Fiche technique LTW-C193SS2 - LED CMS - Épaisseur 0,4 mm - Tension directe 2,5-2,9V - Blanc - Puissance 35 mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTW-C193SS2 est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS) conçue pour les applications électroniques modernes et compactes. Il se caractérise par son profil exceptionnellement mince, mesurant seulement 0,40 mm de hauteur, ce qui le rend adapté aux applications avec des contraintes d'espace sévères. Le dispositif utilise un matériau semi-conducteur InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) pour produire une lumière blanche, offrant des niveaux de luminosité élevés. Il est conditionné sur bande de 8mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, facilitant la compatibilité avec les équipements automatisés de placement rapide couramment utilisés dans la fabrication électronique.

Cette LED est classée comme produit vert et est conforme à la directive sur la restriction des substances dangereuses (RoHS). Sa conception est compatible avec les processus standards de soudage par refusion infrarouge (IR), la méthode prédominante pour fixer les composants CMS aux cartes de circuits imprimés (PCB). Le boîtier est conforme aux normes de l'Electronic Industries Alliance (EIA), garantissant une compatibilité mécanique avec les systèmes de placement standards de l'industrie.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Pour le LTW-C193SS2, celles-ci sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. La dissipation de puissance continue maximale est de 35 milliwatts (mW). Le courant direct continu ne doit pas dépasser 10 mA en fonctionnement continu. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct crête de 50 mA est autorisé, mais uniquement dans des conditions spécifiques : un rapport cyclique de 1/10 (10%) et une largeur d'impulsion de 0,1 milliseconde. Dépasser ces limites de courant peut entraîner une température de jonction excessive, une dégradation accélérée du matériau semi-conducteur et une défaillance catastrophique.

Le dispositif est conçu pour une plage de température de fonctionnement de -20°C à +80°C. La plage de température de stockage est plus large, de -40°C à +85°C, indiquant les conditions dans lesquelles la LED peut être conservée sans alimentation. Une note critique spécifie que faire fonctionner la LED en polarisation inverse dans un circuit d'application peut causer des dommages ou une défaillance. Par conséquent, les conceptions de circuit doivent garantir que la LED n'est pas soumise à une tension inverse pendant l'utilisation normale.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Les caractéristiques électriques et optiques sont mesurées dans des conditions de test standard de Ta=25°C et d'un courant direct (IF) de 2 mA, ce qui sert de point de référence commun pour comparer les performances des LED.

• Intensité lumineuse (Iv) :Ce paramètre mesure la luminosité perçue de la lumière émise par l'œil humain. L'Iv pour le LTW-C193SS2 a une valeur minimale de 18,0 millicandelas (mcd) et un maximum (typique) de 71,0 mcd à 2mA. La valeur Iv réelle pour une unité spécifique est classée et marquée sur son sachet d'emballage.
• Angle de vision (2θ1/2) :Défini comme l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité à 0 degré (sur l'axe). Cette LED présente un large angle de vision de 130 degrés, offrant un motif de lumière large et diffus adapté au rétroéclairage et aux applications d'indicateurs.
• Coordonnées de chromaticité (x, y) :Ces coordonnées définissent le point de couleur de la lumière blanche sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. Les valeurs typiques sont x=0,29 et y=0,31. Une tolérance de ±0,01 est appliquée à ces coordonnées. La couleur est mesurée à l'aide d'un spectromètre qui approxime la courbe de réponse oculaire de l'observateur standard CIE.
• Tension directe (VF) :La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit le courant direct spécifié. À IF=2mA, VF varie d'un minimum de 2,50 volts à un maximum de 2,90 volts. Ce paramètre est important pour concevoir le circuit de limitation de courant pour la LED.
• Courant inverse (IR) :Le faible courant de fuite qui circule lorsqu'une tension inverse est appliquée. Il est spécifié comme un maximum de 10 microampères (μA) à une tension inverse (VR) de 5V. La fiche technique indique explicitement que cette condition de test est uniquement à des fins de caractérisation et que le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en inverse.

La fiche technique inclut des notes de mise en garde importantes concernant les décharges électrostatiques (ESD). Les LED sont sensibles aux ESD, et les procédures de manipulation doivent inclure l'utilisation de bracelets antistatiques, de gants antistatiques et d'équipements correctement mis à la terre pour prévenir les dommages.

3. Explication du système de binning

Pour gérer les variations naturelles du processus de fabrication des semi-conducteurs, les LED sont triées en bacs de performance. Le LTW-C193SS2 utilise un système de binning tridimensionnel basé sur la Tension Directe (VF), l'Intensité Lumineuse (Iv) et la Teinte (Chromaticité).

3.1 Bacs de Tension Directe (VF)

Les LED sont catégorisées en quatre bacs VF (Y1, Y2, Y3, Y4), chacun représentant une plage de 0,1V dans la spécification globale de 2,50V à 2,90V. Par exemple, le bac Y1 inclut les LED avec VF entre 2,50V et 2,60V à IF=2mA. Une tolérance de ±0,1V est appliquée à chaque bac. Une VF cohérente dans un lot aide à garantir une luminosité uniforme lorsque les LED sont pilotées par une source de tension constante ou dans des configurations parallèles simples (bien qu'un pilotage en courant constant soit fortement recommandé).

3.2 Bacs d'Intensité Lumineuse (Iv)

Trois bacs Iv (M, N, P) sont définis. Le bac M couvre la plage 18,0-28,0 mcd, le bac N couvre 28,0-45,0 mcd, et le bac P couvre 45,0-71,0 mcd, tous mesurés à IF=2mA. Une tolérance de ±15% est associée à chaque bac. Sélectionner des LED du même bac Iv est crucial pour les applications nécessitant une luminosité uniforme, comme les matrices de rétroéclairage multi-LED ou les panneaux d'indicateurs d'état.

3.3 Bacs de Teinte (Chromaticité)

Le point de couleur blanc est trié en six régions (S1 à S6) sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. Chaque bac est défini par une zone quadrilatère spécifiée par quatre ensembles de coordonnées (x, y). Par exemple, le bac S2 couvre approximativement les coordonnées entre x:0,274-0,294 et y:0,258-0,319. Un diagramme dans la fiche technique représente visuellement ces bacs. Une tolérance de ±0,01 s'applique aux coordonnées (x, y). Utiliser des LED du même bac de teinte est essentiel pour éviter des différences de couleur visibles dans les applications multi-LED.

4. Informations mécaniques et de conditionnement

4.1 Dimensions du boîtier

La LED présente un format de boîtier standard de LED à puce. Les dimensions clés incluent la hauteur totale de 0,40 mm. La fiche technique fournit un dessin dimensionnel détaillé avec toutes les mesures critiques, y compris l'espacement des pastilles, la largeur du composant et la taille de la lentille. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres, avec une tolérance générale de ±0,10 mm sauf indication contraire. Une note indique que la marque d'identification de la cathode (une marque blanche) peut être partiellement recouverte par la lentille, une orientation soigneuse lors du placement est donc nécessaire.

4.2 Schéma de pastilles de soudage recommandé

Un motif de pastilles (empreinte) recommandé pour le PCB est fourni pour assurer la formation fiable des joints de soudure pendant la refusion. Les dimensions et l'espacement suggérés des pastilles sont donnés pour obtenir des congés de soudure corrects et une résistance mécanique. Une note recommande une épaisseur maximale de pochoir de 0,10 mm pour l'application de la pâte à souder afin d'éviter un dépôt excessif et un risque de pontage.

4.3 Conditionnement en bande et bobine

Les LED sont fournies dans une bande porteuse gaufrée avec une bande de protection, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. La largeur de la bande est de 8 mm. La capacité standard de la bobine est de 5000 pièces. Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA 481-1. Les notes clés de conditionnement incluent : les poches vides sont scellées avec la bande de protection ; la quantité minimale de commande pour les restes est de 500 pièces ; et un maximum de deux composants manquants consécutifs (poches vides) est autorisé par bobine.

5. Directives de soudage et d'assemblage

5.1 Profil de soudage par refusion

La LED est compatible avec le soudage par refusion infrarouge. La condition de soudage maximale absolue est une température de pic de 260°C pendant un maximum de 10 secondes. Un profil de refusion suggéré est fourni, incluant typiquement une phase de préchauffage, une montée en température, une zone de refusion au pic et une période de refroidissement. La fiche technique souligne que le profil optimal dépend de la conception spécifique du PCB, de la pâte à souder et du four utilisé, et recommande une caractérisation au niveau de la carte.

5.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, il doit être effectué avec une extrême prudence. La température maximale recommandée de la panne du fer à souder est de 300°C, avec un temps de soudage maximum de 3 secondes par joint. Le soudage manuel ne doit être effectué qu'une seule fois pour éviter les dommages par contrainte thermique au boîtier de la LED.

5.3 Nettoyage

Le nettoyage après soudage doit être effectué avec soin. Seuls les agents de nettoyage spécifiés doivent être utilisés. La fiche technique recommande d'utiliser de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante. La LED doit être immergée pendant moins d'une minute. Des liquides chimiques non spécifiés peuvent endommager le boîtier plastique ou le matériau de la lentille.

6. Stockage et manipulation

Stockage des emballages scellés :Les LED dans leur emballage d'origine, non ouvert et étanche à l'humidité (avec dessiccant) doivent être stockées à 30°C ou moins et à 90% d'humidité relative (HR) ou moins. La durée de conservation dans ces conditions est d'un an.

Stockage des emballages ouverts :Une fois le sachet étanche à l'humidité ouvert, les LED sont sensibles à l'humidité ambiante. L'environnement de stockage ne doit pas dépasser 30°C et 60% HR. Il est fortement recommandé que les LED retirées de leur emballage d'origine soient soumises au soudage par refusion IR dans les 672 heures (28 jours).

Stockage prolongé et séchage :Pour un stockage au-delà de 672 heures en dehors du sachet d'origine, les LED doivent être conservées dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote. Si les LED ont été exposées aux conditions ambiantes pendant plus de 672 heures, elles doivent être séchées à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet \"pop-corn\" (fissuration du boîtier) pendant la refusion.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Scénarios d'application typiques

Le profil ultra-mince (0,4mm) rend cette LED idéale pour les applications où l'espace vertical est critique. Les applications principales incluent : le rétroéclairage ultra-fin pour les appareils mobiles (téléphones, tablettes), l'électronique portable, les indicateurs d'état dans l'électronique grand public compacte, et l'éclairage de panneaux dans les interfaces de contrôle industriel minces. Son large angle de vision est bénéfique pour les applications nécessitant un éclairage uniforme et diffus plutôt qu'un faisceau focalisé.

7.2 Considérations de conception de circuit

• Pilotage du courant :Pilotez toujours les LED avec une source de courant constant, et non une source de tension constante, pour assurer une sortie lumineuse stable et prévenir l'emballement thermique. Le courant de fonctionnement recommandé est égal ou inférieur au maximum de 10 mA DC.
• Résistance de limitation de courant :Lors de l'utilisation d'une simple source de tension avec une résistance en série, calculez la valeur de la résistance à l'aide de la formule R = (V_alimentation - VF_LED) / I_souhaitée. Utilisez la VF maximale de la fiche technique (2,9V) pour une conception prudente afin de garantir que le courant ne dépasse pas la valeur souhaitée.
• Protection ESD :Incorporez des diodes de protection ESD sur les lignes du PCB connectées à l'anode/cathode de la LED si l'assemblage ou le produit fini est susceptible d'être manipulé dans des environnements non contrôlés contre les ESD.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurez un dégagement thermique adéquat dans les pastilles du PCB, surtout si plusieurs LED sont placées très près les unes des autres ou si la température ambiante est élevée. Cela aide à maintenir une température de jonction plus basse, ce qui préserve la durée de vie de la LED et la stabilité de sa couleur.

7.3 Considérations de conception optique

Pour les applications d'indicateurs, tenez compte du large angle de vision de 130 degrés. Des guides de lumière ou des diffuseurs peuvent être nécessaires pour façonner la sortie lumineuse ou masquer la source ponctuelle discrète de la LED. Pour le rétroéclairage, la sélection du binning (Iv et Teinte) est primordiale. Utilisez des LED d'un seul bac, étroit, pour obtenir une luminosité et une couleur uniformes sur l'ensemble de l'affichage ou du panneau.

8. Facteurs de fiabilité et de durée de vie

Bien que la fiche technique ne fournisse pas de durée de vie spécifique L70 ou L50 (heures jusqu'à 70% ou 50% de maintien du flux lumineux), la durée de vie d'une LED est principalement influencée par sa température de jonction de fonctionnement. Les facteurs clés affectant la fiabilité incluent :

• Courant de fonctionnement :Piloter la LED à ou en dessous de son courant nominal (10mA DC) est essentiel. Fonctionner au-dessus de cette valeur augmente exponentiellement la température de jonction et accélère la dépréciation du flux lumineux et le décalage de couleur.
• Température ambiante :Fonctionner près de la limite supérieure de la plage spécifiée (+80°C) réduira la durée de vie effective. Réduire le courant de fonctionnement à des températures ambiantes plus élevées est une bonne pratique.
• Respect du processus de soudage :Suivre le profil de refusion recommandé et éviter une chaleur excessive lors du soudage manuel prévient les dommages internes aux fils de liaison et le délaminage du boîtier, qui sont des modes de défaillance courants.
• ESD et surcontrainte électrique :Une manipulation appropriée et une protection du circuit préviennent les défaillances catastrophiques immédiates ou les dommages latents qui se manifestent par des défaillances précoces sur le terrain.

9. Comparaison technique et contexte du marché

Le LTW-C193SS2 appartient à la catégorie des LED à puce ultra-minces. Sa principale caractéristique distinctive est sa hauteur de 0,40 mm. Comparé aux LED de boîtier standard 0603 ou 0402 qui mesurent typiquement 0,6-0,8 mm de haut, ce dispositif offre une réduction significative du profil. La technologie InGaN pour la lumière blanche offre généralement une efficacité plus élevée et de meilleures options de rendu des couleurs par rapport aux technologies plus anciennes comme le bleu converti par phosphore sur un substrat différent. Le large angle de vision de 130 degrés est standard pour les LED à puce sans lentille intégrée et convient à de nombreuses applications d'éclairage général. Les critères de sélection clés par rapport aux produits concurrents seraient la combinaison spécifique d'épaisseur, de luminosité (Iv à un courant donné), de tension directe et de la granularité de son système de binning, qui permet un appariement précis de la couleur et de la luminosité dans les applications exigeantes.