LED SMD Orange 611nm à Montage Inversé - Boîtier EIA - 30mA - 75mW - Fiche Technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) CMS (Surface Mount Device) haute luminosité à montage inversé. Le composant utilise une puce semi-conductrice en Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP), réputée pour son efficacité et ses performances dans le spectre des longueurs d'onde orange-rouge. La LED est logée dans un boîtier standard conforme EIA avec une lentille transparente, conçue pour des applications nécessitant un éclairage orange fiable et constant. Ses principaux avantages de conception incluent la compatibilité avec les systèmes d'assemblage automatisés par pick-and-place et l'aptitude aux procédés de soudure par refusion infrarouge (IR) à haute température, ce qui la rend idéale pour la fabrication électronique moderne en grande série.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Limites absolues maximales

Les limites opérationnelles du composant sont définies à une température ambiante (Ta) de 25°C. Le dépassement de ces valeurs peut causer des dommages permanents.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le composant peut dissiper en toute sécurité sous forme de chaleur.
• Courant direct de crête (I_FP) :80 mA. Ce courant n'est autorisé qu'en conditions pulsées, spécifiquement avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms, permettant des flashs brefs de haute intensité.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA. C'est le courant maximal recommandé pour un fonctionnement continu en courant continu, définissant le point de fonctionnement standard pour les mesures d'intensité lumineuse.
• Tension inverse (V_R) :5 V. L'application d'une tension inverse au-delà de cette limite peut entraîner la rupture de la jonction PN de la LED.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-55°C à +85°C. Le composant est conçu pour une résilience thermique de qualité industrielle.
• Température de crête de soudure par refusion IR :260°C pendant un maximum de 10 secondes, conforme aux exigences d'assemblage sans plomb (Pb-free).

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les principaux paramètres de performance sont mesurés à Ta=25°C avec un courant direct (I_F) de 20 mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_V) :S'étend d'un minimum de 45,0 mcd à une valeur typique de 90,0 mcd. L'intensité est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse de l'œil humain photopique (CIE).
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés. Cet angle de vision large, défini comme l'angle total où l'intensité chute à la moitié de sa valeur axiale, indique un profil d'émission lambertien ou quasi-lambertien adapté à l'éclairage de zone ou aux indicateurs nécessitant une large visibilité.
• Longueur d'onde de crête (λ_P) :611 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance atteint son maximum.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :605 nm. Dérivée des coordonnées chromatiques CIE, cette longueur d'onde unique représente le mieux la couleur perçue (orange) de la LED.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :17 nm. Cette bande passante étroite est caractéristique de la technologie AlInGaP, offrant une pureté de couleur saturée.
• Tension directe (V_F) :Typiquement 2,4 V, avec un maximum de 2,4 V à I_F=20mA. Les concepteurs doivent tenir compte de cette chute de tension lors du calcul des résistances de limitation de courant en série.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 μA à V_R=5V, indiquant une bonne qualité de jonction.
• Capacité (C) :40 pF à une polarisation de 0V et 1 MHz. Ce paramètre est pertinent pour les applications de commutation haute fréquence ou de multiplexage.

3. Explication du système de tri (Binning)

Pour garantir l'uniformité de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en lots (bins) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à 20mA.

• Code de lot P :45,0 – 71,0 mcd
• Code de lot Q :71,0 – 112,0 mcd
• Code de lot R :112,0 – 180,0 mcd
• Code de lot S :180,0 – 280,0 mcd

Une tolérance de +/-15% est appliquée au sein de chaque lot d'intensité. La fiche technique ne spécifie pas de lots distincts pour la longueur d'onde ou la tension directe pour cette référence, suggérant un contrôle serré sur ces paramètres ou une offre en un seul lot.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées mais non affichées dans le texte fourni, les relations typiques pour de telles LED peuvent être déduites et sont critiques pour la conception :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Présente la caractéristique exponentielle standard d'une diode. La tension directe a un coefficient de température négatif, ce qui signifie que V_Fdiminue légèrement lorsque la température de jonction augmente.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :L'intensité est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement normale, mais elle saturera à des courants très élevés en raison de l'affaiblissement thermique et d'efficacité.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Pour les LED AlInGaP, l'intensité lumineuse diminue généralement lorsque la température ambiante (et de jonction) augmente. Cette déclassement thermique doit être pris en compte dans les environnements à haute température.
• Distribution spectrale :Une courbe étroite, de type gaussienne, centrée autour de 611 nm (crête) avec une demi-largeur de 17 nm, confirmant sa sortie monochromatique orange.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et polarité

La LED est conforme à un contour de boîtier standard EIA. Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions sont fournies en millimètres, avec une tolérance générale de ±0,10 mm sauf indication contraire.
• La désignation "montage inversé" indique généralement que la LED est montée avec sa surface émettrice principale face au circuit imprimé (PCB), la lumière sortant par une ouverture ou étant réfléchie. Le dessin mécanique exact préciserait l'orientation de la lentille par rapport aux pastilles.
• La polarité est indiquée sur le boîtier du composant (par exemple, une marque de cathode, une encoche ou un point) et doit être correctement alignée avec l'empreinte sur le PCB.

5.2 Conception recommandée des pastilles de soudure

Un motif de pastilles de soudure suggéré est fourni pour assurer une soudure correcte, une stabilité mécanique et un dégagement thermique pendant la refusion. Suivre cette empreinte est crucial pour éviter le phénomène de "tombstoning" (composant qui se dresse) ou la formation de mauvaises soudures.

6. Directives d'assemblage et de manipulation

6.1 Procédé de soudure

Le composant est entièrement compatible avec les procédés de soudure par refusion infrarouge (IR) utilisant de la soudure sans plomb (Pb-free). Un profil de refusion suggéré est fourni, conforme aux normes JEDEC.

• Préchauffage :150–200°C pendant un maximum de 120 secondes pour chauffer progressivement la carte et activer le flux.
• Température de crête :Maximum 260°C. Le composant ne doit pas dépasser cette température.
• Temps au-dessus du liquidus :Le profil doit limiter le temps pendant lequel le composant reste au-dessus du point de fusion de la soudure à ce qui est nécessaire pour un joint fiable, typiquement environ 10 secondes maximum à la température de crête.
• Fer à souder :Si une soudure manuelle est nécessaire pour la réparation, une température de pointe maximale de 300°C avec un temps de contact de 3 secondes ou moins est recommandée, et une seule fois.

6.2 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est requis, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. Les agents recommandés sont l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique à température ambiante, avec un temps d'immersion inférieur à une minute. Des produits chimiques non spécifiés pourraient endommager la lentille en époxy ou le boîtier.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont sensibles à l'humidité (MSL 2a).

• Sac scellé :Stockage à ≤30°C et ≤90% HR. La durée de conservation est d'un an lorsque le sac barrière à l'humidité d'origine avec dessicant n'est pas ouvert.
• Sac ouvert :Après ouverture, l'environnement de stockage ne doit pas dépasser 30°C / 60% HR. Les composants doivent être soumis à une refusion IR dans les 672 heures (28 jours).
• Exposition prolongée :Pour un stockage au-delà de 672 heures hors du sac d'origine, un séchage (baking) à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant la soudure est nécessaire pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir le "popcorning" (fissuration du boîtier pendant la refusion).

6.4 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED sont sensibles aux dommages causés par les décharges électrostatiques. Les précautions de manipulation incluent l'utilisation de bracelets de mise à la terre, de gants antistatiques et le fait de s'assurer que tout l'équipement et les surfaces de travail sont correctement mis à la terre.

7. Conditionnement et commande

• Bandage et bobine :Les composants sont fournis sur une bande porteuse gaufrée de 8 mm de large enroulée sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces (178 mm).
• Quantité par bobine :3000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Normes de conditionnement :Conforme aux spécifications ANSI/EIA-481. La bande a un couvercle scellé, et un maximum de deux poches vides consécutives est autorisé.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED orange est adaptée à un large éventail d'applications d'indication et d'éclairage, y compris, mais sans s'y limiter :

• Indicateurs d'état sur l'électronique grand public, les panneaux de contrôle industriels et les équipements réseau.
• Rétroéclairage pour les inscriptions sur les interrupteurs, claviers ou panneaux à membrane.
• Éclairage intérieur automobile (non critique).
• Signalisation et éclairage décoratif où la couleur orange est requise.

Avis important :Le composant est destiné aux équipements électroniques standard. Les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (par exemple, aviation, dispositifs médicaux de maintien des fonctions vitales, systèmes de sécurité des transports) nécessitent une consultation et une qualification préalables.

8.2 Conception du circuit de commande

Une LED est un dispositif commandé en courant. Une résistance de limitation de courant en série est obligatoire lorsqu'elle est alimentée par une source de tension pour définir le courant de fonctionnement souhaité et prévenir l'emballement thermique. La valeur de la résistance (R_s) peut être calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R_s= (V_alimentation- V_F) / I_F. Pour un fonctionnement stable en température, des pilotes à courant constant sont recommandés, en particulier pour les conceptions fonctionnant près des limites maximales ou dans des environnements thermiques variables.

8.3 Gestion thermique

Bien que le boîtier soit petit, la gestion de la dissipation de puissance maximale de 75 mW est importante pour la longévité et le maintien du flux lumineux. Une surface de cuivre adéquate sur le PCB connectée aux pastilles thermiques (le cas échéant) ou aux soudures de la LED aide à évacuer la chaleur de la jonction. Un fonctionnement à des courants inférieurs au maximum de 30 mA réduit considérablement la dissipation de puissance et la température de jonction, prolongeant ainsi la durée de vie opérationnelle.

9. Comparaison et différenciation techniques

Les principaux avantages de cette plateforme LED spécifique incluent :

• Capacité de montage inversé :Offre une flexibilité de conception pour créer des effets optiques spécifiques ou réaliser une installation à profil bas où la source lumineuse est cachée.
• Technologie AlInGaP :Offre une efficacité plus élevée et une meilleure stabilité thermique pour les couleurs orange/rouge par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP.
• Large angle de vision (130°) :Fournit un éclairage large et uniforme, idéal pour les indicateurs de panneau.
• Compatibilité d'assemblage robuste :Certifiée pour le placement automatisé et les profils de refusion IR sans plomb standard, réduisant la complexité et le coût de fabrication.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête (611 nm) et la longueur d'onde dominante (605 nm) ?

R1 : La longueur d'onde de crête est le pic physique du spectre lumineux émis. La longueur d'onde dominante est une valeur calculée basée sur la perception des couleurs humaine (diagramme CIE) qui correspond le mieux à la teinte perçue. Pour les LED monochromatiques comme celle-ci, elles sont proches mais pas identiques.

Q2 : Puis-je alimenter cette LED à 30 mA en continu ?

R2 : Oui, 30 mA est le courant direct continu maximal nominal. Cependant, pour une durée de vie et une fiabilité optimales, il est souvent recommandé de l'alimenter à un courant plus faible (par exemple, 20 mA), car cela réduit la température de jonction et les contraintes.

Q3 : Pourquoi existe-t-il un système de tri (binning) pour l'intensité lumineuse ?

R3 : Les variations de fabrication entraînent de légères différences dans le flux lumineux. Le tri regroupe les LED en lots aux performances similaires, permettant aux concepteurs de sélectionner un lot répondant à leurs exigences de luminosité et garantissant l'uniformité entre plusieurs unités dans un produit.

Q4 : Quelle est l'importance critique de la durée de vie de 672 heures après ouverture du sac ?

R4 : Elle est très importante pour une soudure fiable. Dépasser ce temps d'exposition sans cycle de séchage (baking) peut entraîner la vaporisation de l'humidité absorbée pendant la refusion, provoquant potentiellement un délaminage interne ou des fissures dans le boîtier de la LED.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un routeur industriel.

Un concepteur a besoin de plusieurs LED orange "Activité" sur un panneau avant. Il choisit cette LED pour sa luminosité, son large angle de vision et sa compatibilité avec l'assemblage automatisé. La conception utilise une alimentation de 3,3 V. Visant un courant de fonctionnement standard de 20 mA, la résistance série est calculée : R = (3,3 V - 2,4 V) / 0,020 A = 45 Ohms. Une résistance standard de 47 ohms est sélectionnée. Le placement sur PCB utilise l'empreinte de pastille recommandée et inclut une petite liaison de dégagement thermique vers un plan de masse pour la dissipation de chaleur. Les LED sont spécifiées du lot Q (71-112 mcd) pour garantir une luminosité adéquate et uniforme. Les cartes assemblées passent dans un four à refusion sans plomb standard utilisant le profil conforme JEDEC, ce qui donne des soudures fiables sans dommage thermique aux composants.

12. Introduction au principe technologique

Cette LED est basée sur un matériau semi-conducteur en Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) cultivé sur un substrat. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction PN, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons - un processus appelé électroluminescence. Le rapport spécifique d'aluminium, d'indium et de gallium dans le réseau cristallin détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, l'orange (~605-611 nm). La lentille en époxy transparente encapsule la puce, fournissant une protection mécanique, façonnant le faisceau lumineux (angle de vision de 130°) et améliorant l'efficacité d'extraction de la lumière.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance pour les LED indicateurs CMS va vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par unité d'entrée électrique), une meilleure uniformité des couleurs grâce à un tri plus serré, et une fiabilité accrue sous des conditions de soudure et de fonctionnement à plus haute température. Il y a également une poussée vers la miniaturisation tout en maintenant ou en augmentant les performances optiques. De plus, l'intégration avec l'électronique embarquée (comme des résistances de limitation de courant intégrées ou des circuits pilotes) dans des boîtiers plus avancés devient plus courante pour simplifier la conception. L'utilisation de l'AlInGaP pour les couleurs orange/rouge/ambre reste la technologie haute performance dominante, bien que des recherches en cours sur de nouveaux matériaux comme les pérovskites puissent offrir des alternatives à l'avenir.