Fiche technique LED LTW-010DCG-TR - 3.0x1.6x1.6mm - 3.4V - 120mW - Lumière blanche - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTW-010DCG-TR est une diode électroluminescente (LED) blanche à montage en surface, conçue comme une source lumineuse compacte et économe en énergie. Il combine la longue durée de vie opérationnelle et la fiabilité inhérentes à la technologie LED avec un niveau de luminosité élevé, adapté pour remplacer l'éclairage conventionnel dans diverses applications. Le composant est conditionné pour les processus d'assemblage automatisés, offrant aux concepteurs une grande flexibilité pour intégrer l'éclairage à l'état solide dans leurs produits.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de ce composant incluent sa haute intensité lumineuse, son large angle de vision et sa compatibilité avec les processus standards de soudage par refusion infrarouge (IR) et à phase vapeur. Son boîtier conforme à la norme EIA garantit une intégration facile dans les lignes de production existantes. Le produit est classé "vert" et est sans plomb, conformément aux directives RoHS. Les applications cibles sont variées, allant de l'éclairage automobile et portable (ex. : lampes de lecture, torches) aux usages architecturaux, décoratifs et de signalisation (ex. : enseignes à éclairage latéral, balises de signalisation, spots encastrés).

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Dissipation de puissance (Pd) :120 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dépasser ses limites thermiques.
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :100 mA. Ce courant n'est autorisé qu'en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms) pour éviter la surchauffe.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Tension inverse (V_R) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer une défaillance immédiate.
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-30°C à +85°C. Le fonctionnement du composant est garanti dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C.
• Condition de soudage par refusion :Résiste à une température de pic de 260°C pendant 10 secondes, compatible avec les profils de soudage sans plomb.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard à une température ambiante de 25°C et un courant direct (I_F) de 20 mA, qui sert de point de référence commun.

• Intensité lumineuse (I_V) :2200 mcd (Min), 3000 mcd (Typ). C'est une mesure de la luminosité perçue de la LED dans une direction spécifique. Le test utilise un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique de l'œil CIE.
• Angle de vision (2θ_1/2) :115 degrés (Typ). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité à 0 degré (sur l'axe). Un large angle de vision indique un faisceau lumineux plus diffus.
• Coordonnées de chromaticité (x, y) :x=0.295, y=0.282 (Typ). Ces coordonnées définissent le point blanc de la LED sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. Une tolérance de ±0.01 est appliquée à ces valeurs.
• Tension directe (V_F) :2.7 V (Min), 3.4 V (Max) à I_F=20mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit le courant spécifié. C'est un paramètre clé pour la conception du circuit de pilotage.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en "bins" (lots) en fonction de paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques d'application en matière d'uniformité de couleur et de luminosité.

3.1 Classement par tension directe (V_F) Binning

Le code de bin VF (V1 à V7) catégorise les LED en fonction de leur tension directe à 20mA. Chaque bin a une plage de 0.1V (ex. : V1 : 2.7-2.8V, V7 : 3.3-3.4V), avec une tolérance de ±0.1V sur chaque bin. Cela aide à concevoir des pilotes à courant constant stables.

3.2 Classement par intensité lumineuse (I_V) Binning

Le code de bin IV (S3 à S10) catégorise les LED en fonction de leur intensité lumineuse à 20mA. Les bins vont de S3 (2200-2300 mcd) à S10 (2900-3000 mcd). Une tolérance de ±10% est appliquée à l'intensité lumineuse et au flux lumineux dans chaque bin. La valeur mcd est donnée à titre indicatif.

3.3 Classement par couleur (Chromaticité) Binning

Le tableau des rangs de couleur (ex. : A1, C1, D4) définit des quadrilatères spécifiques sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. Chaque rang a des coordonnées de coin définies pour x et y, garantissant que le point blanc de la LED se situe dans une région contrôlée. Une tolérance de ±0.01 est appliquée à chaque bin de teinte (x, y). Ceci est crucial pour les applications nécessitant une apparence de couleur blanche cohérente sur plusieurs LED.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques typiques essentielles pour comprendre le comportement du composant dans des conditions non standard. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas reproduits dans le texte, leurs implications sont standards.

• Courbe I-V :Montre la relation entre le courant direct et la tension directe. Elle est non linéaire, avec une tension de seuil approximativement égale à la V_Fà faible courant. La courbe aide à la gestion thermique et à la conception du pilote.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :Montre typiquement que la sortie lumineuse augmente avec le courant mais peut saturer ou devenir moins efficace à des courants très élevés en raison des effets thermiques.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Montre que la sortie lumineuse diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. Cette déclassement est crucial pour concevoir des applications fonctionnant dans des environnements à haute température.
• Diagramme de l'angle de vision :Un diagramme polaire illustrant la distribution spatiale de l'intensité lumineuse.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions extérieures

Les dimensions du boîtier sont de 3.0mm de longueur, 1.6mm de largeur et 1.6mm de hauteur, avec une tolérance de ±0.1mm sauf indication contraire. La cathode est généralement identifiée par un marquage ou une encoche sur le boîtier. Des dessins dimensionnels détaillés doivent être consultés pour un placement précis et la conception de l'empreinte.

5.2 Patte de soudure recommandée sur PCB

Un modèle de pastille (land pattern) est fourni pour le soudage par refusion infrarouge ou à phase vapeur. Cette disposition de pastilles est optimisée pour la formation fiable des joints de soudure, une bonne dissipation thermique et une stabilité mécanique. Respecter cette recommandation est important pour le rendement de fabrication et la fiabilité à long terme.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion

Le composant est compatible avec le soudage par refusion infrarouge. Un profil de refusion sans plomb recommandé est référencé (selon J-STD-020D), avec une température de pic de 260°C maintenue pendant 10 secondes. Suivre les vitesses de montée en température recommandées, les phases de préchauffage et de refroidissement est essentiel pour éviter les chocs thermiques et les dommages au boîtier de la LED ou au phosphore.

6.2 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après soudage, seuls les produits chimiques spécifiés doivent être utilisés. La LED peut être immergée dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute. Des liquides chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy ou le boîtier.

6.3 Stockage et manipulation

Le produit est classé Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) 3 selon JEDEC J-STD-020. Des précautions sont requises pour prévenir les dommages induits par l'humidité pendant la refusion (effet "pop-corn").

• Emballage scellé :Stocker à ≤30°C et ≤90% HR. La durée de conservation est d'un an lorsqu'il est stocké dans le sac étanche à l'humidité d'origine avec dessiccant.
• Emballage ouvert :Stocker à ≤30°C et ≤60% HR. Les composants doivent être soumis à la refusion dans les 168 heures (7 jours) suivant l'exposition aux conditions ambiantes de l'usine. Une carte indicateur d'humidité doit être surveillée.
• Précautions ESD :Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). Il est recommandé de les manipuler avec un bracelet antistatique relié à la terre ou des gants antistatiques. Tout l'équipement et les machines doivent être correctement mis à la terre.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis dans une bande porteuse gaufrée de 12mm de large sur des bobines de 7 pouces (178mm) de diamètre. Chaque bobine peut contenir un maximum de 2000 pièces. L'emballage est conforme aux spécifications EIA-481-1-B. La bande a une bande de couverture pour sceller les poches vides, et il y a une limite de deux composants manquants consécutifs par bobine.

7.2 Numéro de pièce et marquage

Le numéro de pièce est LTW-010DCG-TR. Le code de classification du flux lumineux est marqué sur chaque sac d'emballage pour la traçabilité et l'identification du bin.

8. Suggestions d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Cette LED nécessite une source de courant constant pour un fonctionnement optimal et une longue durée de vie. Une simple résistance en série peut être utilisée avec une alimentation stable, calculée comme R = (V_alim- V_F) / I_F. Pour une meilleure efficacité et stabilité en fonction de la température, un circuit intégré pilote LED dédié est recommandé, en particulier pour piloter plusieurs LED en série ou en parallèle. Le courant continu maximal ne doit pas dépasser 30mA.

8.2 Considérations de conception pour la gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit relativement faible (120mW max), une conception thermique appropriée est essentielle pour maintenir la sortie lumineuse et la durée de vie. La patte de soudure PCB recommandée aide au transfert de chaleur. Pour les applications à courant élevé ou à température ambiante élevée, assurez-vous d'une surface de cuivre adéquate sur le PCB pour le dissipateur thermique. Faire fonctionner la LED à des courants inférieurs au maximum peut améliorer significativement l'efficacité et la longévité.

8.3 Considérations de conception optique

L'angle de vision de 115 degrés produit un faisceau large et diffus. Pour les applications nécessitant un faisceau plus focalisé, des optiques secondaires telles que des lentilles ou des réflecteurs doivent être utilisées. Le classement par chromaticité doit être pris en compte lorsque plusieurs LED sont utilisées côte à côte pour éviter des différences de couleur visibles.

9. Comparaison et différenciation technique

Le LTW-010DCG-TR se différencie par sa combinaison d'une intensité lumineuse typique élevée (3000mcd) et d'un angle de vision très large (115°). De nombreuses LED concurrentes offrent soit une haute intensité avec un faisceau étroit, soit un faisceau large avec une intensité plus faible. Cela le rend adapté aux applications nécessitant à la fois un bon flux lumineux global et une large couverture d'éclairage sans optiques secondaires. Sa compatibilité avec les processus standards d'assemblage SMD et de refusion est un avantage clé pour la fabrication en grande série.

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

10.1 Quelle est la différence entre l'intensité lumineuse (mcd) et le flux lumineux (lm) ?

L'intensité lumineuse mesure la luminosité dans une direction spécifique (candelas), tandis que le flux lumineux mesure la sortie totale de lumière visible dans toutes les directions (lumens). Cette fiche technique spécifie principalement l'intensité. Le large angle de vision suggère que le flux total est efficacement utilisé sur une large zone.

10.2 Puis-je alimenter cette LED en continu à 30mA ?

Oui, 30mA est le courant direct continu maximal recommandé. Cependant, pour une fiabilité améliorée et une durée de vie plus longue, il est conseillé de l'alimenter à un courant plus faible, comme 20mA (la condition de test). Prenez toujours en compte la température ambiante et la conception thermique.

10.3 Comment interpréter le tableau de classement des couleurs ?

Le tableau définit des régions sur le diagramme de couleur CIE. Pour garantir l'homogénéité des couleurs, spécifiez le rang de couleur souhaité (ex. : C1) lors de la commande. Les LED du même rang auront des coordonnées de chromaticité tombant dans le quadrilatère défini, garantissant une cohérence visuelle.

10.4 Que se passe-t-il si je dépasse la tension inverse de 5V ?

L'application d'une tension inverse supérieure à 5V peut provoquer une défaillance immédiate et catastrophique de la jonction de la LED. Il est crucial de s'assurer que la conception du circuit empêche les conditions de polarisation inverse, éventuellement en utilisant une diode de protection en parallèle si la LED est connectée à une source AC ou à un circuit où une tension inverse est possible.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'une lampe de travail portable

Pour une lampe de travail alimentée par batterie nécessitant un éclairage uniforme et à large zone, le LTW-010DCG-TR est un excellent choix. Un concepteur sélectionnerait des LED d'un bin d'intensité lumineuse serré (ex. : S8-S10) et d'un seul rang de couleur (ex. : C2) pour garantir une luminosité et une couleur uniformes. Il concevrait un pilote à courant constant utilisant un convertisseur élévateur (boost) pour alimenter efficacement 3-4 LED en série à partir d'une batterie Li-ion 3.7V, en réglant le courant à 20-25mA pour un équilibre entre la luminosité et l'autonomie. Le large angle de 115 degrés élimine le besoin d'un diffuseur, simplifiant la conception mécanique. Le classement MSL-3 impose de planifier le processus d'assemblage pour souder les LED dans la semaine suivant l'ouverture du sac barrière à l'humidité.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED blanche comme le LTW-010DCG-TR fonctionne généralement sur le principe de la conversion par phosphore. Le cœur du dispositif est une puce semi-conductrice (généralement à base de nitrure de gallium-indium - InGaN) qui émet de la lumière dans le spectre bleu ou ultraviolet lorsqu'elle est polarisée en direct. Cette lumière primaire est ensuite dirigée vers une couche de phosphore déposée à l'intérieur du boîtier. Le phosphore absorbe une partie de la lumière primaire et la ré-émet sous forme de lumière de longueurs d'onde plus longues (jaune, rouge). Le mélange de la lumière bleue non convertie et de la lumière émise par le phosphore est perçu par l'œil humain comme blanc. Les proportions exactes déterminent la température de couleur corrélée (CCT) et les coordonnées de chromaticité.

13. Tendances technologiques

L'industrie de l'éclairage à l'état solide continue d'évoluer avec des tendances axées sur l'augmentation de l'efficacité (lumens par watt), l'amélioration de l'indice de rendu des couleurs (IRC) pour une lumière plus naturelle, et l'obtention d'une fiabilité et d'une durée de vie plus élevées. Il y a également une tendance à la miniaturisation et à une densité de puissance plus élevée. De plus, l'intégration de l'éclairage intelligent, avec une lumière blanche réglable (CCT ajustable) et la connectivité, devient plus répandue. Des composants comme le LTW-010DCG-TR représentent le segment mature et économique du marché, offrant des performances fiables pour les applications d'éclairage standard tandis que ces tendances avancées se développent dans les produits haut de gamme.