Fiche technique de la LED orange LTL403FDBK - Lampe à trou traversant - 5mm ronde - 2.4V - 20mA - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTL403FDBK est une lampe LED à montage traversant conçue pour les applications d'indicateur général. Il utilise un matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour produire une lumière orange. Cet appareil se caractérise par sa fiabilité à l'état solide, sa longue durée de vie opérationnelle et sa compatibilité avec les niveaux de commande des circuits intégrés, ce qui le rend adapté pour être utilisé comme indicateur de niveau ou témoin lumineux dans divers équipements électroniques.

Le produit est fabriqué sans plomb (Pb) et est conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses). Son boîtier principal est un format standard rond de 5mm avec une lentille transparente, offrant un large angle de vision pour une visibilité depuis plusieurs directions.

1.1 Avantages principaux

• Conformité environnementale :Construction sans plomb et conforme RoHS.
• Haute fiabilité :La conception à l'état solide garantit une longue durée de vie opérationnelle et une grande durabilité.
• Facilité d'intégration :Compatible avec les niveaux logiques standard des CI, simplifiant la conception du circuit.
• Performance optique :La lentille transparente offre un bon rendement lumineux et un angle de vision défini.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Dissipation de puissance (P_D) :72 mW maximum. C'est la puissance totale que le dispositif peut dissiper en toute sécurité sous forme de chaleur.
• Courant direct de crête (I_FP) :60 mA maximum, en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms).
• Courant direct continu (I_F) :20 mA maximum en courant continu.
• Plage de température de fonctionnement (T_A) :-40°C à +85°C. Le dispositif est conçu pour des environnements à température industrielle.
• Plage de température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C.
• Température de soudure des broches :260°C pendant 5 secondes, mesurée à 2.0 mm du corps de la LED.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont spécifiés à une température ambiante (T_A) de 25°C et un courant direct (I_F) de 10 mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_v) :50 mcd (Min), 140 mcd (Typ), 240 mcd (Max). C'est la luminosité perçue de la LED. La garantie inclut une tolérance de ±15%.
• Angle de vision (2θ_1/2) :40 degrés (Typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur axiale (sur l'axe).
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :611 nm (Typique). C'est la longueur d'onde à laquelle le spectre de sortie est le plus fort.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :598.0 nm (Min), 605.0 nm (Typ), 613.5 nm (Max). C'est la longueur d'onde unique qui définit la couleur perçue de la LED, dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :17 nm (Typique). Cela indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise.
• Tension directe (V_F) :1.9 V (Min), 2.4 V (Typ). La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit le courant direct spécifié.
• Courant inverse (I_R) :100 μA maximum à une tension inverse (V_R) de 5V. Le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement en inverse ; ce paramètre est uniquement à des fins de test.

3. Explication du système de tri

Les LED sont triées en lots (bins) en fonction de paramètres optiques clés pour assurer la cohérence au sein d'une application. La tolérance de tri s'applique aux limites de chaque lot.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Unités : mcd @ 10mA. Tolérance par limite de lot : ±15%.

• Lot CD :Minimum 50 mcd, Maximum 85 mcd.
• Lot EF :Minimum 85 mcd, Maximum 140 mcd.
• Lot GH :Minimum 140 mcd, Maximum 240 mcd.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

Unités : nm @ 10mA. Tolérance par limite de lot : ±1 nm.

• Lot H22 :598.0 nm à 600.0 nm.
• Lot H23 :600.0 nm à 603.0 nm.
• Lot H24 :603.0 nm à 606.5 nm.
• Lot H25 :606.5 nm à 610.0 nm.
• Lot H26 :610.0 nm à 613.5 nm.

Ce tri permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des points de couleur très spécifiques, ce qui est crucial pour les applications nécessitant une correspondance des couleurs ou des exigences esthétiques spécifiques.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes de performance typiques essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans différentes conditions. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas reproduits en texte, leurs implications sont analysées ci-dessous.

4.1 Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)

La caractéristique I-V est non linéaire, typique d'une diode. La tension directe spécifiée (V_F) de 2.4V à 10mA est un paramètre de conception clé. Lorsque le courant augmente, V_Faugmentera légèrement en raison de la résistance série du semi-conducteur et des broches. Cette courbe est cruciale pour concevoir la résistance de limitation de courant dans le circuit de commande.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

L'intensité lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct sur une certaine plage. Il n'est pas recommandé de fonctionner au-dessus du courant continu maximal absolu (20mA) car cela peut entraîner une dégradation accélérée, une durée de vie réduite et une défaillance potentiellement catastrophique. La relation peut devenir sous-linéaire à des courants très élevés en raison des effets thermiques.

4.3 Distribution spectrale

La courbe de sortie spectrale montre un pic autour de 611 nm (orange) avec une demi-largeur typique de 17 nm. La longueur d'onde dominante, utilisée pour le tri, est calculée à partir de ce spectre pour définir le point de couleur. La bande passante étroite est caractéristique de la technologie AlInGaP, offrant une bonne saturation des couleurs.

4.4 Dépendance à la température

La performance des LED est sensible à la température. Typiquement, la tension directe (V_F) a un coefficient de température négatif (diminue avec l'augmentation de la température), tandis que l'intensité lumineuse diminue avec l'augmentation de la température de jonction. Fonctionner dans la plage de température spécifiée est essentiel pour maintenir les performances et la fiabilité.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif est une LED traversante ronde standard de 5mm. Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres (pouces fournis à titre indicatif).
• La tolérance standard est de ±0.25mm (±0.010\") sauf indication contraire.
• La saillie maximale de la résine sous la collerette est de 1.0mm (0.04\").
• L'espacement des broches est mesuré au point où les broches sortent du corps du boîtier.

5.2 Identification de la polarité

Pour les LED traversantes, la cathode est généralement identifiée par un méplat sur le bord de la lentille ou par la broche la plus courte. Il convient de consulter la fiche technique pour le marquage de polarité spécifique de cette référence. Une polarité correcte est essentielle au fonctionnement.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Formage des broches

• Le pliage doit être effectué à un point situé à au moins 3mm de la base de la lentille de la LED.
• La base du cadre de broches ne doit pas être utilisée comme point d'appui pendant le pliage.
• Le formage des broches doit être effectué à température ambiante normale etavantle processus de soudure.
• Pendant l'assemblage du PCB, utilisez la force de clinchage minimale nécessaire pour éviter d'imposer un stress mécanique excessif sur le boîtier de la LED.

6.2 Processus de soudure

• Un espace libre minimum de 2mm doit être maintenu entre la base de la lentille et le point de soudure.
• Il faut éviter d'immerger la lentille dans la soudure.
• Aucune contrainte externe ne doit être appliquée sur les broches pendant que la LED est à température élevée due à la soudure.

Conditions de soudure recommandées :

• Fer à souder :Température maximale 350°C, temps maximum 3 secondes (une seule fois).
• Soudure à la vague :
  • Préchauffage : Maximum 100°C pendant jusqu'à 60 secondes.
  • Vague de soudure : Maximum 260°C pendant jusqu'à 5 secondes.

Note importante :Le soudage par refusion infrarouge (IR) n'est pas un procédé adapté pour cette lampe LED de type traversant. Une température ou un temps excessif peut provoquer une déformation de la lentille ou une défaillance du dispositif.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécification d'emballage

Les LED sont emballées en plusieurs niveaux pour la manutention en vrac :

• Emballage primaire :1000, 500, 200 ou 100 pièces par sachet d'emballage.
• Carton intérieur :10 sachets d'emballage par carton intérieur, totalisant 10 000 pièces.
• Carton extérieur :8 cartons intérieurs par carton extérieur, totalisant 80 000 pièces.

8. Recommandations d'application

8.1 Utilisation prévue et limitations

Cette LED est destinée aux équipements électroniques ordinaires, y compris les équipements de bureau, les dispositifs de communication et les applications domestiques. Elle n'est pas conçue pour des applications où une fiabilité exceptionnelle est requise, en particulier lorsque la défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (par exemple, l'aviation, les systèmes médicaux, les dispositifs de sécurité critiques). Une consultation avec le fournisseur est nécessaire pour de telles applications à haute fiabilité.

8.2 Conception du circuit de commande

Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Pour assurer une luminosité uniforme lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle, il estfortement recommandéd'utiliser une résistance de limitation de courant individuelle en série avec chaque LED (Modèle de circuit A).

Évitez de connecter des LED directement en parallèle sans résistances individuelles (Modèle de circuit B). De petites variations dans la caractéristique de tension directe (V_F) entre les LED individuelles peuvent provoquer un déséquilibre de courant important, entraînant une luminosité inégale et un surcourant potentiel dans certains dispositifs.

La valeur de la résistance série (R_s) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R_s= (V_alimentation- V_F) / I_F, où V_Fest la tension directe de la LED (utiliser la valeur typique ou max pour la marge de conception) et I_Fest le courant direct souhaité (par exemple, 10mA).

8.3 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED sont sensibles aux dommages causés par les décharges électrostatiques. Les précautions recommandées incluent :

• Utiliser des bracelets antistatiques ou des gants antistatiques lors de la manipulation.
• S'assurer que tous les équipements, postes de travail et rayonnages de stockage sont correctement mis à la terre.
• Utiliser des ioniseurs pour neutraliser la charge statique qui peut s'accumuler sur la lentille en plastique.

9. Stockage et manipulation

• Environnement de stockage :Ne doit pas dépasser 30°C et 70% d'humidité relative.
• Durée de conservation :Les LED retirées de leur emballage d'origine doivent être utilisées dans les trois mois.
• Stockage à long terme :Pour un stockage prolongé hors de l'emballage d'origine, stocker dans un récipient scellé avec un dessiccant ou dans un dessiccateur purgé à l'azote.
• Nettoyage :Si nécessaire, nettoyer uniquement avec des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique.

10. Comparaison technique et considérations

10.1 Technologie des matériaux : AlInGaP

L'utilisation du Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) comme matériau semi-conducteur actif offre des avantages pour les LED orange, rouges et jaunes. Comparée aux technologies plus anciennes, AlInGaP offre généralement une efficacité lumineuse plus élevée, une meilleure stabilité thermique et une durée de vie opérationnelle plus longue. La longueur d'onde de crête de 611 nm et la largeur spectrale étroite sont des résultats directs de ce système de matériaux.

10.2 Traversant vs. Montage en surface

Il s'agit d'un dispositif traversant, ce qui signifie qu'il est conçu pour être inséré dans des trous métallisés sur un PCB et soudé sur le côté opposé. Cette technologie offre une haute résistance mécanique et est souvent préférée pour les prototypes, les kits éducatifs ou les applications où un assemblage ou une réparation manuelle est anticipé. Elle est de plus en plus remplacée par les boîtiers CMS (Composant Monté en Surface) dans la fabrication automatisée à grand volume en raison de leur taille plus petite et de leur profil plus bas.

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

Q1 : Puis-je alimenter cette LED à 20mA en continu ?
R1 : Oui, 20mA est la valeur maximale absolue du courant direct continu. Pour un fonctionnement fiable à long terme, il est courant de déclasser cette valeur. Fonctionner à la condition de test typique de 10mA ou légèrement au-dessus (par exemple, 15-18mA) prolongera la durée de vie et améliorera la stabilité.

Q2 : Pourquoi y a-t-il une tolérance de ±15% sur les limites des lots d'intensité lumineuse ?
R2 : Cela tient compte des variations du système de mesure et garantit que le processus de tri est pratiquement réalisable. Cela signifie qu'une LED étiquetée dans le lot \"EF\" (85-140 mcd) pourrait en réalité mesurer aussi bas que 72.25 mcd ou aussi haut que 161 mcd aux extrêmes de la tolérance. Les concepteurs doivent tenir compte de cette dispersion dans leurs conceptions optiques.

Q3 : Que se passe-t-il si je soude trop près du corps de la LED ?
R3 : Une chaleur excessive conduite par les broches peut endommager les fils de liaison internes, dégrader la puce semi-conductrice ou faire fondre/déformer la lentille en plastique. Cela peut provoquer une défaillance immédiate ou réduire considérablement la durée de vie de la LED. Maintenez toujours l'espace libre minimum de 2mm.

Q4 : Puis-je l'utiliser pour des appareils alimentés par batterie ?
R4 : Oui, sa tension directe typique de 2.4V à 10mA la rend adaptée pour fonctionner avec une pile bouton 3V (comme CR2032) ou deux piles AA/AAA en série (3V). Une résistance série est obligatoire pour limiter le courant provenant de la tension de batterie plus élevée.

12. Étude de cas d'intégration

Scénario :Conception d'un panneau avec quatre indicateurs de statut orange pour un produit électronique grand public alimenté par une ligne d'alimentation 5V DC.

Étapes de conception :

1. Sélection du courant :Choisir un courant direct (I_F) de 15mA pour un bon équilibre entre luminosité et longévité, bien en dessous du maximum de 20mA.
2. Référence de tension :Utiliser la tension directe maximale (V_F) de la fiche technique pour une conception conservatrice. Bien que la valeur typique soit de 2.4V, utiliser une valeur comme 2.6V offre une marge.
3. Calcul de la résistance : R_s= (V_alimentation- V_F) / I_F= (5V - 2.6V) / 0.015A = 160 Ohms. La valeur standard E24 la plus proche est 160Ω ou 150Ω.
4. Puissance nominale de la résistance : P_R= I_F²* R_s= (0.015)²* 160 = 0.036W. Une résistance standard de 1/8W (0.125W) ou 1/10W est largement suffisante.
5. Schéma du circuit :Utiliser quatre circuits indépendants (LED + résistance 160Ω) connectés en parallèle à la ligne 5V. Ne pas connecter les quatre LED à une seule résistance partagée.
6. Implantation PCB :S'assurer que les trous de montage de la LED maintiennent la distance de pliage des broches de 3mm et que les pastilles de soudure sont placées à >2mm du contour du corps de la LED sur le PCB.

13. Principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Dans cette LED AlInGaP spécifique, l'énergie libérée lors de cette recombination électron-trou est principalement sous forme de photons (lumière) avec une énergie correspondant à la partie orange du spectre visible (~611 nm de longueur d'onde). La lentille en époxy transparente sert à protéger la puce semi-conductrice, à façonner le faisceau lumineux de sortie et à améliorer l'extraction de la lumière du matériau.

14. Tendances technologiques

La tendance générale dans le conditionnement des LED va vers des facteurs de forme plus petits et la technologie de montage en surface (CMS) pour l'assemblage automatisé. Cependant, les LED traversantes comme le boîtier rond de 5mm restent pertinentes pour le marché des amateurs, les fins éducatives, le support de produits existants et les applications nécessitant une très haute résistance mécanique. Les avancées dans les matériaux AlInGaP et les semi-conducteurs III-V associés continuent de repousser les limites de l'efficacité (lumens par watt) et de la fiabilité. De plus, il y a un développement continu dans les technologies à conversion de phosphore pour obtenir une gamme de couleurs plus large à partir d'un seul matériau semi-conducteur, bien que pour les LED monochromatiques orange, l'AlInGaP à émission directe reste la technologie dominante et la plus efficace.