Fiche technique LED SMD LTW-C19DZDS5-NB - Puce blanche InGaN - 10mA - 36mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTW-C19DZDS5-NB est une lampe LED à montage en surface (SMD) conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant une miniaturisation et une haute fiabilité. Il appartient à une famille de composants spécifiquement conçus pour les processus d'assemblage automatisé de cartes de circuits imprimés (PCB), ce qui le rend idéal pour la fabrication en grande série. Son facteur de forme compact répond aux besoins des conceptions à espace restreint, prévalentes dans l'électronique portable et embarquée contemporaine.

1.1 Avantages et caractéristiques principaux

Cette LED offre plusieurs avantages clés qui contribuent à son applicabilité généralisée. Elle est entièrement conforme à la directive sur la restriction des substances dangereuses (RoHS), garantissant ainsi le respect des normes environnementales internationales. Le dispositif utilise un matériau semi-conducteur ultra-lumineux à base de nitrure de gallium-indium (InGaN) pour produire une lumière blanche, offrant une efficacité lumineuse élevée. Son boîtier est compatible avec les contours standard de l'industrie EIA, facilitant l'intégration dans les bibliothèques de conception et les chaînes d'assemblage existantes. De plus, il est conçu pour être compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge (IR), standard pour l'assemblage de la technologie de montage en surface. Les composants sont fournis sur une bande de 8 mm montée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, conditionnement standard pour les équipements automatiques de prélèvement et de placement.

1.2 Marché cible et applications

La polyvalence de cette LED SMD la rend adaptée à un large spectre d'équipements électroniques. Les principaux domaines d'application incluent les dispositifs de télécommunication tels que les téléphones sans fil et cellulaires, les plateformes informatiques comme les ordinateurs portables, et les systèmes d'infrastructure réseau. Elle est également couramment utilisée dans divers appareils électroménagers et produits électroniques grand public pour l'indication d'état et le rétroéclairage. Les utilisations fonctionnelles spécifiques englobent le rétroéclairage de clavier ou de pavé numérique, les indicateurs d'état et d'alimentation, l'éclairage de micro-affichages, et les luminaires généraux pour signaux ou symboles en intérieur.

2. Dimensions du boîtier et spécifications mécaniques

La LED présente une lentille jaune avec un capuchon noir. Les dimensions mécaniques précises sont fournies dans les dessins de la fiche technique originale, toutes les mesures étant spécifiées en millimètres. La tolérance standard pour ces dimensions est de ±0,1 mm sauf indication contraire sur le dessin. Ce niveau de précision assure un placement et un soudage constants lors de l'assemblage automatisé. Le boîtier est conçu comme une puce LED super fine, contribuant au profil bas des produits finaux.

3. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Toutes les valeurs nominales et caractéristiques sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C, condition de référence standard pour les tests des dispositifs semi-conducteurs.

3.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées à un fonctionnement continu. Les valeurs maximales absolues pour le LTW-C19DZDS5-NB sont les suivantes : La dissipation de puissance maximale est de 36 milliwatts (mW). Le courant direct de crête, lorsqu'il est pulsé avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms, ne doit pas dépasser 50 mA. Le courant direct continu maximal est de 10 mA. Le dispositif peut supporter un seuil de décharge électrostatique (ESD) de 2000 Volts selon le modèle du corps humain (HBM). La plage de température de fonctionnement admissible est de -20°C à +80°C, tandis que la plage de température de stockage est plus large, de -40°C à +85°C. Le composant peut supporter une condition de soudage infrarouge avec une température de pointe de 260°C pendant un maximum de 10 secondes.

3.2 Profil de refusion IR recommandé pour le procédé sans plomb

Un profil de soudage par refusion recommandé est fourni pour assurer des joints de soudure fiables sans endommager la LED. Le profil comprend généralement une étape de préchauffage, un maintien thermique, une zone de refusion avec une température de pointe contrôlée, et une période de refroidissement. Le respect de ce profil, en particulier la température de pointe maximale de 260°C et le temps au-dessus du liquidus, est critique pour maintenir l'intégrité du dispositif et sa fiabilité à long terme.

3.3 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres définissent les performances typiques de la LED dans des conditions de fonctionnement normales. L'intensité lumineuse (Iv) varie d'un minimum de 18,0 millicandelas (mcd) à un maximum de 45,0 mcd lorsqu'elle est alimentée par un courant direct (IF) de 5 mA. L'angle de vision (2θ1/2), défini comme l'angle où l'intensité tombe à la moitié de sa valeur de crête, est de 50 degrés. Les coordonnées de chromaticité sur le diagramme CIE 1931 sont typiquement x=0,270 et y=0,260 à 5mA. La tension directe (VF) varie de 2,40V (min) à 3,20V (max), avec une valeur typique de 2,70V à IF=5mA. Le courant inverse (IR) est spécifié à un maximum de 10 microampères (µA) lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée. Il est important de noter que cette condition de tension inverse est uniquement à des fins de test ; la LED n'est pas conçue pour fonctionner en polarisation inverse.

4. Explication du système de classement par bacs

Pour assurer la cohérence de la production, les LED sont triées en bacs de performance basés sur des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques pour leur application.

4.1 Classement par tension directe (VF)

Les LED sont classées selon leur chute de tension directe à un courant de test de 5mA. Les codes de bac et leurs plages de tension correspondantes sont : A10 (2,40V - 2,60V), A11 (2,60V - 2,80V), B10 (2,80V - 3,00V), et B11 (3,00V - 3,20V). Une tolérance de ±0,1V est appliquée à chaque bac.

4.2 Classement par intensité lumineuse (IV)

Les composants sont classés en fonction de leur flux lumineux à 5mA. Les bacs définis sont : M (18,0 mcd - 28,0 mcd) et N (28,0 mcd - 45,0 mcd). Une tolérance de ±15% est applicable à chaque bac d'intensité lumineuse.

4.3 Classement par teinte (Chromaticité)

Le point de couleur, défini par les coordonnées CIE 1931 (x, y), est également classé pour contrôler la cohérence des couleurs. La fiche technique définit plusieurs bacs de teinte (par ex., C01, C1, C2) avec des limites de coordonnées spécifiques formant des quadrilatères sur le diagramme de chromaticité. Une tolérance de ±0,01 est appliquée à chaque coordonnée dans un bac.

5. Analyse des courbes de performance

La fiche technique originale inclut des courbes caractéristiques typiques qui fournissent un aperçu précieux du comportement du dispositif dans différentes conditions. Ces courbes illustrent généralement la relation entre la tension directe et le courant direct (courbe IV), montrant la nature exponentielle de la diode. Elles peuvent également représenter la variation de l'intensité lumineuse avec le courant direct, et la dépendance de la tension directe à la température ambiante. L'analyse de ces courbes aide les concepteurs à comprendre les compromis ; par exemple, alimenter la LED avec un courant plus élevé augmente le flux lumineux mais augmente également la dissipation de puissance et la température de jonction, ce qui peut affecter la longévité et le décalage de couleur.

6. Directives mécaniques, d'assemblage et de manipulation

6.1 Configuration recommandée des plots de fixation sur PCB

Un motif de pastilles (empreinte) recommandé pour le PCB est fourni pour assurer la formation correcte du congé de soudure et la stabilité mécanique. Suivre cette recommandation est crucial pour obtenir des joints de soudure fiables pendant la refusion.

6.2 Nettoyage

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

6.3 Conditions de stockage

Un stockage approprié est essentiel pour éviter l'absorption d'humidité, qui peut provoquer l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant le soudage par refusion. Lorsque le sac barrière anti-humidité est scellé, les LED doivent être stockées à ≤ 30°C et ≤ 90% d'humidité relative (HR), avec une période d'utilisation recommandée d'un an. Une fois l'emballage d'origine ouvert, l'environnement de stockage ne doit pas dépasser 30°C ou 60% HR. Pour les composants retirés de leur emballage d'origine (Niveau de Sensibilité à l'Humidité 3, MSL 3), il est recommandé de terminer la refusion IR dans la semaine. Pour un stockage plus long hors du sac d'origine, ils doivent être conservés dans un conteneur scellé avec un dessiccant. Si le stockage dépasse une semaine, un séchage à environ 60°C pendant au moins 20 heures est requis avant soudage.

6.4 Instructions de soudage

Pour le soudage par refusion, un profil avec une température de préchauffage de 150-200°C, un temps de préchauffage jusqu'à 120 secondes, une température de pointe ne dépassant pas 260°C, et un temps au pic jusqu'à 10 secondes (maximum deux cycles de refusion) est recommandé. Pour le soudage manuel à la panne, la température de la panne ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de contact doit être limité à 3 secondes maximum (une seule fois).

7. Conditionnement et informations de commande

Le conditionnement standard consiste en des LED placées dans une bande porteuse gaufrée de 8 mm de large. Cette bande est enroulée sur une bobine standard de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine complète contient 4000 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 suit les spécifications ANSI/EIA 481. La bande utilise une bande de couverture pour sceller les poches de composants vides, et le nombre maximum autorisé de lampes manquantes consécutives sur une bobine est de deux.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Circuits d'application typiques

Dans une application typique, la LED est pilotée par une source de courant constant ou via une résistance de limitation de courant connectée en série avec une alimentation. La valeur de la résistance de limitation de courant (R) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation - VF_LED) / IF, où VF_LED est la tension directe de la LED au courant IF souhaité. Utiliser la VF maximale de la fiche technique dans ce calcul garantit que le courant ne dépasse pas la limite même avec des variations entre composants.

8.2 Considérations de conception

Pilotage du courant :Faire fonctionner la LED à ou en dessous du courant direct continu recommandé de 10mA est crucial pour la fiabilité. Dépasser les valeurs maximales absolues, même brièvement, peut dégrader le matériau semi-conducteur et réduire la durée de vie.Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer une surface de cuivre de PCB adéquate autour des plots de soudure peut aider à dissiper la chaleur, en particulier dans des environnements à température ambiante élevée ou lorsque plusieurs LED sont placées à proximité.Protection ESD :Bien que le dispositif ait une cote ESD HBM de 2000V, les précautions standard de manipulation ESD (bracelets, postes de travail mis à la terre) doivent toujours être suivies pendant l'assemblage et la manipulation pour prévenir les dommages latents.Conception optique :L'angle de vision de 50 degrés définit le diagramme de rayonnement. Pour les applications nécessitant un diagramme de rayonnement différent, des optiques secondaires (lentilles, guides de lumière) peuvent être nécessaires.

9. Comparaison et différenciation technique

Le LTW-C19DZDS5-NB se différencie par son utilisation de la technologie InGaN pour la lumière blanche, qui offre généralement une efficacité plus élevée et un meilleur rendu des couleurs par rapport aux technologies plus anciennes comme la puce bleue avec phosphore jaune (bien qu'il s'agisse toujours d'un blanc par conversion de phosphore). Son profil de boîtier super fin est un avantage clé pour les dispositifs ultra-minces. Le système complet de classement par bacs pour la tension, l'intensité et la chromaticité offre aux concepteurs un contrôle précis de la cohérence des performances électriques et optiques de leur produit final, ce qui est critique dans des applications comme les matrices de rétroéclairage où l'uniformité est importante.

10. Questions fréquemment posées basées sur les paramètres techniques

Q : Puis-je piloter cette LED à 20mA pour une luminosité plus élevée ?

R : Non. Le courant direct continu maximal absolu est de 10 mA. Dépasser cette valeur risque d'endommager définitivement le composant et d'annuler toute spécification de fiabilité. Pour un flux lumineux plus élevé, sélectionnez un bac de LED avec une intensité lumineuse plus élevée ou un produit conçu pour un courant plus élevé.

Q : La tension directe dans mon circuit mesure 2,5V, mais la fiche technique indique une valeur typique de 2,7V. Est-ce normal ?

R : Oui, cela est dans la variation attendue. La tension directe a une plage spécifiée (2,4V à 3,2V) et est également classée par bacs. Votre valeur mesurée entre dans le bac de tension A10 ou A11. Concevez toujours votre circuit de limitation de courant pour le pire cas de VF maximale pour garantir que la limite de courant n'est jamais dépassée.

Q : Dois-je m'inquiéter de la sensibilité à l'humidité pour ce composant ?

R : Oui. Le composant est classé MSL 3. Une fois le sac scellé d'origine ouvert, vous avez une semaine pour terminer le processus de soudage par refusion dans des conditions standard d'atelier (≤ 30°C/60% HR). Si ce délai est dépassé, un séchage est requis avant soudage.

Q : Puis-je utiliser cette LED pour une signalisation extérieure ?

R : La fiche technique spécifie des applications incluant les "applications de panneaux intérieurs". La plage de température de fonctionnement est de -20°C à +80°C. Pour une utilisation extérieure, vous devez vous assurer que les conditions environnementales (température, humidité, exposition aux UV) ne dépassent pas ces limites et que l'assemblage est correctement étanche à l'infiltration d'humidité, ce qui n'est pas couvert par la fiche technique de ce composant.

11. Exemple pratique d'utilisation

Scénario : Conception d'un indicateur d'état pour un dispositif médical portable.Le dispositif dispose d'une ligne d'alimentation 3,3V et nécessite un indicateur blanc clair et lumineux. La conception prévoit une seule LED pilotée à environ 5mA pour équilibrer visibilité et consommation d'énergie.Étapes de conception :1. Sélectionnez le LTW-C19DZDS5-NB pour sa luminosité, sa petite taille et sa fiabilité. 2. Calculez la résistance de limitation de courant : En utilisant la VF maximale de 3,2V, R = (3,3V - 3,2V) / 0,005A = 20 Ohms. Une résistance standard de 20 ohms serait utilisée. 3. Dans la conception du PCB, utilisez le motif de pastilles recommandé de la fiche technique. 4. Spécifiez des composants du bac d'intensité lumineuse N et d'un bac de teinte spécifique (par ex., C1) pour assurer une couleur et une luminosité constantes sur toutes les unités de production. 5. Dans les instructions d'assemblage, insistez sur la manipulation MSL 3 et la durée de vie en atelier d'une semaine après ouverture du sac.

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 travers la jonction p-n, les électrons et les trous se recombinent dans la région active (typiquement en InGaN pour les LED bleues/blanches). Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. Une LED blanche, comme le LTW-C19DZDS5-NB, utilise typiquement une puce InGaN bleue recouverte d'un phosphore jaune. Une partie de la lumière bleue est convertie par le phosphore en lumière jaune, et le mélange de lumière bleue et jaune est perçu par l'œil humain comme blanc.

13. Tendances technologiques

Le domaine des LED SMD continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), un indice de rendu des couleurs (IRC) amélioré pour une meilleure qualité de lumière, et une densité de puissance accrue dans des boîtiers plus petits. Il y a également une tendance vers des tolérances de classement par bacs plus strictes pour la couleur et le flux lumineux afin de répondre aux exigences d'applications comme le rétroéclairage d'affichage haut de gamme et l'éclairage architectural où l'uniformité est critique. De plus, les progrès dans les matériaux et conceptions de boîtiers visent à améliorer les performances thermiques, permettant des courants de pilotage plus élevés et des durées de vie opérationnelle plus longues. L'intégration de l'électronique de contrôle (par ex., pilotes à courant constant, adressabilité) directement dans le boîtier LED est une autre tendance significative, simplifiant la conception des systèmes pour les applications d'éclairage intelligent.