Fiche technique LED blanche LTW-008ZDCG - InGaN blanc - 20mA - 3,6V - 120mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications techniques d'une diode électroluminescente (LED) blanche haute luminosité conçue pour les applications de technologie de montage en surface (SMT). Le dispositif utilise un matériau semi-conducteur à base de nitrure de gallium-indium (InGaN) pour produire une lumière blanche, filtrée à travers une lentille jaune. Il est conditionné sur bande de 8 mm et fourni sur des bobines de 7 pouces de diamètre, le rendant entièrement compatible avec les équipements automatisés de placement. Le produit est classé "vert" et est conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses), indiquant qu'il est sans plomb. Sa conception principale répond aux applications nécessitant un éclairage blanc fiable et uniforme dans un format compact.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

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

• 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_FP) :100 mA. C'est le courant direct instantané maximal autorisé, généralement spécifié dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) 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. L'application d'une tension inverse supérieure à cette valeur peut provoquer un claquage et endommager la jonction de la LED. Le fonctionnement en tension inverse continue est interdit.
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-30°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle la LED est conçue pour fonctionner correctement.
• Plage de température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C. La plage de température pour le stockage hors fonctionnement.
• Condition de soudage par refusion :Résiste à 260°C pendant 10 secondes, ce qui correspond aux profils de refusion sans plomb typiques (par exemple, J-STD-020D).

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard de Ta=25°C et I_F= 20 mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_V) :S'étend d'un minimum de 860 mcd à une valeur typique de 1720 mcd. Cela mesure la puissance perçue de la lumière émise dans une direction spécifique. La valeur réelle est classée (voir section 3). La mesure suit la courbe de réponse de l'œil CIE.
• Angle de vision (2θ_1/2) :110 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur maximale (sur l'axe). Cela indique un faisceau relativement large.
• Coordonnées chromatiques (x, y) :Les valeurs typiques sont x=0,295, y=0,280 sur le diagramme de chromaticité CIE 1931, définissant le point blanc. Une tolérance de ±0,01 est appliquée à ces coordonnées.
• Tension directe (V_F) :S'étend de 2,9V à 3,6V à 20mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement. Les valeurs réelles sont classées (voir section 3).
• Résistance aux décharges électrostatiques (ESD) :2000V (Modèle du corps humain, HBM). Cela spécifie la sensibilité du dispositif aux décharges électrostatiques, indiquant un niveau de protection standard. Il est fortement recommandé de manipuler avec des précautions ESD appropriées (bracelets, équipements mis à la terre).

3. Explication du système de classement

Pour garantir la cohérence des couleurs et des performances en production, les LED sont triées en classes (bins) en fonction de paramètres clés.

3.1 Classement par tension directe (V_F)

Les LED sont catégorisées en classes (V0 à V6) en fonction de leur tension directe à I_F= 20 mA. Chaque classe a une plage de 0,1V, de V0 (2,9-3,0V) à V6 (3,5-3,6V). Une tolérance de ±0,10V est appliquée au sein de chaque classe. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des chutes de tension étroitement appariées pour des applications de partage de courant dans des circuits parallèles.

3.2 Classement par intensité lumineuse (I_V)

Les LED sont classées (S, T, A, B, C, D) selon leur intensité lumineuse à I_F= 20 mA. Les classes vont de S (860-1000 mcd) à D (1580-1720 mcd). Une tolérance de ±10% est spécifiée pour chaque classe. Cela permet une sélection pour des applications nécessitant des niveaux de luminosité spécifiques ou une uniformité entre plusieurs LED.

3.3 Classement par coordonnées chromatiques (Rangs de couleur)

Le document fournit un tableau détaillé des rangs de couleur (par exemple, A52, A53, BE1, BG3) définissant des quadrilatères ou triangles spécifiques sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. Chaque "rang" spécifie les limites de coordonnées (x, y) autorisées pour la lumière blanche émise. Ce classement précis est crucial pour les applications où la cohérence des couleurs est primordiale, comme le rétroéclairage ou la signalétique. La tolérance de mesure pour ces coordonnées est de ±0,01.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Intensité relative en fonction de la longueur d'onde

La figure 1 de la fiche technique montre la distribution spectrale de puissance (SPD) de la lumière émise. Pour une LED blanche utilisant une puce InGaN bleue avec un phosphore jaune, la courbe montre typiquement un pic dominant dans la région bleue (autour de 450-460 nm) provenant de la puce et un pic ou une bosse plus large dans la région jaune/verte (autour de 550-600 nm) généré par le phosphore. La combinaison de ces spectres donne la perception d'une lumière blanche. La largeur totale de la courbe s'étend d'environ 400 nm à 750 nm, couvrant le spectre visible.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier et tolérances

La LED est conforme à un contour de boîtier CMS standard EIA. Toutes les dimensions critiques sont fournies en millimètres, avec une tolérance standard de ±0,05 mm sauf indication contraire. Les définitions mécaniques clés incluent :

• Distance A :La distance verticale entre le bas du plot de soudure et le réflecteur. Le minimum est de 0,05 mm.
• Tolérance B :La tolérance d'alignement entre les plots de soudure gauche et droit. Le maximum est de 0,03 mm.
• Distance C :La distance latérale entre le plot de soudure et la paroi du réflecteur. Le minimum est de 0,05 mm.

Ces dimensions sont cruciales pour la conception des plots de PCB et pour assurer la formation correcte des joints de soudure et l'extraction de la lumière.

5.2 Dimensions de l'emballage en bande et en bobine

Des dessins détaillés spécifient les dimensions de la bande porteuse (taille des alvéoles, pas, etc.) et les dimensions de la bobine (diamètre de 7 pouces). L'emballage suit les spécifications EIA-481-1-B. Les notes clés incluent : 2000 pièces par bobine, un maximum de deux composants manquants consécutifs autorisé, et des longueurs de bande d'amorce/de fin spécifiées (minimum 20 cm au début, 50 cm à la fin).

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

La LED est compatible avec les procédés de soudage par refusion infrarouge (IR) et à phase vapeur. Un profil de refusion sans plomb recommandé est référencé, conforme à la norme J-STD-020D. Le paramètre critique est la capacité du dispositif à résister à une température de pointe de 260°C pendant 10 secondes. Suivre les vitesses de montée en température, de maintien et de refroidissement recommandées est essentiel pour éviter les chocs thermiques et assurer des joints de soudure fiables.

6.2 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est nécessaire, seuls des produits chimiques spécifiques doivent être utilisés pour éviter d'endommager le boîtier de la LED. La fiche technique recommande l'immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute. L'utilisation de liquides chimiques non spécifiés est interdite.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Le produit est classé Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) 3 selon JEDEC J-STD-020.

• Emballage scellé :Conserver à ≤30°C et ≤90% HR. La durée de conservation est d'un an lorsqu'il est stocké dans le sac anti-humidité d'origine avec dessiccant.
• Emballage ouvert :Conserver à ≤30°C et ≤60% HR. Les composants doivent être soudés dans les 168 heures (7 jours) suivant l'exposition à l'environnement ambiant.
• Séchage (Baking) :Si la carte indicateur d'humidité devient rose (indiquant >10% HR) ou si la durée de vie au sol de 168 heures est dépassée, un séchage à 60°C pendant au moins 48 heures est recommandé avant un rescellage ou une utilisation.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED blanche CMS convient à un large éventail d'applications nécessitant un éclairage blanc compact et efficace, y compris, mais sans s'y limiter :

• Indicateurs d'état et rétroéclairage pour l'électronique grand public (par exemple, appareils électroménagers, équipements audio).
• Indicateurs de panneau et rétroéclairage de commutateurs dans les systèmes de contrôle industriel.
• Éclairage à usage général dans les appareils portables.
• Éclairage décoratif et signalétique.

Note importante :La fiche technique indique explicitement que ces LED sont destinées à des équipements électroniques ordinaires. Pour les applications avec des exigences de fiabilité exceptionnelles ou où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (aviation, dispositifs médicaux, systèmes de sécurité), une consultation avec le fabricant est requise avant l'intégration dans la conception.

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Toujours utiliser une résistance de limitation de courant en série ou un circuit d'alimentation à courant constant. Ne pas connecter directement à une source de tension. Fonctionner à ou en dessous du courant direct continu recommandé de 30 mA.
• Gestion thermique :S'assurer que le PCB offre une dissipation thermique adéquate, en particulier lors d'un fonctionnement à des courants élevés ou dans des températures ambiantes élevées, pour rester dans la limite de dissipation de puissance de 120 mW.
• Protection ESD :Mettre en œuvre des procédures de manipulation ESD standard pendant l'assemblage. Envisager d'ajouter des diodes de suppression de tension transitoire (TVS) ou d'autres protections sur la carte de circuit si la LED est dans un emplacement exposé.
• Conception optique :L'angle de vision de 110 degrés fournit un faisceau large. Pour une lumière plus focalisée, des optiques secondaires (lentilles) peuvent être nécessaires.

8. Comparaison et différenciation techniques

Bien qu'une comparaison côte à côte directe avec d'autres références ne soit pas fournie dans cette fiche technique unique, les principales caractéristiques différenciatrices de cette LED peuvent être déduites :

• Large angle de vision (110°) :Offre un éclairage plus large par rapport aux LED avec des angles de vision plus étroits, adapté à l'éclairage de zone plutôt qu'à l'éclairage ponctuel.
• Classement détaillé :Le classement approfondi de V_F, I_V, et des coordonnées chromatiques offre une grande cohérence pour les applications nécessitant des performances appariées sur plusieurs unités.
• Emballage robuste :La compatibilité avec le placement automatique et les profils de refusion sans plomb standard (pic à 260°C) facilite une fabrication fiable en grande série.
• Technologie InGaN :Fournit une génération de lumière blanche efficace, typique des conceptions modernes de LED haute luminosité.

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

9.1 Quelle est la différence entre le courant direct de crête (100mA) et le courant direct continu (30mA) ?

Le courant direct continu (30mA) est le courant maximal pour un fonctionnement continu et en régime permanent. Le courant direct de crête (100mA) est un courant beaucoup plus élevé que la LED ne peut supporter que pour de très courtes impulsions (largeur de 0,1 ms) avec un faible cycle de service (10%). Ceci est utile pour des applications comme le multiplexage ou la gradation PWM où de brèves impulsions à courant élevé permettent d'atteindre une luminosité instantanée plus élevée sans surchauffer la LED. Dépasser continuellement le courant nominal continu provoquera une chaleur excessive et une dégradation rapide.

9.2 Comment interpréter les coordonnées chromatiques (x=0,295, y=0,280) ?

Ces coordonnées placent la couleur de la lumière blanche sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. Ce point spécifique correspond typiquement à une température de couleur "blanc froid" ou "blanc lumière du jour", souvent dans la plage de 6000K-7000K. La tolérance de ±0,01 définit une petite zone sur le graphique dans laquelle la couleur de toute LED individuelle de ce lot doit se situer, assurant ainsi l'uniformité des couleurs.

9.3 Pourquoi les conditions de stockage sont-elles si strictes (MSL 3) ? Que se passe-t-il si je dépasse la durée de vie au sol de 168 heures ?

Les boîtiers CMS peuvent absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut se transformer rapidement en vapeur, provoquant un délaminage interne, des fissures ou un "effet pop-corn" du boîtier plastique, ce qui peut détruire la LED. Le MSL 3 et la limite de 168 heures définissent un temps d'exposition sûr pour le taux d'absorption d'humidité spécifique de ce boîtier. Si cette limite est dépassée, un séchage (60°C pendant 48h) élimine l'humidité absorbée, restaurant le composant à un état sec adapté à la refusion.

10. Exemple de conception et d'utilisation

10.1 Conception d'un panneau d'indicateurs d'état

Scénario :Conception d'un panneau de commande avec 10 indicateurs d'état LED blancs uniformes.

Étapes de conception :

1. Réglage du courant :Choisir un point de fonctionnement, par exemple I_F= 20 mA, pour un fonctionnement fiable et pour utiliser directement les données classées de la fiche technique.
2. Calcul de la tension :En supposant une alimentation de 5V (V_CC). Sélectionner des LED de la même classe V_F, par exemple V3 (3,2-3,3V). Utiliser la valeur typique (3,25V) pour le calcul. La résistance série requise R = (V_CC- V_F) / I_F= (5 - 3,25) / 0,020 = 87,5 Ω. Une résistance standard de 91 Ω ou 82 Ω peut être utilisée, ajustant légèrement le courant.
3. Uniformité de la luminosité :Spécifier des LED de la même classe I_V (par exemple, Classe C : 1440-1580 mcd) pour garantir que tous les indicateurs aient une luminosité perçue similaire.
4. Uniformité des couleurs :Spécifier des LED du même Rang de couleur (par exemple, A63) pour garantir que toutes les lumières émettent une teinte de blanc identique, ce qui est critique pour la cohérence esthétique.
5. Conception du PCB :Suivre les dimensions de plots recommandées dans la fiche technique. S'assurer que la conception des plots respecte les distances minimales (A, C) par rapport au corps/réflecteur de la LED pour éviter les courts-circuits et permettre la formation correcte du cordon de soudure.
6. Assemblage :Utiliser le profil de refusion IR recommandé. Conserver les LED dans des sacs scellés jusqu'au moment de l'assemblage. Si le sac est ouvert, terminer le soudage des 10 LED dans les 168 heures.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Cette LED blanche fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans un semi-conducteur. Le cœur est une puce en nitrure de gallium-indium (InGaN), qui émet de la lumière bleue lorsque les électrons se recombinent avec les trous à travers sa bande interdite lors de l'application d'une tension directe (typiquement 2,9-3,6V). Pour produire de la lumière blanche, la puce émettrice de bleu est recouverte d'une couche de phosphore au cérium dopé au grenat d'yttrium-aluminium (YAG:Ce). Une partie des photons bleus à haute énergie de la puce est absorbée par le phosphore, qui réémet ensuite une lumière jaune de plus basse énergie par un processus appelé photoluminescence. La lumière bleue non absorbée restante se mélange à la lumière jaune émise, et l'œil humain perçoit cette combinaison comme blanche. La lentille jaune diffuse et façonne davantage la lumière finale émise.

12. Tendances technologiques

La technologie décrite dans cette fiche technique représente une approche mature et largement adoptée pour générer de la lumière blanche avec des LED. Les principales tendances en cours dans l'industrie LED au sens large qui concernent de tels composants incluent :

• Augmentation de l'efficacité (lm/W) :Des améliorations continues dans la conception des puces InGaN, l'efficacité des phosphores et l'architecture des boîtiers conduisent à une efficacité lumineuse plus élevée, ce qui signifie plus de lumière émise pour la même puissance électrique d'entrée.
• Amélioration de la qualité des couleurs :Développement de mélanges de phosphores multiples (par exemple, ajout de phosphore rouge) pour améliorer l'Indice de Rendu des Couleurs (IRC), fournissant une reproduction des couleurs plus précise et agréable sous la lumière LED.
• Miniaturisation :La tendance vers des appareils plus petits dans l'électronique grand public pousse à des LED dans des empreintes de boîtier encore plus petites tout en maintenant ou en augmentant le flux lumineux.
• Fiabilité et durée de vie accrues :Les progrès dans les matériaux (résine époxy, phosphore, substrats) et les conceptions de gestion thermique prolongent la durée de vie opérationnelle (L70, L90) des LED, réduisant les coûts de maintenance à long terme.
• Éclairage intelligent et connecté :Bien qu'il s'agisse d'un composant de base, l'écosystème évolue vers des LED qui font partie intégrante de systèmes intelligents, nécessitant souvent des pilotes compatibles pour la gradation, l'ajustement des couleurs et la connectivité.