Fiche technique LTW-C193DS5 - LED CMS ultra-mince 0,35mm - 3,15V Max - 70mW - Blanc - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS) ultra-mince. Le composant est conçu pour des applications nécessitant un facteur de forme compact et une émission de lumière blanche de haute luminosité. Sa construction principale utilise la technologie des semi-conducteurs InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium), réputée pour la génération efficace de lumière blanche. Le boîtier est exceptionnellement mince, le rendant adapté aux conceptions à espace restreint dans l'électronique moderne.

Les avantages principaux de cette LED incluent sa conformité aux réglementations environnementales, sa compatibilité avec les processus d'assemblage automatisés et son aptitude aux techniques standard de soudage par refusion infrarouge. Cela en fait un choix idéal pour la fabrication en grande série. Le marché cible englobe un large éventail d'appareils électroniques grand public et industriels où des voyants lumineux, un rétroéclairage ou un éclairage général sont requis dans un encombrement minimal.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Dissipation de puissance (Pd) :70 mW. C'est la quantité maximale de puissance que la LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dégrader ses performances ou provoquer une défaillance. Dépasser cette limite risque de provoquer un emballement thermique.
• Courant direct de crête (I_FP) :100 mA. C'est le courant instantané maximal autorisé en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms). Il est nettement supérieur au courant continu nominal.
• Courant direct continu (I_F) :20 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme. Les concepteurs doivent généralement opérer en dessous de cette valeur.
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-20°C à +80°C. Le fonctionnement du composant est garanti dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage (T_stg) :-55°C à +105°C. Le composant peut être stocké sans alimentation appliquée dans cette plage de température plus large.
• Condition de soudage infrarouge :260°C pendant 10 secondes. Ceci définit le pic de température et le profil temporel que le boîtier peut supporter pendant le soudage par refusion.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante standard de 25°C et définissent la performance du composant dans des conditions de fonctionnement normales.

• Intensité lumineuse (I_V) :S'étend de 45,0 mcd (minimum) à 180,0 mcd (typique) à un courant de test (I_F) de 5 mA. Ceci mesure la luminosité perçue de la lumière émise par l'œil humain, en utilisant un filtre qui approxime la courbe de réponse photopique CIE.
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés (typique). C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur maximale (sur l'axe). Un angle de vision aussi large indique un profil d'émission plus diffus, de type lambertien, adapté à l'éclairage de surface.
• Coordonnées de chromaticité (x, y) :Les valeurs typiques sont x=0,294, y=0,286 à I_F= 5mA. Ces coordonnées placent la couleur de la lumière blanche sur le diagramme de chromaticité CIE 1931, définissant sa teinte spécifique ou son "blanc". Une tolérance de ±0,01 s'applique à ces coordonnées.
• Tension directe (V_F) :S'étend de 2,70 V (minimum) à 3,15 V (maximum) à I_F= 5mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit du courant. C'est un paramètre critique pour la conception du circuit de pilotage (ex : calcul de la résistance de limitation de courant).
• Courant inverse (I_R) :10 μA (maximum) à une tension inverse (V_R) de 5V. Ce paramètre est uniquement à des fins de test ; le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse. L'application d'une tension inverse en circuit peut provoquer une défaillance immédiate.

Notes importantes :La fiche technique souligne la sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD). Une manipulation appropriée avec des bracelets et un équipement mis à la terre est obligatoire. L'appareil de test spécifié pour la chromaticité et l'intensité lumineuse est un instrument CAS140B.

3. Explication du système de classement

Pour garantir la cohérence en production de masse, les LED sont triées en classes de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants aux caractéristiques étroitement contrôlées.

3.1 Classement de la tension directe (V_F)

Les LED sont catégorisées en trois classes selon leur tension directe à 5mA :

- Classe A :2,70V - 2,85V

- Classe B :2,85V - 3,00V

- Classe C :3,00V - 3,15V

La tolérance sur chaque classe est de ±0,1V. Sélectionner une classe spécifique garantit une luminosité et une consommation de courant uniformes dans les réseaux en parallèle.

3.2 Classement de l'intensité lumineuse (I_V)

Les LED sont triées en trois classes de luminosité à 5mA :

- Classe P :45,0 mcd - 71,0 mcd

- Classe Q :71,0 mcd - 112,0 mcd

- Classe R :112,0 mcd - 180,0 mcd

La tolérance sur chaque classe est de ±15%. Cela permet une sélection basée sur les niveaux de luminosité requis.

3.3 Classement de la teinte (Couleur)

Le point de couleur blanc est précisément contrôlé à l'aide de six classes (S1 à S6) définies par des quadrilatères sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. Chaque classe spécifie une petite région de paires de coordonnées x et y autorisées. La valeur typique (x=0,294, y=0,286) se situe dans les régions S1 et S3. Une tolérance de ±0,01 s'applique aux coordonnées. Ce classement est crucial pour les applications nécessitant une couleur blanche cohérente sur plusieurs LED, comme le rétroéclairage d'affichage.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (ex : Fig.6 pour l'angle de vision), les données fournies permettent une analyse conceptuelle des relations clés.

• Courant vs Intensité lumineuse (Courbe I-I_V) :L'intensité lumineuse est directement proportionnelle au courant direct, suivant généralement une relation quasi-linéaire aux courants plus faibles avant de saturer aux courants plus élevés. Fonctionner au point de test recommandé de 5mA assure un contrôle de luminosité linéaire et prévisible.
• Courant vs Tension directe (Courbe I-V) :La caractéristique I-V d'une LED est exponentielle. La plage V_Fspécifiée à 5mA est critique. Une faible augmentation de tension peut entraîner une forte augmentation du courant, c'est pourquoi les pilotes à courant constant sont préférés aux sources à tension constante.
• Dépendance à la température :L'intensité lumineuse des LED InGaN diminue généralement avec l'augmentation de la température de jonction (extinction thermique). La plage de température de fonctionnement de -20°C à +80°C doit être prise en compte, car la sortie et la couleur peuvent varier aux températures extrêmes. Une gestion thermique appropriée du PCB est essentielle pour maintenir les performances.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED présente un contour de boîtier standard de l'industrie EIA. Sa caractéristique principale est son profil super-mince de 0,35 mm. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance standard de ±0,10 mm sauf indication contraire. Des dessins cotés détaillés sont inclus dans la fiche technique pour la conception de l'empreinte PCB.

5.2 Configuration des pastilles de soudure

Les dimensions recommandées des pastilles de soudure sont fournies pour assurer la formation fiable des joints de soudure et un bon alignement pendant la refusion. Une note suggère une épaisseur maximale de pochoir de 0,10mm pour l'application de la pâte à souder, ce qui est crucial pour contrôler le volume de soudure sur un composant aussi petit.

5.3 Identification de la polarité

La fiche technique inclut des marquages ou des diagrammes pour identifier les bornes anode et cathode. La polarité correcte est essentielle au fonctionnement du composant. Appliquer une polarité inverse peut détruire instantanément la LED.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion

Un profil de soudage par refusion infrarouge (IR) détaillé est recommandé, basé sur les normes JEDEC :

- Préchauffage :150–200°C

- Durée de préchauffage :120 secondes maximum

- Température de pic :260°C maximum

- Temps au-dessus du liquidus :10 secondes maximum (recommandé pour un maximum de deux cycles de refusion)

Ces paramètres sont conçus pour faire fondre correctement la pâte à souder sans soumettre le boîtier de la LED à un stress thermique excessif.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est requise :

- Température du fer :300°C maximum

- Temps de contact :3 secondes maximum par pastille

- Limite :Un seul cycle de soudage

Une chaleur prolongée d'un fer à souder peut facilement endommager la puce semi-conductrice ou le boîtier plastique.

6.3 Conditions de stockage et de manipulation

• Emballage scellé :Stocker à ≤30°C et ≤90% HR. Utiliser dans l'année suivant l'ouverture du sac barrière à l'humidité.
• Emballage ouvert :Pour les composants retirés de leur emballage sec, l'ambiance ne doit pas dépasser 30°C / 60% HR. Il est recommandé de terminer la refusion IR dans les 672 heures (28 jours).
• Stockage prolongé :Les composants exposés au-delà de 672 heures doivent être cuits à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

6.4 Nettoyage

Seuls les agents de nettoyage spécifiés doivent être utilisés. Les solvants recommandés sont l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique à température ambiante. La LED doit être immergée moins d'une minute. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager le matériau du boîtier ou la lentille optique.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies dans une bande porteuse standard de 8mm enroulée sur des bobines de 7 pouces (178mm) de diamètre. Cet emballage est compatible avec les machines de placement automatique.

• Quantité par bobine :5000 pièces par bobine complète.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Qualité :La bande a un couvercle supérieur, et le nombre maximum de composants manquants consécutifs (poches vides) est de deux, conformément aux normes ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7.2 Interprétation de la référence

La référence LTW-C193DS5 contient des informations codées :

- LTW :Désigne probablement la série de produits (Lite-On White).

- C193 :Identifiant spécifique du dispositif dans la série.

- DS5 :Peut indiquer le type de boîtier, le code de classe ou d'autres informations de variante. La décomposition exacte doit être confirmée avec le guide complet de numérotation du fabricant.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Voyants d'état :Lumières d'alimentation, de connectivité ou d'activité dans l'électronique grand public (routeurs, TV, appareils électroménagers).
• Rétroéclairage :Éclairage latéral pour petits écrans LCD, éclairage de clavier.
• Éclairage décoratif :Éclairage d'accentuation dans les appareils à profil mince.
• Signalisation générale :Éclairage de faible niveau où l'espace est limité.

8.2 Considérations de conception critiques

• Limitation de courant :Toujours utiliser une résistance en série ou un pilote à courant constant. Calculer la valeur de la résistance avec R = (V_alim- V_F) / I_F. Utiliser la V_Fmaximale de la fiche technique (3,15V) pour garantir que le courant ne dépasse pas les limites même avec une V_F device.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible (70mW), assurez-vous que le PCB offre un dégagement thermique adéquat, surtout si plusieurs LED sont utilisées ou si les températures ambiantes sont élevées. Des pastilles de cuivre et des vias thermiques peuvent aider.
• Protection ESD :Intégrer des diodes de protection ESD sur les lignes de signal connectées à la LED, ou s'assurer que le circuit de pilotage a une protection inhérente. Suivre des protocoles ESD stricts pendant la manipulation et l'assemblage.
• Conception optique :Prendre en compte l'angle de vision de 130 degrés. Pour une lumière focalisée, une optique secondaire (lentille) peut être nécessaire. La lentille jaune du boîtier aide à diffuser la lumière et à atteindre les coordonnées de couleur spécifiées.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED CMS standard (ex : boîtiers 0603, 0805), le principal différentiateur de ce dispositif est sonépaisseur de 0,35mm. C'est nettement plus mince que les boîtiers conventionnels, permettant des conceptions dans des produits ultra-fins. L'utilisation de latechnologie InGaNpour la lumière blanche offre des avantages en efficacité et stabilité des couleurs par rapport aux technologies plus anciennes comme les LED bleues converties par phosphore avec des structures différentes. Sa compatibilité avec les processus standard derefusion IRet l'emballage automatique en bande et bobinel'alignent avec les lignes d'assemblage SMT modernes à grand volume, réduisant la complexité de fabrication par rapport aux composants traversants ou placés manuellement.

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

1. Q : Puis-je alimenter cette LED directement depuis une alimentation 5V ?
   
   R : Non. Avec une V_Ftypique de ~3V, la connecter directement à 5V provoquerait un courant excessif et une défaillance immédiate. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant. Par exemple, pour viser I_F=5mA : R = (5V - 3,15V) / 0,005A = 370Ω. Utilisez la valeur standard supérieure, par exemple 390Ω.
2. Q : Quelle est la différence entre le Courant direct de crête et le Courant direct continu ?
   
   R : Le Courant direct continu (20mA) est pour un fonctionnement continu. Le Courant direct de crête (100mA) est une valeur nominale pulsée de courte durée utilisée pour le multiplexage ou les tests. Fonctionner continuellement à 100mA détruira la LED.
3. Q : Pourquoi la condition de stockage pour les emballages ouverts est-elle si stricte (672 heures) ?
   
   R : Les boîtiers CMS peuvent absorber l'humidité de l'air. Pendant la chaleur élevée du soudage par refusion, cette humidité peut se vaporiser rapidement, provoquant un délaminage interne ou une fissuration ("effet pop-corn"). La limite de 672 heures et la procédure de cuisson atténuent ce risque.
4. Q : Comment interpréter les codes de classe de teinte (S1-S6) ?
   
   R : Ces codes définissent une petite zone sur le diagramme de couleur CIE. Pour une couleur cohérente sur un panneau, spécifiez et utilisez des LED de la même classe de teinte. Mélanger des classes peut entraîner des nuances de blanc visiblement différentes.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau de voyants d'état pour un dispositif portable.

Le dispositif nécessite quatre LED blanches pour indiquer le niveau de batterie. L'espace est extrêmement limité, avec une hauteur maximale de composant de 0,5mm.

Solution :La LTW-C193DS5 de 0,35mm d'épaisseur est sélectionnée. Pour garantir une luminosité uniforme, les quatre LED sont spécifiées dans la même classe d'intensité lumineuse (ex : Classe Q). Pour garantir une couleur blanche identique, elles sont également spécifiées dans la même classe de teinte (ex : S3). Le circuit de pilotage utilise une broche GPIO de microcontrôleur avec une résistance en série de 390Ω par LED (calculée pour une alimentation 3,3V). Le layout du PCB inclut des pastilles de dégagement thermique connectées à un petit plan de masse pour la dissipation thermique. Les LED sont placées après toutes les autres étapes de refusion pour minimiser l'exposition thermique, en respectant la règle des 672 heures après ouverture du sac.

12. Introduction au principe technologique

Cette LED génère de la lumière blanche en utilisant une puce semi-conductrice InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium). Les matériaux InGaN sont capables d'émettre de la lumière dans le spectre du bleu à l'ultraviolet. Pour produire de la lumière blanche, la méthode principale implique de combiner une puce InGaN émettant du bleu avec un revêtement de phosphore jaune (grenat d'aluminium et d'yttrium dopé au cérium, ou YAG:Ce). La lumière bleue de la puce excite le phosphore, qui émet alors de la lumière jaune. La combinaison de la lumière bleue restante et de la lumière jaune générée est perçue par l'œil humain comme du blanc. C'est ce qu'on appelle une LED blanche convertie par phosphore. Le mélange spécifique de phosphore détermine la température de couleur corrélée (CCT) et les coordonnées de chromaticité (x, y) sur le diagramme CIE.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance pour les LED d'indication et d'éclairage miniature continue vers uneefficacité accrue(plus de lumens par watt), desfacteurs de forme plus petits(empreinte et épaisseur réduites), et unrendu des couleurs amélioré(IRC plus élevé - Indice de Rendu des Couleurs, bien que non spécifié pour cette LED de type indicateur). Il y a également une forte impulsion pour unefiabilité accrueet unedurée de vie plus longuedans diverses conditions environnementales. Les processus de fabrication sont affinés pour atteindre des tolérances de classement plus serrées, offrant des performances plus cohérentes pour des applications exigeantes comme le rétroéclairage d'affichage. La poussée vers la miniaturisation, illustrée par ce composant de 0,35mm, est motivée par la demande de l'industrie de l'électronique grand public pour des appareils plus fins et plus compacts.