Fiche technique de la LED CMS LTLMH4 EV7DA - Dimensions 4.2x4.2x2.0mm - Tension 2.2V - Puissance 120mW - Rouge 624nm - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La LTLMH4 EV7DA est une LED CMS haute luminosité conçue pour des applications d'éclairage exigeantes. Elle utilise une technologie de conditionnement avancée pour offrir des performances optiques supérieures dans un format CMS compact et standard. Le composant est conçu pour être compatible avec les lignes d'assemblage CMS automatisées et les processus standards de soudage par refusion sans plomb.

Cette LED présente un boîtier à lentille spécialisée, disponible en configurations ronde et ovale, qui procure un diagramme de rayonnement contrôlé. Cette conception est particulièrement avantageuse pour les applications de panneaux de signalisation, car elle permet d'obtenir un angle de vision étroit sans nécessiter de lentilles optiques externes supplémentaires, offrant ainsi un avantage en termes de coût et d'encombrement par rapport aux boîtiers CMS ou PLCC standards. L'encapsulation utilise des résines époxy avancées offrant une excellente résistance à l'humidité et une protection UV, garantissant une fiabilité à long terme en environnements intérieurs et extérieurs.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

• Intensité lumineuse élevée :Délivre une intensité lumineuse typique de 4200 mcd à 20mA, permettant des affichages lumineux et visibles.
• Efficacité énergétique :Caractérisée par une faible consommation d'énergie et une efficacité lumineuse élevée.
• Robustesse environnementale :Boîtier offrant une résistance supérieure à l'humidité et une protection UV pour une durabilité accrue.
• Conformité environnementale :Entièrement conforme aux directives RoHS, sans plomb et sans halogène.
• Conception optique :Puce rouge AlInGaP avec boîtier diffusant, émettant à une longueur d'onde dominante de 624nm. La lentille intégrée procure un angle de vision typique de 70/45 degrés (tel que défini dans les courbes caractéristiques).
• Préparation à la fabrication :Classée MSL3 (Niveau de Sensibilité à l'Humidité 3), adaptée à la manipulation SMT standard avec les précautions appropriées.

1.2 Applications cibles et marché

Ce composant est spécifiquement destiné aux applications nécessitant une grande visibilité et fiabilité dans les systèmes d'affichage d'information. Ses principaux cas d'usage incluent :

• Panneaux à messages variables :Pour les affichages grand format intérieurs et extérieurs.
• Signalisation routière :Adaptée aux panneaux à messages variables et aux indicateurs de contrôle de la circulation.
• Panneaux de signalisation généraux :Incluant les panneaux publicitaires, les écrans d'information et les systèmes de guidage.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le fonctionnement à ces limites n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance (Pd) :120 mW maximum.
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :120 mA, autorisé uniquement en conditions pulsées (rapport cyclique ≤ 1/10, largeur d'impulsion ≤ 10ms).
• Courant direct continu (I_F) :50 mA en continu.
• Déclassement :Le courant direct continu doit être linéairement déclassé de 0,75 mA/°C pour des températures ambiantes (T_A) supérieures à 45°C.
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +85°C.
• Plage de température de stockage :-40°C à +100°C.
• Condition de soudage par refusion :Supporte une température de pic de 260°C pendant un maximum de 10 secondes, conformément au profil spécifié.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont spécifiés à une température ambiante (T_A) de 25°C et définissent les performances typiques du composant.

• Intensité lumineuse (I_V) :2000-5700 mcd, avec une valeur typique de 4200 mcd à I_F= 20mA. La mesure suit la courbe de réponse de l'œil CIE, et une tolérance de test de ±15% est incluse dans la garantie.
• Angle de vision (2θ_1/2) :70/45 degrés (typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur axiale, mesuré avec une tolérance de ±2 degrés.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :634 nm (typique).
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :618-630 nm, avec une valeur typique de 624 nm. C'est la longueur d'onde unique définissant la couleur perçue, dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm (typique), indiquant la pureté spectrale de l'émission rouge.
• Tension directe (V_F) :1,8-2,4 V, avec une valeur typique de 2,2 V à I_F= 20mA.
• Courant inverse (I_R) :10 μA maximum à une tension inverse (V_R) de 5V.Note importante :Le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; cette condition de test est uniquement pour la caractérisation des fuites.

2.3 Caractéristiques thermiques

Une gestion thermique efficace est cruciale pour les performances et la durée de vie de la LED. La spécification de déclassement de 0,75 mA/°C au-dessus de 45°C souligne la nécessité d'une conception thermique de PCB adéquate, en particulier lors d'un fonctionnement à ou près du courant continu maximal. Le troisième plot (P3/Anode) dans l'empreinte est spécifiquement recommandé pour être connecté à un plot thermique ou un dissipateur afin de faciliter l'évacuation de la chaleur en fonctionnement.

3. Spécification du système de classement

Pour garantir l'uniformité de couleur et de luminosité dans les applications de production, les LED sont triées en classes. La LTLMH4 EV7DA utilise deux systèmes de classement indépendants.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Les LED sont classées en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à 20mA. Le code de classe est marqué sur le sachet d'emballage.

• Classe ES :2000 - 2600 mcd
• Classe ET :2600 - 3400 mcd
• Classe EU :3400 - 4400 mcd
• Classe EV :4400 - 5700 mcd

Note :Une tolérance de ±15% s'applique aux limites de chaque classe.

3.2 Classement par tension directe

Les LED sont également triées par leur chute de tension directe à 20mA pour faciliter la conception de circuits pour l'équilibrage des courants.

• Classe 1A :1,8 - 2,0 V
• Classe 2A :2,0 - 2,2 V
• Classe 3A :2,2 - 2,4 V

Note :Une tolérance de ±0,1V s'applique aux limites de chaque classe.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques typiques essentielles pour les ingénieurs de conception. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas reproduits en texte, ils incluent généralement les relations suivantes, toutes mesurées à 25°C sauf indication contraire :

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct (Courbe I-V) :Montre comment le flux lumineux augmente avec le courant, généralement de manière sous-linéaire aux courants élevés en raison des effets thermiques et de la baisse d'efficacité.
• Tension directe en fonction du courant direct :Affiche la caractéristique V-I de la diode.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante :Démontre la diminution du flux lumineux lorsque la température de jonction augmente, un facteur critique pour la conception thermique.
• Diagramme d'angle de vision (référence Fig.6) :Illustre le diagramme de rayonnement spatial, confirmant l'angle de vision typique de 70/45 degrés où l'intensité tombe à 50% du pic.
• Distribution spectrale (référence Fig.1) :Montre le spectre d'émission, centré autour de la longueur d'onde de crête de 634 nm avec la demi-largeur spécifiée de 15 nm.

Ces courbes permettent aux concepteurs de prédire les performances dans des conditions de fonctionnement non standard (courants, températures différents) et sont vitales pour optimiser les circuits de commande et la gestion thermique.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions d'encombrement

Le boîtier a une empreinte compacte adaptée aux mises en page PCB haute densité.

• Dimensions du corps :4,2mm ±0,2mm (L) x 4,2mm ±0,2mm (l).
• Hauteur totale :6,2mm ±0,5mm maximum.
• Hauteur de dégagement :0,45mm nominal de la surface du PCB au bas de la collerette.
• Espacement des broches :2,0mm ±0,5mm (mesuré là où les broches sortent du boîtier).
• Résine en saillie :Un maximum de 1,0mm de résine peut dépasser sous la collerette du boîtier.
• Tolérances générales :±0,25mm sauf indication contraire sur le dessin.

5.2 Identification de polarité et conception des plots

Le composant possède trois plots électriques :

• P1 : Anode.
• P2 : Cathode.
• P3 :Anode (dupliquée).

Le motif de plot de soudure recommandé inclut un plot arrondi (R0,5) pour P3.Note de conception critique :Il est explicitement recommandé de connecter le plot P3 à un dissipateur ou un mécanisme de refroidissement sur le PCB. Sa fonction principale est d'évacuer la chaleur de la jonction de la LED pendant le fonctionnement, améliorant ainsi les performances et la longévité. Ce plot doit être intégré à la stratégie de gestion thermique du PCB.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Sensibilité à l'humidité et stockage

Ce composant est classé Niveau de Sensibilité à l'Humidité 3 (MSL3) selon JEDEC J-STD-020.

• Stockage en sachet scellé :Les LED dans leur sachet barrière d'humidité d'origine peuvent être stockées jusqu'à 12 mois à <30°C et 90% HR.
• Durée de vie hors sachet :Après ouverture du sachet, les composants doivent être soudés dans les 168 heures (7 jours) tout en étant maintenus dans des conditions de <30°C et 60% HR.
• Exigences de séchage :Un séchage à 60°C ±5°C pendant 20 heures est requis si : la carte indicateur d'humidité montre >10% HR ; la durée de vie hors sachet dépasse 168 heures ; ou les composants sont exposés à >30°C et 60% HR. Le séchage ne doit être effectué qu'une seule fois.
• Manipulation :Les LED non utilisées doivent être stockées avec un dessiccant dans un sachet barrière d'humidité refermé. Une exposition prolongée peut oxyder les broches argentées, affectant la soudabilité.

6.2 Profil de soudage par refusion

Le profil de refusion sans plomb recommandé est critique pour un assemblage fiable sans endommager la LED.

• Préchauffage/Stabilisation :Température de 150°C (min) à 200°C (max) pendant un maximum de 120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (t_L) :Le temps au-dessus de 217°C doit être de 60 à 150 secondes.
• Température de pic (T_P) :260°C maximum.
• Temps à la température de classification (t_P) :Le temps à ±5°C de la température de classification spécifiée (255°C) ne doit pas dépasser 30 secondes.
• Temps total de montée :Le temps de 25°C à la température de pic doit être d'un maximum de 5 minutes.

Restrictions importantes :

• Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois.
• Le composant est conçu pour le soudage par refusion et estnon adapté au soudage par immersion.
• Éviter d'appliquer une contrainte mécanique externe à la LED pendant le soudage lorsqu'elle est à haute température.
• Éviter un refroidissement rapide depuis la température de pic pour prévenir un choc thermique.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après soudage, utiliser des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique. Éviter les nettoyants chimiques agressifs qui pourraient endommager la lentille époxy ou le boîtier.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécification d'emballage

Les LED sont fournies dans une bande porteuse gaufrée standard pour l'assemblage automatisé pick-and-place.

• Largeur de bande porteuse (W) :16,0mm ±0,3mm.
• Pas des alvéoles (P) :8,0mm ±0,1mm.
• Dimensions de la bobine :La bande est enroulée sur une bobine de diamètre 330mm ±2mm.
• Quantité par bobine :1 000 pièces.
• Étiquetage :Les bobines sont marquées d'étiquettes d'avertissement de décharge électrostatique (ESD), car ce sont des dispositifs sensibles aux décharges électrostatiques nécessitant des procédures de manipulation sûres.

8. Recommandations d'application et de conception

8.1 Conception du circuit de commande

Les LED sont des dispositifs à commande en courant. Pour garantir une luminosité uniforme lors de la commande de plusieurs LED, en particulier en configurations parallèles, il estfortement recommandéd'utiliser une résistance limitatrice de courant en série avec chaque LED (Modèle de circuit A). Commander les LED directement depuis une source de tension sans régulation de courant (Modèle de circuit B) n'est pas recommandé, car cela peut entraîner des variations de luminosité significatives et des dommages par surintensité potentiels en raison de la variance naturelle de la tension directe (V_F) d'un composant à l'autre, même au sein d'une même classe.

La valeur de la résistance (R) peut être calculée avec la loi d'Ohm : R = (V_Alim- V_F) / I_F, où I_Fest le courant de fonctionnement souhaité (par ex. 20mA) et V_Fdoit être choisie de manière conservatrice, souvent en utilisant la valeur maximale de la fiche technique (2,4V) pour garantir que le courant ne dépasse pas les limites dans toutes les conditions.

8.2 Gestion thermique en application

Pour des performances et une durée de vie optimales :

• Utiliser le plot thermique (P3) :Toujours connecter le troisième plot recommandé (P3, Anode) à un remplissage de cuivre ou un motif de vias thermiques dédié sur le PCB pour servir de dissipateur.
• Respecter le déclassement en courant :Respecter la règle de déclassement de 0,75 mA/°C pour des températures ambiantes supérieures à 45°C. Par exemple, à 65°C ambiant, le courant continu maximal est réduit à : 50 mA - [0,75 mA/°C * (65°C - 45°C)] = 35 mA.
• Mise en page PCB :Utiliser une épaisseur et une surface de cuivre adéquates autour des plots de la LED pour évacuer la chaleur du composant.

8.3 Intégration optique

La lentille intégrée procurant un angle de vision de 70/45 degrés élimine le besoin d'optiques secondaires dans de nombreuses applications de signalétique, simplifiant la conception mécanique. Pour les applications nécessitant des diagrammes de faisceau différents, les données d'angle de vision typique et la courbe de diagramme de rayonnement doivent être consultées pour modéliser le résultat optique final.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED CMS standard (par ex. boîtiers 3528, 5050) ou aux LED PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), la LTLMH4 EV7DA offre des avantages distincts pour la signalétique :

• Contrôle optique supérieur :Le boîtier à lentille dédié procure un angle de vision plus étroit et mieux contrôlé (70/45°) sans lentilles additionnelles, réduisant le coût et la complexité du système.
• Intensité lumineuse plus élevée :Une intensité typique de 4200 mcd est nettement supérieure à celle des LED CMS d'indication générales, la rendant adaptée aux applications en lumière ambiante élevée ou à longue distance de vision.
• Boîtier robuste :L'utilisation d'une résine époxy avancée résistante à l'humidité et aux UV offre une meilleure protection environnementale que les boîtiers standards, ce qui est critique pour la signalétique extérieure.
• Plot thermique :L'inclusion d'un plot thermique dédié (P3) est une caractéristique de conception visant une meilleure performance thermique que de nombreuses LED CMS standards, supportant des courants de commande plus élevés et une longévité améliorée.

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

Q1 : Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de crête (634nm) et la Longueur d'onde dominante (624nm) ?

R1 : La longueur d'onde de crête est la longueur d'onde unique au point le plus haut du spectre d'émission. La longueur d'onde dominante est dérivée de la science des couleurs (diagramme CIE) et représente la couleur perçue comme une longueur d'onde unique. Pour cette LED rouge, la longueur d'onde dominante de 624nm est le paramètre clé pour la spécification de couleur dans les applications.

Q2 : Puis-je commander cette LED à 50mA en continu ?

R2 : Oui, mais uniquement si la température ambiante est de 45°C ou moins. À des températures ambiantes plus élevées, le courant doit être déclassé selon la règle de 0,75 mA/°C pour éviter la surchauffe et une dégradation accélérée.

Q3 : Pourquoi une résistance série est-elle obligatoire même pour une commande en tension constante ?

R3 : La tension directe (V_F) d'une LED a une plage de tolérance (1,8-2,4V). Connecter plusieurs LED en parallèle directement à une source de tension fera que les LED avec une V_Fplus faible tireront un courant disproportionnellement plus important, entraînant un déséquilibre de luminosité et une défaillance potentielle. La résistance série fournit une contre-réaction, stabilisant le courant à travers chaque LED individuelle.

Q4 : Combien de fois puis-je retravailler une carte avec cette LED ?

R4 : La LED peut supporter un maximum de deux cycles de soudage par refusion. Le soudage manuel/retouche avec un fer (à ≤315°C pendant ≤3 secondes) ne doit être effectué qu'une seule fois. Dépasser ces limites risque d'endommager les fils de liaison internes ou le boîtier époxy.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau de messages de signalisation routière extérieur haute visibilité.

Exigences :Le panneau doit être clairement visible en plein soleil à une distance de 100 mètres. Il utilisera un réseau dense de pixels rouges. L'environnement de fonctionnement varie de -20°C à +60°C. La conception doit garantir une luminosité uniforme et une fiabilité à long terme.

Choix de conception avec la LTLMH4 EV7DA :

1. Sélection du composant :La haute intensité lumineuse typique (4200 mcd) répond à l'exigence de lisibilité en plein soleil. Le boîtier résistant à l'humidité/UV est essentiel pour une utilisation extérieure.
2. Circuit de commande :Les LED sont disposées en matrice. Chaque colonne est commandée par une source de courant constant. Dans une colonne, les LED sont connectées en série pour garantir un courant identique, évitant le besoin de résistances individuelles par LED et améliorant l'efficacité. La tension d'alimentation est dimensionnée pour accommoder la somme des chutes de V_Fplus la marge pour le régulateur de courant.
3. Gestion thermique :Étant donné la possibilité d'une température ambiante élevée (jusqu'à 60°C), le courant de commande est déclassé. En utilisant le courant maximal de 50mA à 45°C et un déclassement de 0,75mA/°C, le courant maximal à 60°C est de 38,75mA. Une conception conservatrice fixe le courant de fonctionnement à 30mA. Le PCB est conçu avec un large plan de masse thermique connecté à tous les plots P3 des LED. Des vias thermiques sous ce plan transfèrent la chaleur à l'arrière de la carte, qui est fixée au châssis en aluminium du panneau servant de dissipateur.
4. Classement pour l'uniformité :Pour garantir une apparence uniforme, des LED d'une seule classe d'intensité lumineuse (par ex. EU ou EV) et d'une seule classe de tension directe (par ex. 2A) sont spécifiées pour toute la production, minimisant les variations de pixel à pixel.
5. Processus de fabrication :Le classement MSL3 est communiqué au fabricant sous-traitant. Il suit les procédures de séchage prescrites si la durée de vie hors sachet est dépassée et adhère strictement au profil de refusion avec un pic à 260°C pour éviter les dommages au boîtier.

Ce cas démontre comment les paramètres détaillés de la fiche technique informent directement les décisions de conception critiques pour un produit final fiable et performant.