Fiche technique de la LED bleue LTL-R42FTBN4D - Diamètre 5mm - Tension directe 3,8V - Courant 20mA - Puissance 117mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes du LTL-R42FTBN4D, un voyant LED à montage traversant. Cet appareil fait partie d'une famille de LED proposées dans divers formats de boîtiers, notamment 3mm, 4mm, 5mm, rectangulaires et cylindriques, conçues pour répondre aux besoins d'applications variées d'indication de statut dans de multiples industries. Le modèle spécifique LTL-R42FTBN4D se caractérise par son émission bleue, utilisant une puce semi-conductrice InGaN avec une longueur d'onde pic typique de 470nm, logée dans un boîtier standard T-1 (5mm) avec une lentille diffusante blanche.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

Le LTL-R42FTBN4D est conçu pour la fiabilité et la facilité d'intégration dans les circuits électroniques. Ses caractéristiques clés incluent une conception optimisée pour un assemblage simple sur carte de circuit imprimé, contribuant à des processus de fabrication efficaces. L'appareil présente une faible teneur en halogènes, en accord avec les considérations environnementales et réglementaires. Il est entièrement compatible avec les niveaux logiques des circuits intégrés, ne nécessitant qu'un faible courant de commande, ce qui simplifie la conception de l'alimentation et réduit la consommation électrique globale du système. La lentille diffusante blanche offre un angle de vision large et uniforme, améliorant la visibilité. De plus, la LED offre une haute efficacité lumineuse, délivrant une sortie lumineuse tout en maintenant une faible dissipation de puissance.

1.2 Applications cibles et marchés

Cette LED convient à un large éventail d'applications nécessitant une indication visuelle de statut claire et fiable. Les marchés cibles principaux incluent l'industrie informatique, où elle peut être utilisée pour les voyants d'alimentation, d'activité du disque ou de statut réseau sur les ordinateurs de bureau, serveurs et périphériques. Dans le secteur des communications, elle est applicable pour les indicateurs sur les routeurs, commutateurs, modems et autres équipements de réseau. L'électronique grand public comme les équipements audio/vidéo, les appareils ménagers et divers dispositifs portables représente un autre domaine d'application significatif. Sa robustesse la rend également adaptée à une utilisation dans les panneaux de contrôle et l'instrumentation industriels.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Une compréhension approfondie des limites et des caractéristiques de fonctionnement de l'appareil est cruciale pour une conception fiable.

2.1 Limites absolues maximales

Ces limites définissent les seuils de contrainte au-delà desquels des dommages permanents à l'appareil peuvent survenir. Le fonctionnement sous ou à ces limites n'est pas garanti. Les limites absolues maximales sont spécifiées à une température ambiante (TA) de 25°C. La dissipation de puissance continue maximale est de 117 milliwatts. L'appareil peut supporter un courant direct continu de 20mA. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct crête de 100mA est autorisé, mais uniquement sous des conditions strictes : un rapport cyclique de 1/10 ou moins et une largeur d'impulsion ne dépassant pas 10 microsecondes. La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C, tandis que la plage de température de stockage s'étend de -55°C à +100°C. Pendant le soudage, les broches peuvent supporter une température de 260°C pendant un maximum de 5 secondes, à condition que le point de soudure soit à au moins 2,0mm (0,079 pouces) du corps de la LED.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres définissent les performances de l'appareil dans des conditions de fonctionnement normales, typiquement à TA=25°C et un courant direct (IF) de 20mA. L'intensité lumineuse (Iv) a une valeur typique de 400 millicandelas (mcd), avec un minimum garanti de 180 mcd et un maximum de 880 mcd, soumis à une tolérance de test de ±15%. L'angle de vision (2θ1/2), défini comme l'angle total auquel l'intensité chute à la moitié de sa valeur axiale, est de 60 degrés. La longueur d'onde d'émission pic (λP) est de 468 nm. La longueur d'onde dominante (λd), qui définit perceptuellement la couleur, varie de 460 nm à 475 nm. La largeur de bande spectrale (Δλ) est de 25 nm. La tension directe (VF) mesure typiquement 3,8V, avec un maximum de 3,8V. Le courant inverse (IR) est un maximum de 10 microampères lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée ; il est crucial de noter que cet appareil n'est pas conçu pour fonctionner sous polarisation inverse.

3. Spécification du système de classement

Pour garantir la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en classes basées sur des paramètres clés.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

La sortie lumineuse est classée en classes identifiées par un code à une lettre. Chaque classe a une valeur d'intensité minimale et maximale définie, mesurée en millicandelas (mcd) à IF=20mA. La structure de classement est la suivante : Classe H (180-240 mcd), Classe J (240-310 mcd), Classe K (310-400 mcd), Classe L (400-520 mcd), Classe M (520-680 mcd) et Classe N (680-880 mcd). Une tolérance de ±15% s'applique aux limites de chaque classe. Le code de classe spécifique pour l'intensité est marqué sur chaque sachet d'emballage, permettant aux concepteurs de sélectionner des LED avec la plage de luminosité souhaitée pour leur application.

3.2 Classement de la longueur d'onde dominante

La couleur, définie par la longueur d'onde dominante, est également classée pour garantir la cohérence de la teinte. Les classes sont identifiées par un code alphanumérique (par exemple, B07, B08, B09). Les plages de longueur d'onde correspondantes sont : B07 (460,0 - 465,0 nm), B08 (465,0 - 470,0 nm) et B09 (470,0 - 475,0 nm). Une tolérance serrée de ±1 nanomètre est maintenue pour chaque limite de classe. Ce classement précis est essentiel pour les applications où l'appariement des couleurs entre plusieurs LED est critique.

4. Analyse des courbes de performance

Les représentations graphiques des caractéristiques clés fournissent un aperçu plus profond du comportement de l'appareil dans des conditions variables.

La fiche technique inclut des courbes caractéristiques typiques, qui sont inestimables pour l'analyse de conception. Ces courbes décrivent visuellement la relation entre le courant direct et l'intensité lumineuse, montrant comment la sortie lumineuse augmente avec le courant. Elles illustrent également la relation tension directe versus courant direct, nécessaire pour calculer la résistance de limitation de courant appropriée. De plus, les courbes de dépendance à la température montreraient typiquement comment des paramètres comme l'intensité lumineuse et la tension directe varient avec les changements de température ambiante ou de jonction, bien que des points de données de courbes spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni. Les concepteurs doivent se référer aux données graphiques complètes pour comprendre les exigences de déclassement et les performances sous des températures non standard.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions de contour et tolérances

La LED est conforme à un contour de boîtier rond traversant standard T-1 (5mm). Toutes les dimensions sont fournies en millimètres, avec une conversion en pouces. La tolérance générale pour les dimensions est de ±0,25mm (0,010 pouces) sauf indication contraire spécifique. Les notes mécaniques clés incluent : la saillie maximale de la résine sous la collerette est de 1,0mm (0,04 pouces) ; l'espacement des broches est mesuré au point où les broches émergent du corps du boîtier. Les concepteurs doivent intégrer ces tolérances dans leur conception de PCB et leurs conceptions mécaniques.

6. Directives de soudage et d'assemblage

Une manipulation appropriée est essentielle pour maintenir l'intégrité et les performances de l'appareil.

6.1 Stockage et nettoyage

Pour un stockage à long terme, l'ambiance ne doit pas dépasser 30°C ou 70% d'humidité relative. Les LED retirées de leur emballage d'origine, protégeant de l'humidité, devraient idéalement être utilisées dans les trois mois. Pour un stockage prolongé en dehors de l'emballage d'origine, elles doivent être conservées dans un conteneur scellé avec un dessiccant ou dans une atmosphère d'azote. Si un nettoyage est nécessaire, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique doivent être utilisés.

6.2 Formage des broches

Si les broches doivent être pliées, cela doit être fait avant le processus de soudage et à température ambiante normale. Le pli doit être effectué à un point pas plus proche que 3mm de la base de la lentille de la LED. Il est crucial que la base du cadre de broches lui-même ne soit pas utilisée comme point d'appui pendant le pliage, car cela peut solliciter la fixation interne de la puce et provoquer une défaillance.

6.3 Paramètres du processus de soudage

Un espace minimum de 2mm doit être maintenu entre la base de la lentille et le point de soudure. Il faut éviter de tremper la lentille dans la soudure. Aucune contrainte externe ne doit être appliquée aux broches pendant que la LED est à haute température. Les conditions recommandées sont :
Soudage manuel (Fer) :Température maximale 350°C, temps maximum 3 secondes par broche (une seule fois).
Soudage à la vague :Préchauffer à un maximum de 100°C pendant jusqu'à 60 secondes. Vague de soudure à un maximum de 260°C pendant jusqu'à 5 secondes. La position d'immersion doit garantir que la soudure ne s'approche pas à moins de 2mm de la base de la lentille.
Dépasser ces limites de température ou de temps peut provoquer une déformation de la lentille ou une défaillance catastrophique de la LED.

7. Emballage et informations de commande

Le LTL-R42FTBN4D est disponible en quantités d'emballage standard pour s'adapter à différentes échelles de production. L'unité de base est un sachet d'emballage, disponible en quantités de 1000, 500, 200 ou 100 pièces par sachet. Pour des volumes plus importants, dix de ces sachets d'emballage sont combinés dans un carton intérieur, totalisant 10 000 pièces. Enfin, huit cartons intérieurs sont emballés dans un carton extérieur principal, fournissant une quantité en vrac de 80 000 pièces par carton extérieur. Il est noté qu'à l'intérieur d'un lot d'expédition, seul l'emballage final peut contenir une quantité non complète.

8. Recommandations de conception d'application

8.1 Conception du circuit de commande

Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Pour garantir une luminosité uniforme lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle, il est fortement recommandé d'utiliser une résistance de limitation de courant individuelle en série avec chaque LED. Le schéma intitulé "Circuit Model (A)" dans la fiche technique illustre cette approche correcte. Il est déconseillé de simplement connecter les LED en parallèle sans résistances individuelles (comme dans "Circuit Model (B)") car de petites variations dans la caractéristique de tension directe (Vf) de chaque LED provoqueront une division inégale du courant, entraînant des différences notables de luminosité.

8.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Cette LED est sensible aux dommages causés par les décharges électrostatiques ou les surtensions. Un programme complet de contrôle ESD est conseillé pour la manipulation et l'assemblage. Les mesures clés incluent : les opérateurs portant des bracelets de poignet conducteurs ou des gants antistatiques ; s'assurer que tout l'équipement, les postes de travail et les racks de stockage sont correctement mis à la terre ; et utiliser des ioniseurs pour neutraliser la charge statique qui peut s'accumuler sur la lentille plastique en raison des frottements. Un programme de formation et de certification pour le personnel travaillant dans la zone protégée contre l'électricité statique est également recommandé.

9. Comparaison technique et considérations de conception

Comparée aux LED à lentille non diffusante ou claire, la lentille diffusante blanche du LTL-R42FTBN4D offre un angle de vision plus large et plus uniforme, la rendant supérieure pour les applications où l'indicateur doit être visible sous différents angles. Sa faible exigence en courant la rend compatible avec la commande directe depuis les broches GPIO d'un microcontrôleur, souvent sans nécessiter d'étage de commande à transistor, simplifiant la conception du circuit. Les concepteurs doivent soigneusement calculer la valeur de la résistance série en fonction de la tension d'alimentation, de la tension directe de la LED (en utilisant la valeur maximale de 3,8V pour une conception conservatrice) et du courant direct souhaité (typiquement 20mA ou moins pour une durée de vie plus longue). La dissipation de puissance dans la résistance doit également être vérifiée.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 5V ?
R : Oui, mais vous devez utiliser une résistance série de limitation de courant. La valeur peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Valim - Vf_LED) / If. En utilisant les valeurs typiques (5V - 3,8V) / 0,020A = 60 ohms. Une résistance standard de 62 ou 68 ohms serait appropriée, garantissant que le courant reste proche ou en dessous de 20mA.

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde pic et la longueur d'onde dominante ?
R : La longueur d'onde pic (λP) est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est la plus élevée (468 nm). La longueur d'onde dominante (λd) est dérivée des coordonnées de couleur sur le diagramme de chromaticité CIE et représente la longueur d'onde unique qui correspond le mieux à la couleur perçue de la lumière (460-475 nm). Pour la conception, la longueur d'onde dominante est plus pertinente pour la spécification de couleur.

Q : Comment interpréter le code de classe d'intensité lumineuse ?
R : Le code de classe (par exemple, H, J, K) imprimé sur le sachet indique la plage de sortie lumineuse minimale et maximale garantie pour les LED à l'intérieur. Pour une luminosité cohérente dans un tableau, spécifiez et utilisez des LED de la même classe d'intensité.

11. Exemple d'application pratique

Scénario : Conception d'une barre d'état à 4 LED pour un commutateur réseau.La barre doit indiquer la vitesse de liaison (par exemple, 10/100/1000 Mbps) et l'activité. En utilisant le LTL-R42FTBN4D, le concepteur devrait : 1) Sélectionner des LED de la même classe d'intensité lumineuse (par exemple, Classe K) et de la même classe de longueur d'onde dominante (par exemple, B08) pour l'uniformité. 2) Pour une alimentation de microcontrôleur de 3,3V, calculer la résistance série : R = (3,3V - 3,8V) / 0,02A = -25 ohms. Ce résultat négatif indique que 3,3V est insuffisant pour polariser directement la LED à 20mA. Le concepteur doit soit utiliser une tension d'alimentation plus élevée (comme 5V), soit commander la LED à un courant plus faible, en acceptant une luminosité réduite. Avec une alimentation 5V, une résistance de 68 ohms donnerait environ 17,6mA, ce qui est sûr et fournit une bonne luminosité. 3) S'assurer que les trous du PCB sont dimensionnés pour le diamètre de broche de 0,6mm et maintenir l'espacement de 2mm entre la soudure et le corps. 4) Programmer le microcontrôleur pour allumer les LED appropriées en fonction du statut du réseau.

12. Principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons du matériau de type n se recombinent avec les trous du matériau de type p dans la région active. 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 la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé. Le LTL-R42FTBN4D utilise un semi-conducteur composé de nitrure de gallium-indium (InGaN), conçu pour avoir une largeur de bande interdite correspondant à l'émission de lumière bleue avec un pic autour de 470 nanomètres. La lentille en époxy diffusante blanche encapsule la puce semi-conductrice, fournit une protection mécanique et diffuse la lumière émise pour créer un large angle de vision.

13. Tendances technologiques

Le marché des LED traversantes, bien que mature, continue de voir des améliorations incrémentielles en efficacité et fiabilité. Les tendances dans l'industrie LED au sens large, telles que le développement de matériaux avec une efficacité quantique interne plus élevée et des techniques d'encapsulation améliorées pour une meilleure gestion thermique et une meilleure extraction de la lumière, bénéficient indirectement à toutes les formes de LED. Il y a une constante poussée pour des tensions directes plus basses et une efficacité lumineuse plus élevée (plus de sortie lumineuse par watt d'entrée électrique). Pour les applications d'indication, la demande de couleur et de luminosité cohérentes (classement serré) reste élevée, motivée par l'automatisation et les attentes de qualité dans les produits finaux. Alors que les LED à montage en surface (SMD) dominent les nouvelles conceptions pour leur taille plus petite et leur adéquation à l'assemblage automatisé par pick-and-place, les LED traversantes conservent des marchés significatifs dans le prototypage, les kits éducatifs, les secteurs de réparation et les applications où la robustesse mécanique ou l'assemblage manuel est préféré.