension inverse peut endommager le dispositif.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion IR

Le dispositif est compatible avec les processus de soudage sans plomb (Pb-free). Un profil de refusion recommandé est fourni, conforme aux normes JEDEC.

• Température de préchauffage :150°C à 200°C.
• Temps de préchauffage :Maximum 120 secondes.
• Température de pic du corps :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus de 260°C :Maximum 10 secondes.
• Nombre de passages de refusion :Maximum deux fois.

Le profil spécifique doit être caractérisé pour la conception réelle du PCB, la pâte à souder et le four utilisés.

6.2 Soudage manuel (si nécessaire)

Si un soudage manuel est requis, une extrême prudence est de mise :

• Température du fer :Maximum 300°C.
• Temps de soudage :Maximum 3 secondes par borne.
• Nombre de tentatives de soudage :Une seule fois par connexion.

Une application prolongée de chaleur peut endommager les fils de liaison internes et le boîtier en époxy.

6.3 Conditions de stockage

Le niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) est un facteur critique pour les composants SMD.

• Emballage scellé (avec dessiccant) :Stocker à ≤30°C et ≤90% HR. Utiliser dans l'année suivant la date de l'emballage sec.
• Emballage ouvert :Stocker à ≤30°C et ≤60% HR. Les composants doivent être soumis à une refusion IR dans la semaine (MSL 3).
• Stockage prolongé (hors sachet) :Stocker dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote. Si stocké plus d'une semaine, un séchage à 60°C pendant au moins 20 heures est requis avant soudage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

6.4 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est nécessaire, utiliser uniquement des solvants approuvés à base d'alcool tels que l'alcool isopropylique (IPA) ou l'éthanol. L'immersion doit se faire à température normale pendant moins d'une minute. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille de la LED ou le matériau du boîtier.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis sur bande porteuse gaufrée pour l'assemblage automatisé.

• Largeur de la bande porteuse : 8mm.
• Diamètre de la bobine :7 pouces.
• Quantité par bobine :3000 pièces (bobine pleine standard).
• Quantité minimale de commande (MOQ) pour les restes :500 pièces.
• Scellement des alvéoles :Les alvéoles vides sont scellées avec une bande de couverture.
• Composants manquants :Un maximum de deux lampes manquantes consécutives est autorisé, selon les normes industrielles (ANSI/EIA 481).

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Circuits d'application typiques

Une LED est un dispositif piloté par le courant. Pour assurer une luminosité uniforme et éviter l'accaparement de courant, en particulier lors de l'alimentation de plusieurs LED en parallèle, une résistance de limitation de courant doit être utilisée en série avec chaque LED. La valeur de la résistance (R) est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_ALIMENTATION- V_F) / I_F, où V_Fest la tension directe de la LED au courant désiré I_F. Utiliser la V_Fmaximale de la fiche technique (2.4V) dans le calcul garantit que le courant ne dépasse pas la cible même avec des variations d'un dispositif à l'autre.

8.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible (50mW max), assurer un bon chemin thermique via les pastilles du PCB aide à maintenir une sortie lumineuse stable et une longue durée de vie, surtout à des températures ambiantes élevées ou à des courants d'alimentation plus élevés.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Les LED sont sensibles à l'électricité statique. Des contrôles ESD appropriés (bracelets, postes de travail mis à la terre, sols conducteurs) doivent être mis en œuvre pendant la manutention et l'assemblage.
• Conception optique :L'angle de vision de 130 degrés fournit un éclairage large. Pour une lumière plus focalisée, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires.

9. Comparaison et différenciation techniques

Cette LED rouge AllnGaP offre des avantages spécifiques :

• vs. LED rouges GaAsP traditionnelles :La technologie AllnGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée, résultant en une sortie plus lumineuse au même courant, ou une luminosité équivalente à une puissance plus faible.
• vs. LED traversantes standard :Le boîtier SMD permet une densité d'assemblage beaucoup plus élevée, est compatible avec les lignes de production entièrement automatisées et élimine le besoin de pliage des broches et de perçage de trous sur le PCB.
• Avantage clé :La combinaison d'une haute luminosité grâce à l'AllnGaP, d'un large angle de vision et d'un boîtier compact et soudable par refusion rend ce dispositif très polyvalent pour l'électronique moderne.

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

10.1 Puis-je alimenter cette LED directement depuis une broche logique 3.3V ou 5V ?

Non, pas sans une résistance de limitation de courant.La connecter directement tenterait de tirer un courant très élevé, limité uniquement par la capacité de courant de la broche et la résistance dynamique de la LED, ce qui détruirait probablement la LED ou endommagerait le circuit intégré de pilotage. Toujours utiliser une résistance en série.

10.2 Pourquoi y a-t-il une si large plage d'Intensité lumineuse (2.8 à 28.0 mcd) ?

Ceci est dû aux variations naturelles de la fabrication des semi-conducteurs. Le système de classement (H à M) trie les pièces selon la luminosité mesurée. Pour une apparence uniforme dans une application, spécifiez et utilisez des LED du même bin d'intensité.

10.3 Que se passe-t-il si je dépasse le courant continu nominal de 20mA ?

Dépasser la valeur nominale augmente la température de jonction. Ceci accélère la dégradation du matériau semi-conducteur, conduisant à une diminution permanente et rapide de la sortie lumineuse (dépréciation des lumens) et pouvant provoquer une défaillance catastrophique. Conçoivez toujours les circuits pour fonctionner dans les limites des Valeurs maximales absolues.

11. Exemple pratique d'utilisation

11.1 Cas de conception : Panneau d'indicateurs d'état

Scénario :Conception d'un panneau de contrôle avec 10 indicateurs d'état rouges identiques, alimentés par une ligne 5V. Une luminosité uniforme est critique.
Étapes de conception :

1. Choisir le courant de pilotage :Sélectionner I_F= 10mA pour une bonne luminosité et une longue durée de vie.
2. Calculer la valeur de la résistance :Utiliser la V_Fmaximale (2.4V) pour une conception au pire cas. R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 Ohms. La valeur standard E24 la plus proche est 270 Ohms.
3. Calculer la puissance de la résistance :P = I²* R = (0.01)²* 270 = 0.027W. Une résistance standard de 1/8W (0.125W) ou 1/10W est suffisante.
4. Spécifier le bin de la LED :Pour garantir que les 10 indicateurs correspondent, spécifiez des LED d'un seul bin d'intensité lumineuse (par exemple, Bin L : 11.2-18.0 mcd) dans le bon de commande.
5. Implantation PCB :Utiliser le patron de pastilles recommandé. S'assurer que la conception du panneau permet l'angle de vision de 130 degrés afin que l'indicateur soit visible depuis les positions prévues de l'utilisateur.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) 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 travers 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 active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans une LED AllnGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium), cette énergie est libérée principalement sous forme de photons (lumière) dans la partie rouge du spectre visible. La longueur d'onde spécifique (couleur) est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur, qui est conçue pendant le processus de croissance cristalline en ajustant les rapports d'aluminium, d'indium et de gallium.

13. Tendances et évolutions technologiques

Le domaine de l'optoélectronique continue d'évoluer. Les tendances générales observables dans l'industrie incluent :

• Efficacité accrue :La recherche continue en science des matériaux et en conception de puces conduit à des LED qui produisent plus de lumens par watt (lm/W), réduisant la consommation d'énergie pour la même sortie lumineuse.
• Miniaturisation :Les tailles de boîtier continuent de diminuer (par exemple, tailles métriques 0402, 0201) pour permettre une densité encore plus élevée sur les PCB pour les dispositifs ultra-compacts.
• Amélioration de la cohérence des couleurs :Les progrès dans la croissance épitaxiale et les techniques de classement permettent des tolérances plus serrées sur la longueur d'onde dominante et l'intensité lumineuse, donnant aux concepteurs un contrôle plus précis sur la couleur et la luminosité.
• Intégration :Les tendances incluent l'intégration de plusieurs puces LED (RGB) dans un seul boîtier pour le mélange de couleurs, ou la combinaison de circuits intégrés de contrôle avec des LED pour des solutions d'éclairage "intelligentes".

Ces développements visent à fournir aux concepteurs des composants plus performants, efficaces et fiables pour une gamme d'applications en expansion.