Fiche technique LED SMD LTSN-N213EGBW - Tri-couleur (Rouge/Vert/Bleu) - Dimensions du boîtier - Tension 1,8-3,8V - Puissance 75-76mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes du LTSN-N213EGBW, une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD). Ce composant intègre trois puces LED individuelles (Rouge, Verte et Bleue) dans un seul boîtier, le rendant adapté aux applications nécessitant une indication multicolore ou un mélange de couleurs. Le dispositif est conçu pour les processus d'assemblage automatisés et les applications à espace restreint, courants dans l'électronique moderne.

1.1 Caractéristiques

• Conforme aux directives RoHS (Restriction des substances dangereuses).
• Conditionné sur bande de 8 mm pour compatibilité avec les bobines de 7 pouces de diamètre, facilitant l'assemblage automatisé par pick-and-place.
• Empreinte de boîtier standard EIA (Electronic Industries Alliance).
• Entrée compatible avec les niveaux logiques standard des circuits intégrés (CI).
• Conçu pour la compatibilité avec les équipements de placement automatisé et de soudage par refusion infrarouge (IR).
• Préconditionné au niveau de sensibilité à l'humidité 3 (MSL3) du JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council).

1.2 Applications

Cette LED est destinée à une large gamme d'équipements électroniques nécessitant une indication d'état multicolore fiable. Les domaines d'application typiques incluent :

• Équipements de télécommunication (ex. : routeurs, commutateurs, stations de base).
• Appareils de bureautique (ex. : imprimantes, scanners, périphériques multifonctions).
• Appareils électroménagers avec affichage d'état.
• Panneaux de contrôle et d'instrumentation industriels.
• Systèmes de signalisation intérieure et d'affichage d'information.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Les sections suivantes fournissent une analyse détaillée des limites opérationnelles et des caractéristiques de performance du dispositif. Toutes les données sont spécifiées 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. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti et doit être évité dans la conception du circuit.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW pour la puce Rouge, 76 mW pour les puces Verte et Bleue. C'est la quantité maximale de puissance que le dispositif peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct de crête (I_FP) :80 mA pour toutes les couleurs. C'est le courant instantané maximal autorisé, typiquement spécifié pour un fonctionnement pulsé (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms).
• Courant direct continu (I_F) :30 mA pour le Rouge, 20 mA pour le Vert et le Bleu. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +85°C. Le dispositif est garanti de fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage :-40°C à +100°C. Le dispositif peut être stocké sans alimentation dans cette plage.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test standard (I_F= 20mA, Ta=25°C).

• Intensité lumineuse (I_V) :Le flux lumineux mesuré en millicandelas (mcd).
  • Rouge : Minimum 345 mcd, Maximum 720 mcd.
  • Vert : Minimum 750 mcd, Maximum 1300 mcd.
  • Bleu : Minimum 140 mcd, Maximum 280 mcd.
• Angle de vision (2θ_1/2) :Approximativement 120 degrés (typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de sa valeur axiale de crête, indiquant un diagramme de vision large.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :La longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale.
  • Rouge : 630 nm (typique).
  • Vert : 518 nm (typique).
  • Bleu : 467 nm (typique).
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :La longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur.
  • Rouge : 617-627 nm (plage typique).
  • Vert : 517-527 nm (plage typique).
  • Bleu : 462-472 nm (plage typique).
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :La largeur de bande du spectre émis à la moitié de son intensité maximale.
  • Rouge : 25 nm (typique).
  • Vert : 35 nm (typique).
  • Bleu : 20 nm (typique).
• Tension directe (V_F) :La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée au courant de test.
  • Rouge : 1,8V (Min), 2,5V (Max).
  • Vert : 2,8V (Min), 3,8V (Max).
  • Bleu : 2,8V (Min), 3,8V (Max).
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 μA pour toutes les couleurs à une tension inverse (V_R) de 5V.Note :Ce dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; ce paramètre est uniquement à des fins de test.

3. Explication du système de binning

Pour assurer la cohérence de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en bacs (bins) en fonction de paramètres clés. Le LTSN-N213EGBW utilise un système de binning bidimensionnel.

3.1 Bacs d'intensité lumineuse (I_V)

Les LED sont catégorisées en fonction de leur flux lumineux à 20mA.

• Rouge :
  • Bac U1 : 345,0 - 500,0 mcd
  • Bac U2 : 500,0 - 720,0 mcd
• Vert :
  • Bac V1 : 750,0 - 1000,0 mcd
  • Bac V2 : 1000,0 - 1300,0 mcd
• Bleu :
  • Bac R2 : 140,0 - 200,0 mcd
  • Bac S1 : 200,0 - 280,0 mcd

Tolérance sur chaque bac d'intensité : +/-11%.

3.2 Bacs de longueur d'onde dominante (λ_d)

Les LED sont catégorisées en fonction de leur couleur perçue (longueur d'onde dominante).

• Rouge :
  • Bac V : 617,0 - 622,0 nm
  • Bac W : 622,0 - 627,0 nm
• Vert :
  • Bac AP : 517,0 - 522,0 nm
  • Bac AQ : 522,0 - 527,0 nm
• Bleu :
  • Bac AC : 462,0 - 467,0 nm
  • Bac AD : 467,0 - 472,0 nm

Tolérance pour chaque bac de longueur d'onde dominante : +/- 1 nm.

3.3 Code de bin combiné

L'étiquette du produit final utilise un code combiné (ex. : A1, C2, D3) qui fait référence à une combinaison spécifique de bacs d'intensité et de longueur d'onde pour les trois couleurs, tel que défini dans les tableaux croisés fournis dans la fiche technique. Cela garantit un ensemble de caractéristiques assorties pour les puces Rouge, Verte et Bleue au sein d'une seule unité.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut des courbes caractéristiques typiques essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans différentes conditions. Bien que des graphiques spécifiques ne soient pas reproduits ici, ils incluent typiquement :

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct (Courbe I-V) :Montre comment le flux lumineux augmente avec le courant, généralement selon une relation non linéaire. Fonctionner près du courant continu maximal peut offrir des rendements décroissants en luminosité tout en augmentant la chaleur et la contrainte.
• Tension directe en fonction du courant direct :Démontre la caractéristique exponentielle I-V de la diode. La tension directe a un coefficient de température négatif, ce qui signifie qu'elle diminue légèrement lorsque la température de jonction augmente.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante :Illustre l'effet d'extinction thermique, où le flux lumineux diminue lorsque la température ambiante (et donc de jonction) augmente. Ceci est particulièrement important pour les applications haute puissance ou haute température.
• Distribution spectrale :Graphiques montrant la puissance relative émise en fonction des longueurs d'onde pour chaque couleur, mettant en évidence les longueurs d'onde de crête et dominante ainsi que la largeur spectrale.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif est conforme à une empreinte SMD standard. Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres.
• La tolérance standard est de ±0,2 mm sauf indication contraire sur le dessin de dimension détaillé.
• Le boîtier intègre une lentille diffusante pour chaque puce de couleur afin d'élargir l'angle de vision.

5.2 Assignation des broches

La LED tri-couleur a une configuration à cathode commune ou à anode commune (la configuration spécifique doit être vérifiée sur le diagramme du boîtier). La fiche technique indique les assignations des broches pour les anodes Rouge (Broche 2), Verte (Broche 3) et Bleue (Broche 4), avec une cathode commune probablement sur la Broche 1. L'identification correcte de la polarité est cruciale lors de la conception du PCB et de l'assemblage.

5.3 Pastille de montage PCB recommandée

Un diagramme de pastille (land pattern) est fourni pour assurer une formation correcte des joints de soudure et une stabilité mécanique. Le respect de cette empreinte recommandée est critique pour un soudage par refusion réussi et une fiabilité à long terme.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR

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

• Taux de montée en température de préchauffage.
• Température et temps de maintien (préchauffage) pour activer la flux et minimiser le choc thermique.
• Température liquidus et temps au-dessus du liquidus (TAL).
• Température de refusion de crête (ne doit pas dépasser la tolérance maximale du dispositif, généralement autour de 260°C pendant une courte durée).
• Taux de refroidissement.

6.2 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, seuls les produits chimiques spécifiés doivent être utilisés. La fiche technique recommande une immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager le boîtier ou la lentille de la LED.

6.3 Stockage et manipulation

• Emballage scellé :Les dispositifs sont expédiés dans un sac barrière à l'humidité avec dessiccant. Ils doivent être stockés à ≤30°C et ≤70% d'humidité relative (HR) et utilisés dans l'année suivant la date de scellage du sac.
• Emballage ouvert :Une fois le sac barrière à l'humidité ouvert, les composants sont exposés à l'humidité ambiante. Ils doivent être stockés à ≤30°C et ≤60% HR.
• Durée de vie hors emballage :Il est recommandé que les dispositifs retirés de leur emballage d'origine subissent le soudage par refusion IR dans les 168 heures (7 jours). Pour un stockage plus long hors du sac d'origine, ils doivent être placés dans un conteneur scellé avec un dessiccant approprié ou être séchés (baked) selon les procédures appropriées du niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) avant utilisation.

7. Informations sur le conditionnement et la commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le dispositif est fourni en bande porteuse gaufrée pour assemblage automatisé.

• Largeur de bande : 8 mm.
• Diamètre de la bobine : 7 pouces.
• Le pas et les dimensions des alvéoles sont spécifiés pour assurer la compatibilité avec les équipements de placement standard.
• Quantité par conditionnement : 3000 pièces par bobine complète.
• Quantité minimale de commande pour les restes : 500 pièces.
• Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Limitation de courant

Les LED sont des dispositifs à commande en courant. Une résistance de limitation de courant en série est obligatoire pour chaque canal de couleur lorsqu'elle est alimentée par une source de tension. La valeur de la résistance (R) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F, où V_Fest la tension directe de la puce de couleur spécifique au courant désiré I_F. Utilisez toujours la V_Fmaximale de la fiche technique pour une conception conservatrice afin d'éviter les surintensités.

8.2 Gestion thermique

Bien qu'il s'agisse d'un dispositif basse puissance, une conception thermique appropriée prolonge la durée de vie et maintient un flux lumineux stable. Assurez-vous que le PCB dispose d'une surface de cuivre adéquate connectée à la pastille thermique de la LED (si présente) ou aux pastilles pour dissiper la chaleur. Évitez de fonctionner aux valeurs maximales absolues pendant de longues périodes à des températures ambiantes élevées.

8.3 Mélange et contrôle des couleurs

Pour les applications nécessitant des couleurs spécifiques (ex. : blanc, ambre, violet) par mélange additif des puces Rouge, Verte et Bleue, le contrôle par modulation de largeur d'impulsion (PWM) indépendant de chaque canal est la méthode la plus efficace. Cela permet un contrôle précis de la couleur et de l'intensité sans le décalage de couleur associé à l'atténuation analogique (réduction de courant).

9. Comparaison et différenciation techniques

Le LTSN-N213EGBW offre des avantages spécifiques dans sa catégorie :

• Solution tri-couleur intégrée :Combine trois couleurs discrètes dans un seul boîtier 4 broches, économisant de l'espace sur le PCB et simplifiant l'assemblage par rapport à l'utilisation de trois LED SMD séparées.
• Large angle de vision (120°) :La lentille diffusante fournit un diagramme d'éclairage large et uniforme, adapté aux indicateurs de face avant qui doivent être visibles sous différents angles.
• Conditionnement standardisé :La compatibilité avec les bandes de 8 mm et les bobines, ainsi qu'une empreinte EIA standard, garantissent une intégration transparente dans les lignes de fabrication automatisées à grand volume.
• Binning complet :Le binning détaillé de l'intensité et de la longueur d'onde permet aux concepteurs de sélectionner des niveaux de cohérence appropriés à leur application, de l'indication générale aux affichages critiques en couleur.

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

Q : Puis-je alimenter les LED Rouge, Verte et Bleue simultanément à leur courant continu maximal (30mA, 20mA, 20mA) ?

A : Non. La valeur maximale absolue de dissipation de puissance totale (75-76 mW par puce) doit être prise en compte. Alimenter simultanément les trois au courant maximal dépasserait probablement la capacité thermique totale du boîtier, entraînant une surchauffe, une durée de vie réduite et une défaillance potentielle. Réduisez les courants en fonction de l'analyse thermique de votre application spécifique.

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

A : La longueur d'onde de crête (λ_P) est la longueur d'onde physique à laquelle la LED émet le plus de puissance optique. La longueur d'onde dominante (λ_d) est une valeur calculée basée sur la sensibilité de l'œil humain (chromaticité CIE) qui représente la couleur perçue. Pour les LED à spectre étroit (comme celles-ci), elles sont souvent proches, mais λ_dest le paramètre pertinent pour la spécification de la couleur.

Q : Le courant inverse est spécifié à 10μA max à 5V. Puis-je utiliser cette LED dans un circuit de multiplexage à polarisation inverse ?

A :Fortement déconseillé.La fiche technique indique explicitement que le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement en inverse. Le paramètre I_Rest uniquement à des fins de test. Appliquer une polarisation inverse en fonctionnement de circuit peut entraîner un comportement imprévisible et une dégradation prématurée.

Q : À quel point est-il critique de respecter la durée de vie hors emballage de 168 heures après ouverture du sac barrière à l'humidité ?

A : C'est une directive de fiabilité critique. Les composants SMD absorbent l'humidité de l'air. Pendant la refusion, cette humidité peut se transformer rapidement en vapeur, provoquant un délaminage interne ou un effet \"popcorn\", qui fissure le boîtier. Si le temps d'exposition est dépassé, les composants doivent être séchés (baked) selon le profil MSL3 avant soudage pour éliminer l'humidité.

11. Étude de cas d'application pratique

Scénario : Conception d'un indicateur d'état pour un commutateur réseau.

L'appareil nécessite un seul indicateur multicolore pour afficher l'état de la liaison (Vert = 1Gbps, Ambre = 100Mbps, Rouge = Pas de liaison/Erreur) et l'activité (clignotement).

• Sélection du composant :Le LTSN-N213EGBW est idéal, remplaçant trois LED séparées.
• Conception du circuit :Trois broches GPIO du contrôleur de gestion du commutateur, chacune connectée à un canal de couleur via une résistance de limitation de courant. Les valeurs sont calculées séparément pour le Rouge (V_F~2,5V), le Vert (V_F~3,8V) et le Bleu (non utilisé pour l'Ambre ; l'Ambre est créé en alimentant simultanément le Rouge et le Vert à des rapports spécifiques).
• Contrôle logiciel :Le contrôleur pilote les broches pour créer du Vert fixe, du Rouge fixe, ou un mélange PWM de Rouge et Vert pour l'Ambre. Le clignotement d'activité est implémenté en basculant la ou les GPIO concernées.
• Implantation :La disposition recommandée des pastilles PCB est suivie. Un petit thermique (thermal relief) sur la pastille de connexion de masse facilite le soudage sans créer un grand dissipateur thermique qui pourrait affecter la refusion.
• Résultat :Un indicateur d'état compact, fiable et visuellement clair qui simplifie l'assemblage (une pièce au lieu de trois) et réduit la complexité de la nomenclature (BOM).

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 du matériau de type n se recombinent avec les trous du matériau de type p dans la région active. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par la largeur de bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés :

• LED Rouge :Utilise typiquement du Phosphure d'Aluminium Indium Gallium (AlInGaP), qui a une largeur de bande interdite plus faible correspondant aux longueurs d'onde plus longues (rouge/orange).
• LED Verte et Bleue :Utilisent typiquement du Nitrure d'Indium Gallium (InGaN). En variant le rapport indium/gallium, la largeur de bande interdite peut être ajustée pour émettre de la lumière verte ou bleue (le bleu nécessite une largeur de bande interdite plus large).

La lentille diffusante sur la puce diffuse la lumière, créant un angle de vision plus large et plus uniforme par rapport à une lentille claire qui produit un faisceau plus focalisé.

13. Tendances technologiques

Le domaine des LED SMD continue d'évoluer avec plusieurs tendances observables :

• Efficacité accrue :Les améliorations continues en science des matériaux et en croissance épitaxiale produisent une efficacité lumineuse plus élevée (plus de flux lumineux par watt électrique), permettant des indicateurs plus brillants ou une consommation d'énergie plus faible.
• Miniaturisation :Les boîtiers continuent de rétrécir (ex. : des tailles métriques 0603 à 0402) pour s'adapter à l'électronique grand public de plus en plus petite, tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques.
• Rendu des couleurs et cohérence améliorés :Des tolérances de binning plus strictes et des processus de fabrication améliorés offrent une meilleure uniformité de couleur entre les lots de production, ce qui est critique pour les applications d'affichage et d'éclairage.
• Solutions intégrées :Au-delà du multicolore, il existe une tendance vers les LED avec des pilotes intégrés (IC-in-package) ou une régulation de courant intégrée, simplifiant encore davantage la conception des circuits.
• Accent sur la fiabilité :Des matériaux et des conceptions de boîtier améliorés renforcent la résistance aux cycles thermiques, à l'humidité et à d'autres contraintes environnementales, prolongeant la durée de vie opérationnelle dans les applications exigeantes.