Fiche technique de LED SMD bicolore AlInGaP - Dimensions du boîtier - Vert 2,0V / Orange 2,0V - Puissance 75mW - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications techniques d'une diode électroluminescente (LED) de haute luminosité et bicolore pour montage en surface (SMD). Le composant intègre deux puces semi-conductrices distinctes en AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) dans un seul boîtier, permettant l'émission de lumière verte et orange. Il est conçu pour être compatible avec les processus d'assemblage automatisés et les techniques de soudage modernes, le rendant adapté à la fabrication électronique en grande série.

Les principaux avantages de ce produit incluent sa conformité aux réglementations environnementales (RoHS), l'utilisation de la technologie AlInGaP avancée pour une luminosité supérieure, et un format de boîtier standardisé garantissant une large compatibilité avec les équipements de placement et de soudage de l'industrie. Ses marchés cibles principaux sont l'électronique grand public, les indicateurs industriels, l'éclairage intérieur automobile et diverses applications de signalisation nécessitant une indication bicolore fiable.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Dissipation de puissance (P_d) :75 mW par puce de couleur à une température ambiante (T_a) de 25°C. Dépasser cette valeur risque une surcontrainte thermique.
• Courant direct :Le courant continu direct maximal (I_F) est de 30 mA. Un courant de crête plus élevé de 80 mA n'est autorisé qu'en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour éviter la surchauffe.
• Déclassement en courant :Le courant continu direct maximal admissible diminue linéairement à un taux de 0,4 mA/°C lorsque la température ambiante dépasse 25°C. C'est une considération de conception critique pour les environnements à haute température.
• Tension inverse (V_R) :5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse supérieure peut provoquer un claquage de la jonction.
• Plages de température :Le composant peut fonctionner et être stocké dans une large plage de température de -55°C à +85°C.
• Tolérance au soudage :La LED peut supporter un soudage à la vague ou infrarouge à 260°C pendant 5 secondes, ou un soudage en phase vapeur à 215°C pendant 3 minutes, confirmant sa robustesse pour les processus standard de refusion SMT.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (T_a=25°C, I_F=20 mA) et définissent les performances du composant.

• Intensité lumineuse (I_V) :Une mesure clé de la luminosité. La puce verte a une intensité typique de 35,0 mcd (min. 18,0 mcd), tandis que la puce orange est nettement plus lumineuse avec une intensité typique de 90,0 mcd (min. 28,0 mcd). L'intensité est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la réponse photopique de l'œil humain (courbe CIE).
• Angle de vision (2θ_1/2) :Approximativement 130 degrés pour les deux couleurs. Cet angle de vision large indique un diagramme de rayonnement diffus, adapté aux applications nécessitant une visibilité depuis un large éventail d'angles.
• Longueur d'onde :La longueur d'onde dominante typique (λ_d) de la puce verte est de 571 nm, avec une longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) à 574 nm. La puce orange émet à une λ_dtypique de 605 nm et une λ_pde 611 nm. La demi-largeur spectrale (Δλ) est d'environ 15 nm pour le vert et 17 nm pour l'orange, définissant la pureté de la couleur.
• Tension directe (V_F) :Typiquement 2,0 V pour les deux couleurs à 20 mA, avec un maximum de 2,4 V. Cette basse tension est compatible avec les alimentations courantes de niveau logique.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 μA sous une polarisation inverse de 5 V, indiquant une bonne qualité de jonction.
• Capacité (C) :Typiquement 40 pF à une polarisation de 0V et 1 MHz. Ceci est pertinent pour les applications de commutation haute fréquence.

3. Explication du système de tri

Les LED sont triées en lots (bins) en fonction de l'intensité lumineuse et de la longueur d'onde dominante pour garantir l'homogénéité des séries de production. Les concepteurs peuvent spécifier des lots pour obtenir un aspect uniforme dans leurs produits.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Pour la puceverte, les lots vont de M (18,0-28,0 mcd) à Q (71,0-112,0 mcd). Pour la puceorange, les lots vont de N (28,0-45,0 mcd) à R (112,0-180,0 mcd). Une tolérance de ±15% s'applique au sein de chaque lot.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante (Vert uniquement)

Les LED vertes sont en outre triées par longueur d'onde dominante : Lot C (567,5-570,5 nm), Lot D (570,5-573,5 nm) et Lot E (573,5-576,5 nm), avec une tolérance de ±1 nm par lot. Ceci permet un appariement précis des couleurs dans les applications critiques.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques soient référencés dans la fiche technique (Fig.1, Fig.6), les courbes typiques pour de tels composants illustreraient les relations suivantes :

• Courbe I-V :Montre la relation exponentielle entre la tension directe et le courant. La courbe présente un "genou" distinct autour de la V_Ftypique de 2,0V.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :L'intensité augmente généralement de manière linéaire avec le courant dans la plage de fonctionnement normale (jusqu'au courant continu nominal).
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :L'intensité diminue typiquement lorsque la température augmente en raison de la réduction de l'efficacité quantique interne. Le facteur de déclassement de 0,4 mA/°C est utilisé pour compenser électriquement cet effet.
• Distribution spectrale :Un tracé de la puissance rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde, montrant un pic unique à λ_p(574nm pour le vert, 611nm pour l'orange) avec la demi-largeur spécifiée.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier et polarité

Le composant est conforme à un contour de boîtier SMD standard EIA. L'affectation des broches est clairement définie : les broches 1 et 3 sont pour la puce verte, tandis que les broches 2 et 4 sont pour la puce orange. La lentille est transparente comme de l'eau. Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0,10 mm sauf indication contraire.

5.2 Conception recommandée des pastilles de soudure

Une recommandation de motif de pastilles est fournie pour assurer la formation fiable des joints de soudure, un alignement correct et une résistance mécanique suffisante pendant et après le processus de refusion. Respecter ce motif est crucial pour le rendement de fabrication.

6. Guide de soudage et d'assemblage

6.1 Profils de refusion

Des profils suggérés détaillés sont fournis pour les processus de soudure standard (SnPb) et sans plomb (SnAgCu) utilisant la refusion infrarouge (IR). Les paramètres clés incluent les zones de préchauffage, le temps au-dessus du liquidus, la température de crête (max. 240°C recommandée) et les taux de refroidissement. Ces profils sont essentiels pour éviter les chocs thermiques et assurer des connexions de soudure fiables sans endommager le boîtier de la LED.

6.2 Stockage et manipulation

• Stockage :Les LED doivent être stockées dans des conditions ne dépassant pas 30°C et 70% d'humidité relative. Les composants retirés de leur emballage barrière à l'humidité doivent être refondus dans la semaine ou être "baked" avant utilisation si stockés plus longtemps.
• Nettoyage :Si nécessaire, le nettoyage doit être effectué uniquement avec des solvants spécifiés comme l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy.
• Précautions ESD :Le composant est sensible aux décharges électrostatiques. Les procédures de manipulation incluent l'utilisation de bracelets antistatiques mis à la terre, de tapis antistatiques et la vérification que tout l'équipement est correctement mis à la terre.

7. Conditionnement et informations de commande

Les LED sont fournies sur bande de 8 mm standard de l'industrie, sur bobines de 7 pouces de diamètre. Chaque bobine contient 3000 pièces. Les spécifications de la bande et de la bobine sont conformes à la norme ANSI/EIA 481-1-A-1994. Les notes clés de conditionnement incluent : les emplacements vides sont scellés, une quantité minimale de commande pour les restes est de 500 pièces, et un maximum de deux composants manquants consécutifs est autorisé par bobine.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED bicolore est idéale pour les indicateurs d'état, le rétroéclairage de boutons ou d'icônes, l'éclairage du tableau de bord automobile, les affichages d'appareils grand public et les signaux de panneaux de contrôle industriel où deux états distincts (par ex., marche/veille, actif/alarme) doivent être indiqués par la couleur.

8.2 Considérations de conception de circuit

Méthode de pilotage :Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Pour garantir une luminosité uniforme lors du pilotage de plusieurs LED en parallèle, il estfortement recommandéd'utiliser une résistance de limitation de courant séparée en série avec chaque LED (Modèle de circuit A). Le pilotage de LED en parallèle sans résistances individuelles (Modèle de circuit B) est déconseillé, car de petites variations de la caractéristique de tension directe (V_F) entre les LED individuelles peuvent entraîner un déséquilibre de courant important et une luminosité inégale.

La valeur de la résistance série (R_s) peut être calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R_s= (V_alimentation- V_F) / I_F, où I_Fest le courant de fonctionnement souhaité (par ex., 20 mA).

9. Comparaison et différenciation techniques

Les principaux facteurs de différenciation de cette LED sont sacapacité bicolore dans un seul boîtier SMD compactet l'utilisation de la technologieAlInGaP. Comparée aux technologies plus anciennes comme le GaP standard, l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, ce qui se traduit par une plus grande luminosité pour le même courant d'entrée. L'intégration de deux puces économise de l'espace sur la carte et simplifie l'assemblage par rapport à l'utilisation de deux LED monochromes séparées.

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

Q : Puis-je piloter simultanément les puces verte et orange à leur courant continu maximal (30mA chacune) ?

R : Non. La dissipation de puissance maximale absolue est de 75 mW par puce. À 30 mA et une V_Ftypique de 2,0V, la puissance par puce est de 60 mW, ce qui est dans les limites. Cependant, piloter les deux simultanément à pleine puissance génère 120 mW de chaleur totale dans un boîtier très petit, ce qui dépasse probablement la capacité de dissipation thermique globale du composant et du PCB. Consultez les courbes de déclassement thermique et envisagez des courants de pilotage plus faibles ou un fonctionnement pulsé pour les deux couleurs simultanément.

Q : Pourquoi une résistance de limitation de courant séparée est-elle nécessaire pour chaque LED en parallèle ?

R : La tension directe (V_F) des LED présente une variation naturelle, même au sein d'un même lot. Dans une connexion parallèle sans résistances individuelles, la LED avec la V_Flégèrement inférieure attirera une quantité disproportionnée de courant, devenant plus lumineuse et plus chaude, pouvant conduire à une défaillance et transférer plus de courant aux LED restantes dans un effet en cascade. Les résistances série garantissent que le courant est principalement défini par la valeur de la résistance et la tension d'alimentation, rendant le système beaucoup plus stable et fiable.

Q : Que signifie une lentille "transparente comme de l'eau" pour l'apparence de la couleur ?

R : Une lentille transparente (non diffusante) ne diffuse pas la lumière en interne. Cela donne une apparence plus focalisée, en "point chaud" lorsqu'elle est vue directement sur l'axe, avec la structure de la puce souvent visible. Elle maximise l'intensité lumineuse axiale mais offre un "point de vision optimal" plus étroit par rapport à une lentille diffusante (laiteuse) qui diffuse la lumière pour un angle de vision plus large et plus uniforme avec une structure de puce moins visible.

11. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un indicateur à double état pour un appareil portable. Le vert indique "Pleine charge", et l'orange indique "En charge". L'appareil est alimenté par une tension de 3,3V.

Étapes de conception :

1. Sélection du courant :Choisir un courant de pilotage. Pour une bonne visibilité et une longue durée de vie, 15 mA est sélectionné, bien en dessous du maximum de 30 mA.

2. Calcul de la résistance :

- Pour le Vert : R_{s_vert}= (3,3V - 2,0V) / 0,015 A = 86,7 Ω. Utiliser une résistance standard de 86,6 Ω (1%) ou 91 Ω (5%).

- Pour l'Orange : R_{s_orange}= (3,3V - 2,0V) / 0,015 A = 86,7 Ω. Utiliser la même valeur.

3. Circuit :Connecter l'anode verte (broche 1 ou 3) à la tension de 3,3V via un transistor/MOSFET contrôlé par le signal logique "chargé", avec la résistance de 87Ω en série. Connecter l'anode orange (broche 2 ou 4) de manière similaire, contrôlée par le signal "en charge". Connecter toutes les cathodes à la masse.

4. Implantation :Suivre la disposition recommandée des pastilles de soudure. S'assurer que le PCB a une surface de cuivre suffisante autour des pastilles de la LED pour servir de dissipateur thermique, surtout si les deux LED peuvent être brièvement allumées pendant les transitions d'état.

12. Introduction au principe technologique

L'AlInGaP est un composé semi-conducteur III-V utilisé dans la région active des LED haute luminosité émettant dans le spectre rouge, orange, jaune et vert. En ajustant les proportions d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphore, la largeur de bande interdite du matériau peut être précisément conçue, ce qui détermine directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons et les trous se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons. L'efficacité de cette recombinaison radiative dans l'AlInGaP est très élevée, conduisant à une efficacité lumineuse supérieure par rapport aux technologies plus anciennes. Le boîtier bicolore abrite deux de ces puces semi-conductrices adressables indépendamment, montées sur un cadre de connexion et encapsulées dans une lentille en époxy transparente.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

L'industrie de l'optoélectronique continue de pousser vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une meilleure restitution des couleurs et une plus grande miniaturisation. Alors que l'AlInGaP domine le spectre visible à longue longueur d'onde, la technologie InGaN (Nitrure d'Indium et de Gallium) est prévalente pour les LED bleues, vertes et blanches. Les tendances pertinentes pour ce produit incluent l'adoption croissante des processus de soudage sans plomb (abordés par le profil fourni), la demande d'empreintes de boîtier plus petites avec une puissance optique maintenue ou accrue, et l'intégration de fonctionnalités plus complexes (comme des circuits intégrés intégrés pour les LED RGB adressables) dans les boîtiers de LED. L'accent mis sur la fiabilité et les tests standardisés pour les applications automobiles et industrielles conduit également à des procédures de tri et de qualification plus strictes pour des composants comme cette LED bicolore.