Fiche technique LED SMD LTST-416GEBW-P3 - Lentille diffusante blanche - Puce RVB - Commande 5mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED à montage en surface (SMD) conçue pour l'assemblage automatisé sur carte de circuit imprimé. Le composant est doté d'une lentille diffusante blanche et intègre trois sources lumineuses à semi-conducteurs distinctes dans un seul boîtier : une puce verte InGaN, une puce rouge AlInGaP et une puce bleue InGaN. La sortie combinée à travers la lentille diffusante crée une apparence de lumière blanche. Cette conception est destinée aux applications à espace restreint dans l'électronique grand public, les télécommunications et les équipements industriels où une indication d'état fiable, un éclairage de symbole ou un rétroéclairage de façade est requis.

1.1 Caractéristiques principales

• Conforme aux directives environnementales RoHS.
• Conditionné sur bande de 12 mm dans des bobines de 7 pouces de diamètre pour les systèmes automatisés de pick-and-place.
• Empreinte de boîtier standardisée EIA pour la compatibilité de conception.
• Courant de commande compatible avec les niveaux logiques.
• Résiste aux procédés de soudure par refusion infrarouge.
• Préconditionné au niveau de sensibilité à l'humidité JEDEC 3.

1.2 Applications cibles

• Indicateurs d'état dans le matériel de télécommunication et de réseau.
• Éclairage de signaux et de symboles dans l'automatisation de bureau et les appareils électroménagers.
• Rétroéclairage de façade pour les équipements de contrôle industriel.
• Éclairage indicateur à usage général dans l'électronique grand public.

2. Paramètres techniques : Analyse objective approfondie

La section suivante fournit une analyse objective détaillée des caractéristiques électriques, optiques et thermiques du dispositif, telles que définies dans le matériel source. Toutes les données sont référencées à une température ambiante (Ta) de 25°C sauf indication contraire.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs représentent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Un fonctionnement continu à ces limites n'est pas conseillé.

• Dissipation de puissance (Pd) :90 mW pour les puces verte/bleue ; 69 mW pour la puce rouge. Ce paramètre est crucial pour la conception de la gestion thermique.
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :100 mA pour toutes les puces, en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms).
• Courant direct continu (I_F) :30 mA DC pour toutes les puces.
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +85°C.
• Plage de température de stockage :-40°C à +100°C.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à un courant de test standard de I_F= 5mA pour chaque puce. Ce sont les paramètres de performance typiques dans des conditions de fonctionnement normales.

• Intensité lumineuse (I_v) :
  • Vert : 600 - 1200 mcd (millicandela)
  • Rouge : 200 - 400 mcd
  • Bleu : 100 - 200 mcd
• Angle de vision (2θ_1/2) :Typiquement 120 degrés. Cet angle large résulte de la lentille diffusante, offrant une distribution de lumière plus uniforme par rapport aux LED à lentille claire.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :
  • Vert : 523 - 535 nm
  • Rouge : 617 - 630 nm
  • Bleu : 465 - 477 nm
• Tension directe (V_F) :
  • Vert : 2,0 - 3,0 V
  • Rouge : 1,4 - 2,3 V
  • Bleu : 2,0 - 3,0 V
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 μA à V_R= 5V. Le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; ce paramètre est uniquement à des fins de test.

3. Explication du système de classement

Pour assurer la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les dispositifs sont triés en classes. La sortie de lumière blanche est fonction des puces RVB combinées, mesurée avec les trois alimentées à 5mA.

3.1 Classe d'intensité lumineuse (I_v)

Les dispositifs sont catégorisés en fonction de leur intensité lumineuse totale. Classe T1 : 900 - 1300 mcd (environ 2,7 - 3,9 lumens) Classe T2 : 1300 - 1800 mcd (environ 3,9 - 5,4 lumens) La tolérance par classe est de ±11%.

3.2 Classe de chromaticité (CIE)

Les dispositifs sont classés selon leurs coordonnées de couleur sur le diagramme de chromaticité CIE 1931, qui définit la couleur perçue de la lumière blanche. Les codes de classe (par ex., H4, J5, K6, L4) représentent des régions quadrilatérales spécifiques sur le plan de coordonnées x,y. Chaque classe a quatre points de coin définis (Point1-4) pour les coordonnées x et y. La tolérance de placement dans une classe de teinte sélectionnée est de ±0,01 dans les deux coordonnées x et y. Ce classement précis permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec une cohérence de couleur très serrée pour leurs applications.

4. Informations mécaniques et de conditionnement

4.1 Dimensions du boîtier et assignation des broches

Le dispositif est conforme à une empreinte SMD standard. Les dimensions critiques incluent la taille du corps et l'espacement des pastilles. Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0,2 mm sauf indication contraire. L'assignation des broches pour activer les couleurs individuelles est la suivante : l'anode (positif commun) est connectée à la broche 1. La cathode verte est la broche 2, la cathode rouge est les broches 3 & 4 (connectées en interne), et la cathode bleue est la broche 6. Les broches 5 et autres peuvent être non connectées (NC) ou des ancrages mécaniques.

4.2 Patron de pastilles recommandé pour la carte PCB

Un dessin en vue de dessus de la disposition de pastilles de soudure suggérée est fourni pour assurer une soudure correcte et une stabilité mécanique. Le respect de ce patron aide à prévenir le phénomène de "tombstoning" (un soulèvement d'une extrémité pendant la refusion) et assure de bons filets de soudure.

4.3 Conditionnement en bande et en bobine

Les composants sont fournis dans une bande porteuse gaufrée avec une bande de protection. Les spécifications clés de conditionnement incluent :

• Largeur de la bande porteuse : 12 mm.
• Diamètre de la bobine : 7 pouces (178 mm).
• Quantité par bobine complète : 2000 pièces.
• Quantité minimale de commande pour les bobines partielles : 500 pièces.
• Nombre maximum de composants manquants consécutifs (poches) : 2.
• Le conditionnement est conforme aux normes EIA-481-1-B.

5. Recommandations de soudure et d'assemblage

5.1 Profil de soudure par refusion IR (Procédé sans plomb)

Le profil recommandé suit la norme J-STD-020B pour la soudure sans plomb.

• Préchauffage :150°C à 200°C.
• Durée du préchauffage :Maximum 120 secondes.
• Température de crête du corps :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Recommandé 10 secondes maximum.
• Nombre de cycles de refusion :Maximum deux fois.

Un profil graphique température vs. temps est généralement fourni pour visualiser les phases de montée en température, de maintien, de refusion et de refroidissement.

5.2 Soudure manuelle

Si une soudure manuelle est nécessaire :

• Température du fer :Maximum 300°C.
• Temps de contact :Maximum 3 secondes par joint.
• Important :La soudure manuelle ne doit être effectuée qu'une seule fois pour éviter les contraintes thermiques.

5.3 Nettoyage

Le nettoyage post-soudure doit être effectué avec précaution. Seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. Les agents recommandés sont l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique à température ambiante. La LED doit être immergée pendant moins d'une minute. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy ou le boîtier.

6. Précautions de stockage et de manipulation

6.1 Conditions de stockage

Sac barrière à l'humidité scellé (MBP) :Stocker à ≤30°C et ≤70% d'humidité relative (HR). La durée de conservation dans le sac scellé avec dessiccant est d'un an.Après ouverture du sac :La "durée de vie au sol" commence. Stocker à ≤30°C et ≤60% HR. Il est fortement recommandé de terminer le processus de refusion IR dans les 168 heures (7 jours) suivant l'exposition. Pour un stockage au-delà de cette période, les composants doivent être placés dans un conteneur scellé avec un dessiccant frais ou dans un dessiccateur à azote. Les composants exposés pendant plus de 168 heures nécessitent une procédure de cuisson (environ 60°C pendant au moins 48 heures) avant la soudure pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir le "popcorning" (fissuration du boîtier due à la pression de vapeur pendant la refusion).

6.2 Notes d'application et limitations

Cette LED est destinée à être utilisée dans des équipements électroniques commerciaux et industriels standard. Elle n'est pas conçue ou qualifiée pour des applications où une défaillance pourrait entraîner un risque direct pour la vie, la santé ou la sécurité—comme dans l'aviation, le support médical de vie ou les systèmes de contrôle de transport critiques. Pour de telles applications à haute fiabilité, une consultation avec le fabricant du composant pour des données de qualification spécifiques est obligatoire.

7. Considérations de conception et suggestions d'application

7.1 Limitation du courant

En raison des différentes tensions directes (V_F) des puces rouge, verte et bleue, leur alimentation à partir d'une source de tension commune nécessite des résistances de limitation de courant séparées pour chaque canal de couleur. La valeur de la résistance est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. L'utilisation de la V_Ftypique et du courant de commande souhaité (par ex., 5mA pour la conformité aux spécifications, jusqu'à 30mA max) donnera la résistance et la puissance nominale appropriées.

7.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit relativement faible, une conception de PCB appropriée est essentielle pour la longévité. Assurez-vous que les pastilles de soudure recommandées sont utilisées pour fournir une conduction thermique adéquate loin de la jonction de la LED. Pour les applications alimentant la LED à ou près de son courant continu maximum (30mA), l'attention portée à la température ambiante et à la disposition de la carte est importante pour rester dans la plage de température de fonctionnement spécifiée.

7.3 Intégration optique

La lentille diffusante blanche offre un angle de vision large et uniforme (120°), la rendant adaptée aux applications où la LED peut être vue sous des angles hors axe. La nature diffusante réduit les points chauds et l'éblouissement. Pour les applications nécessitant un faisceau plus dirigé, des optiques secondaires externes (lentilles, guides de lumière) seraient nécessaires.

8. Analyse des courbes de performance typiques

La fiche technique comprend des représentations graphiques des relations clés, qui sont vitales pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard.

• Intensité lumineuse relative vs. Courant direct :Cette courbe montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant de commande, généralement de manière sous-linéaire, mettant en évidence les changements d'efficacité.
• Tension directe vs. Courant direct :Démontre la caractéristique exponentielle I-V de la diode.
• Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante :Montre la dégradation de la sortie lumineuse lorsque la température de jonction augmente. Ceci est critique pour les conceptions en environnement à haute température.
• Distribution spectrale :Bien que pas toujours détaillée pour les LED blanches, la compréhension des longueurs d'onde de crête et des demi-largeurs spectrales (Δλ : ~30nm V, ~20nm R, ~25nm B) des puces individuelles informe sur le rendu des couleurs et la sélection des filtres.

Ces courbes permettent aux concepteurs d'extrapoler les performances pour des points de fonctionnement autres que la condition de test standard de 5mA à 25°C.

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

Q : Puis-je alimenter les trois couleurs simultanément pour obtenir une lumière blanche plus brillante ?R : Oui, mais vous devez vous assurer que la dissipation de puissance totale ne dépasse pas la valeur maximale la plus basse parmi les puces actives (69mW pour la puce rouge, dans ce cas) et que la température de jonction reste dans les limites. Le courant pour chaque canal doit être contrôlé indépendamment.

Q : Pourquoi la tension directe est-elle différente pour chaque couleur ?R : La tension directe est une propriété fondamentale de la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur. Les LED rouges AlInGaP ont une largeur de bande interdite plus faible que les LED vertes et bleues InGaN, ce qui entraîne une V_F.

Q : Que signifie "préconditionnement au niveau JEDEC 3" ?R : Cela signifie que les composants ont été classés au niveau de sensibilité à l'humidité 3 (MSL 3). Cela indique que la durée de vie au sol maximale autorisée après l'ouverture du sac barrière à l'humidité est de 168 heures à ≤30°C/60% HR avant qu'ils ne nécessitent une cuisson pour la refusion.

Q : Comment sélectionner la classe correcte pour mon application ?R : Pour les applications où la cohérence des couleurs est critique (par ex., barres d'état multi-LED ou rétroéclairages), spécifiez un seul code de classe CIE serré (par ex., J5) et une seule classe d'intensité lumineuse (par ex., T1). Pour les applications moins critiques, une sélection de classe plus large peut être acceptable et potentiellement plus rentable.

10. Principe de fonctionnement et contexte technologique

Cette LED fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans les matériaux semi-conducteurs. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n de chaque puce, les électrons et les trous se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde (couleur) de la lumière est déterminée par l'énergie de la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur spécifique : AlInGaP pour le rouge, et InGaN pour le vert et le bleu. La lumière "blanche" n'est pas produite par un seul phosphore blanc (comme dans une LED blanche à conversion de phosphore) mais est un mélange additif de couleurs des trois lumières colorées primaires (Rouge, Vert, Bleu) lorsqu'elles traversent l'encapsulant blanc diffusant. Cette méthode RVB permet un réglage potentiel de la couleur en faisant varier le courant de chaque puce, bien que cette fiche technique spécifie le fonctionnement pour un point blanc fixe.

Le format de boîtier SMD représente la norme industrielle pour l'assemblage automatisé à grand volume. L'utilisation d'une lentille en époxy diffusante incorpore des particules de diffusion pour élargir l'angle de vision et adoucir la sortie lumineuse, la rendant idéale pour les usages indicateurs où la vision directe est courante. L'intégration de trois puces dans un seul boîtier économise de l'espace sur la carte PCB par rapport à l'utilisation de trois LED monochromes discrètes.