Fiche technique de la série 65-21 - LED Mini Top View - Boîtier CMS - 2.35V Max - Jaune Vert Brillant - 60mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série 65-21 représente une famille de diodes électroluminescentes (LED) Mini Top View conçues pour les applications de technologie de montage en surface (CMS). Cette variante spécifique, identifiée par le suffixe de numéro de pièce indiquant son classement, émet une lumière jaune-vert brillante. La philosophie de conception centrale repose sur une configuration de montage de haut en bas où la lumière est émise à travers la carte de circuit imprimé (PCB). Cette architecture unique, combinée à un inter-réflecteur intégré, est conçue pour optimiser le couplage de la sortie lumineuse, rendant ces composants exceptionnellement adaptés aux applications utilisant des guides de lumière ou des fibres optiques.

Le boîtier est un dispositif CMS blanc compact. Une caractéristique de performance clé est son angle de vision exceptionnellement large, caractérisé à 120 degrés (largeur totale à mi-hauteur, 2θ1/2). Ce profil d'émission large garantit une visibilité élevée sous divers angles, un facteur critique pour les applications d'indicateurs. Le produit est conforme aux principales directives environnementales et de sécurité, notamment RoHS (Restriction des substances dangereuses), les réglementations REACH de l'UE, et est fabriqué sans halogène (avec Brome <900ppm, Chlore <900ppm, et leur somme <1500ppm). Il est fourni en bande et bobine pour une compatibilité avec les processus d'assemblage automatisés pick-and-place.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les avantages principaux de la série 65-21 découlent de sa conception mécanique et optique. L'émission top-view à travers le PCB est sa caractéristique déterminante, permettant un couplage efficace dans les guides de lumière sans nécessiter de montage latéral ou à angle droit. Le réflecteur intégré dans le boîtier améliore l'extraction et la directivité de la lumière. Le large angle de vision de 120 degrés offre une excellente visibilité omnidirectionnelle. Le boîtier CMS permet des dispositions PCB à haute densité et est compatible avec les processus standards de soudage par refusion.

Les applications cibles sont diverses, se concentrant sur les domaines où la taille compacte, l'indication fiable et le guidage lumineux efficace sont primordiaux. Celles-ci incluent : les indicateurs d'état optiques sur l'électronique grand public et les équipements industriels ; le rétroéclairage pour les afficheurs à cristaux liquides (LCD), les claviers, les interrupteurs et les tableaux de bord ; l'éclairage général pour la publicité et la signalétique ; et l'éclairage intérieur automobile, comme le rétroéclairage du tableau de bord. Le composant est préconditionné selon les normes JEDEC J-STD-020D Niveau 3, indiquant sa robustesse pour les processus de soudage commerciaux typiques.

2. Analyse des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation objective et détaillée des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques définis dans la fiche technique. Comprendre ces limites et caractéristiques est essentiel pour une conception de circuit fiable et pour garantir les performances à long terme de la LED.

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Tension inverse (V_R):12V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer une rupture de jonction.
• Courant direct continu (I_F):25mA. C'est le courant continu maximum qui peut être appliqué en continu.
• Courant direct de crête (I_FP):60mA. Ceci est autorisé uniquement dans des conditions pulsées (rapport cyclique de 10% à 1kHz) et ne doit pas être utilisé pour un fonctionnement en continu.
• Dissipation de puissance (P_d):60mW. La puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur, calculée comme Tension Directe (V_F) × Courant Direct (I_F).
• Température de jonction (T_j):115°C. La température maximale admissible de la puce semi-conductrice elle-même.
• Température de fonctionnement & de stockage :-40°C à +85°C (fonctionnement), -40°C à +90°C (stockage).
• Décharge électrostatique (ESD) :2000V (Modèle du corps humain). Des procédures de manipulation ESD appropriées sont requises.
• Température de soudage :Pour le refusion, un pic de 260°C pendant un maximum de 10 secondes est spécifié. Pour le soudage manuel, 350°C pendant un maximum de 3 secondes par borne est autorisé.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans une condition de test standard de 25°C de température ambiante et un courant direct (I_F) de 20mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_V):S'étend d'un minimum de 36 millicandelas (mcd) à un maximum de 90 mcd. La valeur typique n'est pas spécifiée, car les pièces sont classées. Une tolérance de ±11% s'applique.
• Angle de vision (2θ_1/2):120 degrés. C'est la largeur angulaire où l'intensité lumineuse est au moins la moitié de l'intensité de crête mesurée à 0 degré (sur l'axe).
• Longueur d'onde de crête (λ_p):Approximativement 575 nanomètres (nm). C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d):S'étend de 569.5 nm à 577.5 nm. C'est la perception monocromatique de la couleur de la LED par l'œil humain et c'est le paramètre clé pour le classement des couleurs. La tolérance est de ±1nm.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Approximativement 20 nm. Ceci indique la pureté spectrale ; une largeur de bande plus petite signifie une couleur plus monochromatique.
• Tension directe (V_F):S'étend de 1.75V à 2.35V à 20mA. La tolérance est de ±0.1V. Ceci est critique pour concevoir la résistance de limitation de courant en série avec la LED.
• Courant inverse (I_R):Maximum de 10 microampères (μA) lorsqu'une polarisation inverse de 12V est appliquée.

2.3 Caractéristiques thermiques

Bien que non explicitement listées dans un tableau séparé, la gestion thermique est sous-entendue à travers les valeurs de Dissipation de Puissance (P_d) et de Température de Jonction (T_j). La courbe de déclassement du courant direct montre graphiquement comment le courant direct continu maximal admissible doit être réduit lorsque la température ambiante augmente au-dessus de 25°C pour éviter de dépasser la limite de température de jonction de 115°C. Une disposition PCB efficace avec un dégagement thermique adéquat est nécessaire pour les applications à courant élevé ou à température ambiante élevée.

3. Explication du système de classement

Pour assurer la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en classes. La série 65-21 utilise des classes distinctes pour l'intensité lumineuse et la longueur d'onde dominante.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est triée en quatre classes distinctes (N2, P1, P2, Q1) lorsqu'elle est mesurée à I_F= 20mA. Chaque classe couvre une plage spécifique :

- N2 :36 mcd à 45 mcd

- P1 :45 mcd à 57 mcd

- P2 :57 mcd à 72 mcd

- Q1 :72 mcd à 90 mcd

Le numéro de pièce (par exemple, G6C-AN2Q1/3T) inclut des codes qui spécifient à quelles classes d'intensité et de longueur d'onde l'appareil appartient, permettant aux concepteurs de sélectionner des pièces avec des tolérances de performance serrées pour leur application.

3.2 Classement de la longueur d'onde dominante

La longueur d'onde dominante, qui définit la couleur jaune-vert perçue, est classée dans le Groupe A. Elle est divisée en quatre codes (C16 à C19), chacun couvrant une plage de 2nm :

- C16 :569.5 nm à 571.5 nm

- C17 :571.5 nm à 573.5 nm

- C18 :573.5 nm à 575.5 nm

- C19 :575.5 nm à 577.5 nm

Ce classement précis garantit une variation de couleur minimale entre les LED dans un même assemblage, ce qui est crucial pour des applications comme le rétroéclairage multi-LED ou les réseaux d'indicateurs.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques qui illustrent le comportement de la LED dans des conditions variables. Celles-ci sont essentielles pour les considérations de conception avancées.

4.1 Intensité lumineuse relative vs. Courant direct

Cette courbe montre que l'intensité lumineuse n'est pas proportionnelle de manière linéaire au courant direct. Bien que l'intensité augmente avec le courant, la relation tend à devenir sous-linéaire à des courants plus élevés en raison de l'augmentation de la température de jonction et de la baisse d'efficacité. Fonctionner significativement au-dessus du courant de test recommandé de 20mA peut donner des rendements décroissants en luminosité et accélérer le vieillissement.

4.2 Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante

Ce graphique démontre le coefficient de température négatif de la sortie lumineuse. Lorsque la température ambiante augmente, la sortie lumineuse de la LED diminue. C'est une caractéristique fondamentale des sources lumineuses à semi-conducteurs. La courbe permet aux concepteurs d'estimer la perte de luminosité dans des environnements à haute température et de compenser si nécessaire.

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

La courbe I-V est de nature exponentielle, typique d'une diode. Une petite augmentation de la tension directe entraîne une forte augmentation du courant direct. Ceci souligne l'importance critique d'utiliser un dispositif de limitation de courant (presque toujours une résistance) en série avec la LED lorsqu'elle est alimentée par une source de tension. Alimenter la LED avec une tension constante entraînera un emballement thermique et sa destruction.

4.4 Distribution spectrale

Le tracé de distribution spectrale montre la puissance optique relative émise à travers les longueurs d'onde. Pour cette LED jaune-vert brillant, le pic est autour de 575nm avec une largeur totale à mi-hauteur (FWHM) typique de 20nm. Ce tracé est utile pour les applications sensibles à un contenu spectral spécifique.

4.5 Diagramme de rayonnement

Le diagramme de rayonnement polaire confirme visuellement le large angle de vision de 120 degrés. Le diagramme est probablement Lambertien ou quasi-Lambertien, ce qui signifie que l'intensité est grossièrement proportionnelle au cosinus de l'angle de vision. Ce diagramme est idéal pour l'éclairage de grande surface et le couplage avec des guides de lumière.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier et empreinte de soudure

La fiche technique inclut un dessin dimensionnel détaillé du boîtier de la LED. Les dimensions clés incluent la longueur, la largeur et la hauteur globales, ainsi que l'espacement et la taille des pattes (bornes). Une disposition recommandée des pastilles de soudure (empreinte) pour le PCB est également fournie. Respecter cette empreinte recommandée est crucial pour obtenir une soudure fiable, assurer un bon alignement pendant le refusion et gérer la contrainte thermique. Le dessin spécifie que les tolérances sont de ±0.1mm sauf indication contraire.

5.2 Identification de la polarité

La polarité doit être respectée pour un fonctionnement correct. Le dessin de la fiche technique indique les bornes anode et cathode. Typiquement, la cathode peut être identifiée par un marquage sur le corps du boîtier, tel qu'un point, une encoche ou un marquage vert, ou par une forme de patte différente (par exemple, une patte plus courte). Une connexion de polarité incorrecte pendant le soudage empêchera la LED de s'allumer lorsqu'elle est polarisée en direct.

6. Directives de soudage et d'assemblage

Une manipulation et un soudage appropriés sont essentiels pour éviter d'endommager ces composants CMS.

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de température de refusion spécifique sans plomb (Pb-free) est fourni. Il inclut typiquement : une rampe de préchauffage (par exemple, 150-200°C pendant 60-120s), une rampe contrôlée jusqu'à la température de pic, un temps au-dessus du liquidus (par exemple, au-dessus de 217°C pendant 60-150s), une température de pic ne dépassant pas 260°C pendant un maximum de 10 secondes, et une phase de refroidissement contrôlée. Le profil met l'accent sur la minimisation du choc thermique et de l'exposition aux températures extrêmes.

6.2 Précautions critiques

• Limitation de courant :Une résistance série externe est obligatoire. Sans elle, même une petite augmentation de la tension d'alimentation peut provoquer une augmentation importante et destructrice du courant.
• Cycles de refusion :La LED ne doit pas subir de soudage par refusion plus de deux fois pour éviter une contrainte thermique excessive sur le boîtier et les fils de liaison.
• Contrainte mécanique :Évitez d'appliquer une contrainte physique à la LED pendant le chauffage (soudage) ou en déformant le PCB après l'assemblage.
• Soudage manuel :Si nécessaire, utilisez un fer à souder avec une température de pointe <350°C, appliquez la chaleur sur chaque borne pendant ≤3 secondes, et laissez un intervalle de refroidissement de ≥2 secondes entre les bornes. Utilisez un fer à faible puissance (≤25W).
• Réparation :La réparation après soudage est déconseillée. Si elle est inévitable, un fer à souder à double tête spécialisé doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes, évitant ainsi une contrainte mécanique qui pourrait décoller une pastille.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Sensibilité à l'humidité et stockage

Les composants sont conditionnés dans un sac barrière résistant à l'humidité avec un dessiccant et une carte indicateur d'humidité. Le sac ne doit être ouvert qu'immédiatement avant l'utilisation dans un environnement contrôlé à <30°C et <60% d'Humidité Relative. Si la carte indicateur montre une exposition excessive à l'humidité, les composants doivent être cuits à 60°C ±5°C pendant 24 heures avant utilisation pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet \"pop-corn\" pendant le refusion.

7.2 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur une bande porteuse enroulée sur des bobines pour l'assemblage automatisé. Les spécifications clés incluent : les dimensions de la bobine (diamètre, largeur, taille du moyeu), les dimensions des alvéoles de la bande porteuse et le pas (distance entre les alvéoles). La quantité standard chargée est de 3000 pièces par bobine. Des dessins détaillés pour la bobine, la bande porteuse et le processus de conditionnement du sac étanche à l'humidité sont fournis dans la fiche technique.

7.3 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient plusieurs codes :

- P/N :Le numéro de produit complet.

- CAT :Le code de classe d'intensité lumineuse (par exemple, Q1).

- HUE :Le code de classe de longueur d'onde dominante (par exemple, C18).

- REF :Le rang de tension directe.

- LOT No :Numéro de lot de traçabilité.

8. Considérations de conception d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Le circuit le plus basique et essentiel est une source de tension (V_CC), une résistance de limitation de courant (R_S), et la LED en série. La valeur de la résistance est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R_S= (V_CC- V_F) / I_F, où V_Fet I_Fsont les points de fonctionnement souhaités. Utilisez toujours la V_Fmaximale de la fiche technique (2.35V) pour une conception dans le pire des cas afin de garantir que le courant ne dépasse pas les limites. Par exemple, avec une alimentation de 5V et une cible I_Fde 20mA : R_S= (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5Ω. Une résistance standard de 130Ω ou 150Ω serait appropriée, avec une puissance nominale P = I_F²² × R_S.

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8.2 Couplage avec guide de lumière

Pour les applications avec guide de lumière, l'émission top-view à travers le PCB est idéale. La LED doit être positionnée directement sous la surface d'entrée du guide de lumière. Le large angle de vision aide à capturer une grande partie de la lumière émise dans le guide. L'espace entre le dôme de la LED et le guide de lumière doit être minimisé, et des matériaux de couplage optique (par exemple, silicone, adhésif transparent) peuvent être utilisés pour réduire les pertes par réflexion de Fresnel au niveau de l'entrefer.

8.3 Gestion thermique dans la disposition du PCB

Bien qu'il s'agisse d'un dispositif à faible signal, la gestion thermique améliore la longévité. Utilisez les dimensions recommandées des pastilles de soudure. Connecter la pastille thermique (si présente) ou les pastilles cathode/anode à des zones de cuivre plus grandes sur le PCB aide à dissiper la chaleur. Des vias thermiques sous le boîtier peuvent transférer la chaleur vers les couches internes ou inférieures. Évitez de placer la LED près d'autres composants générateurs de chaleur.

9. Comparaison et différenciation techniquesLa série 65-21 se différencie principalement par sonchemin optique top-view à travers le PCB

. Comparée aux LED standard latérales ou à angle droit, cette conception simplifie l'intégration mécanique avec les guides de lumière, éliminant le besoin de courbes complexes ou de virages à 90 degrés dans le guide. L'inter-réflecteur intégré est une fonctionnalité visant à améliorer l'efficacité optique spécifiquement pour cette méthode de couplage. L'angle de vision de 120 degrés est exceptionnellement large pour un boîtier top-view, offrant une meilleure visibilité hors axe que de nombreux concurrents. Sa conformité aux dernières normes de soudage sans halogène et à haute température (sans plomb) la rend adaptée à la fabrication électronique moderne et respectueuse de l'environnement.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Puis-je piloter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 3.3V ou 5V ?

R : Non. Vous devez toujours utiliser une résistance série de limitation de courant. La courbe I-V montre qu'un petit changement de tension provoque un grand changement de courant. La tension de sortie d'une broche de microcontrôleur peut varier, et connecter la LED directement la détruirait probablement.

Q2 : Pourquoi ma LED est-elle moins lumineuse que prévu lorsque je l'utilise dans un environnement à haute température ?

R : C'est un comportement normal. Reportez-vous à la courbe \"Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante\". La sortie lumineuse de la LED diminue lorsque la température augmente. Vous devrez peut-être sélectionner une classe de luminosité plus élevée (par exemple, Q1) ou augmenter légèrement le courant de pilotage (dans les limites absolues) pour compenser, tout en veillant à ne pas dépasser les limites thermiques.

Q3 : Le sac a été ouvert hier. Puis-je utiliser les LED restantes aujourd'hui sans cuisson ?

R : Cela dépend des conditions de l'atelier et du niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) du composant, qui est sous-entendu par les instructions de cuisson. Si l'environnement était contrôlé (<30°C/60% HR) et que le temps d'exposition était court (probablement inférieur à la durée de vie en atelier spécifiée du MSL, par exemple 168 heures pour MSL 3), c'est probablement sûr. En cas de doute, ou si la carte indicateur d'humidité montre des niveaux d'avertissement, faites cuire les composants comme spécifié.

Q4 : Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de crête et la Longueur d'onde dominante ?_pR : La Longueur d'onde de crête (λ_d) est la longueur d'onde physique où la LED émet le plus de puissance optique. La Longueur d'onde dominante (λ_d) est une longueur d'onde unique calculée qui serait perçue par l'œil humain comme ayant la même couleur que le large spectre de la LED. λ

est plus pertinente pour l'appariement des couleurs dans les applications visuelles.

11. Étude de cas d'intégration

1. Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état avec un guide de lumière pour un contrôleur industriel.Exigence :

2. Plusieurs LED d'état jaune-vert doivent être visibles depuis le panneau avant via des guides de lumière individuels.Sélection des composants :

3. La série 65-21 est choisie pour son émission top-view, simplifiant la conception mécanique. Le guide de lumière peut être un élément droit et vertical placé directement au-dessus de la LED sur le PCB.Classement :

4. Pour assurer une luminosité uniforme sur le panneau, des LED de la même classe d'intensité lumineuse (par exemple, toutes P2 ou Q1) sont spécifiées. Pour assurer une couleur uniforme, des LED de la même classe de longueur d'onde dominante (par exemple, toutes C18) sont spécifiées.Conception du circuit :_FUne ligne commune de 5V est utilisée. En utilisant la V_Fmax de 2.35V et une cible I

5. de 20mA, une résistance série de 150Ω est choisie pour chaque LED, dissipant 60mW (0.06W) par résistance. Une résistance de 1/8W ou 1/10W est suffisante.Disposition du PCB :

6. Les LED sont placées selon les positions des guides de lumière. L'empreinte recommandée est utilisée. De petites connexions de dégagement thermique sont utilisées sur les pastilles pour faciliter le soudage tout en maintenant une certaine conduction thermique vers le plan de masse/d'alimentation.Résultat :

Un système d'indicateurs propre et fiable avec une luminosité et une couleur cohérentes, rendu possible par les avantages spécifiques de couplage optique de la LED 65-21.

12. Principe de fonctionnement

La LED est basée sur une puce semi-conductrice AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium). Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode (environ 1.8-2.0V) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active du semi-conducteur. Ces porteurs de charge se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlGaInP détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour dicte la longueur d'onde de la lumière émise, dans ce cas, dans le spectre jaune-vert (autour de 575nm). La puce est encapsulée dans un boîtier plastique blanc réfléchissant avec un dôme en époxy transparent. Le plastique blanc réfléchit la lumière émise latéralement vers le haut, et le dôme agit comme une lentille, façonnant le diagramme de rayonnement et fournissant une protection environnementale.

13. Tendances technologiques