Fiche technique LED 333-2SYGD/S530-E2 - Jaune Vert Brillant - 20mA - 2.0V - 60mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une lampe LED haute luminosité de couleur Jaune Vert Brillant. Le composant est conçu avec la technologie de puce AlGaInP, encapsulé dans une résine diffusante verte, et est destiné à des applications nécessitant un éclairage fiable et robuste avec différentes options d'angle de vision. Le produit est conforme aux normes environnementales pertinentes.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette série de LED incluent sa haute intensité lumineuse, sa disponibilité en différentes couleurs et intensités, et ses options de conditionnement telles que la bande et la bobine pour l'assemblage automatisé. Elle est spécifiquement conçue pour des applications exigeant une luminosité supérieure. Les marchés cibles et applications typiques incluent les affichages d'électronique grand public, les voyants lumineux et les systèmes de rétroéclairage pour des appareils comme les téléviseurs, les moniteurs d'ordinateur, les téléphones et autres équipements informatiques.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques du composant, définis dans des conditions de test standard (Ta=25°C).

2.1 Valeurs maximales absolues

Les Valeurs Maximales Absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement recommandées.

• Courant direct continu (IF) :25 mA. Dépasser ce courant en continu dégradera la durée de vie et le flux lumineux de la LED.
• Courant direct de crête (IFP) :60 mA. Il s'agit du courant pulsé maximal autorisé, typiquement spécifié sous un cycle de service de 1/10 à 1 kHz. Il est crucial pour les applications impliquant des impulsions de courant élevées et brèves.
• Tension inverse (VR) :5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse supérieure à cette valeur peut provoquer une défaillance immédiate et catastrophique de la jonction LED.
• Puissance dissipée (Pd) :60 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sans dépasser sa température de jonction maximale, calculée comme la Tension Directe (VF) multipliée par le Courant Direct (IF).
• Température de fonctionnement et de stockage :Le composant est conçu pour fonctionner de -40°C à +85°C et peut être stocké de -40°C à +100°C. Ces plages assurent la stabilité mécanique et chimique de la résine époxy et des matériaux semi-conducteurs.
• Température de soudure (Tsol) :260°C pendant 5 secondes. Ceci définit le profil thermique maximal que le boîtier LED peut supporter pendant les processus de soudure à la vague ou par refusion.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres définissent les performances du composant dans des conditions de fonctionnement normales (IF=20mA). La colonne 'Typ.' représente la valeur médiane attendue, tandis que 'Min.' et 'Max.' définissent l'écart de production acceptable.

• Intensité lumineuse (Iv) :40-80 mcd (Typ. 80 mcd). C'est la luminosité perçue de la LED mesurée en millicandelas. La large plage indique un processus de tri ; les concepteurs doivent prendre en compte la valeur minimale pour les scénarios de luminosité les plus défavorables.
• Angle de vision (2θ1/2) :30 degrés (Typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur maximale (sur l'axe). Un angle de 30 degrés indique un faisceau relativement focalisé, adapté aux indicateurs directionnels.
• Longueur d'onde de crête et dominante (λp, λd) :575 nm et 573 nm respectivement. La longueur d'onde de crête est le point spectral de puissance rayonnée maximale. La longueur d'onde dominante est le point de couleur perçu. Des valeurs proches indiquent une émission jaune-verte spectralement pure.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :20 nm. C'est la largeur spectrale à mi-hauteur de l'intensité maximale (FWHM). Une largeur de bande de 20 nm est caractéristique des LED à base d'AlGaInP, offrant une bonne pureté de couleur.
• Tension directe (VF) :1.7V à 2.4V (Typ. 2.0V). C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée à 20mA. Les conceptions de circuit doivent utiliser des résistances limitatrices de courant ou des pilotes dimensionnés pour la VF maximale afin de garantir que le courant ne dépasse pas la valeur maximale si la tension d'alimentation est fixe.
• Courant inverse (IR) :10 μA (Max.) à VR=5V. C'est le courant de fuite lorsque le composant est polarisé en inverse. Il est généralement très faible pour des LED en bon état.

Tolérances de mesure :La fiche technique note des incertitudes spécifiques : ±0.1V pour VF, ±10% pour Iv, et ±1.0nm pour λd. Celles-ci doivent être prises en compte dans les calculs de conception de précision.

3. Explication du système de tri

Les données fournies impliquent une structure de tri basée sur des paramètres de performance clés pour assurer la cohérence en production de masse. Bien qu'une matrice de tri détaillée ne soit pas entièrement élaborée, on peut déduire ce qui suit des tableaux de spécifications et des explications d'étiquettes :

• Tri par Intensité / Flux lumineux :La plage Iv de 40-80 mcd suggère que les composants sont triés en catégories basées sur leur sortie mesurée à 20mA. Le champ 'CAT' sur l'étiquette d'emballage désigne probablement ce rang ou cette catégorie.
• Tri par Longueur d'onde / Couleur :Le champ 'HUE' sur l'étiquette correspond à la Longueur d'onde dominante (λd). Étant donné que la valeur typique est de 573 nm, les lots de production sont probablement caractérisés et étiquetés avec leur longueur d'onde dominante spécifique pour maintenir la cohérence des couleurs dans une application.
• Tri par Tension directe :La plage VF de 1.7V à 2.4V indique que les LED peuvent également être regroupées par leurs caractéristiques de tension directe. L'appariement des VF dans les circuits en parallèle peut aider à obtenir une répartition uniforme du courant.

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes caractéristiques typiques fournissent des informations cruciales sur le comportement du composant dans des conditions variables, essentielles pour une conception de circuit et thermique robuste.

4.1 Intensité relative vs. Longueur d'onde

Cette courbe représente graphiquement la distribution spectrale de puissance, montrant un pic autour de 575 nm avec une FWHM d'environ 20 nm. Elle confirme la nature monochromatique de la lumière émise, centrée dans la région jaune-verte du spectre visible.

4.2 Diagramme de directivité

La courbe de directivité (ou diagramme de rayonnement) illustre la distribution spatiale de la lumière. L'angle de vision de 30 degrés fourni est dérivé de ce diagramme. La forme de la courbe est typique d'une lampe LED standard avec une lentille en dôme, montrant un profil d'émission quasi-Lambertien ou légèrement focalisé.

4.3 Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)

Cette courbe montre la relation exponentielle entre le courant et la tension, typique d'une diode. La tension de 'coude' est d'environ 1.8V-2.0V. Au-delà de ce point, une petite augmentation de la tension provoque une forte augmentation du courant, soulignant le besoin critique de régulation de courant, et non de tension, lors de l'alimentation des LED.

4.4 Intensité relative vs. Courant direct (Courbe L-I)

Cette courbe démontre la relation entre le courant d'alimentation et le flux lumineux. Elle est généralement linéaire dans la plage de fonctionnement recommandée mais va saturer et finalement se dégrader à des courants très élevés. Fonctionner au courant typique de 20mA assure un bon équilibre entre efficacité, luminosité et longévité.

4.5 Caractéristiques thermiques

Les courbes pourIntensité relative vs. Température ambianteetCourant direct vs. Température ambiante(à tension constante) sont d'une importance critique. Elles montrent que le flux lumineux diminue lorsque la température ambiante augmente en raison d'une réduction de l'efficacité quantique interne et d'une augmentation de la recombinaison non radiative. Inversement, pour une tension appliquée fixe, le courant direct augmentera avec la température car la tension directe de la diode a un coefficient de température négatif. Cela crée un scénario potentiel d'emballement thermique s'il n'est pas correctement géré avec un pilote à courant constant.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier et dessin

La fiche technique inclut un dessin dimensionnel détaillé. Les spécifications clés dérivées du dessin et des notes incluent : toutes les dimensions sont en millimètres (mm), la hauteur de la collerette doit être inférieure à 1.5mm, et la tolérance générale est de ±0.25mm sauf indication contraire. Le dessin définit l'espacement des broches, la taille du corps et la forme globale, essentiels pour la conception de l'empreinte PCB (land pattern).

5.2 Identification de la polarité

Bien que non explicitement détaillé dans le texte fourni, les lampes LED standard identifient typiquement la cathode (broche négative) via un bord plat sur la lentille, une broche plus courte ou un marquage sur le boîtier. L'empreinte PCB doit être conçue pour correspondre à cette polarité afin d'assurer une orientation correcte pendant l'assemblage.

6. Directives de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée est essentielle pour maintenir la fiabilité et les performances du composant.

6.1 Formage des broches

• La courbure doit se produire à au moins 3mm de la base du bulbe en époxy pour éviter les fissures de contrainte.
• Le formage doit être effectué avant la soudure.
• Couper les broches à température ambiante pour éviter les chocs thermiques.
• Les trous du PCB doivent être parfaitement alignés avec les broches de la LED pour éviter les contraintes de montage.

6.2 Conditions de stockage

• Stocker à ≤30°C et ≤70% d'Humidité Relative (HR) à réception. La durée de conservation dans ces conditions est de 3 mois.
• Pour un stockage plus long (jusqu'à 1 an), utiliser un conteneur scellé avec une atmosphère d'azote et un desséchant.
• Éviter les changements rapides de température dans des environnements humides pour prévenir la condensation.

6.3 Processus de soudure

Règle critique :Maintenir une distance minimale de 3mm entre le joint de soudure et le bulbe en époxy.

• Soudure manuelle :Température de la pointe du fer max 300°C (pour un fer max 30W), temps de soudure max 3 secondes.
• Soudure à la vague/DIP :Température de préchauffage max 100°C (pendant max 60 secondes). Température du bain de soudure max 260°C pour un temps d'immersion maximum de 5 secondes.
• Un profil de température de soudure recommandé est fourni, qui doit être suivi pour minimiser les contraintes thermiques.
• Éviter les contraintes mécaniques sur les broches pendant et immédiatement après la soudure lorsque le composant est chaud.
• Ne pas effectuer de soudure par immersion/manuelle plus d'une fois.
• Refroidir progressivement depuis la température de soudure de crête ; éviter la trempe rapide.

6.4 Nettoyage

• Nettoyer uniquement si nécessaire, en utilisant de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant ≤1 minute. Sécher à l'air.
• Le nettoyage par ultrasons est fortement déconseillé. Si absolument nécessaire, une pré-qualification approfondie est nécessaire pour déterminer les niveaux de puissance et la durée sûrs, car l'énergie ultrasonique peut endommager les liaisons internes de la puce ou le boîtier en époxy.

6.5 Gestion thermique

Une gestion thermique efficace est primordiale pour les performances et la durée de vie de la LED. Le courant doit être déclassé de manière appropriée à des températures ambiantes plus élevées, comme indiqué par la courbe de déclassement référencée dans la fiche technique. La conception doit garantir que la température autour du corps de la LED est contrôlée, typiquement en utilisant un PCB avec un dégagement thermique adéquat, des vias thermiques ou un dissipateur thermique externe pour les applications haute puissance.

6.6 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Ces LED sont sensibles aux décharges électrostatiques. L'ESD peut causer des dommages latents ou une défaillance immédiate. Manipuler toujours les composants dans une zone protégée contre l'ESD en utilisant des bracelets de mise à la terre et des tapis conducteurs. Utiliser un conditionnement et un équipement sûrs contre l'ESD pendant tous les processus d'assemblage et de manipulation.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécification de l'emballage

Les composants sont emballés pour prévenir les dommages mécaniques et électrostatiques pendant l'expédition et la manipulation.

• Emballage primaire :Sacs anti-électrostatiques.
• Emballage secondaire :Cartons intérieurs contenant 5 sacs.
• Emballage tertiaire :Cartons extérieurs contenant 10 cartons intérieurs.
• Quantité par emballage :Minimum 200 à 500 pièces par sac. Par conséquent, un carton extérieur contient entre 10 000 et 25 000 pièces (10 cartons intérieurs * 5 sacs * 200-500 pcs/sac).

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette d'emballage contient plusieurs codes pour la traçabilité et l'identification :

• CPN :Numéro de pièce du client.
• P/N :Numéro de production du fabricant (ex. : 333-2SYGD/S530-E2).
• QTY :Quantité de pièces dans le sac.
• CAT :Rang ou catégorie de performance (probablement liée au tri d'intensité lumineuse).
• HUE :Code de longueur d'onde dominante.
• REF :Code de référence.
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED est bien adaptée pour :

• Voyants d'état :Indicateurs d'alimentation, d'activité ou de mode dans l'électronique grand public (TV, moniteurs, téléphones, ordinateurs) grâce à sa haute luminosité et son angle de vision focalisé.
• Rétroéclairage :Éclairage latéral pour petits panneaux LCD ou rétroéclairage d'icônes où un éclairage uniforme et lumineux est nécessaire.
• Affichages de panneau avant :Éclairage pour boutons, interrupteurs ou cadrans de mesure.

8.2 Considérations de conception critiques

• Limitation de courant :TOUJOURS utiliser une résistance série limitant le courant ou un pilote à courant constant. Calculer la valeur de la résistance en utilisant la tension directe maximale (2.4V) pour garantir que le courant ne dépasse jamais 25mA dans les conditions les plus défavorables (VF minimale). Formule : R = (V_alimentation - VF_max) / I_souhaitée.
• Conception thermique :Prendre en compte les effets négatifs de la température sur le flux lumineux et la tension directe. Prévoir une surface de cuivre PCB adéquate ou d'autres moyens de dissipation thermique, surtout dans des environnements à température ambiante élevée ou des espaces clos.
• Protection ESD :Intégrer des diodes de protection ESD sur les lignes de signal connectées aux anodes/cathodes de LED qui sont exposées aux interfaces utilisateur ou aux connecteurs externes.
• Conception optique :L'angle de vision de 30 degrés fournit un faisceau relativement étroit. Pour un éclairage plus large, envisager d'utiliser une lentille diffuse ou de sélectionner une LED avec un angle de vision natif plus large.

9. Comparaison et différenciation technique

Bien qu'une comparaison directe avec des composants concurrents spécifiques ne soit pas fournie, les principales caractéristiques différenciatrices de cette LED basées sur sa fiche technique sont :

• Technologie de puce :Utilise le matériau semi-conducteur AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium), qui est très efficace pour produire de la lumière ambre, jaune et verte par rapport aux technologies plus anciennes.
• Luminosité :Offre une intensité lumineuse typique de 80 mcd à 20mA, ce qui est compétitif pour un boîtier de lampe standard de cette couleur.
• Robustesse :La fiche technique met l'accent sur une construction fiable et robuste, avec des directives détaillées de manipulation et de soudure qui suggèrent une conception axée sur la résistance aux processus d'assemblage standard.
• Conformité :Déclaré sans plomb et conforme RoHS, répondant aux réglementations environnementales modernes pour les composants électroniques.

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

Q1 : Puis-je alimenter cette LED à 30mA pour plus de luminosité ?

R : Non. La Valeur Maximale Absolue pour le courant direct continu est de 25 mA. Fonctionner à 30mA dépasse cette valeur, ce qui réduira significativement la durée de vie de la LED, provoquera une dépréciation rapide du flux lumineux et peut conduire à une défaillance thermique catastrophique.

Q2 : Mon alimentation est en 5V. Quelle valeur de résistance dois-je utiliser pour un courant d'alimentation de 20mA ?

R : Utiliser la VF la plus défavorable (maximale) de 2.4V pour une conception sûre. R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ohms. La valeur standard supérieure la plus proche est 150 Ohms. Avec 150 Ohms, le courant serait d'environ (5V - 2.0V)/150 = 20mA (en utilisant la VF typique), ce qui est sûr. Toujours vérifier la dissipation de puissance dans la résistance : P = I^2 * R = (0.02^2)*150 = 0.06W, donc une résistance standard de 1/8W (0.125W) est suffisante.

Q3 : Pourquoi la lumière devient-elle plus faible lorsque mon appareil chauffe ?

R : C'est une caractéristique fondamentale des LED, comme le montre la courbe "Intensité relative vs. Température ambiante". L'efficacité du matériau semi-conducteur diminue avec l'augmentation de la température de jonction, produisant moins de lumière pour la même quantité de courant électrique. Une gestion thermique améliorée dans votre conception peut atténuer cet effet.

Q4 : Puis-je utiliser le nettoyage par ultrasons pour nettoyer le PCB après avoir soudé ces LED ?

R : C'est fortement déconseillé. La fiche technique indique que le nettoyage par ultrasons peut endommager la LED selon la puissance et les conditions d'assemblage. Si vous devez l'utiliser, vous devez effectuer des tests de pré-qualification approfondis. Des alternatives plus sûres sont l'utilisation d'alcool isopropylique avec un brossage doux ou l'utilisation d'une flux sans nettoyage qui ne nécessite pas de nettoyage après soudure.

11. Étude de cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un groupe de voyants d'état pour un routeur réseau.

Un concepteur a besoin de 5 indicateurs jaune-vert lumineux pour l'alimentation, internet, le Wi-Fi et deux ports Ethernet. Il choisit cette LED pour sa luminosité et sa couleur.

• Conception du circuit :L'alimentation logique interne du routeur est de 3.3V. En utilisant la VF max de 2.4V et un courant cible de 18mA (pour ajouter une marge), la valeur de la résistance est (3.3V - 2.4V) / 0.018A = 50 Ohms. Une résistance standard de 51 Ohm est sélectionnée. La puissance par résistance est (0.018^2)*51 ≈ 0.0165W.
• Implantation PCB :L'empreinte PCB est créée exactement selon le dessin des dimensions du boîtier. De petites branches de dégagement thermique relient les pastilles de la LED à un plan de masse plus large pour aider à la dissipation thermique sans rendre la soudure difficile.
• Assemblage :L'assembleur suit les directives : utilise une protection ESD, forme les broches (si nécessaire) avant le placement, et suit le profil de refusion recommandé avec une température de crête ne dépassant pas 260°C.
• Résultat :Les LED fournissent une indication claire et lumineuse avec une couleur cohérente sur les cinq unités, et le produit passe les tests de fiabilité grâce à une conception thermique et électrique appropriée.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Cette LED fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Le matériau de la puce est l'AlGaInP. Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode (environ 1.7-2.0V) est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés à travers la jonction. Ces porteurs de charge se recombinent dans la région active du semi-conducteur. Une partie significative de ces recombinaisons est radiative, ce qui signifie qu'elles libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique de 573-575 nm (jaune-vert) est déterminée par l'énergie de la bande interdite de la composition d'alliage AlGaInP utilisée dans la couche active de la puce. Le boîtier en résine époxy diffusante verte sert à protéger la puce, à agir comme une lentille primaire pour façonner le faisceau lumineux et à diffuser la lumière pour créer une apparence plus uniforme.

13. Tendances technologiques et contexte

Ce composant représente une technologie mature et grand public pour les LED indicatrices monochromes. Les LED à base d'AlGaInP sont la norme pour l'émission rouge, ambre et jaune-verte à haute efficacité. Les tendances actuelles de l'industrie pertinentes pour ces dispositifs incluent :

• Efficacité accrue :La recherche continue vise à améliorer l'efficacité quantique interne (IQE) et l'efficacité d'extraction de la lumière (LEE) de ces matériaux, conduisant à une intensité lumineuse plus élevée pour le même courant d'entrée ou la même luminosité à puissance inférieure.
• Miniaturisation :Bien qu'il s'agisse d'un boîtier de lampe standard, la tendance générale va vers des boîtiers de dispositifs montés en surface (SMD) plus petits (ex. : 0402, 0201) pour les conceptions PCB haute densité, bien qu'avec souvent un compromis sur le flux lumineux total et la capacité de dissipation thermique.
• Fiabilité améliorée :Les améliorations dans les formulations de résine époxy, les matériaux de collage de puce et les techniques de câblage continuent de repousser la durée de vie opérationnelle et la tolérance à la température des LED.
• Intégration intelligente :Une macro-tendance dans l'éclairage est l'intégration de circuits de commande (pilotes, communication) directement avec les boîtiers LED, créant des composants "intelligents". Bien que cette pièce spécifique soit une LED discrète et simple, comprendre ses paramètres de base est fondamental pour travailler avec des solutions plus intégrées.