Fiche technique LTW-420DS4 - LED blanche 5mm T-1 - Tension directe 3,2V - Puissance dissipée 120mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTW-420DS4 est une diode électroluminescente (LED) blanche conçue pour un montage traversant sur des cartes de circuits imprimés (PCB). Il est proposé dans le boîtier de diamètre T-1 (5mm) très répandu, avec une lentille transparente, ce qui le rend adapté à un large éventail d'applications d'indication et d'éclairage. Le dispositif utilise la technologie InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) pour produire de la lumière blanche.

1.1 Avantages principaux

Les principaux avantages de cette LED incluent sa conformité aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), indiquant qu'il s'agit d'un produit sans plomb. Elle offre une haute efficacité lumineuse avec une consommation d'énergie relativement faible, ce qui la rend économe en énergie. Le dispositif est conçu pour être compatible avec les circuits intégrés en raison de ses faibles besoins en courant. Sa conception traversante permet un montage polyvalent sur PCB ou panneaux, offrant une stabilité mécanique.

1.2 Marchés cibles et applications

Cette LED est destinée à divers secteurs de l'électronique. Les principaux domaines d'application incluent les périphériques informatiques pour l'indication d'état, les équipements de communication, l'électronique grand public, les appareils électroménagers et les systèmes de contrôle industriel. Sa fonction principale est de servir d'indicateur d'état ou de source d'éclairage de faible intensité dans ces dispositifs.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principales caractéristiques électriques, optiques et thermiques de la LED telles que définies dans la fiche technique.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées au fonctionnement normal.

• Puissance dissipée (Pd) :120 mW maximum. C'est la puissance totale que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct continu (IF) :30 mA en continu. Dépasser ce courant augmente le risque d'emballement thermique et réduit la durée de vie.
• Courant direct de crête :100 mA, mais uniquement en conditions pulsées (rapport cyclique ≤ 1/10, largeur d'impulsion ≤ 10ms). Ceci est utile pour des flashs brefs et de haute intensité.
• Plage de température de fonctionnement (TA) :-30°C à +85°C. La LED est garantie de fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage (Tstg) :-40°C à +100°C.
• Température de soudure des broches :260°C pendant un maximum de 5 secondes, mesurée à 2,0 mm du corps de la LED. Ceci est critique pour le contrôle du processus d'assemblage.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques (TA=25°C)

Ce sont les paramètres de performance typiques dans des conditions de test standard.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 1150 mcd à une valeur typique de 2200 mcd et un maximum de 5500 mcd à un courant direct (IF) de 20 mA. L'intensité réelle est triée (classée), et une tolérance de ±15% est appliquée à la valeur garantie. Le code de tri Iv est marqué sur le sachet d'emballage.
• Angle de vision (2θ1/2) :45 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur au centre (0 degré). Un angle de 45 degrés fournit un faisceau relativement large adapté à l'indication générale.
• Tension directe (VF) :S'étend de 2,8V (min) à 3,2V (typ) à 3,8V (max) à IF=20mA. La tension directe est également triée, avec une marge de mesure de ±0,1V.
• Courant inverse (IR) :Maximum 10 μA à une tension inverse (VR) de 5V. Il est explicitement noté que le dispositif estnonconçu pour un fonctionnement en inverse ; ce paramètre est uniquement à des fins de test.
• Coordonnées de chromaticité (x, y) :Les valeurs typiques sont x=0,29, y=0,28 à IF=20mA, dérivées du diagramme de chromaticité CIE 1931. La teinte spécifique est également triée en régions définies sur ce diagramme.

2.3 Caractéristiques thermiques

Le facteur de déclassement pour le courant direct continu est spécifié comme linéaire à partir de 30°C à un taux de 0,45 mA/°C. Cela signifie que pour chaque degré Celsius d'augmentation de la température ambiante au-dessus de 30°C, le courant direct continu maximal autorisé doit être réduit de 0,45 mA pour éviter de dépasser la température de jonction maximale et les limites de puissance dissipée. Par exemple, à une température ambiante de 70°C, le courant continu maximal serait déclassé à environ 30 mA - (0,45 mA/°C * (70-30)°C) = 12 mA.

3. Explication du système de tri

Les paramètres clés de la LED sont triés pour assurer l'homogénéité au sein d'un lot de production et permettre aux concepteurs de sélectionner des composants correspondant à des exigences spécifiques.

3.1 Tri par intensité lumineuse (Iv)

Les LED sont classées en trois catégories d'intensité : QR (1150-1900 mcd), ST (1900-3200 mcd) et UV (3200-5500 mcd). Une tolérance de ±15% s'applique aux limites des catégories.

3.2 Tri par tension directe (VF)

La tension est triée par pas de 0,2V de 2,8V à 3,8V, avec les codes 2E à 6E. Ceci aide à concevoir des circuits d'alimentation en courant cohérents, en particulier lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle.

3.3 Tri par teinte (Chromaticité)

Le point de couleur blanc est trié selon les coordonnées de chromaticité CIE 1931. La fiche technique définit huit rangs de teinte principaux (A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1, D2), chacun représentant une zone quadrilatère spécifique sur le diagramme de chromaticité. Une tolérance de ±0,01 est appliquée à chaque limite de coordonnée de ces catégories. Ceci assure la cohérence de couleur entre les LED d'une même catégorie de teinte.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que l'extrait de fiche technique fourni mentionne des courbes typiques, une analyse standard couvrirait les relations suivantes, qui sont cruciales pour la conception.

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

Une LED est une diode avec une caractéristique I-V exponentielle. La courbe montre la relation entre le courant traversant la LED et la tension à ses bornes. La tension de "coude" est autour de la VF typique (3,2V). Fonctionner nettement au-dessus de cette tension de coude entraîne une augmentation rapide du courant, qui doit être contrôlée par une résistance de limitation de courant externe ou un pilote à courant constant.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Cette courbe montre généralement que l'intensité lumineuse augmente avec le courant direct, mais pas nécessairement de manière parfaitement linéaire, en particulier à des courants plus élevés où l'efficacité peut chuter en raison de l'échauffement. Le classement Iv de la fiche technique est spécifié à 20mA, ce qui est un point de fonctionnement courant.

4.3 Intensité lumineuse vs. Température ambiante

Le flux lumineux d'une LED diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. Comprendre ce déclassement est essentiel pour les applications fonctionnant dans des environnements à haute température afin de garantir le maintien d'une luminosité suffisante.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions de contour

La LED est dans un boîtier radial à broches T-1 (5mm). Le diamètre du corps est d'environ 5mm. Les broches sont conçues pour une insertion traversante. Le matériau du support/entretoise est spécifié comme étant du plastique nylon noir, et la lentille de la LED elle-même est blanche. Une note mécanique importante est que toutes les dimensions ont une tolérance de ±0,25mm sauf indication contraire.

5.2 Identification de la polarité

Pour les LED traversantes, la polarité est généralement indiquée par la longueur des broches (la broche la plus longue est l'anode, positif) et/ou par un méplat sur le bord de la lentille plastique (généralement adjacent à la cathode, négatif). Il convient de consulter la fiche technique pour le marquage spécifique de ce modèle.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée est cruciale pour éviter les dommages.

6.1 Formage des broches

Les broches doivent être pliées à un point situé à au moins 3 mm de la base de la lentille de la LED. La base du cadre de broches ne doit pas être utilisée comme point d'appui. Le pliage doit être effectué à température ambiante etavantle processus de soudure.

6.2 Processus de soudure

Soudure manuelle (Fer) :Température maximale 350°C pendant un maximum de 3 secondes par broche. Le point de soudure ne doit pas être plus proche que 2 mm de la base de la lentille/boule en époxy. Aucune contrainte ne doit être appliquée sur les broches pendant que la LED est chaude.
Soudure à la vague :Les conditions recommandées incluent un préchauffage jusqu'à 100°C pendant 60 secondes maximum, une température de vague de soudure de 260°C maximum pendant 5 secondes maximum. La position d'immersion ne doit pas être inférieure à 2 mm de la base de la boule en époxy. Il faut éviter d'immerger la lentille dans la soudure.
Note importante :Le soudage par refusion infrarouge (IR) est explicitement indiqué commenonadapté à ce produit LED de type traversant. Une température ou un temps excessif peut déformer la lentille ou provoquer une défaillance catastrophique.

6.3 Stockage et nettoyage

Pour le stockage, l'ambiance ne doit pas dépasser 30°C ou 70% d'humidité relative. Les LED retirées de leur emballage d'origine doivent être utilisées dans les trois mois. Pour un stockage plus long hors de l'emballage d'origine, un conteneur scellé avec dessiccant ou une atmosphère d'azote est recommandé. Si un nettoyage est nécessaire, des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique doivent être utilisés.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécification d'emballage

Les LED sont emballées dans des sachets. Les quantités standard par sachet sont 1000, 500, 200 ou 100 pièces. Dix de ces sachets sont placés dans un carton intérieur, totalisant 10 000 pièces. Huit cartons intérieurs sont emballés dans un carton d'expédition extérieur, ce qui donne un total de 80 000 pièces par carton extérieur. La fiche technique note que dans chaque lot d'expédition, seul le dernier emballage peut être un emballage non complet.

7.2 Étiquetage et identification

Le code de tri d'intensité lumineuse (Iv) est marqué sur chaque sachet d'emballage, permettant aux utilisateurs d'identifier le niveau de performance du contenu.

8. Recommandations d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Une LED est un dispositif fonctionnant en 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 (Circuit A dans la fiche technique). Connecter des LED directement en parallèle sans résistances individuelles (Circuit B) est déconseillé, car de petites variations de la tension directe (VF) entre les LED peuvent entraîner des différences significatives dans le partage du courant et, par conséquent, dans la luminosité. La valeur de la résistance peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Valim - VF) / IF, où VF est la tension directe typique ou maximale de la fiche technique, et IF est le courant de fonctionnement souhaité (par exemple, 20mA).

8.2 Considérations de conception

• Alimentation en courant :Toujours utiliser un mécanisme de limitation de courant (résistance ou pilote).
• Gestion thermique :Respecter les règles de dissipation de puissance et de déclassement du courant, en particulier dans des températures ambiantes élevées ou des espaces clos.
• Conception optique :L'angle de vision de 45 degrés est adapté à une vision large. Pour une lumière plus focalisée, des lentilles externes ou des réflecteurs peuvent être nécessaires.
• Implantation PCB :S'assurer que l'espacement des trous correspond à l'espacement des broches de la LED. Prévoir un dégagement suffisant autour du corps de la LED pour le rayon de courbure des broches de 3 mm et le dégagement de soudure de 2 mm.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux technologies plus anciennes comme les ampoules à incandescence, cette LED offre une efficacité énergétique bien supérieure, une durée de vie plus longue et des vitesses de commutation plus rapides. Au sein du marché des LED, ses principaux points de différenciation sont sa combinaison spécifique de boîtier (5mm T-1 traversant), couleur blanche, catégories d'intensité et de tension définies, et un angle de vision de 45 degrés. Elle est positionnée comme une LED d'indication à usage général plutôt que comme une source d'éclairage haute puissance.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED directement à partir d'une alimentation 5V ?
R : Non. Vous devez utiliser une résistance en série. Par exemple, avec une VF typique de 3,2V et un IF souhaité de 20mA, la valeur de la résistance serait (5V - 3,2V) / 0,02A = 90 Ohms. Une résistance standard de 91 ou 100 Ohms serait appropriée.

Q : Que signifie la "tolérance de ±15%" sur l'intensité lumineuse ?
R : Cela signifie que l'intensité réellement mesurée d'une LED d'une catégorie donnée (par exemple, catégorie ST : 1900-3200 mcd) pourrait être 15% supérieure ou inférieure aux limites nominales de la catégorie. Il s'agit d'une marge de variation de production.

Q : Pourquoi est-il si important de plier les broches à au moins 3 mm du corps ?
R : Plier plus près du corps crée une contrainte mécanique excessive sur les fils de liaison internes et l'encapsulation en époxy, ce qui peut entraîner une rupture immédiate ou des défaillances latentes avec le temps.

Q : Puis-je utiliser cette LED pour des applications extérieures ?
R : La fiche technique indique qu'elle convient aux enseignes intérieures et extérieures. Cependant, pour des environnements extérieurs sévères, des considérations de conception supplémentaires sont nécessaires pour l'étanchéité, la résistance aux UV des matériaux externes et des cycles de température plus larges.

11. Exemple pratique d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un routeur réseau.Le panneau nécessite 10 LED blanches brillantes pour indiquer l'alimentation, l'activité réseau et l'état des ports. Le concepteur sélectionne le LTW-420DS4 de la catégorie d'intensité UV pour une haute visibilité. Une ligne 5V est disponible sur le PCB. Le calcul de la résistance série est effectué en utilisant la VF maximale (3,8V) pour garantir que le courant ne dépasse jamais 20mA même avec les composants les plus défavorables : R = (5V - 3,8V) / 0,02A = 60 Ohms. Une résistance de 62 Ohms, 1/4W est choisie pour chaque LED. L'implantation PCB place les LED avec un espacement de broches de 2,54 mm (0,1"), et les trous sont positionnés pour permettre un rayon de courbure de 5 mm pour les broches après insertion. Pendant l'assemblage, un processus de soudure à la vague est utilisé avec les profils de température et de temps spécifiés, en veillant à ce que la vague de soudure ne touche pas le corps de la LED.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, 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 couleur (longueur d'onde) de la lumière émise est déterminée par la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur. Les LED blanches sont généralement créées en utilisant une puce LED bleue InGaN recouverte d'une couche de phosphore. La lumière bleue de la puce excite le phosphore, qui émet alors de la lumière jaune. La combinaison de la lumière bleue et jaune est perçue par l'œil humain comme blanche.

13. Tendances technologiques

La tendance générale de la technologie LED va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une densité de puissance plus élevée et un meilleur rendu des couleurs. Pour les LED de type indicateur comme le LTW-420DS4, les tendances incluent la miniaturisation (boîtiers plus petits comme les composants CMS 0402 ou 0201), l'intégration de résistances de limitation de courant dans le boîtier, et le développement de LED avec des angles de vision plus larges ou des diagrammes de faisceau spécifiques. La science des matériaux sous-jacente continue de s'améliorer, produisant des points de couleur plus cohérents et des durées de vie opérationnelles plus longues. Le passage aux normes RoHS et autres normes de conformité environnementale est désormais une exigence de base pour les composants électroniques.