Fiche technique de la lampe LED LTLMH4TGX7DA - Dimensions 4.2x4.2x6.2mm - Tension 2.9V - Puissance 0.105W - Vert 525nm - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une lampe LED CMS haute luminosité. Le composant est conçu comme un dispositif à montage en surface (CMS) compatible avec les procédés d'assemblage SMT standard et de soudage par refusion industrielle. Il est proposé dans un boîtier adapté aux applications nécessitant un diagramme de rayonnement contrôlé sans optique supplémentaire.

1.1 Avantages principaux

• Haute intensité lumineuse :Offre une luminosité élevée pour sa taille de boîtier.
• Efficacité énergétique :Caractérisé par une faible consommation d'énergie et une haute efficacité lumineuse.
• Construction robuste :Utilise une technologie époxy avancée offrant une résistance supérieure à l'humidité et une protection contre les UV.
• Conformité environnementale :Le produit est sans plomb, sans halogène et conforme aux directives RoHS.
• Angle de vision étroit :La lentille du boîtier est conçue pour fournir un angle de vision contrôlé et étroit (70/45° typique), la rendant adaptée aux applications d'éclairage directionnel comme les panneaux sans nécessiter d'optique secondaire.

1.2 Marché cible & Applications

Cette LED cible principalement les applications de signalisation et d'affichage où la fiabilité, la luminosité et la distribution de lumière contrôlée sont critiques. Les applications typiques incluent :

• Panneaux et affichages à messages vidéo.
• Panneaux d'information et de guidage routier.
• Panneaux de messages et d'information généraux.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance (Pd) :105 mW maximum. C'est la puissance totale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct :Le courant direct continu est nominalement de 30 mA. Un courant direct de crête plus élevé de 100 mA est autorisé en conditions pulsées (rapport cyclique ≤ 1/10, largeur d'impulsion ≤ 10ms).
• Déclassement thermique :Le courant direct continu maximum doit être linéairement déclassé de 0,5 mA/°C pour des températures ambiantes (TA) supérieures à 45°C.
• Plage de température :Fonctionnement : -40°C à +85°C. Stockage : -40°C à +100°C.
• Soudage par refusion :Supporte une température de crête maximale de 260°C pendant 10 secondes, compatible avec les profils de refusion standard sans plomb.

2.2 Caractéristiques électriques & optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante (TA) de 25°C et définissent les performances du dispositif dans des conditions de fonctionnement normales.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend de 5000 mcd (min) à 14500 mcd (max) à un courant de test (IF) de 20 mA, avec une valeur typique de 9200 mcd. Une tolérance de test de ±15% est appliquée aux limites des classes.
• Tension directe (VF) :Typiquement 2,9V, avec une plage de 2,5V à 3,5V à IF=20mA. Ce paramètre est crucial pour la conception du pilote et la gestion thermique.
• Angle de vision (2θ1/2) :70/45 degrés (typique). Ce diagramme asymétrique indique un faisceau plus étroit sur un axe, idéal pour certaines applications de signalisation.
• Longueur d'onde dominante (λd) :525 nm (typique), spécifiant la couleur verte perçue de la LED. La plage est de 520 nm à 530 nm.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λP) :Typiquement 517 nm, représentant le pic dans la distribution spectrale de puissance.
• Demi-largeur spectrale (Δλ) :Approximativement 35 nm, indiquant la pureté spectrale de la lumière verte.
• Courant inverse (IR) :Maximum 10 μA à une tension inverse (VR) de 5V. Le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; ce test est uniquement pour la caractérisation des fuites.

2.3 Caractéristiques thermiques

Une gestion thermique efficace est essentielle pour maintenir les performances et la longévité de la LED. Les considérations clés incluent :

• La limite de dissipation de puissance de 105 mW et la courbe de déclassement démarrant à 45°C soulignent la nécessité d'une conception thermique de PCB adéquate.
• Le motif de pastille recommandé inclut une pastille thermique (P3) destinée à être connectée à un dissipateur ou un mécanisme de refroidissement pour distribuer la chaleur opérationnelle.
• Il est conseillé d'éviter un refroidissement rapide après la température de crête du soudage par refusion pour prévenir un choc thermique au boîtier.

3. Spécification du système de classement

Pour assurer la cohérence de couleur et de luminosité dans les applications de production, les LED sont triées en classes.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Les LED sont classées en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à 20mA. Les codes de classe et les plages sont :

• GV :5000 – 6500 mcd
• GW :6500 – 8500 mcd
• GX :8500 – 11100 mcd
• GY :11100 – 14500 mcd

Note : Une tolérance de ±15% s'applique à chaque limite de classe.

3.2 Classement par longueur d'onde dominante

Les LED sont également triées par leur longueur d'onde dominante pour contrôler la cohérence de couleur :

• G1 :520 – 525 nm
• G2 :525 – 530 nm

Note : Une tolérance de ±1 nm s'applique à chaque limite de classe.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans le document (ex. Fig.1, Fig.6), les caractéristiques typiques pour cette classe de dispositif peuvent être déduites des données tabulaires :

• Relation de la courbe IV :La tension directe (VF) est directement liée au courant direct (IF). Fonctionner au courant typique de 20mA donne une VF d'environ 2,9V. Dépasser le courant maximum augmentera la chute de tension et la dissipation de puissance.
• Dépendance à la température :L'intensité lumineuse diminue typiquement lorsque la température de jonction augmente. L'exigence de déclassement pour le courant direct au-dessus de 45°C est un indicateur direct de cette relation, nécessitant une gestion thermique pour un flux lumineux constant.
• Distribution spectrale :Avec une longueur d'onde dominante de 525nm et une demi-largeur spectrale d'environ 35nm, la LED émet une lumière verte relativement pure centrée dans le spectre vert.

5. Informations mécaniques & sur le boîtier

5.1 Dimensions d'encombrement

Le boîtier a un empreinte rectangulaire avec une lentille. Les dimensions clés (en mm) incluent :

• Taille du corps : 4,2 ±0,2 (L) x 4,2 ±0,2 (l).
• Hauteur totale : 6,2 ±0,5.
• Espacement des broches (où les broches sortent du boîtier) : 2,0 ±0,5.
• Une protubérance de résine maximale de 1,0mm sous la bride est autorisée.
• La tolérance générale est de ±0,25mm sauf indication contraire.

5.2 Identification de polarité & Conception des pastilles

• Polarité :Le dispositif a trois pastilles : P1 (Anode), P2 (Cathode) et P3 (Anode). P3 sert également de pastille thermique principale.
• Motif de pastille recommandé :L'empreinte inclut une pastille plus grande pour P3 afin de faciliter le transfert de chaleur vers le PCB. Un rayon de congé (R0,5) est suggéré sur la conception de la pastille. Cette LED est conçue pour le soudage par refusion et n'est pas adaptée au soudage par immersion.

6. Directives de soudage & d'assemblage

6.1 Stockage & Sensibilité à l'humidité

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

• Les sachets non ouverts peuvent être stockés à <30°C / 90% HR jusqu'à 12 mois.
• Après ouverture, les composants doivent être soudés dans les 168 heures (7 jours) lorsqu'ils sont stockés à <30°C / 60% HR.
• Un séchage à 60°C ±5°C pendant 20 heures est requis si la carte indicateur d'humidité montre >10% HR, si la durée de vie hors sachet dépasse 168 heures, ou en cas d'exposition à >30°C / 60% HR. Le séchage ne doit être effectué qu'une seule fois.
• Les LED non utilisées doivent être stockées avec un dessiccant dans un sachet barrière à l'humidité refermé.

6.2 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion sans plomb est recommandé :

• Préchauffage/Imprégnation :150°C à 200°C pendant un maximum de 120 secondes.
• Temps liquideux (tL) :Le temps au-dessus de 217°C doit être de 60 à 150 secondes.
• Température de crête (Tp) :Maximum 260°C.
• Temps à ±5°C de la crête :Maximum 30 secondes.
• Temps de montée total :Le temps de 25°C à la crête ne doit pas dépasser 5 minutes.

Notes critiques de soudage :

• Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois.
• Le soudage manuel au fer (max 315°C pendant 3 secondes) ne doit pas être fait plus d'une fois.
• Évitez d'appliquer une contrainte externe à la LED pendant le soudage lorsqu'elle est à haute température.
• Évitez un refroidissement rapide après la température de crête.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire, utilisez des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique.

7. Conditionnement & Informations de commande

7.1 Spécification d'emballage

Les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée enroulée sur des bobines.

• Dimensions de la bande porteuse :Le pas des alvéoles est de 8,0 mm, la largeur de la bande est de 16,0 mm.
• Spécifications de la bobine :La bobine standard contient 1 000 pièces. Le diamètre de la bobine est de 330 mm ±2 mm.
• Avertissement ESD :L'emballage est marqué comme contenant des Dispositifs Sensibles à l'Électricité Statique (ESD), nécessitant des procédures de manipulation sûres.

8. Application & Recommandations de conception

8.1 Conception du circuit de commande

Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Pour un fonctionnement fiable et une uniformité d'intensité, surtout lors de la connexion de plusieurs LED en parallèle, il est fortement recommandé d'utiliser une résistance limitatrice de courant en série avec chaque LED. Cela compense la variation naturelle de la tension directe (VF) entre les dispositifs individuels, empêchant l'accaparement du courant et assurant une luminosité constante.

8.2 Gestion thermique dans la conception

Compte tenu de la limite de dissipation de puissance et du déclassement thermique :

• Intégrez la pastille thermique recommandée (P3) dans la conception du PCB, en la connectant à une zone de cuivre ou à une structure de via thermique dédiée pour dissiper la chaleur.
• Pour les réseaux à haute densité ou les applications à température ambiante élevée, envisagez des mécanismes de refroidissement supplémentaires.
• Surveillez la température de jonction en fonctionnement pour vous assurer qu'elle reste dans des limites sûres pour une fiabilité à long terme.

8.3 Intégration optique

La lentille intégrée fournit un angle de vision de 70/45°. Les concepteurs doivent vérifier que ce diagramme de faisceau répond aux exigences de l'application en matière de distribution de lumière et de cône de vision. Pour des diagrammes très étroits ou spécifiques, une optique secondaire peut encore être nécessaire.

9. Comparaison & Différenciation technique

Comparé aux boîtiers CMS ou PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) standard, cette lampe à montage en surface offre des avantages distincts :

• Contrôle optique intégré :Le boîtier inclut une lentille conçue pour un diagramme de rayonnement spécifique et contrôlé (angle de vision étroit), réduisant ou éliminant le besoin d'optique externe supplémentaire dans de nombreuses applications de signalisation, ce qui simplifie l'assemblage et réduit les coûts.
• Haute luminosité au format CMS :Il offre des niveaux d'intensité lumineuse associés à des LED plus grandes ou discrètes dans un boîtier compact compatible avec l'assemblage SMT automatisé.
• Robustesse :L'utilisation de matériaux époxy avancés améliore la résistance à l'humidité et aux UV par rapport à certains boîtiers CMS standard, améliorant l'aptitude aux applications extérieures ou en environnements sévères.

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

10.1 Quelle est la différence entre la Longueur d'onde dominante et la Longueur d'onde de crête ?

La Longueur d'onde de crête (λP ~517nm) est la longueur d'onde unique à laquelle le spectre d'émission est le plus fort. La Longueur d'onde dominante (λd ~525nm) est une valeur calculée à partir des coordonnées de couleur sur le diagramme de chromaticité CIE ; elle représente la longueur d'onde unique qui décrit le mieux la couleur perçue de la lumière par l'œil humain. Pour les LED vertes, λd est souvent plus longue que λP.

10.2 Puis-je alimenter cette LED à 30mA en continu ?

Bien que la Valeur Maximale Absolue pour le courant direct continu soit de 30mA, un fonctionnement continu à cette limite nécessite une excellente gestion thermique pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres, car la dissipation de puissance sera proche du maximum de 105mW. Pour un fonctionnement fiable à long terme, il est conseillé de l'alimenter à ou en dessous de la condition de test de 20mA, sauf si la conception thermique a été validée de manière approfondie.

10.3 Pourquoi une résistance limitatrice de courant est-elle nécessaire pour chaque LED en parallèle ?

La tension directe (VF) a une plage (2,5V à 3,5V). Si plusieurs LED sont connectées directement en parallèle à une source de tension, la LED avec la VF la plus faible tirera un courant disproportionné, dépassant potentiellement ses spécifications et tombant en panne, provoquant une réaction en chaîne. Une résistance en série pour chaque LED aide à équilibrer le courant en ajoutant une impédance linéaire, assurant un partage de courant et une luminosité plus uniformes.

11. Étude de cas pratique de conception & d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'information routière compact.

1. Sélection des composants :Cette LED est choisie pour sa haute luminosité (pour assurer la visibilité en plein jour), sa couleur verte (pour les messages "autorisation de passer" ou d'information) et son angle de vision étroit (pour concentrer la lumière vers les conducteurs). La classe GY pourrait être sélectionnée pour une luminosité maximale.
2. Conception du circuit :Un circuit pilote à courant constant est conçu. Chaque LED dans une chaîne a une résistance en série calculée en fonction de la tension d'alimentation et de la VF typique (2,9V) au courant de fonctionnement souhaité (par exemple, 18mA pour une marge en dessous de la condition de test de 20mA).
3. Conception du PCB :L'empreinte PCB suit le motif de pastille recommandé. La pastille thermique (P3) est connectée à une grande zone de cuivre sur la carte avec des vias thermiques vers un plan de masse interne pour servir de dissipateur de chaleur.
4. Assemblage :La classification MSL3 est notée. Les cartes sont assemblées en utilisant un processus de refusion contrôlé respectant le profil de crête à 260°C. Les bobines ouvertes sont utilisées dans la durée de vie hors sachet de 168 heures.
5. Résultat :Le panneau atteint un éclairage lumineux et uniforme avec une couleur cohérente sur tous les éléments du message, un fonctionnement fiable sur une large plage de température et une longue durée de vie grâce à une conception thermique et électrique appropriée.

12. Principe de fonctionnement

Ce dispositif est une diode électroluminescente (LED). Il fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans un matériau semi-conducteur. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction P-N, les électrons et les trous se recombinent dans la région active (composée d'InGaN pour la lumière verte). Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique des couches semi-conductrices détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. La lentille époxy intégrée façonne et dirige ensuite cette lumière émise dans le diagramme de faisceau souhaité.

13. Tendances technologiques

Le format de lampe à montage en surface représente une tendance continue dans le conditionnement des LED :

• Intégration accrue :Aller au-delà des simples émetteurs vers des boîtiers qui intègrent le contrôle optique (lentilles), comme on le voit ici, réduisant la complexité du système.
• Efficacité & Luminance plus élevées :Les améliorations continues de l'épitaxie des semi-conducteurs et de la technologie des phosphores (pour les LED blanches) permettent d'obtenir plus de lumens par watt et une luminance plus élevée (luminosité par unité de surface) à partir de boîtiers plus petits.
• Fiabilité améliorée :Le développement de matériaux d'encapsulation plus robustes (comme l'époxy avancé mentionné) améliore la résistance aux cycles thermiques, à l'humidité et au rayonnement UV, élargissant les environnements d'application.
• Standardisation pour l'automatisation :Le format SMT est dominant, favorisant l'assemblage automatisé à haute vitesse par pick-and-place, ce qui réduit les coûts de fabrication et améliore la cohérence.