Fiche technique LED blanche LTW-020ZDCG - Boîtier CMS - 3.2V Typique - 20mA - 1000-1720mcd - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce composant est une LED blanche à montage en surface conçue comme une source lumineuse économe en énergie et compacte. Il combine la longue durée de vie et la fiabilité inhérentes à la technologie LED avec des niveaux de luminosité compétitifs, visant à offrir une flexibilité de conception pour les applications d'éclairage à semi-conducteurs destinées à remplacer les solutions d'éclairage conventionnelles.

1.1 Avantages clés et marché cible

Les caractéristiques principales de cette LED incluent la compatibilité avec les équipements de placement automatique, l'aptitude aux procédés de soudage par refusion infrarouge et en phase vapeur, et la conformité aux normes de produit vert (sans plomb et RoHS). Elle est emballée en bande de 12 mm sur des bobines de 7 pouces de diamètre.

Domaines d'application principaux :

• Lampes de lecture pour intérieurs automobiles, d'autobus et d'avions.
• Éclairage portable comme les lampes torches et les phares de vélo.
• Éclairage architectural et décoratif : downlights, éclairage en niche, éclairage sous étagère, éclairage de travail.
• Éclairage extérieur et de sécurité : bornes, lampes de jardin.
• Signalétique : enseignes à éclairage latéral pour sorties ou présentoirs de vente.
• Éclairage de signalisation : feux de circulation, balises, feux de passage à niveau.

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. Le fonctionnement en polarisation inverse est spécifiquement déconseillé.

• Dissipation de puissance :120 mW
• Courant direct de crête :100 mA (à un cycle de service de 1/10, largeur d'impulsion 0.1 ms)
• Courant direct continu :30 mA
• Tension inverse :5 V
• Plage de température de fonctionnement :-30°C à +85°C
• Plage de température de stockage :-40°C à +100°C
• Condition de soudage par refusion :Température de pic de 260°C maximum pendant 10 secondes (procédé sans plomb).

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à une température ambiante (Ta) de 25°C et un courant direct (IF) de 20 mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (IV) :Minimum 1000 mcd, Typique 1720 mcd. Ce paramètre est mesuré à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique de l'œil CIE.
• Angle de vision (2θ1/2) :110 degrés. Cela définit l'étalement angulaire où l'intensité lumineuse est au moins la moitié de l'intensité de crête.
• Coordonnées chromatiques (x, y) :Basées sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. Les valeurs typiques fournies sont x=0.300, y=0.290. Une tolérance de ±0.01 doit être appliquée à ces coordonnées. La norme de test référencée est CAS140B.
• Tension directe (VF) :Minimum 2.9 V, Maximum 3.6 V à IF=20mA.
• Résistance aux décharges électrostatiques (ESD) :2 kV (Modèle du corps humain). Des précautions de manipulation ESD appropriées sont fortement recommandées, incluant l'utilisation de bracelets et d'équipements mis à la terre.

3. Explication du système de tri

Le produit est classé en catégories (bins) basées sur des paramètres clés pour assurer l'homogénéité au sein d'un lot de production. Les concepteurs doivent tenir compte de ces catégories pour l'appariement des couleurs et de la luminosité dans leurs applications.

3.1 Tri par tension directe (VF)

Les LED sont triées en catégories (V0 à V6) en fonction de leur chute de tension directe à 20mA. Chaque catégorie a une plage de 0.1V, avec une tolérance supplémentaire de ±0.1V sur chaque catégorie.

• Exemple : La catégorie V0 couvre 2.9V à 3.0V.

3.2 Tri par intensité lumineuse (IV)

Les LED sont triées en catégories (T, A, B, C, D) en fonction de leur intensité lumineuse à 20mA. Une tolérance de ±10% s'applique à la plage de chaque catégorie.

• Exemple : La catégorie D couvre 1580 mcd à 1720 mcd.

3.3 Classes de couleur (Tri chromatique)

Un tableau détaillé définit des classes de couleur spécifiques (ex. : A52, A53, BE1, BG3). Chaque classe est définie par un quadrilatère ou un triangle sur le diagramme de chromaticité CIE 1931, spécifié par trois ou quatre points de coordonnées (x, y). Cela permet une sélection et un appariement précis des couleurs pour les applications nécessitant des coordonnées de point blanc spécifiques.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques électriques et optiques typiques mesurées à 25°C de température ambiante. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, ces courbes incluent typiquement :

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct :Montre comment le flux lumineux augmente avec le courant, généralement de manière non linéaire, pour finir par saturer.
• Tension directe en fonction du courant direct :La courbe IV, montrant la relation exponentielle caractéristique d'une diode.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante :Illustre la diminution du flux lumineux lorsque la température de jonction augmente, un facteur critique pour la gestion thermique.
• Distribution spectrale de puissance :Pour une LED blanche (probablement une puce bleue avec phosphore), cela montrerait le pic bleu et le spectre jaune plus large converti par le phosphore.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions de contour

Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0.1 mm sauf indication contraire. Le boîtier est un format CMS standard. La borne anode est clairement marquée sur le schéma pour une orientation de polarité correcte lors de l'assemblage.

5.2 Configuration recommandée des pastilles de soudure sur CI

Un dessin de pastilles (land pattern) est fourni pour le circuit imprimé afin d'assurer un soudage fiable pendant le processus de refusion infrarouge ou en phase vapeur. Respecter cette empreinte recommandée est crucial pour obtenir une formation correcte des joints de soudure et une stabilité mécanique.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion

Le composant est conçu pour le soudage par refusion sans plomb avec une température de pic de 260°C pendant un maximum de 10 secondes. Un profil de refusion conforme à la norme J-STD-020D est suggéré. Le profil doit inclure des phases appropriées de préchauffage, stabilisation, refusion et refroidissement pour minimiser le choc thermique et assurer des joints de soudure fiables.

6.2 Conditions de stockage et de manipulation

La LED est classée Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) 3 selon JEDEC J-STD-020.

• Emballage scellé :Stocker à ≤30°C et ≤90% HR. La durée de conservation est d'un an dans le sac anti-humidité avec dessiccant.
• Emballage ouvert :Stocker à ≤30°C et ≤60% HR. Les composants doivent être soudés dans les 168 heures (7 jours) suivant l'exposition. Si la carte indicateur d'humidité devient rose (≥10% HR) ou si le temps d'exposition est dépassé, un séchage à 60°C pendant au moins 48 heures est recommandé avant utilisation. Refermer tout composant non utilisé avec du dessiccant.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après soudage, utiliser uniquement les solvants spécifiés. L'immersion de la LED dans de l'alcool éthylique ou isopropylique à température normale pendant moins d'une minute est acceptable. L'utilisation de nettoyants chimiques non spécifiés est interdite car ils pourraient endommager le boîtier ou l'optique de la LED.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis en bande porteuse gaufrée d'une largeur de 12 mm, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre.

• Capacité de la bobine :Maximum de 2000 pièces par bobine.
• Bande de couverture :Les emplacements vides sont scellés avec une bande de couverture supérieure.
• Composants manquants :Un maximum de deux composants manquants consécutifs ("lampes") est autorisé selon la spécification.
• Norme :L'emballage est conforme aux spécifications EIA-481-1-B.

Des dessins dimensionnels détaillés pour les alvéoles de la bande porteuse et pour la bobine sont fournis dans la fiche technique.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Considérations de conception

• Limitation de courant :Always drive the LED with a constant current source or a current-limiting resistor. The absolute maximum DC current is 30mA; typical operation is at 20mA.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible (120mW max), assurer une surface de cuivre de CI adéquate ou des vias thermiques aide à maintenir une température de jonction plus basse, ce qui préserve le flux lumineux et la longévité.
• Protection ESD :Mettez en œuvre des mesures de protection ESD dans le circuit et pendant la manipulation, car le composant n'est classé que pour 2kV HBM.
• Optique :L'angle de vision de 110 degrés convient à un éclairage de zone large. Pour des faisceaux focalisés, des optiques secondaires (lentilles) seraient nécessaires.

8.2 Limitations et précautions d'application

La fiche technique contient une mise en garde critique concernant le champ d'application. Ces LED sont destinées à l'électronique commerciale et industrielle standard. Elles ne sont pas conçues ou qualifiées pour des applications où une défaillance pourrait directement mettre en danger la vie ou la santé, telles que :

• Systèmes de contrôle aéronautique
• Équipements médicaux de maintien des fonctions vitales
• Signaux critiques pour la sécurité des transports (sans qualification supplémentaire)
• Autres systèmes à haute fiabilité / critiques pour la sécurité

Une consultation avec le fabricant est requise pour de telles applications.

9. Comparaison et différenciation technique

Bien qu'une comparaison directe avec d'autres références ne soit pas fournie dans cette fiche technique unique, les principaux points de différenciation de ce composant peuvent être déduits :

• Plage de luminosité :Offre une intensité lumineuse relativement élevée (jusqu'à 1720 mcd à 20mA) pour sa taille de boîtier, ciblant les applications nécessitant une bonne luminosité de source ponctuelle.
• Tri couleur :Le tableau étendu des classes de couleur permet une sélection précise des couleurs, ce qui est avantageux pour les applications nécessitant un aspect de couleur blanche cohérent sur plusieurs LED.
• Compatibilité :Une compatibilité totale avec les processus d'assemblage CMS standard (placement automatique, refusion IR/phase vapeur) en fait une solution prête à l'emploi pour la fabrication en grande série.

10. Questions fréquentes basées sur les paramètres techniques

10.1 Quel est le courant et la tension de fonctionnement typiques ?

La condition de test standard et le point de fonctionnement typique est un courant direct de 20mA. À ce courant, la tension directe se situe typiquement entre 2.9V et 3.6V, selon la catégorie VF spécifique. La consommation électrique est d'environ 60-70mW.

10.2 Comment interpréter les codes de tri couleur ?

Les codes alphanumériques (ex. : A52, BE3) correspondent à des régions spécifiques sur le diagramme de chromaticité CIE 1931 définies dans le Tableau des Classes de Couleur. Pour assurer l'uniformité des couleurs dans votre conception, spécifiez et utilisez des LED de la même classe de couleur. La première lettre/chiffre regroupe souvent des températures de couleur ou des teintes similaires.

10.3 Puis-je alimenter cette LED avec une source 5V ?

Pas directement. Connecter une source 5V directement aux bornes de la LED provoquerait un courant excessif, dépassant vraisemblablement la valeur maximale absolue et détruisant le composant. Vous devez utiliser une résistance série de limitation de courant ou un pilote à courant constant. Par exemple, avec une alimentation 5V et une cible de 20mA, en supposant une VF de 3.2V, la résistance série requise serait R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 Ohms (une résistance standard de 91 Ohms pourrait être utilisée).

10.4 Quelles sont les exigences de manipulation MSL 3 ?

MSL 3 signifie que le boîtier peut résister jusqu'à 168 heures (7 jours) dans des conditions d'atelier (≤30°C/60% HR) après l'ouverture du sac anti-humidité. Si le sac est ouvert, vous avez une semaine pour terminer le processus de soudage par refusion. Si ce délai est dépassé, les composants doivent être séchés à 60°C pendant 48 heures pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant la refusion.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

11.1 Exemple : Conception d'un témoin lumineux monté sur CI

Scénario :Création d'un simple indicateur d'état alimenté par une broche GPIO d'un microcontrôleur 3.3V.
Étapes de conception :

1. Limitation de courant :La broche GPIO peut fournir 20mA. Cela correspond au courant typique de la LED. Aucun pilote externe n'est nécessaire.
2. Calcul de la résistance (pour une marge de sécurité) :Même si VCC (3.3V) est proche de VF (~3.2V), une petite résistance série est une bonne pratique pour limiter le courant d'appel. R = (3.3V - 3.2V) / 0.02A = 5 Ohms. Utilisez une résistance de 10 Ohms pour une limite plus sûre.
3. Implantation sur CI :Utilisez le dessin de pastilles recommandé. Connectez la cathode (identifiée sur le dessin de contour) à la résistance puis à la broche GPIO. Connectez l'anode à la ligne 3.3V. Incluez une petite zone de cuivre sous la pastille de la LED pour un léger dissipateur thermique.
4. Logiciel :Mettez la broche GPIO à l'état haut pour allumer la LED.

11.2 Exemple : Réseau multi-LED pour éclairage de travail

Scénario :Conception d'un éclairage sous étagère utilisant 10 LED pour un éclairage uniforme.
Considérations de conception :

• Appariement des couleurs :Spécifiez une seule classe de couleur serrée (ex. : BE2) auprès de votre fournisseur pour éviter des différences de couleur visibles entre les LED.
• Méthode d'alimentation :Utilisez un circuit intégré pilote de LED à courant constant capable de délivrer 200mA (10 LED * 20mA) pour une configuration série ou série-parallèle. Un simple régulateur linéaire serait inefficace en raison de la chute de tension.
• Gestion thermique :Espacez suffisamment les LED sur le CI à âme métallique (MCPCB) pour permettre la dissipation thermique. Les 120mW par LED représentent un total de 1.2W, nécessitant une conception thermique réfléchie.
• Optique :Le faisceau natif de 110 degrés peut être suffisant. Pour un aspect plus focalisé ou diffusé, envisagez d'ajouter un guide de lumière ou un panneau diffuseur.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les LED blanches comme la LTW-020ZDCG fonctionnent généralement sur le principe de la conversion par phosphore. Le cœur du dispositif est une puce semi-conductrice, généralement en nitrure de gallium-indium (InGaN), qui émet de la lumière bleue lorsqu'elle est polarisée en direct (le courant électrique la traverse). Cette puce émettrice de lumière bleue est recouverte d'une couche de matériau phosphore - souvent à base de grenat d'yttrium-aluminium (YAG) dopé au cérium.

Lorsque les photons bleus de la puce frappent le phosphore, une partie d'entre eux est absorbée. Le phosphore réémet ensuite cette énergie sous forme de lumière sur un spectre plus large, principalement dans la région jaune. La combinaison de la lumière bleue restante non absorbée et de la lumière jaune émise par le phosphore se mélange pour produire la perception de lumière blanche pour l'œil humain. Les proportions exactes de bleu et de jaune, et la composition spécifique du phosphore, déterminent la température de couleur corrélée (CCT) et les coordonnées chromatiques (x, y) de la lumière blanche produite, conduisant au système de tri détaillé décrit dans la fiche technique.

13. Tendances et évolutions technologiques

Le domaine de l'éclairage à semi-conducteurs (SSL) continue d'évoluer. Les tendances générales observables dans l'industrie, qui fournissent un contexte pour des composants comme celui-ci, incluent :

• Efficacité accrue (Lumens par Watt) :Les améliorations continues en épitaxie des semi-conducteurs, conception des puces et technologie des phosphores augmentent régulièrement l'efficacité lumineuse des LED blanches, réduisant la consommation d'énergie pour le même flux lumineux.
• Qualité de couleur améliorée :Le développement de mélanges multi-phosphores et de nouveaux matériaux phosphores (ex. : points quantiques) vise à améliorer l'Indice de Rendu des Couleurs (IRC), à rendre les couleurs plus naturelles sous l'éclairage LED, et à offrir une gamme plus large de températures de couleur précises.
• Miniaturisation et densité plus élevée :Les progrès en packaging permettent des empreintes de LED plus petites et des densités de puissance plus élevées, permettant des solutions d'éclairage plus compactes et plus lumineuses.
• Éclairage intelligent et connecté :L'intégration de l'électronique de contrôle directement avec les boîtiers ou modules LED pour permettre le gradage, l'ajustement de couleur et la connectivité (IoT) est une tendance croissante, dépassant le simple composant passif.
• Fiabilité et prévisions de durée de vie :Une meilleure compréhension des mécanismes de défaillance et de meilleures méthodologies de test conduisent à des prévisions de durée de vie plus précises (métriques L70, L90) sous diverses conditions de fonctionnement, cruciales pour la conception d'éclairage professionnel.

Les composants tels que celui décrit dans cette fiche technique représentent un point mature dans cette progression technologique, offrant une solution fiable et standardisée pour un large éventail d'applications d'éclairage général.