LED rouge 3,2×1,25×1,1 mm - Tension directe 2,0 V - Courant 30 mA - Puissance 72 mW - Fiche technique

1. Aperçu du produit

1.1 Description générale

Cette LED rouge CMS est fabriquée à l'aide d'une puce de diode électroluminescente rouge et conditionnée dans un boîtier standard de montage en surface de 3,2 mm x 1,25 mm x 1,1 mm. Le dispositif est conçu pour les applications d'indication générale, de signalisation et d'affichage nécessitant une luminosité élevée et un large angle de vue. Avec son encombrement réduit, il convient aux processus d'assemblage SMT automatisés et de soudure par refusion.

1.2 Caractéristiques

• Angle de vue extrêmement large : 140 degrés (angle à mi-puissance), permettant une visibilité claire depuis plusieurs directions.
• Compatible avec tous les procédés d'assemblage SMT et de soudure, y compris la refusion sans plomb.
• Niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) : Niveau 3 selon la norme JEDEC, nécessitant une manipulation et un préchauffage appropriés avant utilisation si exposé à des conditions ambiantes dépassant les limites spécifiées.
• Conforme RoHS, exempt de substances dangereuses telles que le plomb, le mercure, le cadmium et le chrome hexavalent.
• Disponible en plusieurs catégories de luminosité et de longueur d'onde pour une flexibilité de conception.

1.3 Applications

• Indicateurs optiques et voyants d'état dans l'électronique grand public, les équipements industriels et les intérieurs automobiles.
• Rétroéclairage d'interrupteurs et de symboles, comme dans les claviers, les panneaux de commande et la signalétique.
• Applications d'éclairage général et décoratif où une taille compacte et une faible consommation d'énergie sont souhaitées.

2. Paramètres techniques

2.1 Caractéristiques électriques et optiques (Ta = 25°C)

Le tableau suivant résume les principaux paramètres électriques et optiques mesurés à un courant direct de 20 mA et une température ambiante de 25°C, sauf indication contraire.

Note : Tolérance de mesure de la tension directe : ±0,1 V. Tolérance de mesure de la longueur d'onde dominante : ±2 nm. Tolérance de mesure de l'intensité lumineuse : ±10%.

2.2 Valeurs maximales absolues

Des contraintes dépassant celles énumérées dans le tableau ci-dessous peuvent endommager définitivement le dispositif. Il s'agit uniquement de valeurs limites et le fonctionnement du dispositif dans ces conditions ou dans toute autre condition au-delà de celles indiquées dans les conditions de fonctionnement recommandées n'est pas implicite.

Le courant direct maximal autorisé doit être réduit si la résistance thermique et la température ambiante entraînent une température de jonction supérieure à 95°C. Un dissipateur thermique adéquat ou un courant de commande réduit doit être utilisé dans des conditions de température élevée.

3. Système de classement (binning)

La LED est proposée en plusieurs catégories (bins) pour la tension directe (VF), la longueur d'onde dominante (λD) et l'intensité lumineuse (IV). Ce classement permet aux concepteurs de sélectionner des dispositifs avec des tolérances de paramètres serrées pour des performances constantes dans un système d'éclairage.

3.1 Catégories de tension directe

Trois catégories VF sont définies : B0 (1,8–2,0 V), C0 (2,0–2,2 V) et D0 (2,2–2,4 V). La tension directe typique à 20 mA est d'environ 2,0 V pour la catégorie B0.

3.2 Catégories de longueur d'onde dominante

Trois catégories de longueur d'onde dominante sont disponibles : F00 (625–630 nm, rouge profond), G00 (630–635 nm, rouge) et H00 (635–640 nm, rouge-orange). L'émission typique maximale est d'environ 630 nm.

3.3 Catégories d'intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est classée en trois plages : 1BS (40–90 mcd), 1DN (90–140 mcd) et 1GK (140–200 mcd). Ces catégories permettent de faire correspondre la luminosité dans les applications multi-LED.

Le code de catégorie est imprimé sur l'étiquette du colis, ainsi que d'autres identifiants tels que le numéro de lot et le code de date.

4. Courbes de performance

Les caractéristiques optiques et électriques typiques sont présentées dans les courbes ci-dessous. Ces courbes sont destinées à servir de guide de conception ; les performances réelles peuvent varier en fonction des conditions de fonctionnement.

4.1 Tension directe en fonction du courant direct (Fig. 1-6)

Le graphique montre la relation exponentielle typique d'une diode. À 20 mA, la tension directe est d'environ 2,0 V. La courbe peut être utilisée pour estimer le courant pour une tension donnée, mais une résistance de limitation de courant est toujours recommandée.

4.2 Courant direct en fonction de l'intensité relative (Fig. 1-7)

L'intensité lumineuse relative augmente presque linéairement avec le courant direct jusqu'à 30 mA. Une légère saturation peut se produire à des courants plus élevés en raison de l'échauffement.

4.3 Température de la broche en fonction de l'intensité relative (Fig. 1-8)

Lorsque la température du point de soudure augmente, la sortie relative diminue. À 85°C, l'intensité est d'environ 90% de celle à 25°C. La gestion thermique est essentielle pour maintenir un flux lumineux constant.

4.4 Température de la broche en fonction du courant direct (Fig. 1-9)

Le courant direct maximal admissible doit être réduit à mesure que la température de la broche augmente. À 85°C, le courant maximal est réduit à environ 20 mA pour maintenir la température de jonction en dessous de 95°C.

4.5 Courant direct en fonction de la longueur d'onde dominante (Fig. 1-10)

La longueur d'onde dominante se déplace légèrement avec l'augmentation du courant, généralement moins de 2 nm sur la plage de fonctionnement. Cela est dû aux effets de remplissage de bande dans le semi-conducteur.

4.6 Intensité relative en fonction de la longueur d'onde (Fig. 1-11)

La distribution spectrale de puissance atteint un maximum à environ 630 nm, avec une largeur de bande à mi-hauteur spectrale de 15 nm (typique). Cela garantit une couleur rouge saturée.

4.7 Diagramme de rayonnement (Fig. 1-12)

La LED présente un large diagramme de rayonnement lambertien avec un angle à mi-puissance de 140°. Cela la rend idéale pour les applications nécessitant un éclairage étendu ou une indication à large angle.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

Le corps du boîtier mesure 3,2 mm (longueur) x 1,25 mm (largeur) x 1,1 mm (hauteur). Deux patins de soudure sont prévus sur la surface inférieure. La patine anodique est marquée d'un signe plus ou d'un identifiant dans le dessin. Des dessins mécaniques détaillés se trouvent dans la fiche technique (Fig. 1-1 à 1-5).

5.2 Patron de soudure recommandé

Les dimensions recommandées des patins en cuivre pour le soudage par refusion sont indiquées dans la fiche technique. Une taille de patin adéquate assure un bon contact thermique et électrique. Une épaisseur de pochoir à pâte à souder de 0,12 mm est généralement recommandée.

5.3 Identification de la polarité

Le côté cathode est généralement marqué par une encoche ou un méplat sur le boîtier. Vue de dessous, la patine 1 est l'anode et la patine 2 est la cathode (selon la Fig. 1-4). La polarité correcte doit être respectée lors de l'assemblage.

6. Soudage par refusion SMT

6.1 Profil de refusion

Le profil de soudage par refusion recommandé est basé sur les normes JEDEC. Les paramètres clés sont :

• Vitesse moyenne de montée en température (Tsmax à TP) : maximum 3°C/s
• Plage de température de préchauffage (Tsmin à Tsmax) : 150°C à 200°C
• Durée de préchauffage (ts) : 60 à 120 secondes
• Temps au-dessus de 217°C (tL) : 60 à 150 secondes
• Température de crête (TP) : 260°C (maximum)
• Temps dans les 5°C de la température de crête (tp) : maximum 30 secondes
• Temps à la température de crête (>255°C) : maximum 10 secondes
• Vitesse de refroidissement moyenne : maximum 6°C/s
• Temps de 25°C à la température de crête : maximum 8 minutes

Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois. Si plus de 24 heures s'écoulent entre deux cycles de soudage, les LED peuvent absorber l'humidité et doivent être étuvées avant la seconde refusion.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, la température de la pointe du fer doit être inférieure à 300°C et la durée de soudage ne doit pas dépasser 3 secondes. Une seule opération de soudage manuel est autorisée par LED.

6.3 Reprise et réparation

La reprise après refusion n'est pas recommandée. Si elle est inévitable, un fer à souder à double tête doit être utilisé pour minimiser les contraintes thermiques. Un test de pré-qualification est nécessaire pour garantir qu'aucun dommage n'est causé à la LED.

7. Précautions de manipulation

7.1 Stockage

Les LED sont expédiées dans des sacs barrière contre l'humidité (MBB) avec dessiccant et indicateur d'humidité. Avant d'ouvrir le sac, stocker à ≤30°C et ≤75% HR. Après ouverture, les LED doivent être utilisées dans les 168 heures (7 jours) si stockées à ≤30°C et ≤60% HR. Si la durée de stockage est dépassée ou si l'indicateur d'humidité devient rose (indiquant une absorption d'humidité), un étuvage est nécessaire : 60±5°C pendant >24 heures.

7.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques. Des précautions appropriées contre les ESD doivent être prises, y compris des postes de travail mis à la terre, des emballages conducteurs et des bracelets antistatiques. Le dispositif est évalué à 2000V HBM.

7.3 Considérations chimiques et environnementales

L'encapsulant de la LED est en silicone, qui est perméable à certains gaz et produits chimiques. Les composés soufrés dans l'environnement ou dans les matériaux environnants doivent être maintenus en dessous de 100 ppm. Les teneurs en brome et en chlore dans les matériaux externes doivent être chacune inférieures à 900 ppm, et leur total inférieur à 1500 ppm. Les composés organiques volatils (COV) peuvent se dégazer et se déposer sur la LED, provoquant une décoloration et une perte de lumière. Les adhésifs utilisés à proximité de la LED ne doivent pas émettre de vapeurs organiques.

7.4 Manipulation mécanique

Ne pas appliquer de pression directement sur la lentille en silicone. Utiliser des pinces pour manipuler le composant par les surfaces latérales. Éviter de plier le circuit imprimé après soudage, car cela pourrait fissurer le boîtier de la LED.

7.5 Nettoyage

L'alcool isopropylique est recommandé pour le nettoyage. Les autres solvants doivent être testés pour leur compatibilité avec l'encapsulant silicone. Le nettoyage par ultrasons n'est pas recommandé car il pourrait endommager la LED.

8. Informations sur l'emballage et la commande

8.1 Spécification d'emballage

Les LED sont conditionnées en format bande et bobine : 3000 pièces par bobine. La bande de transport est en plastique conducteur et présente une largeur de 8 mm avec un pas de poche de 4 mm. Le diamètre de la bobine est de 178 mm, avec un diamètre de moyeu de 60 mm et une largeur de bande de 8 mm.

8.2 Informations sur l'étiquette

Chaque bobine porte une étiquette contenant les informations suivantes : Numéro de pièce, Numéro de spécification, Numéro de lot, Code de catégorie (incluant les catégories VF, longueur d'onde et intensité), quantité et code de date. Le code de catégorie est essentiel pour garantir des performances constantes en production.

8.3 Emballage résistant à l'humidité

Les bobines sont scellées dans un sac barrière contre l'humidité avec dessiccant et une carte indicatrice d'humidité. Le sac est ensuite emballé dans une boîte en carton pour l'expédition.

9. Fiabilité et tests

9.1 Conditions des tests de fiabilité

Le produit a été qualifié selon les normes JEDEC. Les tests suivants ont été effectués avec 22 échantillons chacun, critères d'acceptation : 0 défaut autorisé (Ac=0, Re=1).

9.2 Critères de défaillance

Les critères suivants définissent une défaillance après les tests de fiabilité :

• Tension directe (VF) dépasse 1,1 fois la limite supérieure de spécification (LSS)
• Courant inverse (IR) dépasse 2,0 fois la limite supérieure de spécification (LSS)
• Flux lumineux (Φ) tombe en dessous de 0,7 fois la limite inférieure de spécification (LIS)

10. Notes d'application

Lors de la conception de circuits à LED, incluez toujours une résistance de limitation de courant pour éviter les surintensités. La valeur de la résistance peut être calculée comme R = (V_alimentation - VF_typ) / IF_souhaité. Par exemple, avec une alimentation de 5 V et un courant cible de 20 mA, R = (5 - 2,0) / 0,02 = 150 Ω. Utilisez les valeurs minimales/maximales de VF dans le pire cas pour garantir un fonctionnement sûr dans toutes les conditions.

Pour les connexions en série ou en parallèle, tenez compte du partage de courant et des effets thermiques. Des LED de la même catégorie doivent être utilisées en parallèle pour minimiser les variations de luminosité. Une surface de cuivre suffisante sur le circuit imprimé doit être prévue pour la dissipation thermique, en particulier lors du fonctionnement à des courants ou températures ambiantes élevés.

Le large angle de vue rend cette LED adaptée aux applications d'éclairage de bord et de rétroéclairage où un éclairage uniforme est souhaité.

11. Foire aux questions

Q : Pourquoi la luminosité de la LED diminue-t-elle lorsque la température augmente ?

R : L'efficacité quantique interne du semi-conducteur diminue avec la température, ce qui entraîne une baisse de la luminescence à courant identique. La gestion thermique est essentielle.

Q : Puis-je alimenter la LED directement à partir d'une source de tension ?

R : Non, une résistance de limitation de courant ou un driver à courant constant est obligatoire pour éviter d'endommager la LED.

Q : Que se passe-t-il si une tension inverse est appliquée ?

R : Les tensions inverses supérieures à la tension de claquage peuvent provoquer un courant de fuite et éventuellement détruire la LED. La tension inverse maximale est de 5 V en condition de test ; une polarisation inverse prolongée doit être évitée.

Q : Comment dois-je stocker les LED non utilisées ?

R : Stocker dans le sac barrière d'origine à ≤30°C et ≤75% HR. Si ouvert, utiliser dans les 168 heures ou étuver avant utilisation.

Q : La LED est-elle compatible avec le soudage sans plomb ?

R : Oui, la température de crête de 260°C est compatible avec les procédés de soudage sans plomb conformes RoHS.

12. Principe de fonctionnement

Une LED est une diode semi-conductrice qui émet de la lumière lorsque des électrons se recombinent avec des trous dans la jonction PN. Dans cette LED rouge, la région active est généralement constituée de matériaux en phosphure d'aluminium, de gallium et d'indium (AlGaInP) ou en phosphure d'arséniure de gallium (GaAsP). Lorsqu'elle est polarisée en direct, les électrons du côté N et les trous du côté P se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde de la lumière émise correspond à l'énergie de bande interdite du matériau semi-conducteur – dans ce cas, environ 1,96 eV pour la lumière rouge (630 nm). La LED est encapsulée dans une lentille en silicone claire ou teintée qui assure également une protection et façonne le diagramme de rayonnement.

13. Tendances de développement

Les LED rouges continuent d'évoluer avec une efficacité plus élevée (plus de lm/W) et une meilleure stabilité thermique. La tendance est aux boîtiers plus petits (par exemple, 3,2×1,25 mm est déjà compact) et aux catégories de luminosité plus élevées. Les progrès de la technologie des puces, tels que l'amélioration de l'extraction de la lumière et les conceptions à puce retournée, promettent des améliorations supplémentaires des performances. De plus, l'intégration avec des circuits de commande intelligents et la connectivité IoT devrait élargir les applications dans l'éclairage intelligent et les écrans.