Fiche technique de la série 65-11 Mini LED Top View - Dimensions 3,2x2,8x1,9mm - Tension 2,75-3,65V - Puissance 110mW - Couleur Blanche - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série 65-11 représente une famille de LED CMS (Composant Monté en Surface) Mini Top View. Ce produit est conçu comme un composant indicateur optique compact, utilisant une puce semi-conductrice InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) pour produire une lumière blanche pure. La LED est encapsulée dans un boîtier en résine transparente, ce qui contribue à ses performances optiques. Une caractéristique de conception clé est le réflecteur interne intégré au boîtier. Ce réflecteur optimise l'extraction et le couplage de la lumière, rendant cette LED particulièrement adaptée aux applications impliquant des guides de lumière où un transfert directionnel efficace est critique.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette série de LED découlent de la conception de son boîtier et du choix des matériaux. L'angle de vision large de 120 degrés (typique) assure une grande visibilité sous divers angles, ce qui est essentiel pour les indicateurs d'état sur l'électronique grand public, les tableaux de bord automobiles et les panneaux de contrôle industriels. Le boîtier SMT (Technologie de Montage en Surface) permet un assemblage automatisé à grande vitesse en utilisant des processus standards de brasage par refusion IR (Infrarouge), réduisant significativement les coûts de fabrication et améliorant la fiabilité par rapport aux composants traversants. Le produit est spécifié sans plomb et conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), répondant aux réglementations environnementales mondiales. Les marchés cibles sont larges, englobant le rétroéclairage pour écrans LCD et claviers (notamment dans les appareils mobiles), les fonctions d'indicateur générales, et l'éclairage spécialisé où un couplage dans des guides de lumière en acrylique ou polycarbonate est requis.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques spécifiés dans la fiche technique. Comprendre ces limites et caractéristiques est fondamental pour une conception de circuit fiable.

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 normal.

• Tension inverse (V_R) :5V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct continu (I_F) :30mA. C'est le courant continu maximum qui peut être appliqué en continu.
• Courant direct de crête (I_FP) :100mA. Ce courant pulsé (à un cycle de service de 1/10 et une fréquence de 1kHz) permet de brèves conditions de surintensité, utile pour le multiplexage ou la création d'éclairs plus brillants.
• Dissipation de puissance (P_d) :110mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur à une température ambiante (T_a) de 25°C. Dépasser cette limite risque de provoquer un emballement thermique.
• Décharge électrostatique (ESD) :2000V (Modèle du Corps Humain). Cette valeur indique un niveau modéré de protection ESD intégrée, mais une manipulation avec les précautions ESD standard est toujours recommandée.
• Température de fonctionnement & de stockage :-40°C à +85°C / -40°C à +90°C. Ces plages définissent les conditions environnementales pour l'utilisation et le stockage non opérationnel.
• Température de brasage :Le composant peut supporter un brasage par refusion IR avec une température de pic de 260°C pendant 10 secondes, ou un brasage manuel à 350°C pendant 3 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

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

• Intensité lumineuse (I_V) :715 à 1800 mcd (millicandela). C'est la mesure principale de la luminosité de la LED. La large plage indique qu'un système de classement (binning) est utilisé (voir Section 3). Un courant direct typique de 20mA est utilisé pour la spécification.
• Angle de vision (2θ_1/2) :120 degrés (typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête. Le grand angle résulte du boîtier top view et de la conception du diffuseur/réflecteur.
• Tension directe (V_F) :2,75V à 3,65V. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée à 20mA. La variation est due aux tolérances du procédé semi-conducteur et est gérée via le classement en tension.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour assurer la cohérence en production de masse, les LED sont triées en groupes de performance ou \"bins\". Cette fiche technique définit des bins pour l'intensité lumineuse et la tension directe.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en quatre bins (V1, V2, W1, W2) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à 20mA. Par exemple, une LED du bin V1 aura une intensité entre 715 et 900 mcd, tandis qu'une LED du bin W2 sera entre 1420 et 1800 mcd. Les concepteurs doivent spécifier le bin requis lors de la commande pour garantir un niveau de luminosité minimum pour leur application.

3.2 Classement de la tension directe

La tension directe est classée en trois groupes (E5, E6, E7) sous la classification \"E\". Par exemple, le bin E5 couvre V_Fde 2,75V à 3,05V. Sélectionner des LED du même bin de tension est crucial pour les conceptions où plusieurs LED sont connectées en parallèle, car cela assure un partage de courant et une luminosité plus uniformes.

3.3 Classement des coordonnées de chromaticité

La couleur de la lumière blanche est définie par ses coordonnées (x, y) sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. La fiche technique montre quatre bins principaux (B3, B4, B5, B6) qui définissent des régions spécifiques sur ce diagramme. Chaque bin a une zone quadrilatère définie. Par exemple, le bin B3 couvre une région avec des coordonnées x d'environ 0,283 à 0,304 et des coordonnées y d'environ 0,295 à 0,330. Ce classement garantit que le point de couleur blanc (température de couleur corrélée - CCT) se situe dans une plage acceptable, évitant des différences de couleur notables entre les LED d'un réseau. La tolérance pour ces coordonnées est de ±0,01.

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes caractéristiques typiques donnent un aperçu du comportement de la LED dans des conditions non standard.

4.1 Intensité lumineuse relative vs. Courant direct

Cette courbe montre que la sortie lumineuse n'est pas proportionnelle linéairement au courant. Bien que la sortie augmente avec le courant, l'efficacité (lumens par watt) diminue généralement aux courants plus élevés en raison de l'augmentation de la génération de chaleur dans la puce. Alimenter la LED au-dessus des 20mA recommandés pendant de longues périodes réduira la durée de vie et peut décaler la couleur.

4.2 Courbe de déclassement du courant direct

C'est un graphique critique pour la gestion thermique. Il montre le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante (T_a). Lorsque T_aaugmente, la capacité de la LED à dissiper la chaleur diminue. Par conséquent, le courant de fonctionnement maximal sûr doit être réduit. Par exemple, à une température ambiante de 85°C, le courant continu maximal est significativement inférieur à la valeur maximale absolue de 30mA spécifiée à 25°C. Ignorer ce déclassement peut conduire à une dégradation rapide.

4.3 Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante

Cette courbe illustre la dépendance de la sortie lumineuse à la température. Typiquement, l'intensité lumineuse des LED blanches à base d'InGaN diminue lorsque la température de jonction augmente. C'est une considération importante pour les applications fonctionnant dans des environnements à haute température ou où la LED est fortement sollicitée, car la luminosité réelle sera inférieure à la spécification à température ambiante.

4.4 Tension directe vs. Courant direct & Distribution spectrale

La courbe V_Fvs. I_Fmontre la caractéristique exponentielle I-V de la diode. Le graphique de distribution spectrale montre la puissance relative émise à travers différentes longueurs d'onde. Pour une LED blanche utilisant une puce bleue avec un revêtement de phosphore, le spectre aura un pic dans la région bleue (de la puce) et un pic plus large dans la région jaune/verte/rouge (du phosphore). La sortie combinée est perçue comme une lumière blanche.

4.5 Diagramme de rayonnement

Ce diagramme polaire représente visuellement l'angle de vision et la distribution spatiale de la lumière. L'angle de vision de 120 degrés est confirmé ici, montrant comment l'intensité diminue aux angles éloignés de l'axe central (0 degré).

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La LED a un encombrement CMS compact. Les dimensions clés incluent une taille de corps d'environ 3,2mm (longueur) x 2,8mm (largeur) x 1,9mm (hauteur). La fiche technique fournit un dessin détaillé avec tolérances, typiquement ±0,1mm sauf indication contraire. Cela inclut le placement des plots d'anode et de cathode, qui sont cruciaux pour un placement correct sur le PCB (Carte de Circuit Imprimé) et l'orientation lors de l'assemblage automatisé pick-and-place.

5.2 Identification de la polarité

Le boîtier inclut un marqueur de polarité. Typiquement, une encoche, un point ou un coin chanfreiné sur le boîtier indique le côté cathode. La conception des pastilles de soudure sur l'empreinte PCB doit refléter cette asymétrie pour éviter un placement incorrect.

6. Recommandations de brasage et d'assemblage

6.1 Paramètres de brasage par refusion

Le composant est compatible avec les processus standards de brasage par refusion infrarouge (IR). Le profil maximum recommandé a une température de pic de 260°C, qui ne doit pas être dépassée pendant plus de 10 secondes. Il est essentiel de suivre un profil contrôlé de montée et de descente en température pour éviter un choc thermique, qui pourrait fissurer le boîtier en résine ou endommager les fils de liaison internes.

6.2 Brasage manuel

Si un brasage manuel est nécessaire, il doit être effectué rapidement. La recommandation est d'utiliser un fer à souder à 350°C pour une durée maximale de 3 secondes par broche. Appliquer de la chaleur trop longtemps peut transférer une chaleur excessive à la puce LED.

6.3 Conditions de stockage

Les LED doivent être stockées dans leurs sacs barrières à l'humidité d'origine avec un dessiccant dans un environnement contrôlé, typiquement en dessous de 30°C et 60% d'humidité relative. Si les sacs sont ouverts, les composants peuvent absorber l'humidité, ce qui peut provoquer un \"effet pop-corn\" (fissuration du boîtier) pendant le brasage par refusion en raison de l'expansion rapide de la vapeur. Pour un stockage prolongé après ouverture, une procédure de séchage peut être requise selon la norme IPC/JEDEC.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Dimensions de la bobine

Les LED sont fournies sur bande et bobine pour assemblage automatisé. La fiche technique fournit les dimensions de la bande porteuse, du moyeu de la bobine et de la bobine complète. Ces informations sont nécessaires pour programmer les mécanismes d'alimentation sur les machines de placement SMT.

7.2 Explication de l'étiquette et numérotation du modèle

L'étiquette produit sur la bobine ou la boîte contient des codes qui spécifient les bins de performance du composant. Les codes clés sont :
CAT : Rang d'intensité lumineuse (ex. : W1, V2).
HUE : Coordonnées de chromaticité (ex. : B4, B6).
REF : Rang de tension directe (ex. : E5, E7).
Le numéro de pièce complet (ex. : 65-11/T2C-FV1W2E/2T) encode la série, le type de boîtier et probablement les bins de performance, permettant une identification et une commande précises.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Indicateurs optiques :État d'alimentation, sélection de mode et indicateurs d'alerte dans l'électronique grand public, les appareils électroménagers et les intérieurs automobiles.
• Couplage dans des guides de lumière :Le grand angle de vision et le réflecteur optimisé rendent cette LED idéale pour l'éclairage latéral de guides de lumière en acrylique ou polycarbonate, couramment utilisés pour éclairer des symboles, des boutons ou créer des panneaux rétroéclairés uniformes.
• Rétroéclairage :Adaptée aux petits écrans LCD, à l'éclairage de clavier dans les téléphones mobiles et au rétroéclairage de commutateurs à membrane ou de panneaux décoratifs.
• Éclairage général :Peut être utilisée en réseaux pour un éclairage d'ambiance ou d'accentuation de faible niveau.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance série limitant le courant ou un pilote à courant constant. La tension directe varie, donc une alimentation par source de tension constante n'est pas recommandée car elle peut conduire à un emballement thermique.
• Gestion thermique :Pour les conceptions nécessitant une luminosité élevée ou fonctionnant dans des environnements chauds, assurez une surface de cuivre PCB (plots thermiques) adéquate pour évacuer la chaleur des soudures de la LED.
• Conception optique :Lorsqu'elle est utilisée avec des guides de lumière, la distance et l'alignement entre la LED et l'entrée du guide sont critiques pour l'efficacité. Une simulation optique ou un prototypage est conseillé.
• Protection ESD :Bien que le composant ait une certaine protection ESD, incorporer une suppression de tension transitoire sur les lignes sensibles ou utiliser des procédures de manipulation ESD-safe pendant l'assemblage est une bonne pratique.

9. Comparaison et différenciation technique

La série 65-11 se différencie par sa combinaison spécifique d'un grand angle de vision et d'un boîtier optimisé pour le couplage avec guide de lumière. Comparée aux LED side view standard, le motif d'émission top view est plus adapté aux applications où la LED est montée perpendiculairement à la surface de vision. Comparée à d'autres LED top view, le réflecteur interne intégré est une caractéristique conçue pour améliorer l'efficacité optique dans les applications à lumière guidée, offrant potentiellement de meilleures performances dans les systèmes à guide de lumière qu'une LED top view générique sans cette caractéristique.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED à 30mA en continu ?
R : La Valeur Maximale Absolue est de 30mA à 25°C ambiant. Pour un fonctionnement fiable à long terme, il est conseillé de fonctionner en dessous de ce maximum. La condition de fonctionnement typique spécifiée est de 20mA. De plus, le courant doit être déclassé si la température ambiante est supérieure à 25°C, comme indiqué sur la courbe de déclassement.

Q : Pourquoi y a-t-il une si grande plage d'intensité lumineuse (715-1800 mcd) ?
R : Cette plage représente l'étendue totale sur tous les bins de production. Les LED individuelles sont triées dans des bins plus serrés (V1, V2, W1, W2). En spécifiant un code de bin requis lors de la commande, vous pouvez vous assurer de recevoir des LED avec une luminosité minimum cohérente et connue.

Q : Comment choisir la bonne résistance limitant le courant ?
R : Utilisez la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique (ou votre bin de tension spécifié) pour vous assurer qu'une tension suffisante est chutée aux bornes de la résistance pour limiter correctement le courant dans toutes les conditions. Pour une alimentation de 5V et une V_Fmax de 3,65V à 20mA : R = (5 - 3,65) / 0,02 = 67,5Ω. Une résistance standard de 68Ω serait appropriée. Calculez toujours la puissance nominale de la résistance : P = I²* R.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Panneau de commutateurs tactiles éclairés
Un concepteur crée un panneau de contrôle avec plusieurs commutateurs tactiles qui doivent être rétroéclairés. Chaque commutateur a un capot translucide et un guide de lumière en dessous. La LED 65-11 est choisie car son émission top view et son grand angle couplent efficacement la lumière dans la base du guide de lumière. Le concepteur sélectionne le bin W1 pour une luminosité moyenne-élevée cohérente. Les LED sont placées sur le PCB directement sous chaque guide de lumière. Un courant constant de 18mA est utilisé (légèrement en dessous des 20mA spécifiés pour améliorer la longévité et réduire la chaleur). Le bin de tension directe E6 est spécifié pour assurer une luminosité uniforme lorsque toutes les LED sont alimentées en parallèle à partir d'une même tension avec des résistances série individuelles. Le layout PCB inclut de petits plots de dégagement thermique connectés à un plan de masse pour aider à dissiper la chaleur.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Cette LED blanche fonctionne sur le principe de la photoluminescence. Le cœur est une puce semi-conductrice en InGaN, qui émet de la lumière bleue lorsque les électrons se recombinent avec les trous à travers sa bande interdite lors de l'application d'une polarisation directe (courant). Cette lumière bleue n'est pas émise directement. Au lieu de cela, elle frappe une couche de phosphore (typiquement YAG:Ce - Grenat d'Yttrium Aluminium dopé au Cérium) qui est déposée sur ou autour de la puce. Le phosphore absorbe une partie des photons bleus et ré-émet de la lumière sur un spectre plus large dans les régions jaune et rouge. L'œil humain perçoit le mélange de la lumière bleue restante et de la lumière jaune/rouge convertie comme de la lumière blanche. La teinte exacte ou la température de couleur corrélée (CCT) de la lumière blanche est déterminée par la composition et l'épaisseur de la couche de phosphore.

13. Tendances technologiques

La tendance générale pour les LED CMS comme la série 65-11 est vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), ce qui réduit la consommation d'énergie et la génération de chaleur pour la même sortie lumineuse. Il y a également une poussée pour un indice de rendu de couleur (IRC) amélioré, surtout pour les applications d'éclairage, ce qui implique l'utilisation de systèmes de phosphores multiples plus complexes. La miniaturisation se poursuit, avec des tailles de boîtier encore plus petites disponibles. De plus, l'intégration de l'électronique de contrôle, comme des pilotes à courant constant ou des contrôleurs PWM (Modulation de Largeur d'Impulsion), directement dans le boîtier LED (\"LED intelligentes\") est une tendance croissante, simplifiant la conception de circuit pour l'utilisateur final. La technologie InGaN sous-jacente pour les puces bleues est mature, avec des recherches en cours axées sur la réduction de la chute d'efficacité aux courants élevés et l'amélioration de la longévité à des températures de fonctionnement plus élevées.