Fiche technique de la lampe LED CMS LTWMR4DZ3KA - Boîtier 4.2x4.2x6.9mm - Tension 2.6-3.3V - Couleur Blanche - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une lampe LED à montage en surface (CMS) de haute luminosité. Conçu pour les processus d'assemblage automatisés, ce composant offre des performances optiques supérieures dans un boîtier compact adapté aux applications de signalisation exigeantes.

1.1 Avantages principaux et positionnement produit

L'avantage principal de cette LED réside dans sa conception optique intégrée. Le boîtier intègre une lentille qui fournit un diagramme de rayonnement contrôlé et étroit, éliminant le besoin d'optiques secondaires dans de nombreuses applications. Cela permet une conception plus rationalisée et potentiellement un coût système réduit. Le dispositif est fabriqué à partir de matériaux époxy avancés offrant une excellente résistance à l'humidité et une protection aux UV, améliorant ainsi sa fiabilité pour une utilisation en intérieur comme en extérieur. Il est entièrement conforme aux directives RoHS, sans plomb et sans halogène.

1.2 Marché cible et applications

Cette LED est spécifiquement conçue pour la signalisation à haute visibilité. Ses principaux domaines d'application incluent les panneaux à messages vidéo, divers panneaux de signalisation routière et les panneaux d'affichage de messages généraux. La combinaison d'une intensité lumineuse élevée et d'un angle de vision contrôlé la rend idéale pour créer des affichages lumineux et lisibles avec une utilisation efficace de la lumière.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Une analyse complète des limites opérationnelles et des performances du dispositif dans des conditions standard.

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 ou sous ces limites n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance (Pd) :100 mW maximum. C'est la puissance totale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct :Un courant direct continu (IF) de 30 mA est la valeur maximale continue. Un courant direct de crête de 100 mA n'est autorisé qu'en conditions pulsées (rapport cyclique ≤ 1/10, largeur d'impulsion ≤ 10ms).
• Déclassement thermique :Le courant direct continu maximal doit être réduit linéairement par rapport à sa valeur nominale de 30mA à 25°C, à un taux de 0,54 mA par degré Celsius, pour des températures ambiantes (TA) supérieures à 55°C.
• Plages de température :Le dispositif est conçu pour fonctionner de -40°C à +85°C et peut être stocké de -40°C à +100°C.
• Soudage par refusion :Le boîtier peut supporter une température de crête de 260°C pendant un maximum de 10 secondes lors du processus de soudage par refusion.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante (TA) de 25°C et un courant direct (IF) de 20 mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 8500 mcd à un maximum de 21000 mcd, avec une valeur typique de 15000 mcd. La valeur Iv est classée, et le code de classification est indiqué sur l'emballage.
• Angle de vision (2θ1/2) :Défini comme l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité axiale (sur l'axe). La valeur typique est de 35°, avec un minimum spécifié de 30°.
• Tension directe (VF) :S'étend de 2,6 V (min) à 3,3 V (max) à 20mA.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 μA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée. Il est crucial de noter que le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; cette condition de test est uniquement à des fins de caractérisation.

3. Spécification du système de classement

Pour garantir l'uniformité dans l'application, les LED sont triées en classes (bins) en fonction de paramètres de performance clés.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Les LED sont classées en trois catégories principales en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à 20mA :
- Classe Y :8500 - 11500 mcd
- Classe Z :11500 - 16000 mcd
- Classe 1 :16000 - 21000 mcd
Une tolérance de ±15% s'applique aux limites de chaque classe.

3.2 Classement de la chromaticité (Teinte)

Le point de couleur blanc est contrôlé via des classes de coordonnées chromatiques définies sur le diagramme CIE 1931 (x, y). La fiche technique spécifie plusieurs rangs de teinte (par ex., 6U, 6L, 7U, 7L, 8U, 8L), chacun définissant une région quadrilatérale sur le diagramme de chromaticité. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec une cohérence de couleur strictement contrôlée. La marge de mesure pour les coordonnées de couleur est de ±0,01.

4. Informations mécaniques et sur le boîtier

4.1 Dimensions de contour

La LED présente un boîtier rectangulaire avec une lentille en dôme. Les dimensions clés incluent :
- Corps du boîtier : 4,2mm ±0,2mm x 4,2mm ±0,2mm.
- Hauteur totale : 6,9mm ±0,5mm.
- Les détails d'espacement et de saillie des broches sont fournis dans le dessin détaillé. Toutes les dimensions incluent les équivalents impériaux entre parenthèses.

4.2 Identification de la polarité et brochage

Le dispositif possède trois broches (P1, P2, P3). P1 et P3 sont désignées comme l'Anode (+), et P2 est désignée comme la Cathode (-). La polarité correcte doit être respectée lors de la conception du circuit imprimé et de l'assemblage.

4.3 Modèle de pastille de soudure recommandé

Un modèle de pastille est suggéré pour la conception du circuit imprimé. Le modèle tient compte des trois broches et inclut une note concernant la pastille thermique. La pastille associée à la broche P3 est spécifiquement recommandée pour être connectée à un dissipateur thermique ou un mécanisme de refroidissement afin d'aider à la gestion thermique pendant le fonctionnement.

5. Directives d'assemblage, de manipulation et de fiabilité

5.1 Sensibilité à l'humidité et stockage

Ce composant est classé Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) 3 selon la norme JEDEC J-STD-020.
- Les LED dans un sac barrière à l'humidité non ouvert peuvent être stockées jusqu'à 12 mois à <30°C et 90% HR.
- Une fois le sac ouvert, les composants doivent être conservés à <30°C et 60% HR et doivent être soudés dans les 168 heures (7 jours).
- 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 en atelier dépasse 168 heures, ou si les composants sont exposés à >30°C et 60% HR. Le séchage ne doit être effectué qu'une seule fois.

5.2 Processus de soudage

Soudage par refusion (Recommandé) :
- Pré-chauffage : 150-200°C.
- Durée maximale de pré-chauffage : 120 secondes.
- Température de crête : 260°C maximum.
- Temps au-dessus de 260°C : 10 secondes maximum.
- Le dispositif est conçu pour le soudage par refusion et n'est pas adapté au soudage par immersion. La refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois.
Soudage manuel (Fer) :
- Température maximale du fer : 315°C.
- Temps de soudage maximal par broche : 3 secondes.
- Cela ne doit être fait qu'une seule fois.

5.3 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après soudage, seuls des solvants à base d'alcool tels que l'alcool isopropylique (IPA) doivent être utilisés.

6. Emballage et informations de commande

6.1 Emballage en bande et bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse embossée enroulée sur bobine pour l'assemblage automatisé par pick-and-place. Les dimensions de la bande sont spécifiées pour garantir la compatibilité avec les équipements CMS standard. Chaque bobine complète contient 1 000 pièces. La bobine et la bande sont étiquetées pour indiquer la présence de Dispositifs Sensibles à l'Électricité Statique (ESD), nécessitant des procédures de manipulation sécuritaires.

7. Notes d'application et considérations de conception

7.1 Circuits d'application typiques

Dans une application typique, la LED est pilotée par une source de courant constant pour garantir une sortie lumineuse stable et une longue durée de vie. Une simple résistance en série peut être utilisée pour des applications basiques, calculée sur la base de la tension d'alimentation (Vcc), de la tension directe de la LED (VF) et du courant direct souhaité (IF) : R = (Vcc - VF) / IF. Par exemple, avec une alimentation de 5V, une VF de 3,0V et un IF cible de 20mA, la valeur de la résistance serait (5V - 3,0V) / 0,02A = 100 Ohms. La puissance nominale de la résistance doit également être prise en compte (P = (Vcc - VF) * IF). Pour des applications haute fiabilité ou de précision, des circuits intégrés pilotes LED dédiés sont recommandés.

7.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit relativement faible (max 100mW), une gestion thermique efficace est cruciale pour maintenir les performances et la durée de vie, en particulier dans des environnements à température ambiante élevée ou dans des matrices densément peuplées. La connexion recommandée de la pastille thermique (P3) à une zone de cuivre sur le circuit imprimé agit comme un répartiteur de chaleur. Pour les conceptions nécessitant plusieurs LED, il convient de prévoir un espacement adéquat et éventuellement d'utiliser des circuits imprimés à âme métallique (MCPCB) pour gérer la charge thermique collective.

7.3 Intégration optique

La lentille intégrée avec un angle de vision de 35° est une caractéristique clé. Les concepteurs doivent vérifier que ce diagramme de faisceau répond aux exigences de leur application en termes d'uniformité de luminosité et de cône de vision. Pour des angles de vision plus larges, un modèle de LED différent ou un diffuseur secondaire serait nécessaire. Le faisceau étroit est avantageux pour diriger la lumière efficacement vers une zone spécifique, comme la face d'un panneau, avec un minimum de dispersion.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED CMS standard (par ex., boîtiers PLCC), ce dispositif offre une intensité lumineuse significativement plus élevée dans un facteur de forme de type lampe traversante avec un faisceau pré-collimaté. Cela élimine le coût et la complexité d'alignement liés à l'ajout d'une lentille optique séparée. Comparée à d'autres LED haute puissance, elle fonctionne à un courant plus faible (20mA contre 350mA+), simplifiant la conception du pilote et réduisant les défis thermiques du système tout en fournissant une luminosité élevée adaptée à la signalisation.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle est la différence entre les classes d'intensité Y, Z et 1 ?
R : Elles représentent différentes plages de sortie lumineuse minimale. La classe 1 a la sortie la plus élevée (16000-21000 mcd), suivie de la classe Z (11500-16000 mcd), puis de la classe Y (8500-11500 mcd). La sélection dépend de l'exigence de luminosité de l'application.

Q : Puis-je piloter cette LED à 30mA en continu ?
R : Oui, 30mA est le courant direct continu maximal nominal. Cependant, à des températures ambiantes élevées (au-dessus de 55°C), le courant doit être déclassé comme spécifié. Pour une longévité et des performances stables optimales, il est recommandé de fonctionner à ou en dessous du 20mA typique.

Q : Pourquoi y a-t-il une durée de vie en atelier de 168 heures après ouverture du sac ?
R : Le classement MSL 3 indique que le boîtier absorbe l'humidité de l'air. Après 168 heures dans les conditions d'atelier (<30°C/60% HR), l'humidité absorbée peut atteindre un niveau susceptible de causer des dommages au boîtier (comme des fissures ou un délaminage) pendant le processus de soudage par refusion à haute température. Dépasser ce délai nécessite un séchage pour éliminer l'humidité.

Q : Une précaution anti-statique (ESD) est-elle nécessaire ?
R : Oui. L'emballage est marqué comme contenant des Dispositifs Sensibles à l'Électricité Statique. Les précautions de manipulation ESD standard, telles que l'utilisation de bracelets de mise à la terre et de postes de travail mis à la terre, doivent être suivies lors de la manipulation manuelle pour éviter les dommages dus à la décharge électrostatique.

10. Principes de fonctionnement et technologie

Il s'agit d'une LED blanche basée sur la technologie semi-conductrice InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium). Elle génère de la lumière bleue à partir de la puce InGaN. Cette lumière bleue excite ensuite une couche de phosphore à l'intérieur du boîtier. Le phosphore convertit une partie de la lumière bleue en longueurs d'onde plus longues (jaune, rouge), et le mélange de la lumière bleue restante et de la lumière émise par le phosphore donne la perception de la lumière blanche. Le mélange spécifique de phosphores détermine la température de couleur corrélée (CCT) et les coordonnées de chromaticité, qui sont contrôlées via le processus de classement par teinte. Le boîtier époxy transparent sert à la fois d'enceinte protectrice et d'élément optique primaire, façonnant la sortie lumineuse selon l'angle de vision spécifié.