Fiche technique LED SMD LTST-B680VSKT - Jaune AlInGaP - 20mA - 120mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-B680VSKT est une diode électroluminescente (LED) pour montage en surface (SMD) conçue pour l'assemblage automatisé sur circuit imprimé (PCB). Il appartient à une famille de LED miniatures adaptées aux applications où l'espace est limité. Le composant utilise un matériau semi-conducteur à base de phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium (AlInGaP) pour produire une lumière jaune, encapsulé dans un boîtier à lentille transparente. Ses objectifs de conception principaux sont la compatibilité avec les procédés de fabrication en grande série et la fiabilité dans divers environnements électroniques.

1.1 Avantages clés et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent sa conformité aux directives RoHS (Restriction des substances dangereuses), la rendant écologique pour l'électronique moderne. Elle est conditionnée sur bande de 8mm enroulée sur bobines de 7 pouces de diamètre, un format standard (EIA) compatible avec les équipements automatiques de pick-and-place. Cette caractéristique rationalise significativement les lignes d'assemblage. Le composant est également conçu pour être compatible avec les procédés de soudage par refusion infrarouge (IR), la méthode dominante pour fixer les composants SMD. Ses marchés cibles principaux sont les équipements de télécommunications, les appareils de bureautique, les appareils électroménagers, les systèmes de contrôle industriel et les applications de signalisation ou d'affichage intérieur nécessitant un éclairage indicateur fiable et compact.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section fournit une analyse détaillée des limites opérationnelles et des caractéristiques de performance de la LED dans des conditions standard.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Ces valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. Le courant direct continu maximal (IF) est de 50 mA. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct crête de 80 mA est autorisé sous un strict cycle de service de 1/10 avec une largeur d'impulsion de 0,1 ms. La tension inverse maximale (VR) applicable est de 5V. Le composant peut dissiper jusqu'à 120 mW de puissance. La plage de température de fonctionnement et de stockage est spécifiée de -40°C à +100°C, indiquant une robustesse pour une utilisation en environnements sévères.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de fonctionnement typiques (Ta=25°C, IF=20mA) et représentent la performance attendue. L'intensité lumineuse (Iv) a une plage typique de 900 mcd (millicandela) à 1800 mcd, indiquant une sortie lumineuse adaptée à un usage indicateur. L'angle de vision (2θ1/2) est de 120 degrés, offrant un faisceau très large. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est typiquement de 591 nm, se situant dans la région jaune du spectre visible. La longueur d'onde dominante (λd), qui définit la couleur perçue, est spécifiée entre 584,0 nm et 594,0 nm. La tension directe (VF) à 20mA varie d'un minimum de 1,8V à un maximum de 2,4V, une valeur typique étant implicite dans cette plage. Le courant inverse (IR) est très faible, avec un maximum de 10 μA sous une polarisation inverse de 5V.

3. Explication du système de classement par bacs

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

3.1 Classe de tension directe (Vf)

Les LED sont classées en fonction de leur chute de tension directe à 20mA. Les bacs sont : D2 (1,80V - 2,00V), D3 (2,00V - 2,20V) et D4 (2,20V - 2,40V). Une tolérance de ±0,1V est appliquée à chaque bac. Sélectionner des LED du même bac Vf aide à maintenir l'uniformité du courant lorsque plusieurs LED sont pilotées en parallèle à partir d'une source de tension commune.

3.2 Classe d'intensité lumineuse (Iv)

La sortie lumineuse est catégorisée en trois bacs : V2 (900 - 1120 mcd), W1 (1120 - 1400 mcd) et W2 (1400 - 1800 mcd). Une tolérance de ±11% s'applique à chaque bac d'intensité. Ce classement est crucial pour les applications nécessitant des niveaux de luminosité cohérents sur plusieurs indicateurs.

3.3 Classe de longueur d'onde dominante (Wd)

La couleur (longueur d'onde dominante) est triée en quatre bacs : H (584,0 - 586,5 nm), J (586,5 - 589,0 nm), K (589,0 - 591,5 nm) et L (591,5 - 594,0 nm). Chaque bac a une tolérance de ±1 nm. Cela garantit la cohérence des couleurs, ce qui est vital pour les affichages multi-LED ou les indicateurs d'état où l'homogénéité des couleurs est importante.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique, leurs implications sont décrites ici. Les courbes typiques incluraient la relation entre le courant direct (IF) et la tension directe (VF), montrant la caractéristique exponentielle I-V de la diode. Une autre courbe clé tracerait l'intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante, montrant généralement une diminution de la sortie lorsque la température augmente. Une courbe de distribution spectrale illustrerait la bande passante étroite de l'émission lumineuse centrée autour de 591 nm, caractéristique de la technologie AlInGaP et résultant en une couleur jaune saturée.

5. Informations mécaniques et de boîtier

La LED est fournie dans un boîtier SMD standard. La couleur de la lentille est transparente, et la couleur de la source lumineuse est jaune provenant de la puce AlInGaP. Toutes les dimensions du boîtier sont fournies en millimètres avec une tolérance standard de ±0,2 mm sauf indication contraire. La fiche technique comprend des dessins dimensionnels détaillés pour la LED elle-même, la disposition recommandée des pastilles de fixation sur PCB pour le soudage par refusion infrarouge ou en phase vapeur, et le conditionnement (dimensions de la bande et de la bobine).

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de refusion IR recommandé

Pour les procédés de soudage sans plomb, un profil de refusion conforme à la norme J-STD-020B est recommandé. Les paramètres clés incluent une température de préchauffage entre 150°C et 200°C, un temps de préchauffage allant jusqu'à 120 secondes maximum, et une température de corps de boîtier maximale ne dépassant pas 260°C pendant un maximum de 10 secondes. Il est essentiel de noter que le profil optimal dépend de la conception spécifique du PCB, de la pâte à souder et du four utilisé.

6.2 Conditions de stockage

Les sachets étanches à l'humidité non ouverts contenant un dessicant doivent être stockés à ≤30°C et ≤70% d'humidité relative (HR), avec une durée de conservation recommandée d'un an. Une fois l'emballage d'origine ouvert, les LED doivent être stockées à ≤30°C et ≤60% HR. Il est fortement recommandé de terminer le processus de refusion IR dans les 168 heures (7 jours) après ouverture. Pour un stockage au-delà de cette période, un séchage à environ 60°C pendant au moins 48 heures avant le soudage est nécessaire pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir les dommages par "effet pop-corn" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après soudage, seuls des solvants à base d'alcool spécifiés comme l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique doivent être utilisés. La LED doit être immergée à température normale pendant moins d'une minute. Les nettoyants chimiques non spécifiés doivent être évités car ils pourraient endommager le matériau du boîtier.

7. Conditionnement et informations de commande

Le conditionnement standard est une bande de 8mm sur bobines de 7 pouces (178mm) de diamètre. Une bobine standard de 13 pouces contient 8000 pièces. La quantité minimale de commande pour les restes est de 500 pièces. Le conditionnement suit les spécifications ANSI/EIA 481, avec un maximum de deux composants manquants consécutifs (poches vides) autorisés dans la bande.

8. Suggestions d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Pour un fonctionnement fiable et une luminosité uniforme lors du pilotage de plusieurs LED en parallèle, il est essentiel d'utiliser une résistance de limitation de courant individuelle en série avec chaque LED. Cela compense les légères variations de tension directe (Vf) de chaque dispositif, empêchant l'accaparement du courant où une LED consomme plus de courant et apparaît plus lumineuse tandis que les autres sont faibles. Un simple circuit avec résistance série est la méthode de pilotage recommandée et la plus fiable.

8.2 Considérations de conception

Les concepteurs doivent considérer la gestion thermique. Bien que le dispositif puisse fonctionner jusqu'à 100°C, la sortie lumineuse diminue avec l'augmentation de la température de jonction. Une surface de cuivre de PCB adéquate ou des vias thermiques peuvent être nécessaires pour les applications à courant élevé ou à température ambiante élevée. L'angle de vision large de 120 degrés rend cette LED adaptée aux applications où l'indicateur doit être visible depuis un large éventail de positions, mais pas pour les applications à faisceau focalisé.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux technologies plus anciennes comme le phosphure de gallium (GaP), les LED AlInGaP offrent un rendement plus élevé et une sortie plus lumineuse pour les couleurs dans la gamme du rouge au jaune. La lentille transparente, par opposition à une lentille diffusante ou teintée, fournit la sortie lumineuse maximale possible de la puce, maximisant l'intensité lumineuse. La combinaison d'un boîtier EIA standard, d'un conditionnement en bande et bobine, et d'une compatibilité avec la refusion IR rend ce dispositif très adapté à la fabrication électronique moderne et automatisée, offrant des avantages en termes de coût et de vitesse d'assemblage par rapport aux LED traversantes.

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

Q : Puis-je piloter cette LED directement depuis une alimentation logique 3,3V ou 5V ?

R : Non. Vous devez toujours utiliser une résistance série de limitation de courant. La valeur de résistance requise peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation - Vf_LED) / I_souhaitée. Par exemple, avec une alimentation de 5V, un Vf de 2,2V et un courant souhaité de 20mA, R = (5 - 2,2) / 0,02 = 140 Ohms.

Q : Pourquoi existe-t-il un système de classement pour Vf, Iv et Wd ?

R : La fabrication des semi-conducteurs présente des variations naturelles. Le classement trie les pièces en groupes de performance, permettant aux concepteurs de choisir le niveau de cohérence nécessaire pour leur application, assurant un comportement prévisible dans le produit final.

Q : Que se passe-t-il si je dépasse les valeurs maximales absolues ?

R : Dépasser ces limites, même momentanément, peut causer des dommages immédiats ou latents, réduisant la durée de vie ou provoquant une défaillance catastrophique. Conçoivez toujours avec une marge de sécurité.

11. Exemple pratique d'utilisation

Considérons la conception d'un panneau de contrôle pour un appareil industriel avec plusieurs indicateurs d'état jaunes. Le concepteur sélectionne des LED du bac d'intensité W1 (1120-1400 mcd) et du bac de longueur d'onde K (589,0-591,5 nm) pour assurer une luminosité et une couleur uniformes. Les LED sont placées sur le PCB avec la disposition de pastilles recommandée. Une broche GPIO d'un microcontrôleur, configurée en sortie à drain ouvert, pilote chaque LED via une résistance série de 150 ohms connectée à une ligne 3,3V. Cette configuration fournit environ 18mA de courant ((3,3V - 2,2V)/150Ω ≈ 7,3mA, recalcul nécessaire pour le Vf réel), assurant un fonctionnement fiable dans les spécifications. Le panneau est assemblé en utilisant un procédé de refusion IR avec un profil respectant les directives de la fiche technique.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode est appliquée, les électrons de la région de type n se recombinent avec les trous de la région de type p dans la couche active (dans ce cas, faite d'AlInGaP). Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de bande interdite du matériau semi-conducteur. L'AlInGaP a une bande interdite correspondant à la lumière dans les régions spectrales du rouge, de l'orange, de l'ambre et du jaune.

13. Tendances technologiques

La tendance générale dans la technologie des LED SMD est vers une efficacité lumineuse toujours plus élevée (plus de lumière par watt d'entrée électrique), une amélioration du rendu des couleurs et de la saturation, et une densité de puissance accrue dans des boîtiers plus petits. Il y a également une poussée continue pour une fiabilité plus élevée et des durées de vie opérationnelles plus longues. De plus, l'intégration avec l'électronique de contrôle, comme les régulateurs de courant intégrés ou les pilotes à modulation de largeur d'impulsion (PWM), devient plus courante dans les boîtiers LED avancés, bien que le dispositif décrit ici soit un composant discret de base.