Fiche technique LED SMD LTW-110ZDS5 - Lumière blanche - 20mA - 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTW-110ZDS5 est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) conçue pour les assemblages électroniques modernes et compacts. Il appartient à une famille de composants miniatures optimisés pour les processus automatisés de prélèvement-placement et de soudage par refusion. Ce modèle spécifique utilise une puce semi-conductrice InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) pour produire une lumière blanche, logée dans une configuration de boîtier à vue latérale. Cette orientation est particulièrement avantageuse pour les applications où la lumière doit être émise parallèlement à la surface de la carte de circuit imprimé (PCB), comme dans les panneaux à éclairage latéral ou les indicateurs d'état visibles depuis le côté d'un appareil.

La philosophie de conception de ce composant est de fournir une source lumineuse fiable et brillante qui s'intègre parfaitement dans les flux de production à grand volume. Son boîtier est conforme aux normes EIA (Electronic Industries Alliance), garantissant la compatibilité avec les équipements standards de manutention et de placement. Le composant est fourni sur une bande porteuse de 8mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, format standard pour les lignes d'assemblage automatisées, facilitant le chargement efficace dans les machines de placement.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

• Conformité environnementale :Le dispositif est fabriqué pour répondre aux directives ROHS (Restriction des Substances Dangereuses), garantissant l'absence de matériaux dangereux spécifiques comme le plomb, le mercure et le cadmium.
• Technologie semi-conductrice avancée :Utilise une puce InGaN Ultra Brillante. La technologie InGaN est connue pour son haut rendement et sa capacité à produire une lumière bleue et blanche vive, qui est ensuite généralement convertie en blanc à l'aide d'un revêtement phosphorescent.
• Prêt pour la fabrication :Présente des terminaisons étamées, ce qui améliore la soudabilité, notamment avec les alliages de soudure sans plomb (Pb-free). Il est entièrement compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge (IR), la méthode dominante pour l'assemblage SMD.
• Compatibilité de conception :Le dispositif est compatible avec les circuits intégrés (CI), ce qui signifie que ses exigences de commande (courant, tension) peuvent être facilement gérées par des sorties logiques standard ou des circuits pilotes simples couramment présents à côté d'autres CI sur une carte.
• Adapté à l'automatisation :Le boîtier standardisé EIA et l'emballage en bande et bobine assurent des performances fiables dans les équipements de placement automatique à grande vitesse, minimisant les erreurs de placement et augmentant le débit de production.

1.2 Marché cible et applications

Cette LED est conçue pour un large éventail d'équipements électroniques nécessitant une indication fiable, un rétroéclairage ou un éclairage symbolique dans un format compact. Ses principaux domaines d'application incluent :

• Équipements de télécommunication :Indicateurs d'état sur routeurs, modems, commutateurs et stations de base.
• Automatisation de bureau et informatique :Rétroéclairage de clavier d'ordinateurs portables, voyants d'état sur imprimantes, scanners et périphériques de stockage externes.
• Électronique grand public et électroménager :Indicateurs de puissance, de mode ou de fonction sur équipements audio/vidéo, appareils de cuisine et dispositifs domotiques.
• Équipements industriels :Indicateurs de panneau pour machines, systèmes de contrôle et instrumentation.
• Affichages spécialisés :Rétroéclairage pour claviers, micro-écrans, et éclairage de symboles ou icônes sur panneaux de contrôle.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Les performances du LTW-110ZDS5 sont définies par un ensemble complet de paramètres électriques, optiques et thermiques. Comprendre ces spécifications est crucial pour une conception de circuit appropriée et pour garantir la fiabilité à long terme.

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 ces limites ou au-delà n'est pas garanti et doit être évité en utilisation normale.

• Dissipation de puissance (Pd) :70 mW. C'est la quantité maximale de puissance électrique que le dispositif peut dissiper sous forme de chaleur sans dégradation. Dépasser cette valeur peut entraîner une température de jonction excessive, une réduction du flux lumineux et une durée de vie raccourcie.
• Courant direct (DC) :20 mA. C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable. La condition de fonctionnement typique spécifiée dans la fiche technique est de 5mA.
• Courant direct de crête :100 mA, mais uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms). Cela permet de brèves périodes de luminosité plus élevée, comme pour des indicateurs clignotants, sans surchauffe.
• Plage de température de fonctionnement :-20°C à +80°C. Le dispositif est garanti de fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage :-40°C à +85°C. Le dispositif peut être stocké sans fonctionnement dans cette plage plus large.
• Condition de soudage infrarouge :Supporte une température de crête de 260°C pendant 10 secondes. C'est un paramètre critique pour les processus d'assemblage sans plomb, définissant le profil thermique que le composant peut supporter pendant le soudage par refusion.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques (à Ta=25°C)

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

• Intensité lumineuse (Iv) :Varie de 28.0 mcd (millicandela) Minimum à 112.0 mcd Maximum à un courant de test (IF) de 5mA. La valeur réelle pour une unité spécifique appartient à un rang de classement (N, P, Q). L'intensité est mesurée avec un filtre simulant la réponse photopique de l'œil humain (courbe CIE).
• Angle de vision (2θ1/2) :130 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête (mesurée à 0 degrés, perpendiculairement à la puce). Un large angle de vision comme celui-ci est caractéristique des LED à vue latérale et fournit un éclairage large et uniforme.
• Coordonnées de chromaticité (x, y) :Les valeurs typiques sont x=0.304, y=0.301 à 5mA. Ces coordonnées sur le diagramme de chromaticité CIE 1931 définissent la couleur perçue de la lumière blanche. Les unités spécifiques sont classées dans des bacs de teinte (S1-S6). Une tolérance de ±0.01 est appliquée à ces coordonnées.
• Tension directe (VF) :Entre 2.70V et 3.15V à 5mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit le courant spécifié. Les unités sont classées en groupes (L7, L8, L9) sur la base de ce paramètre. Une VF plus basse indique généralement une efficacité électrique plus élevée.
• Courant inverse (IR) :0.6 à 1.2 μA à une tension inverse (VR) de 10mA.Note critique :La fiche technique indique explicitement que cette condition de test est uniquement pour le test IR (Infrarouge) et que le dispositif estnon conçu pour fonctionner en inverse. Appliquer une polarisation inverse dans le circuit pourrait endommager la LED.

2.3 Caractéristiques thermiques

Bien qu'une valeur de résistance thermique (RθJA) ne soit pas explicitement donnée, les performances thermiques sont sous-entendues par la valeur de dissipation de puissance (70mW) et la plage de température de fonctionnement. La température de jonction maximale est un facteur clé de la longévité de la LED. Faire fonctionner la LED à des courants inférieurs au maximum, assurer une surface de cuivre PCB adéquate pour la dissipation thermique (comme indiqué dans la configuration de pastille recommandée) et maintenir la température ambiante dans les spécifications sont essentiels pour gérer les performances thermiques.

3. Explication du système de classement par bacs

Pour tenir compte des variations naturelles de la fabrication des semi-conducteurs, les LED sont triées en bacs de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants aux caractéristiques étroitement contrôlées pour leur application.

3.1 Rang de tension directe (VF)

Les LED sont triées sur la base de leur chute de tension directe à 5mA.

- Bac L7 :VF = 2.70V à 2.85V

- Bac L8 :VF = 2.85V à 3.00V

- Bac L9 :VF = 3.00V à 3.15V

La tolérance sur chaque bac est de ±0.1V. Sélectionner des LED du même bac VF assure une luminosité constante lorsqu'elles sont pilotées par une source de tension constante ou simplifie le calcul de la résistance de limitation de courant pour les chaînes en série.

3.2 Rang d'intensité lumineuse (Iv)

Les LED sont triées sur la base de leur intensité lumineuse à 5mA.

- Bac N :Iv = 28.0 mcd à 45.0 mcd

- Bac P :Iv = 45.0 mcd à 71.0 mcd

- Bac Q :Iv = 71.0 mcd à 112.0 mcd

La tolérance sur chaque bac est de ±15%. Ce classement est crucial pour les applications nécessitant une luminosité uniforme sur plusieurs LED, comme dans les matrices de rétroéclairage ou les panneaux à multiples indicateurs.

3.3 Rang de teinte (Chromaticité)

C'est le classement le plus complexe, définissant le point de couleur de la lumière blanche sur le diagramme CIE 1931. Six bacs (S1 à S6) sont définis, chacun représentant une petite zone quadrilatérale sur le plan de coordonnées (x,y). Par exemple, le bac S3 couvre approximativement les coordonnées de (0.294, 0.254) à (0.314, 0.315). Une tolérance de ±0.01 est appliquée. Ce classement est essentiel pour les applications où la cohérence des couleurs est critique, évitant des différences notables de teinte de blanc (ex : blanc froid vs blanc chaud) entre des LED adjacentes.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut des courbes caractéristiques typiques qui fournissent des informations précieuses au-delà des points de données tabulés.

4.1 Intensité lumineuse relative vs Courant direct

Cette courbe montre comment le flux lumineux augmente avec le courant de commande. Elle est typiquement non linéaire. Bien que le flux augmente avec le courant, l'efficacité (lumens par watt) atteint souvent un pic à un courant inférieur au maximum absolu. Fonctionner à la condition typique de 5mA représente probablement un bon équilibre entre luminosité et efficacité pour ce dispositif.

4.2 Tension directe vs Courant direct

Cette courbe illustre la caractéristique I-V de la diode. La tension directe augmente avec le courant mais pas linéairement. Comprendre cette courbe est important pour concevoir les circuits de commande, surtout lors de l'utilisation d'alimentations à tension constante, car un petit changement de tension peut entraîner un grand changement de courant et, par conséquent, de luminosité.

4.3 Intensité lumineuse relative vs Température ambiante

Cette courbe est cruciale pour comprendre les effets thermiques. Lorsque la température ambiante augmente, l'intensité lumineuse d'une LED diminue généralement. La pente de cette courbe indique la sensibilité thermique du dispositif. Les concepteurs doivent déclasser le flux lumineux attendu si la LED doit fonctionner dans un environnement à haute température.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La fiche technique fournit un dessin mécanique détaillé de la LED. Les dimensions clés incluent la longueur, la largeur et la hauteur totales, la taille et la position de la cavité de la puce semi-conductrice, ainsi que l'emplacement et la taille des bornes soudables. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0.1mm sauf indication contraire. La conception à vue latérale signifie que la surface d'émission lumineuse principale se trouve sur le côté long du boîtier.

5.2 Pastille PCB recommandée et polarité

Une recommandation de motif de pastille (empreinte) est fournie pour la conception PCB. Elle montre la taille et la forme optimales des pastilles de cuivre pour assurer une bonne formation du joint de soudure pendant la refusion. Le diagramme indique clairement les connexions anode et cathode, ce qui est essentiel pour une orientation correcte lors du placement et pour s'assurer que la LED s'allume lorsque l'alimentation est appliquée. La cathode est généralement identifiée par un marqueur sur le boîtier de la LED lui-même, comme une encoche, un point ou un marquage vert.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR (Processus sans plomb)

Un profil de refusion suggéré est fourni pour le soudage sans plomb :

- Préchauffage :150-200°C.

- Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes.

- Température de crête :Maximum 260°C.

- Temps au-dessus du liquidus (au pic) :Maximum 10 secondes, et ce processus de refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois.

La fiche technique note correctement que le profil optimal dépend de l'assemblage PCB spécifique (épaisseur de la carte, nombre de composants, pâte à souder). Le profil doit être caractérisé pour la ligne de production spécifique mais doit rester dans ces limites au niveau du composant.

6.2 Soudage manuel (si nécessaire)

Pour la réparation ou le prototypage :

- Température du fer à souder :Maximum 300°C.

- Temps de soudage :Maximum 3 secondes par joint.

- Cela ne doit être effectué qu'une seule fois pour minimiser la contrainte thermique.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés pour éviter d'endommager le boîtier plastique. La fiche technique recommande l'immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute. Les liquides chimiques non spécifiés doivent être évités.

7. Précautions de stockage et de manipulation

7.1 Sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD)

La LED peut être endommagée par l'électricité statique et les surtensions électriques. Il est recommandé d'utiliser un bracelet ou des gants antistatiques lors de la manipulation. Tout l'équipement, y compris les postes de travail et les fers à souder, doit être correctement mis à la terre.

7.2 Sensibilité à l'humidité et stockage

Le composant a un Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) de 3.

- Emballage scellé :Peut être stocké à ≤30°C et ≤90% HR. La durée de conservation dans le sac étanche à l'humidité d'origine avec dessiccant est d'un an.

- Emballage ouvert :L'ambiance ne doit pas dépasser 30°C / 60% HR. Les composants retirés de l'emballage d'origine doivent être soudés par refusion dans la semaine.

- Stockage prolongé (hors sac) :Doit être stocké dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote.

- Rebaking (Séchage) :Si exposés plus d'une semaine, les composants doivent être séchés à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet \"popcorn\" pendant la refusion.

8. Informations sur l'emballage et la commande

8.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le dispositif est fourni sur une bande porteuse gaufrée de 8mm de large. Les dimensions clés de la bande incluent l'espacement des alvéoles (pas), la taille des alvéoles et les positions de scellement de la bande de couverture. La bande est enroulée sur des bobines standard de 7 pouces (178mm) de diamètre.

8.2 Détails de l'emballage en bobine

• Quantité par bobine :3000 pièces.
• Quantité d'emballage minimale :500 pièces pour les quantités restantes.
• Bande de couverture :Les alvéoles vides sont scellées avec une bande de couverture supérieure.
• Composants manquants :Un maximum de deux lampes manquantes consécutives est autorisé sur la bobine, conformément à la pratique standard.
• Conformité standard :L'emballage suit les spécifications ANSI/EIA-481.

9. Notes d'application et considérations de conception

9.1 Circuits d'application typiques

La LED nécessite un mécanisme de limitation de courant. La méthode la plus simple est une résistance en série. La valeur est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Valim - VF_LED) / IF. Par exemple, avec une alimentation de 5V, une VF de 3.0V (typique) et un IF souhaité de 5mA : R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400 Ohms. Une résistance standard de 390 Ohms ou 430 Ohms serait appropriée. Pour les applications nécessitant une luminosité constante avec des variations de tension d'alimentation ou de température, un circuit de commande à courant constant est recommandé.

9.2 Conception pour la fiabilité et la longévité

• Déclassement du courant :Faire fonctionner la LED à ou en dessous du courant typique de 5mA, plutôt qu'au maximum absolu de 20mA, prolongera significativement sa durée de vie opérationnelle et améliorera le maintien lumineux à long terme.
• Gestion thermique :Utilisez la configuration de pastille PCB recommandée, qui inclut des connexions de décharge thermique. Pour les applications haute puissance ou à haute température ambiante, envisagez d'ajouter une surface de cuivre supplémentaire ou des vias thermiques sous l'empreinte de la LED pour évacuer la chaleur de la jonction.
• Protection contre la tension inverse :Comme le dispositif n'est pas conçu pour une polarisation inverse, assurez-vous que la conception du circuit empêche cette condition. Dans les circuits AC ou bipolaires, une diode de protection en parallèle peut être nécessaire.

10. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux anciennes technologies LED comme le GaP (Phosphure de Gallium) ou les dispositifs GaN standard, la puce InGaN du LTW-110ZDS5 offre une efficacité lumineuse supérieure, c'est-à-dire plus de lumière par unité de puissance électrique consommée. Le boîtier à vue latérale le différencie des LED à vue de dessus, résolvant des défis de conception optique spécifiques où une émission lumineuse latérale est requise. Sa compatibilité avec les profils de refusion sans plomb à haute température en fait un composant moderne adapté aux réglementations environnementales et aux normes de fabrication actuelles, contrairement aux anciens composants qui ne peuvent être adaptés qu'à la soudure à l'étain-plomb ou au soudage par vague.

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

Q : Puis-je piloter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 3.3V ?

R : Peut-être, mais avec prudence. La VF typique est de 3.0V, ne laissant que 0.3V pour la résistance de limitation de courant. À 5mA, cela nécessite une résistance de 60 Ohms. La faible marge de tension signifie que la luminosité peut être inconstante en raison de petites variations de VF ou de tension d'alimentation. Un pilote LED dédié ou une tension d'alimentation plus élevée est plus fiable.

Q : Que signifie le \"ZDS5\" dans la référence du composant ?

R : Bien que la convention de dénomination complète ne soit pas détaillée ici, dans de nombreux systèmes de fabricants, de tels suffixes indiquent des attributs spécifiques comme la couleur (Blanc), le style de boîtier (Vue latérale), le classement (rang d'intensité/couleur) et le placage des terminaisons. Reportez-vous au guide produit du fabricant pour la décomposition exacte.

Q : Comment assurer la cohérence des couleurs dans ma conception multi-LED ?

R : Commandez des composants du même bac de Teinte (S1-S6) et du même bac d'Intensité Lumineuse (N, P, Q). Travaillez avec votre distributeur pour spécifier ces codes de bac pour votre commande afin de garantir des performances assorties.

Q : Cette LED est-elle adaptée à l'éclairage intérieur automobile ?

R : La plage de température de fonctionnement (-20°C à +80°C) peut couvrir certaines applications intérieures, mais les grades automobiles nécessitent généralement une plage plus large (ex : -40°C à +105°C ou 125°C) et des qualifications de fiabilité plus rigoureuses (AEC-Q102). Cette fiche technique ne revendique pas une telle conformité, elle est donc destinée aux \"équipements électroniques ordinaires\" comme défini dans la section des précautions.

12. Exemple pratique d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un commutateur réseau.

Le panneau a 10 LED d'état identiques pour lien/activité. Exigences : couleur blanche uniforme, luminosité constante et fonctionnement fiable 24h/24 et 7j/7.

Étapes de conception :

1. 1. Conception du circuit :Utilisez une ligne 5V stable. Calculez une résistance en série pour un courant de commande d'environ 5mA par LED. En supposant le bac VF L8 (2.85-3.00V), utilisez la VF max pour le calcul de luminosité dans le pire des cas : R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400 Ohms.2. Sélection des composants :Spécifiez au fournisseur : Réf. LTW-110ZDS5, avec les 10 pièces du même bac de Teinte (ex : S3) et du même bac d'Intensité Lumineuse (ex : P). Cela assure la cohérence visuelle.3. Implantation PCB :Implémentez l'empreinte de pastille recommandée de la fiche technique. Connectez les pastilles de cathode à un plan de masse commun pour une bonne dissipation thermique.4. Assemblage :Suivez les directives du profil de refusion sans plomb, en veillant à ce que la température de crête ne dépasse pas 260°C.5. Résultat :Un panneau d'apparence professionnelle avec dix indicateurs blancs brillants identiques qui maintiendront leurs performances à long terme grâce à un pilotage de courant conservateur et une conception thermique appropriée.

13. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED est une diode semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant sa largeur de bande interdite est appliquée, les électrons du semi-conducteur de type n se recombinent avec les trous du semi-conducteur de type p dans la région active (la puce InGaN). Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière est déterminée par l'énergie de la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur. L'InGaN a une largeur de bande interdite qui produit de la lumière dans le spectre bleu/ultraviolet. Pour créer de la lumière blanche, la puce LED est recouverte d'un matériau phosphorescent. La lumière bleue/UV de la puce excite le phosphore, qui réémet ensuite de la lumière sur un spectre plus large, se combinant pour produire la perception de la lumière blanche. Le boîtier à vue latérale intègre une lentille plastique moulée qui façonne le faisceau lumineux, créant le large angle de vision de 130 degrés.

14. Tendances technologiques et contexte

Le LTW-110ZDS5 représente une technologie mature et largement adoptée. Les tendances actuelles des LED SMD se concentrent sur plusieurs domaines clés :Efficacité accrue :Développement continu des conceptions de puces et des phosphores pour atteindre plus de lumens par watt (lm/W), réduisant la consommation d'énergie pour le même flux lumineux.Qualité de couleur améliorée :Amélioration de l'Indice de Rendu des Couleurs (IRC) des LED blanches, les rendant adaptées aux applications où la perception précise des couleurs est vitale, comme l'éclairage de vente au détail ou la photographie.Miniaturisation :Développement de tailles de boîtier encore plus petites (ex : 0402, 0201 métrique) pour les dispositifs ultra-compacts comme les wearables et les capteurs miniaturisés.Solutions intégrées :Croissance des LED avec pilotes intégrés, contrôleurs ou puces multi-couleurs (RGB) dans un seul boîtier, simplifiant la conception de circuit pour l'éclairage intelligent et les effets de couleur dynamiques. Bien que ce composant soit un cheval de bataille pour les fonctions d'indicateur et de rétroéclairage standard, ces tendances stimulent l'innovation dans des segments de marché plus spécialisés.