Fiche technique LTW-C191DS5 - LED CMS - Hauteur 0,55mm - 3,15V Max - Puissance 72mW - Blanc

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTW-C191DS5 est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS) conçue pour les applications électroniques modernes à encombrement limité. Sa caractéristique principale est son profil exceptionnellement bas, avec une hauteur de boîtier de seulement 0,55 millimètre. Ce facteur de forme super-fin le rend idéal pour l'intégration dans les appareils électroniques grand public fins, les unités de rétroéclairage pour écrans et les applications d'indicateur où l'espace vertical est limité.

Utilisant un matériau semi-conducteur InGaN (Nitrure de Gallium Indium), cette LED émet une lumière blanche. Le boîtier est conforme aux normes de contour EIA (Electronic Industries Alliance), garantissant la compatibilité avec les machines automatisées de placement standard et les systèmes d'emballage en bande et bobine. Le produit est spécifié comme un Produit Vert et est conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), ce qui signifie qu'il est fabriqué sans l'utilisation de certains matériaux dangereux comme le plomb, le mercure et le cadmium.

Les avantages principaux de ce composant incluent son empreinte miniaturisée, sa compatibilité avec les processus d'assemblage automatisé à grand volume et son aptitude au soudage par refusion infrarouge (IR), qui est la méthode de soudage standard utilisée dans les lignes d'assemblage de technologie à montage en surface (SMT).

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti et doit être évité dans une conception fiable.

• Dissipation de puissance (Pd) :72 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dépasser sa température de jonction maximale.
• Courant direct continu (IF) :20 mA. Le courant direct continu maximal qui peut être appliqué.
• Courant direct de crête :100 mA, mais uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms). Cela permet des flashs brefs et de haute intensité.
• Tension inverse (VR) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer une rupture immédiate. La fiche technique note explicitement que le fonctionnement en tension inverse ne peut pas être continu.
• Plage de température de fonctionnement (Topr) :-30°C à +85°C. La plage de température ambiante pour laquelle le composant est conçu pour fonctionner.
• Plage de température de stockage (Tstg) :-55°C à +105°C.
• Condition de soudage infrarouge :Résiste à une température de pointe de 260°C pendant 10 secondes, correspondant aux profils de refusion sans plomb typiques.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à une température ambiante (Ta) de 25°C. La conception doit être basée sur les limites minimales et maximales, et pas seulement sur les valeurs typiques.

• Intensité lumineuse (Iv) :Varie d'un minimum de 71,0 mcd à un typique de 180,0 mcd à un courant direct (IF) de 5 mA. L'intensité est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique de l'œil CIE.
• Angle de vision (2θ1/2) :130 degrés. Cet angle de vision large indique un modèle d'émission Lambertien ou quasi-Lambertien, adapté à l'éclairage de surface plutôt qu'à des faisceaux focalisés.
• Coordonnées de chromaticité (x, y) :Les valeurs typiques sont x=0,304, y=0,301 à IF=5mA, plaçant le point blanc dans une région spécifique de l'espace colorimétrique CIE 1931. Une tolérance de ±0,01 s'applique à ces coordonnées.
• Tension directe (VF) :Entre 2,70 V (min) et 3,15 V (max) à IF=5mA. Cette plage est critique pour la conception du circuit de commande.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 µA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée.

Attention aux décharges électrostatiques (ESD) :La LED est sensible à l'électricité statique et aux surtensions. Des contrôles ESD appropriés, tels que des postes de travail mis à la terre, des bracelets antistatiques et un emballage antistatique, sont obligatoires pendant la manipulation.

3. Explication du système de classement

En raison des variations inhérentes à la fabrication des semi-conducteurs, les LED sont triées en classes de performance. Le LTW-C191DS5 utilise un système de classement tridimensionnel :

3.1 Classement par tension directe (VF)

Les LED sont catégorisées en fonction de leur chute de tension à 5 mA.

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

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

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

Tolérance : ±0,1V par classe.

3.2 Classement par intensité lumineuse (Iv)

Les LED sont triées selon leur flux lumineux à 5 mA.

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

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

Tolérance : ±15% par classe.

3.3 Classement par teinte (Couleur)

C'est la classe la plus complexe, définissant les coordonnées de couleur sur le diagramme CIE 1931. Six classes (S1 à S6) sont définies par des quadrilatères spécifiant les limites des coordonnées (x,y). Le diagramme fourni cartographie visuellement ces classes. Le point de chromaticité typique (x=0,304, y=0,301) se situe dans la région S3/S4. La tolérance sur la teinte est de ±0,01 sur les deux coordonnées x et y.

Ce classement permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des propriétés électriques et optiques étroitement contrôlées pour une performance cohérente dans leur application, ce qui est particulièrement important dans les réseaux multi-LED où l'uniformité de couleur et de luminosité est critique.

4. Informations mécaniques et d'emballage

4.1 Dimensions du boîtier

La fiche technique inclut des dessins cotés détaillés du boîtier de la LED. Les caractéristiques clés incluent la hauteur maximale de 0,55mm et l'empreinte standard EIA pour la manipulation automatisée. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0,10mm sauf indication contraire.

4.2 Patron de pastilles de soudure recommandé

Un patron de pastilles (empreinte) recommandé pour le PCB est fourni. Suivre cette conception est crucial pour obtenir des soudures fiables, empêcher le soulèvement d'une extrémité (tombstoning) et assurer un alignement correct pendant la refusion.

4.3 Emballage en bande et bobine

Les LED sont fournies dans une bande porteuse gaufrée, scellée avec une bande de couverture et enroulée sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces (178mm). La quantité standard par bobine est de 5 000 pièces. L'emballage est conforme aux normes ANSI/EIA 481-1-A-1994. Les dimensions clés de la bande et de la bobine sont fournies pour le réglage des chargeurs dans les machines d'assemblage.

5. Directives d'assemblage, de manipulation et de fiabilité

5.1 Processus de soudage

Le composant est entièrement compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge. Un profil de refusion suggéré est fourni, avec les paramètres clés :

- Préchauffage :150-200°C

- Durée du préchauffage :Max 120 secondes

- Température de pointe :Max 260°C

- Temps au-dessus de 260°C :Max 10 secondes

- Nombre de cycles de refusion :Maximum deux fois.

La fiche technique fait référence aux normes JEDEC pour le développement du profil et souligne que le profil final doit être caractérisé pour la conception spécifique du PCB, les composants et la pâte à souder utilisés.

Pour la retouche manuelle avec un fer à souder, la température de la pointe ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de contact doit être limité à 3 secondes, une seule fois.

5.2 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. Immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute est acceptable. L'utilisation de produits chimiques non spécifiés peut endommager le boîtier de la LED.

5.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont des composants sensibles à l'humidité. Des conditions de stockage strictes sont décrites :

- Sac scellé :Stocker à ≤30°C et ≤90% HR. Utiliser dans l'année suivant l'ouverture du sac.

- Après ouverture du sac :Stocker à ≤30°C et ≤60% HR. Il est recommandé de terminer la refusion IR dans les 672 heures (28 jours).

- Stockage prolongé (ouvert) :Stocker dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote.

- Exposition >672 heures :Un séchage à environ 60°C pendant au moins 20 heures est requis avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir le "popcorning" (fissuration du boîtier pendant la refusion).

6. Notes d'application et considérations de conception

6.1 Applications typiques

Le LTW-C191DS5 est destiné aux équipements électroniques ordinaires, y compris :

- Indicateurs d'état sur les appareils électroniques grand public (téléphones, tablettes, routeurs).

- Rétroéclairage pour écrans LCD, claviers ou panneaux dans les appareils fins.

- Éclairage décoratif dans les appareils électroménagers.

- Lampes témoin à usage général.

Limitation importante d'application :La fiche technique indique explicitement que cette LED n'est pas conçue pour les applications où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (par exemple, aviation, dispositifs médicaux de maintien de la vie, systèmes de sécurité des transports). Pour de telles applications à haute fiabilité, une consultation pour un produit spécialisé est requise.

6.2 Conception de circuit

1. Limitation de courant :Une LED est un dispositif piloté par le courant. Une résistance de limitation de courant en série ou un circuit de commande à courant constant est essentiel pour éviter de dépasser le courant direct continu maximal (20 mA), même si la tension d'alimentation fluctue. La conception doit tenir compte de la classe de tension directe (A, B ou C).

2. Protection contre la tension inverse :Comme la tension inverse maximale n'est que de 5V, il faut veiller dans la conception du circuit à éviter d'exposer la LED à une polarisation inverse, en particulier dans les applications à signal alternatif ou bipolaire. Une diode de protection en parallèle (cathode à cathode) peut être nécessaire.

3. Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible (72mW), assurer une surface de cuivre de PCB adéquate ou des vias thermiques sous la pastille thermique de la LED (le cas échéant) aide à maintenir une température de jonction plus basse, ce qui est critique pour la stabilité à long terme du flux lumineux et la durée de vie.

6.3 Conception optique

Le large angle de vision de 130 degrés fournit un motif lumineux large et diffus. Pour les applications nécessitant un faisceau plus directionnel, des optiques secondaires (lentilles, guides de lumière) devraient être conçues et placées sur la LED. Le profil super-fin est avantageux lors de l'intégration dans des ensembles optiques serrés ou derrière des plaques guides de lumière (LGP) fines.

7. Comparaison et positionnement technique

Le principal différentiateur du LTW-C191DS5 est sa hauteur de 0,55mm. Comparé aux LED de boîtier standard 0603 ou 0402 qui mesurent typiquement 0,8-1,0mm de haut, cela représente une réduction significative de la hauteur Z. Cela permet des produits finaux plus fins. Sa technologie InGaN fournit une source de lumière blanche moderne et efficace par rapport aux technologies plus anciennes. La structure de classement complète offre une meilleure cohérence pour les applications sensibles à la qualité que les LED non classées ou classées de manière large. Sa compatibilité avec les processus SMT standard en fait un remplacement direct pour les LED plus épaisses dans de nombreuses conceptions, offrant une voie simple vers la miniaturisation des produits.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED à 20mA en continu ?

R : Oui, 20mA est le courant direct continu maximalen continu. Pour une longévité optimale et pour tenir compte des effets thermiques, il est souvent recommandé de la piloter à un courant plus faible (par exemple, 10-15 mA).

Q : Quelle est la différence entre les classes d'intensité lumineuse Q et R ?

R : Les LED de classe R ont une intensité lumineuse minimale plus élevée (112 mcd contre 71 mcd) au même courant de test de 5mA. Sélectionner la classe R garantit une sortie plus lumineuse mais peut entraîner un coût légèrement plus élevé.

Q : Pourquoi l'humidité de stockage est-elle si critique après l'ouverture du sac ?

R : Le boîtier de la LED peut absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée se transforme rapidement en vapeur, pouvant provoquer un délaminage interne ou une fissuration du boîtier plastique ("popcorning"). Les conditions de stockage spécifiées et les exigences de séchage préviennent ce mode de défaillance.

Q : Comment interpréter le diagramme de classement par teinte ?

R : Le diagramme CIE 1931 représente la couleur. Les six quadrilatères étiquetés (S1-S6) représentent les régions acceptables de coordonnées de couleur pour les LED de cette classe de teinte. Les coordonnées (x,y) mesurées d'une LED doivent se situer à l'intérieur du polygone de sa classe attribuée. Cela garantit que toutes les LED étiquetées avec la même classe de teinte apparaîtront de la même couleur à l'œil humain dans des conditions standard.

9. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un indicateur d'état pour un traceur Bluetooth ultra-fin.

Le design industriel du produit ne permet qu'une hauteur interne de 0,6mm pour l'ensemble de l'indicateur LED. Une LED standard ne conviendrait pas.

Solution :Le LTW-C191DS5, avec sa hauteur de 0,55mm, est sélectionné. Le concepteur utilise les dimensions du boîtier pour créer une découpe dans le PCB, permettant à la LED d'être au ras de la carte, économisant des dixièmes de millimètre cruciaux. Un circuit intégré de commande à courant constant réglé à 5mA est utilisé pour assurer une luminosité constante quelle que soit la chute de tension de la batterie. Des LED de classe R et de teinte S3 sont spécifiées dans la nomenclature pour garantir une lumière blanche brillante et uniforme sur toutes les unités de production. L'atelier d'assemblage suit le profil de refusion recommandé et la règle de durée de vie de 672 heures, ce qui se traduit par un rendement de fabrication élevé et des performances fiables sur le terrain.

10. Introduction technologique et tendances

Technologie InGaN :Le Nitrure de Gallium Indium est le matériau semi-conducteur utilisé dans cette LED blanche. Typiquement, une puce InGaN émettant du bleu est combinée avec un revêtement de phosphore jaune à l'intérieur du boîtier. La lumière bleue excite le phosphore, qui réémet de la lumière jaune ; le mélange de bleu et de jaune est perçu par l'œil humain comme du blanc. C'est une méthode très efficace pour produire de la lumière blanche à partir de dispositifs à semi-conducteurs.

Tendances de l'industrie :La poussée vers la miniaturisation en électronique se poursuit sans relâche. Des composants comme le LTW-C191DS5 représentent la tendance continue de réduction de la hauteur Z (épaisseur) des composants passifs et actifs pour permettre des smartphones, tablettes, wearables et appareils IoT toujours plus fins. De plus, l'accent mis sur le classement précis reflète la demande du marché pour une qualité supérieure et une cohérence visuelle dans les produits grand public. L'intégration de la conformité RoHS et de la compatibilité avec les processus de refusion sans plomb et à haute température est désormais une exigence de base, motivée par les réglementations environnementales mondiales.