Mini LED Vue de Dessus Série 65-21 - Dimensions 2.0x1.25x0.7mm - Tension 2.7-3.5V - Couleur Bleue - Puissance 0.11W - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série 65-21 représente une famille de Mini Diodes Électroluminescentes (LED) CMS (Composant Monté en Surface) Vue de Dessus. Ces composants sont conçus comme des sources optiques compactes et efficaces, principalement destinées à l'indication et au rétroéclairage. La série se caractérise par son boîtier blanc monté en surface, qui abrite la puce LED et assure une protection environnementale.

L'avantage principal de cette série réside dans sa conception optique. Le boîtier intègre des caractéristiques créant un large angle de vision, typiquement de 120 degrés (2θ1/2). Ceci est obtenu grâce à une conception optimisée de réflecteurs internes au sein du boîtier, qui améliore l'extraction et la distribution de la lumière. Cette caractéristique rend ces LED particulièrement adaptées aux applications impliquant des guides de lumière, où un couplage efficace et un éclairage uniforme sont critiques.

Le marché cible comprend l'électronique grand public, les intérieurs automobiles, les commandes industrielles et les applications d'éclairage général nécessitant un éclairage d'indication fiable et à faible consommation.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Le dispositif est spécifié pour fonctionner de manière fiable dans les limites suivantes, au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir :

• Tension inverse (V_R) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA. Le courant continu maximal pour un fonctionnement en continu.
• Courant direct de crête (I_FP) :100 mA. Ceci n'est permis que dans des conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 à 1 kHz.
• Dissipation de puissance (P_d) :110 mW. La puissance maximale que le boîtier peut dissiper à une température ambiante de 25°C.
• Température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante pour un fonctionnement normal.
• Température de stockage (T_stg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudure :Pour le refusion IR, la température de pic ne doit pas dépasser 260°C pendant 10 secondes. Pour la soudure manuelle, la température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 350°C pendant 3 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les paramètres de performance clés sont mesurés à une température ambiante (T_a) de 25°C et un courant direct (I_F) de 20 mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_v) :Varie d'un minimum de 180 mcd à un maximum de 360 mcd, avec une tolérance typique de ±11%. Ceci définit la luminosité perçue de la LED.
• Angle de vision (2θ1/2) :120 degrés (typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :468 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Varie de 464 nm à 472 nm, avec une tolérance de ±1 nm. Ceci définit la couleur perçue (bleue).
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :20 nm (typique). La largeur du spectre émis à mi-puissance.
• Tension directe (V_F) :Varie de 2,7 V (min) à 3,5 V (max) à 20 mA, avec une tolérance typique de ±0,05V.
• Courant inverse (I_R) :Maximum de 50 μA lorsqu'une tension inverse de 5V est appliquée.

3. Explication du système de tri

Pour garantir la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en catégories (bins) basées sur des paramètres clés.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en trois bins (S1, S2, T1) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à I_F=20mA :

- Bin S1 :180 mcd à 225 mcd

- Bin S2 :225 mcd à 285 mcd

- Bin T1 :285 mcd à 360 mcd

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La couleur bleue est contrôlée via quatre groupes de longueur d'onde (AA1 à AA4) :

- Groupe AA1 :464,0 nm à 466,0 nm

- Groupe AA2 :466,0 nm à 468,0 nm

- Groupe AA3 :468,0 nm à 470,0 nm

- Groupe AA4 :470,0 nm à 472,0 nm

3.3 Tri par tension directe

La tension directe est triée en huit bins (B34 à B41), chacun couvrant une plage de 0,1V de 2,70V à 3,50V. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des V_Fappariées pour le partage de courant dans les circuits parallèles.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques essentielles pour la conception.

• Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V) :Montre la relation exponentielle. La courbe indique la tension requise pour atteindre un courant de commande spécifique, cruciale pour sélectionner les résistances de limitation de courant ou concevoir les circuits de pilotage.
• Intensité lumineuse relative vs. Courant direct :Démontre que la sortie lumineuse augmente avec le courant mais peut ne pas être parfaitement linéaire, surtout à des courants plus élevés où l'efficacité peut chuter en raison de l'échauffement.
• Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante :Montre la dégradation thermique de la sortie lumineuse. L'intensité lumineuse diminue lorsque la température ambiante augmente, ce qui doit être pris en compte dans les environnements à haute température.
• Tension directe vs. Température ambiante :Indique que V_Fa un coefficient de température négatif, diminuant légèrement lorsque la température augmente.
• Diagramme de rayonnement :Un diagramme polaire illustrant la distribution spatiale de l'intensité lumineuse, confirmant le large motif d'émission de type Lambertien.
• Distribution spectrale :Un graphique traçant l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic d'émission bleue caractéristique et étroit centré autour de 468 nm.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du contour du boîtier

La LED a un encombrement CMS compact. Les dimensions clés incluent une longueur de corps d'environ 2,0 mm, une largeur de 1,25 mm et une hauteur de 0,7 mm. Les plots d'anode et de cathode sont clairement définis. Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0,1 mm.

5.2 Conception recommandée des pastilles de soudure

Un modèle de pastilles (land pattern) est fourni pour assurer une soudure fiable et un bon alignement pendant le processus de refusion. Respecter cette empreinte recommandée aide à prévenir le phénomène de "tombstoning" et assure une bonne connexion thermique et électrique.

5.3 Identification de la polarité

The package features a polarity marker, typically a notch or a dot near the cathode (negative) terminal. Correct orientation is vital for circuit functionality.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La méthode de soudure principale est la Refusion par Infrarouge (IR).

• Profil de refusion :La température de pic maximale ne doit pas dépasser 260°C, et le temps au-dessus de 260°C doit être limité à 10 secondes maximum pour éviter d'endommager le boîtier plastique et les fils de liaison internes.
• Soudure manuelle :Si nécessaire, un fer à souder avec une température de pointe ne dépassant pas 350°C peut être utilisé, avec un temps de soudure limité à 3 secondes par broche.
• Conditions de stockage :Les composants sont emballés dans des sacs résistants à l'humidité avec un dessiccant. Si le sac a été ouvert pendant plus de 72 heures dans un environnement dépassant 30°C/60%HR, un pré-séchage (baking) peut être nécessaire avant la refusion pour éviter l'effet "pop-corn" pendant la soudure.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications d'emballage

Les LED sont fournies en bande et bobine pour l'assemblage automatisé. La bande porteuse accueille les composants, et les dimensions de la bobine sont standardisées. Chaque bobine contient 2000 pièces. L'emballage comprend un sac aluminium étanche à l'humidité avec un dessiccant et une carte indicateur d'humidité.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des informations critiques :

- CAT :Code du bin d'intensité lumineuse (ex. : S1, T1).

- HUE :Code du groupe de longueur d'onde dominante (ex. : AA2, AA4).

- REF :Code du bin de tension directe (ex. : B36, B40).

- Le numéro de pièce (PN), la quantité (QTY) et le numéro de lot (LOT NO) sont également inclus.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Indicateurs optiques :Voyants d'état sur l'électronique grand public, les appareils électroménagers et l'équipement industriel.
• Couplage dans des guides de lumière :Le large angle de vision et la conception du boîtier le rendent idéal pour transférer la lumière de la carte de circuit imprimé vers un panneau avant ou un affichage via un guide de lumière en acrylique ou en polycarbonate.
• Rétroéclairage :Pour les affichages LCD, les claviers, les interrupteurs à membrane et les symboles.
• Éclairage intérieur automobile :Rétroéclairage du tableau de bord, éclairage des commutateurs et autres fonctions d'éclairage intérieur à faible puissance, compte tenu de la plage de température de fonctionnement allant jusqu'à +85°C.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance en série ou un pilote à courant constant pour limiter I_Fà la valeur souhaitée (≤30 mA DC). Calculez la résistance en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurez une surface de cuivre sur la carte de circuit imprimé ou des vias thermiques adéquats si le fonctionnement se fait à des températures ambiantes élevées ou à des courants élevés pour maintenir les performances et la longévité.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Le dispositif est classé pour 1000V (HBM). Mettez en œuvre les précautions de manipulation ESD standard pendant l'assemblage. Pour les applications sensibles, envisagez d'ajouter une suppression de tension transitoire sur les lignes.

9. Fiabilité et assurance qualité

Le produit subit une série complète de tests de fiabilité réalisés avec un niveau de confiance de 90% et un LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) de 10%. Les éléments de test incluent :

- Résistance à la soudure par refusion

- Cyclage thermique (-40°C à +100°C)

- Choc thermique (-10°C à +100°C)

- Stockage à haute et basse température

- Durée de vie en fonctionnement continu (1000 h à 20mA)

- Haute température/Haute humidité (85°C/85% HR)

Ces tests valident la robustesse de la LED sous diverses contraintes environnementales et opérationnelles.

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

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?

R : La longueur d'onde de crête (λ_p) est la longueur d'onde physique de l'émission spectrale maximale. La longueur d'onde dominante (λ_d) est la longueur d'onde d'une lumière monochromatique qui semblerait avoir la même couleur que la LED pour l'œil humain. λ_dest plus pertinente pour la spécification de la couleur.

Q : Puis-je piloter cette LED à 30mA en continu ?

R : Oui, 30mA est le courant direct continu maximal nominal. Cependant, pour une longévité optimale et pour tenir compte de l'élévation thermique potentielle dans l'application, la piloter à un courant plus faible comme 20mA est une pratique courante et offre un bon équilibre entre luminosité et fiabilité.

Q : Comment interpréter les codes de tri sur l'étiquette ?

R : Les codes à trois lettres (ex. : CAT:T1, HUE:AA3, REF:B38) vous permettent de sélectionner des LED avec des caractéristiques étroitement contrôlées. Pour une apparence cohérente dans un produit, spécifiez et utilisez des LED provenant des mêmes bins ou de bins adjacents pour l'intensité lumineuse et la longueur d'onde dominante.

11. Étude de cas de conception pratique

Scénario : Conception d'un indicateur d'état pour un routeur grand public utilisant un guide de lumière.

1. Sélection :Choisissez une LED de la série 65-21 pour son large angle de vision, qui se couple efficacement au guide de lumière.

2. Conception du circuit :L'alimentation logique du routeur est de 3,3V. Cibler I_F= 15 mA pour une luminosité adéquate et une puissance plus faible. En utilisant une V_Ftypique de 3,0V (du bin B36), calculez la résistance série : R = (3,3V - 3,0V) / 0,015A = 20 Ω. Utilisez une résistance standard de 20 Ω, 1/10W.

3. Implantation :Placez la LED sur la carte de circuit imprimé selon la disposition recommandée des pastilles. Positionnez-la précisément sous l'entrée du guide de lumière. Assurez-vous qu'aucun composant haut ne projette d'ombre.

4. Thermique :La dissipation de puissance est minime (P = V_F* I_F≈ 45 mW), donc aucun dissipateur thermique spécial n'est requis dans cette application intérieure.

12. Introduction au principe technique

Cette LED est basée sur une puce semi-conductrice en Nitrure de Gallium-Indium (InGaN). Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel de jonction de la diode est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active de la puce, libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique de l'alliage InGaN détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour définit la longueur d'onde de la lumière émise - dans ce cas, dans le spectre bleu (~468 nm). La lentille en résine époxy du boîtier est transparente pour maximiser la transmission de la lumière et est façonnée pour contrôler l'angle du faisceau.

13. Tendances et contexte de l'industrie

La série 65-21 s'inscrit dans la tendance actuelle de miniaturisation et d'efficacité en optoélectronique. Les LED CMS continuent de remplacer les versions traversantes en raison de leur adéquation à l'assemblage automatisé, de leur empreinte plus petite et de leur profil plus bas. La caractéristique de large angle de vision répond au besoin croissant de composants fonctionnant efficacement avec des guides de lumière dans les conceptions de produits modernes et élégantes où la source lumineuse est souvent cachée. De plus, la disponibilité d'un tri précis permet une plus grande cohérence de couleur et de luminosité en production de masse, ce qui est de plus en plus important pour les applications d'électronique grand public et automobile où l'uniformité esthétique est exigée.