Fiche technique de la lampe LED 204-10SYGC/S530-E2 - 5mm ronde - Tension 2.0V - Vert jaune brillant - 60mW - Document technique en anglais

1. Présentation du produit

Le 204-10SYGC/S530-E2 est une lampe LED traversante haute luminosité conçue pour des applications nécessitant un éclairage fiable et robuste. Il utilise une puce semi-conductrice AlGaInP (Phosphure d'Aluminium, de Gallium et d'Indium) pour produire une lumière jaune-vert brillante. Le dispositif est logé dans un boîtier standard rond de 5 mm en résine époxy transparente, offrant une solution compacte et polyvalente pour diverses applications d'indication et de rétroéclairage.

Cette série de LED est conçue pour offrir des performances constantes avec un choix d'angles de vision. Elle est conforme aux principales normes environnementales et de sécurité, notamment la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), le règlement REACH de l'UE, et est fabriquée en tant que composant sans halogène, garantissant ainsi son adéquation aux conceptions électroniques modernes aux exigences matérielles strictes.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette lampe LED incluent sa haute intensité lumineuse, sa construction fiable et sa large conformité environnementale. Sa conception robuste la rend adaptée aux applications où la fiabilité à long terme est cruciale. Le produit est disponible en bande et en bobine pour les processus d'assemblage automatisés, améliorant ainsi l'efficacité de fabrication.

Les applications cibles de ce dispositif se situent principalement dans l'électronique grand public et industrielle où une indication claire et lumineuse est nécessaire. Les cas d'utilisation typiques incluent les indicateurs d'état, le rétroéclairage des boutons ou des panneaux, et l'éclairage à usage général dans les espaces restreints. Ses spécifications en font un choix adapté pour des solutions d'éclairage rentables et fiables.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres techniques spécifiés dans la fiche technique. Comprendre ces valeurs est crucial pour une conception de circuit appropriée et pour garantir que la LED fonctionne dans sa zone de fonctionnement sûre (SOA).

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Les Caractéristiques maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le dispositif. Elles ne correspondent pas aux conditions de fonctionnement normal.

• Courant direct continu (I_F): 25 mA. Il s'agit du courant continu maximal pouvant être appliqué en continu à la LED dans des conditions ambiantes spécifiées (T_a=25°C). Le dépassement de cette valeur générera une chaleur excessive, pouvant dégrader la jonction semi-conductrice et réduire la durée de vie.
• Courant de crête direct (I_FP): 60 mA. Cette spécification s'applique à un fonctionnement en impulsions avec un rapport cyclique de 1/10 à 1 kHz. Elle permet de brèves périodes de courant plus élevé, ce qui peut être utile pour atteindre une luminosité instantanée plus élevée dans des applications multiplexées ou à impulsions.
• Tension Inverse (V_R): 5 V. La LED peut supporter un maximum de 5 volts dans le sens de polarisation inverse. L'application d'une tension inverse plus élevée peut provoquer un claquage de la jonction et une défaillance catastrophique. Les conceptions de circuits doivent inclure une protection, telle qu'une résistance en série ou une diode de protection en parallèle, si des conditions de tension inverse sont possibles.
• Dissipation de Puissance (P_d): 60 mW. Il s'agit de la puissance totale maximale (V_F * I_F) que le boîtier peut dissiper sans dépasser sa température de jonction maximale. Un dissipateur thermique approprié ou une déclassement du courant à des températures ambiantes plus élevées est nécessaire pour rester dans cette limite.
• Operating & Storage Temperature: L'appareil est conçu pour fonctionner de -40°C à +85°C et peut être stocké de -40°C à +100°C. Cette large plage garantit son fonctionnement dans des environnements difficiles.
• Température de soudure : 260°C pendant 5 secondes. Ceci définit le profil thermique maximal que la LED peut supporter pendant les processus de soudure à la vague ou manuelle sans endommager les liaisons internes ou la lentille en époxy.

2.2 Caractéristiques Électro-Optiques

Ces paramètres, mesurés à un courant d'essai standard de 20 mA et à une température ambiante de 25°C, définissent les performances optiques et électriques de la LED.

• Intensité Lumineuse (I_v): 125 mcd (Min), 250 mcd (Typ). Ceci spécifie la quantité de lumière visible émise dans une direction donnée. La valeur typique de 250 millicandelas indique une sortie lumineuse adaptée à de nombreuses applications d'indicateur. La valeur minimale garantie est de 125 mcd, ce qui est important pour la cohérence de la conception.
• Angle de vue (2θ_1/2): 20° (Typ). Il s'agit de l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité maximale (mesurée sur l'axe). Un angle de vue de 20° indique un faisceau relativement étroit, concentrant la lumière vers l'avant. Ceci est idéal pour les applications nécessitant une source lumineuse directionnelle plutôt qu'un éclairage de grande surface.
• Longueur d'onde de crête (λ_p): 575 nm (Typ). C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance de la lumière émise est maximale. Pour une LED jaune-vert brillant, cela se situe dans la région jaune-vert du spectre visible.
• Longueur d'onde dominante (λ_d): 573 nm (Typ). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond à la couleur de la lumière de la LED. C'est le paramètre principal pour la spécification de la couleur.
• Tension directe (V_F): 1.7 V (Min), 2.0 V (Typ), 2.4 V (Max) à I_F=20mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est polarisée en direct et qu'elle conduit du courant. La valeur typique de 2,0V est essentielle pour calculer la valeur de la résistance de limitation de courant dans un circuit série : R = (V_{d'alimentation} - V_F) / I_FConception pour la tension V maximale._F Garantit une commande en courant suffisante dans toutes les conditions.
• Courant inverse (I_R): 10 μA (Max) à V_R=5V. Il s'agit du faible courant de fuite qui circule lorsque la diode est polarisée en inverse dans les limites de ses caractéristiques maximales.

Incertitudes de mesure : La fiche technique indique des tolérances spécifiques pour les mesures clés : ±0,1 V pour V_F, ±10 % pour I_v, et ±1,0 nm pour λ_dCes éléments doivent être pris en compte dans les applications de précision.

3. Analyse de la courbe de performance

Les courbes caractéristiques fournies offrent des informations précieuses sur le comportement de la LED dans différentes conditions, ce qui est essentiel pour une conception de système robuste.

3.1 Intensité relative en fonction de la longueur d'onde

Cette courbe de distribution spectrale montre le flux lumineux en fonction de la longueur d'onde. Pour une LED jaune-vert à base d'AlGaInP, le spectre présente typiquement un pic unique et relativement étroit centré autour de la longueur d'onde dominante (573 nm typ). La largeur à mi-hauteur (FWHM), indiquée par la largeur de bande de rayonnement spectral (Δλ) de 20 nm typ, définit la pureté de la couleur. Une largeur de bande plus étroite indique une couleur plus saturée et pure.

3.2 Diagramme de directivité

La courbe de directivité (ou diagramme de rayonnement) illustre la variation de l'intensité lumineuse en fonction de l'angle par rapport à l'axe central. Pour une LED avec un angle de vision de 20°, cette courbe montre une chute brutale de l'intensité au-delà d'environ ±10° par rapport au centre. Ce diagramme est influencé par la forme de la lentille en époxy et la position de la puce dans le boîtier.

3.3 Courant direct en fonction de la tension directe (Courbe I-V)

Cette courbe fondamentale démontre la relation exponentielle entre le courant et la tension dans une diode à semi-conducteur. Pour les LED, la tension de "seuil de conduction" ou de "coude" est clairement visible. Un fonctionnement nettement au-dessus de cette tension de coude entraîne une augmentation rapide du courant pour une faible augmentation de la tension. Cela souligne l'importance cruciale d'utiliser un mécanisme de limitation de courant (presque toujours une résistance en série pour les circuits simples) plutôt que de tenter d'alimenter une LED avec une source de tension constante seule.

3.4 Intensité relative en fonction du courant direct

Cette courbe montre que la production de lumière (intensité lumineuse) est généralement proportionnelle au courant direct, mais la relation n'est pas parfaitement linéaire, en particulier aux courants plus élevés. L'efficacité (production de lumière par unité d'entrée électrique) peut diminuer à des courants très élevés en raison d'une génération de chaleur accrue et d'autres effets non idéaux. Il est important de fonctionner dans la plage de courant recommandée pour une efficacité et une longévité optimales.

3.5 Caractéristiques thermiques

Les courbes pour Intensité Relative vs. Température Ambiante et Courant direct en fonction de la température ambiante sont cruciaux pour la gestion thermique.

• Intensité en fonction de la température : Généralement, le flux lumineux d'une LED diminue lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe quantifie cette dégradation. Pour une performance fiable dans des environnements à haute température, le courant d'alimentation peut devoir être réduit pour compenser cette baisse d'efficacité et éviter l'emballement thermique.
• Tension directe en fonction de la température : La tension directe d'une LED présente un coefficient de température négatif ; elle diminue lorsque la température augmente. Cela peut avoir des implications pour les circuits d'alimentation à tension constante, car une V_F plus basse à haute température pourrait entraîner une augmentation du courant si elle n'est pas correctement régulée.

4. Informations mécaniques et de boîtier

4.1 Dimensions de l'emballage

La LED est logée dans un boîtier radial standard rond de 5 mm. Les principales notes dimensionnelles extraites de la fiche technique incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres.
• La hauteur de la bride (la collerette à la base du dôme) doit être inférieure à 1,5 mm (0,059"). Ceci est important pour le jeu lors du montage sur PCB.
• La tolérance générale pour les dimensions non spécifiées est de ±0,25 mm, ce qui est standard pour ce type de composant.

Le dessin dimensionnel fournit les mesures précises pour l'espacement des broches, le diamètre du corps, la hauteur de la lentille, ainsi que la longueur et le diamètre des broches. Ces éléments sont critiques pour la conception de l'empreinte PCB, garantissant un ajustement correct dans les trous de montage et un positionnement adéquat de la lentille par rapport au panneau ou au diffuseur.

4.2 Identification de la polarité

Pour les LED à broches radiales, la cathode est généralement identifiée par un méplat sur le bord de la collerette en plastique et/ou par la broche la plus courte. Le schéma de la datasheet doit clairement indiquer quelle broche est la cathode (généralement celle marquée par le bord plat). Une polarité correcte est essentielle au fonctionnement du dispositif.

5. Directives de soudure et d'assemblage

Le respect de ces directives est primordial pour garantir la fiabilité et la longévité de la LED après l'assemblage.

5.1 Formation des Broches

• Le pliage doit s'effectuer à un point situé à au moins 3 mm de la base de la lentille en époxy afin d'éviter de transférer des contraintes aux liaisons internes par fils.
• Le formage doit être effectué avant soudage, pendant que les broches et le boîtier sont à température ambiante.
• Une contrainte excessive pendant le formage peut fissurer l'époxy ou endommager la fixation interne de la puce.
• Les trous du PCB doivent être parfaitement alignés avec les broches de la LED pour éviter toute contrainte de montage.

5.2 Procédé de Brasage

La fiche technique fournit des recommandations spécifiques pour le soudage manuel et par immersion :

• Soudure manuelle : Température maximale de la panne : 300°C (pour un fer de 30W max), durée de soudure maximale de 3 secondes par broche. Maintenir une distance minimale de 3mm entre le joint de soudure et l'ampoule en époxy.
• Soudure par immersion (à la vague) : Température de préchauffage maximale de 100°C pendant jusqu'à 60 secondes. Température maximale du bain de soudure de 260°C pour un temps d'immersion maximal de 5 secondes. Maintenir à nouveau un espace de 3 mm de l'ampoule.
• Un graphique de profil de soudure recommandé montre généralement une montée en température progressive, un temps contrôlé au-dessus du liquidus et un refroidissement contrôlé. Les cycles thermiques rapides doivent être évités.
• Règle critique : Le brasage par immersion ou à la main ne doit être effectué qu'une seule fois. Un chauffage répété augmente considérablement le risque de défaillance.
• Après le brasage, la LED doit être protégée des chocs ou vibrations mécaniques jusqu'à ce qu'elle revienne à température ambiante, afin d'éviter toute contrainte sur l'époxy chaud et ramolli ainsi que sur les liaisons internes.

5.3 Conditions de stockage

Les LED sont des dispositifs sensibles à l'humidité. Le stockage recommandé après expédition est à 30°C ou moins et à 70% d'humidité relative ou moins, avec une durée de conservation de 3 mois. Pour un stockage plus long (jusqu'à un an), elles doivent être conservées dans un conteneur scellé avec une atmosphère d'azote et un desséchant. Les changements rapides de température en environnement humide doivent être évités pour empêcher la condensation à l'intérieur du boîtier.

5.4 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après la soudure, utiliser uniquement de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant une durée ne dépassant pas une minute. Le nettoyage par ultrasons est fortement déconseillé car les vibrations à haute fréquence peuvent fracturer les fines liaisons par fil à l'intérieur du boîtier. Si cela est absolument nécessaire, le procédé doit être soigneusement qualifié au préalable.

6. Gestion de la Chaleur et de l'Électricité Statique

6.1 Gestion thermique

Une gestion thermique efficace est la clé de la fiabilité des LED et d'un flux lumineux stable. Le courant doit être déclassé de manière appropriée à des températures ambiantes plus élevées, comme indiqué par la courbe de déclassement. La température entourant la LED dans l'application finale doit être contrôlée. Cela implique souvent de considérer la conception du PCB (surface de cuivre pour la dissipation thermique), le flux d'air ambiant, et potentiellement l'utilisation de dissipateurs thermiques pour les applications haute puissance ou haute densité.

6.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

La puce semi-conductrice est très sensible aux décharges électrostatiques. Les événements ESD peuvent provoquer une défaillance immédiate ou des dommages latents qui réduisent la fiabilité à long terme. Des procédures de manipulation ESD appropriées doivent être suivies à toutes les étapes de la production, de l'assemblage et de la manipulation. Cela inclut l'utilisation de postes de travail mis à la terre, de bracelets antistatiques et de conteneurs conducteurs. Les matériaux d'emballage spécifiés (sacs antistatiques) sont conçus pour protéger les dispositifs pendant le transport et le stockage.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications d'emballage

Les LED sont conditionnées pour assurer une protection contre l'humidité, les décharges électrostatiques et les dommages physiques.

• Emballage primaire: Un minimum de 200 à 1000 pièces sont emballées dans un sac anti-électrostatique.
• Emballage secondaire : Quatre sacs sont placés dans un carton intérieur.
• Emballage tertiaire : Dix cartons intérieurs sont emballés dans un carton extérieur principal pour l'expédition.

7.2 Explication des étiquettes

Les étiquettes d'emballage contiennent plusieurs codes pour la traçabilité et l'identification :

• CPN: Numéro de production du client.
• P/N: Numéro de production du fabricant (numéro de pièce).
• Qté : Quantité d'emballage dans le sac/carton.
• CAT / Ranks : Peut indiquer des catégories de performance (par exemple, pour l'intensité lumineuse ou la longueur d'onde).
• HUE : Valeur de longueur d'onde dominante pour ce lot spécifique.
• N° de LOT : Numéro de lot pour une traçabilité complète de la fabrication.

8. Suggestions d'Application et Considérations de Conception

8.1 Circuits d'Application Typiques

Le circuit de commande le plus basique et le plus courant pour une LED unique est une résistance limitant le courant en série. La valeur de la résistance est calculée comme suit : R = (V_{d'alimentation} - V_F) / I_F. Par exemple, avec une alimentation de 5V, une V_F typique de 2,0V, et un I_F souhaité de 20mA : R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ω. La puissance nominale de la résistance doit être au moins de P = I_F² * R = (0,02)² * 150 = 0.06W, donc une résistance standard de 1/8W (0.125W) ou 1/4W est suffisante.

Pour piloter plusieurs LEDs, elles sont généralement connectées en série (si la tension d'alimentation est suffisamment élevée pour dépasser la somme des V_Fs) avec une seule résistance, ou en parallèle, chacune avec sa propre résistance en série. La connexion en parallèle sans résistances individuelles n'est pas recommandée en raison de la variation de V_F entre les LEDs, ce qui peut entraîner un partage de courant et une luminosité inégaux.

8.2 Considérations de Conception

• Alimentation en courant : Concevez toujours pour un courant constant ou bien régulé, et non pour une tension.
• Conception thermique : Prendre en compte la température ambiante et prévoir un dissipateur thermique adéquat sur le circuit imprimé, en particulier si le fonctionnement est proche du courant continu maximal.
• Conception optique : L'angle de vision de 20° crée un faisceau concentré. Pour un éclairage plus large, une lentille diffuseuse ou un réflecteur peut être nécessaire. La lentille transparente offre la transmission lumineuse la plus élevée.
• Protection contre la tension inverse : Dans les circuits où une tension inverse est possible (par exemple, couplage AC, charges inductives), inclure une diode de protection en parallèle avec la LED (cathode vers anode) pour limiter la tension inverse à un niveau sûr (~0,7 V).

9. Comparaison Technique et Différenciation

Comparé aux technologies plus anciennes comme les LED vertes à base de GaP (Phosphure de Gallium), ce dispositif AlGaInP offre une luminosité et une efficacité nettement supérieures pour un courant donné. La couleur jaune-vert brillant est souvent plus distincte visuellement et plus éclatante que le vert standard.

Au sein de sa propre catégorie de LED rondes 5mm, ses principaux points de différenciation sont la combinaison spécifique d'une intensité lumineuse typique élevée (250 mcd), d'un angle de vision étroit (20°) et d'une conformité totale aux normes environnementales modernes (RoHS, REACH, Sans Halogène). Les caractéristiques maximales détaillées et conservatrices ainsi que les directives de manipulation indiquent également une conception axée sur la robustesse et la fiabilité dans les applications exigeantes.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q: Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation de 3,3 V ?
A: Oui. En utilisant la formule R = (3,3 V - 2,0 V) / 0,020 A = 65 Ω. Une valeur de résistance standard de 68 Ω donnerait un I_F ≈ 19,1 mA, ce qui est acceptable.

Q: Pourquoi la distance de soudure (3 mm de l'ampoule) est-elle si importante ?
R: La chaleur remonte le long des broches métalliques. Si la soudure est appliquée trop près de l'ampoule en époxy, la chaleur excessive peut ramollir ou fissurer l'époxy, endommager le scellement interne ou refaire fondre les liaisons internes des fils, entraînant une défaillance immédiate ou intermittente.

Q: La fiche technique indique une intensité typique de 250 mcd. Que signifie le minimum de 125 mcd pour ma conception ?
A: Vous devez concevoir votre système optique (par exemple, la luminosité requise derrière un diffuseur) en vous basant sur la valeur minimale valeur garantie (125 mcd) pour garantir que toutes les unités de votre série de production répondent à l'exigence. La valeur typique est celle que la plupart des unités atteindront, mais il existe une variation naturelle.

Q: Puis-je utiliser cette LED en extérieur ?
R: La plage de température de fonctionnement (-40°C à +85°C) permet une utilisation en extérieur du point de vue thermique. Cependant, le boîtier en époxy peut être sensible à la dégradation par les UV et à l'infiltration d'humidité sur de très longues périodes s'il n'est pas correctement encapsulé ou protégé. Pour les environnements extérieurs sévères, il est recommandé d'utiliser des LED spécifiquement conçues pour ces conditions (souvent équipées de lentilles en silicone).

11. Exemple d'application pratique

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour équipement industriel. Le panneau comporte plusieurs indicateurs affichant les états d'alimentation, de défaut et de veille. L'espace est limité et les indicateurs doivent être visibles dans des environnements très éclairés.

Choix de conception : La LED 204-10SYGC/S530-E2 est sélectionnée pour l'indicateur "Veille" en raison de sa couleur jaune-vert vif, qui se distingue du rouge (défaut) et du vert (sous tension). Son angle de vision de 20° garantit que la lumière est dirigée vers la ligne de vue de l'opérateur sans débordement excessif, améliorant le contraste. La LED est alimentée à 15 mA (en dessous du courant de test de 20 mA) via une résistance de limitation de courant depuis la ligne 24 V CC de l'équipement. Ce courant plus faible augmente la longévité et réduit la chaleur. L'empreinte sur le PCB est conçue exactement selon les dimensions du boîtier, avec des trous de 0,8 mm pour les broches. Lors de l'assemblage, un gabarit de soudure dédié garantit le respect de la règle de dégagement de 3 mm pendant la soudure à la vague. L'assemblage final passe un test de rodage de 48 heures pour détecter les défaillances précoces.

12. Principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs à semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Le modèle 204-10SYGC/S530-E2 utilise un semi-conducteur composé d'AlGaInP (phosphure d'aluminium-gallium-indium). Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Lorsque ces porteurs de charge (électrons et trous) se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans ce système matériel spécifique, la largeur de la bande interdite est telle que l'énergie libérée correspond à un photon dans la gamme de longueurs d'onde jaune-vert (~573 nm). Le boîtier en résine époxy transparente sert de lentille, façonnant le faisceau lumineux de sortie et protégeant la puce semi-conductrice délicate.

13. Tendances technologiques

Bien que les LED traversantes, comme le boîtier rond de 5 mm, restent populaires pour le prototypage, l'utilisation pédagogique et certaines applications industrielles, la tendance globale de l'industrie s'est nettement déplacée vers les boîtiers pour dispositifs à montage en surface (SMD) (par exemple, 0603, 0805, 2835, 5050). Les LED SMD offrent des avantages en matière d'assemblage automatisé, d'économie d'espace sur la carte et, souvent, de meilleures performances thermiques grâce à un profil plus bas et une connexion directe à la pastille du PCB qui agit comme un dissipateur thermique.

En outre, l'efficacité (lumens par watt) de la technologie LED continue de s'améliorer dans toutes les gammes de couleurs grâce aux progrès réalisés dans la croissance épitaxiale, la conception des puces et l'efficacité d'extraction du boîtier. Pour les applications d'indication, l'accent est souvent mis sur la fiabilité, la constance des couleurs et le rapport coût-efficacité plutôt que sur la recherche des limites absolues d'efficacité. La conformité aux réglementations environnementales en évolution (comme les exigences sans halogène) reste un facteur clé pour les mises à jour des composants et les introductions de nouveaux produits.