Fiche technique LED SMD LTW-482DS5 - Blanc InGaN, Lentille Jaune - Caractéristiques Électriques et Optiques

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTW-482DS5 est une lampe LED à montage en surface (SMD) conçue pour l'assemblage automatisé sur circuit imprimé (PCB). Il fait partie d'une famille de composants conçus pour les applications où l'espace est une contrainte critique. Le dispositif combine une puce semi-conductrice blanche InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) ultra-lumineuse avec une lentille teintée jaune, produisant une couleur de sortie spécifique. Cette LED est conçue pour être compatible avec les processus standards de soudage par refusion infrarouge (IR) couramment utilisés dans la fabrication électronique en grande série.

L'avantage principal de ce composant réside dans son facteur de forme miniaturisé et son adéquation pour les équipements automatisés de pick-and-place, ce qui rationalise la production. Il est classé comme un boîtier standard EIA (Electronic Industries Alliance), garantissant une large compatibilité avec les chaînes d'assemblage industrielles. Le dispositif est également spécifié comme compatible I.C. (Circuit Intégré), indiquant qu'il peut être piloté directement par des tensions de niveau logique typiques provenant de microcontrôleurs ou d'autres circuits numériques, sans nécessiter d'étages de pilotage intermédiaires complexes dans de nombreux cas.

Le marché cible de cette LED englobe un large éventail d'électronique grand public et industrielle. Les applications principales incluent l'indication d'état, le rétroéclairage de claviers et de pavés numériques, et l'intégration dans des micro-écrans. On la trouve également dans les équipements de télécommunication, les appareils de bureautique, divers appareils électroménagers, et l'éclairage de signalétique ou de symboles en intérieur où une source lumineuse compacte et fiable est requise.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents à la LED peuvent survenir. Ces valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. Le courant continu direct maximal (IF) est de 20 mA. Un courant de crête plus élevé de 100 mA est autorisé, mais uniquement en conditions pulsées avec un strict cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion ne dépassant pas 0,1 milliseconde. La dissipation de puissance maximale est de 72 milliwatts (mW). Le dispositif est conçu pour fonctionner dans une plage de température de -20°C à +80°C et peut être stocké dans des environnements de -40°C à +85°C. Une spécification critique pour l'assemblage est la condition de soudage infrarouge, qui ne doit pas dépasser 260°C pendant une durée de 10 secondes lors de la refusion.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Les caractéristiques de fonctionnement typiques sont mesurées à Ta=25°C et avec un courant direct (IF) de 5 mA, condition de test courante. La tension directe (VF) varie d'un minimum de 2,55 volts à un maximum de 3,15 volts, une valeur typique étant comprise dans cette plage. L'intensité lumineuse (Iv), une mesure de la luminosité perçue, présente une large plage de 71,0 millicandelas (mcd) à 280,0 mcd. Cette variation est gérée par un système de tri (binning). L'angle de vision (2θ1/2), défini comme l'angle où l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur sur l'axe, est de 130 degrés, indiquant un faisceau très large. Les coordonnées chromatiques, qui définissent le point de couleur dans l'espace colorimétrique CIE 1931, sont spécifiées comme x=0,304 et y=0,301 dans les conditions de test. Le courant inverse (IR) est garanti inférieur à 10 microampères sous une tension inverse (VR) de 5V, bien que le dispositif ne soit pas conçu pour fonctionner en inverse.

3. Explication du système de tri (Binning)

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en catégories de performance. Le LTW-482DS5 utilise un système de tri tridimensionnel pour la Tension Directe (VF), l'Intensité Lumineuse (Iv) et la Teinte (point de couleur).

3.1 Tri par Tension Directe (VF)

La VF est triée par pas de 0,1V, de V1 (2,55V - 2,65V) à V6 (3,05V - 3,15V). Une tolérance de ±0,1V est appliquée à chaque catégorie. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des plages de tension plus serrées pour des applications nécessitant une luminosité uniforme lorsqu'elles sont alimentées par une source de tension constante, ou pour mieux correspondre aux calculs de résistance de limitation de courant.

3.2 Tri par Intensité Lumineuse (Iv)

L'intensité lumineuse est triée en trois codes principaux : Q (71,0 - 112,0 mcd), R (112,0 - 180,0 mcd) et S (180,0 - 280,0 mcd). Une tolérance de ±15% est appliquée à chaque plage. Ce tri est crucial pour les applications où une luminosité perçue uniforme est importante sur plusieurs LED, comme dans les matrices de rétroéclairage ou les groupes d'indicateurs d'état.

3.3 Tri par Teinte (Couleur)

Les coordonnées chromatiques (x, y) sont triées en six régions étiquetées S1 à S6. Chaque catégorie définit une zone quadrilatère sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. Les catégories sont organisées pour regrouper les LED ayant des températures de couleur blanche et des teintes similaires. Une tolérance de ±0,01 est appliquée à chaque coordonnée dans sa catégorie. Cela garantit l'uniformité de couleur lorsque plusieurs LED sont utilisées côte à côte. Le diagramme fourni représente visuellement ces régions S1-S6 sur le graphique de chromaticité.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes de performance typiques qui représentent graphiquement la relation entre les paramètres clés. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes standard pour une telle LED incluraient typiquement :

• Courant Direct vs Tension Directe (Courbe I-V) :Cette courbe non linéaire montre comment la tension augmente avec le courant. Elle est essentielle pour concevoir le circuit de pilotage, en particulier lors de l'utilisation d'une alimentation à tension constante avec une résistance en série.
• Intensité Lumineuse vs Courant Direct :Cette courbe montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant de pilotage. Elle est typiquement linéaire sur une plage mais va saturer à des courants plus élevés.
• Intensité Lumineuse vs Température Ambiante :Cette courbe démontre la dégradation thermique de la sortie lumineuse. Lorsque la température de jonction de la LED augmente, son efficacité lumineuse diminue. Comprendre ceci est critique pour la gestion thermique dans l'application.
• Distribution Spectrale de Puissance Relative :Pour une LED blanche, ce graphique montre l'intensité de la lumière émise à chaque longueur d'onde. Une LED blanche de type InGaN a typiquement un pic d'émission bleue provenant de la puce elle-même, combiné à une émission jaune plus large provenant du revêtement de phosphore, résultant en la lumière blanche perçue.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est conforme à un contour de boîtier SMD standard. Toutes les dimensions critiques telles que la longueur, la largeur, la hauteur et l'espacement des broches sont fournies en millimètres avec une tolérance standard de ±0,1 mm sauf indication contraire. La couleur de la lentille est jaune, et la couleur de la source (puce) est blanche. Des dessins cotés détaillés sont inclus dans la fiche technique pour la conception de l'empreinte PCB.

5.2 Identification de la polarité et conception des pastilles

Le composant inclut des marquages ou des caractéristiques structurelles (comme un coin chanfreiné ou un point) pour indiquer la broche cathode (négative). Un schéma recommandé de pastilles de soudure (land pattern) est fourni pour assurer une formation correcte des joints de soudure, une connexion électrique fiable et une stabilité mécanique optimale pendant et après le processus de refusion. La direction de soudage par rapport à l'orientation du boîtier peut également être spécifiée pour prévenir le phénomène de "tombstoning" (où une extrémité se soulève de la pastille).

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR

Un profil de refusion suggéré est fourni pour les processus de soudure sans plomb (Pb-free). Les paramètres clés incluent une étape de préchauffage, un temps défini au-dessus du liquidus, une température de pic ne dépassant pas 260°C, et un temps à cette température de pic limité à un maximum de 10 secondes. Le profil est conçu pour minimiser la contrainte thermique sur le boîtier de la LED tout en assurant un joint de soudure fiable. Il est souligné que le profil optimal peut varier en fonction de la conception spécifique du PCB, de la pâte à souder et des caractéristiques du four.

6.2 Stockage et manipulation

Les LED sont des dispositifs sensibles à l'humidité (MSL 3). Lorsqu'elles sont scellées dans leur sac étanche à l'humidité d'origine avec dessicant, elles ont une durée de conservation d'un an lorsqu'elles sont stockées à ≤30°C et ≤90% d'humidité relative (RH). Une fois le sac ouvert, les composants doivent être stockés à ≤30°C et ≤60% RH. Il est recommandé de terminer le processus de refusion IR dans la semaine suivant l'ouverture. Pour un stockage au-delà d'une semaine en dehors de l'emballage d'origine, un séchage à environ 60°C pendant au moins 20 heures est requis avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir les dommages de type "popcorning" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. Il est recommandé d'immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille en plastique ou le matériau du boîtier.

6.4 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

La LED est sensible aux dommages causés par l'électricité statique et les surtensions. Des contrôles ESD appropriés doivent être mis en œuvre pendant la manipulation et l'assemblage. Cela inclut l'utilisation de bracelets de mise à la terre, de gants antistatiques, et de s'assurer que tous les équipements et surfaces de travail sont correctement mis à la terre.

7. Conditionnement et informations de commande

Le LTW-482DS5 est fourni conditionné pour l'assemblage automatisé. Les composants sont placés dans une bande porteuse gaufrée de 8 mm de large. Cette bande est enroulée sur des bobines standard de 7 pouces (environ 178 mm) de diamètre. Chaque bobine complète contient 3000 pièces. Pour des quantités inférieures à une bobine complète, une quantité d'emballage minimale de 500 pièces est disponible pour le stock restant. Le conditionnement en bande et bobine est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481. La bande a un couvercle scellé pour protéger les composants, et il y a une limite sur le nombre maximum de composants manquants consécutifs dans la bande.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Pilotage de la LED

Une LED est un dispositif piloté par le courant. La méthode de fonctionnement la plus courante et la plus stable est d'utiliser une source de courant constant. Si une source de tension constante est utilisée (comme une broche GPIO de microcontrôleur ou une ligne d'alimentation régulée), une résistance de limitation de courant doit être placée en série avec la LED. La valeur de la résistance (R) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation - VF_LED) / I_souhaitée. Par exemple, pour piloter la LED à son courant de test typique de 5mA à partir d'une alimentation de 5V, en supposant une VF de 2,8V : R = (5V - 2,8V) / 0,005A = 440 Ohms. Une résistance standard de 470 Ohms serait un choix approprié. La puissance nominale de la résistance doit également être vérifiée : P = I²R = (0,005)² * 470 = 0,01175W, donc une résistance standard de 1/8W (0,125W) est largement suffisante.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible (72 mW max), une gestion thermique efficace reste importante pour la longévité et le maintien de la sortie lumineuse. Les performances de la LED se dégradent avec l'augmentation de la température de jonction. Le PCB lui-même agit comme un dissipateur thermique. Assurer une surface de cuivre adéquate connectée à la pastille thermique ou aux broches de la LED, et fournir une ventilation si elle est enfermée, aide à dissiper la chaleur. Évitez de faire fonctionner la LED à son courant et à sa température maximaux absolus simultanément pendant de longues périodes.

8.3 Conception optique

L'angle de vision de 130 degrés produit un faisceau très large et diffus. C'est idéal pour l'éclairage de zone ou les indicateurs d'état qui doivent être visibles sous un large éventail d'angles. Pour les applications nécessitant un faisceau plus focalisé, des optiques secondaires (comme des lentilles ou des guides de lumière) devraient être ajoutées en externe. La lentille jaune va filtrer la lumière blanche émise, décalant la couleur de sortie finale vers des tons plus chauds.

9. Comparaison et différenciation technique

Le LTW-482DS5 se différencie par sa combinaison spécifique d'une puce blanche InGaN et d'une lentille jaune. Comparé à une LED blanche standard avec une lentille claire, ce produit offre une couleur de sortie distincte, plus chaude, qui peut être souhaitable pour des exigences esthétiques ou fonctionnelles spécifiques (par exemple, imiter les voyants à incandescence). Son large angle de vision est une caractéristique clé par rapport aux LED à angle plus étroit utilisées pour les projecteurs. Le système de tri complet pour la tension, l'intensité et la couleur fournit un niveau de cohérence important pour les applications multi-LED, qui peut ne pas être aussi rigoureusement défini dans les offres de LED bas de gamme ou génériques. Sa conformité aux standards de placement automatique et de refusion IR en fait un choix fiable pour la fabrication électronique moderne et automatisée.

10. Questions Fréquemment Posées (FAQ)

Q : Puis-je piloter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur à 3,3V ?

R : C'est possible, mais cela dépend de la tension directe (VF) de la LED. Si la VF de la LED est à l'extrémité basse de sa plage (par exemple, 2,6V), la différence est de 0,7V. Pour un courant souhaité de 5mA, cela nécessite une résistance de R = 0,7V / 0,005A = 140 Ohms. C'est réalisable. Cependant, si la VF de la LED est de 3,1V, la différence n'est que de 0,2V, nécessitant une résistance de 40 Ohms. À 5mA, la chute de tension à travers le pilote interne du MCU peut devenir significative, empêchant potentiellement la LED de s'allumer correctement ou causant une luminosité incohérente. Un circuit de pilotage (comme un transistor) est plus fiable pour des performances constantes sur toutes les catégories de VF.

Q : Quelle est la différence entre la "Couleur de la Lentille" et la "Couleur de la Source" ?

R : La "Couleur de la Source" fait référence à la lumière émise par la puce semi-conductrice elle-même avant qu'elle ne traverse la lentille du boîtier. Ici, c'est une puce blanche InGaN. La "Couleur de la Lentille" est la couleur de l'encapsulant plastique qui forme le dôme de la LED. Une lentille jaune agit comme un filtre, absorbant certaines longueurs d'onde (comme le bleu) et en transmettant d'autres (jaune, rouge), résultant en une lumière émise finale qui apparaît plus chaude (plus jaune/ambre) que la sortie blanche originale de la puce.

Q : Pourquoi la spécification du courant inverse (IR) est-elle importante si le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en inverse ?

R : Le test IR est principalement un test de qualité et de fiabilité. Un courant de fuite inverse élevé peut indiquer un défaut dans la jonction semi-conductrice. De plus, dans les conceptions de circuits où la LED pourrait être exposée à des transitoires de tension inverse (même brièvement), connaître la fuite maximale aide à concevoir des circuits de protection pour prévenir les dommages ou un comportement inattendu du circuit.

Q : Comment interpréter le code de tri sur l'emballage ?

R : L'étiquette d'emballage doit inclure les codes pour les catégories VF, Iv et Teinte (par exemple, V3R-S4). Cela vous permet de connaître la plage de performance spécifique des LED dans ce lot. Pour les applications critiques nécessitant une cohérence stricte, vous pouvez spécifier les codes de tri exacts lors de la commande.

11. Exemples d'applications pratiques

Exemple 1 : Rétroéclairage de clavier

Dans un clavier d'ordinateur portable, plusieurs LED LTW-482DS5 pourraient être placées sous une couche de touches translucides. Leur large angle de vision de 130 degrés assure un éclairage uniforme sur tout le clavier. La lentille jaune fournit un rétroéclairage blanc chaud souvent considéré comme moins agressif que le blanc froid, surtout dans des environnements à faible luminosité. Les concepteurs sélectionneraient des LED des mêmes catégories d'intensité (Iv) et de teinte (Sx) pour garantir une couleur et une luminosité uniformes sur l'ensemble du clavier.

Exemple 2 : Panneau d'indicateurs d'état industriel

Sur un panneau de contrôle pour équipement industriel, ces LED peuvent être utilisées comme indicateurs d'état pour "Marche"