LED Rouge 0402 RF-RU0402TS-BC-B1 - 1.0x0.5x0.4mm - Tension Directe 1.7-2.4V - Puissance 48mW - Fiche Technique Française

1. Présentation du produit

Le RF-RU0402TS-BC-B1 est une LED SMD rouge miniature dans un boîtier de 1,0 mm x 0,5 mm x 0,4 mm, fabriqué à l'aide d'une puce rouge à haut rendement. Conçu pour l'indication visuelle à usage général, il offre un angle de vision extrêmement large de 140°, ce qui le rend adapté aux applications où la visibilité sous différents angles est cruciale. Le dispositif prend en charge les processus d'assemblage SMT standard et de soudure par refusion, et est conforme à la directive RoHS avec un niveau de sensibilité à l'humidité de 3.

Les principales caractéristiques comprennent une faible plage de tension directe (1,7 V à 2,4 V à 5 mA), un courant direct maximal de 20 mA et une dissipation de puissance de 48 mW. La LED émet une lumière rouge avec des longueurs d'onde dominantes comprises entre 625 nm et 640 nm, et des plages d'intensité lumineuse allant de 8 mcd à 65 mcd. Le produit est disponible en plusieurs plages d'intensité et de longueur d'onde, permettant un réglage fin pour l'uniformité dans les applications à grande échelle.

2. Analyse des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques électriques et optiques

À une température ambiante de 25°C et un courant de test de 5 mA, la LED présente les caractéristiques typiques suivantes :

• Tension directe (VF) :La tension directe est répartie en plusieurs groupes (A2 à D2), couvrant 1,7 V à 2,4 V par pas de 0,1 V. La tolérance de mesure est de ±0,1 V.
• Longueur d'onde dominante (λD) :Trois plages de longueur d'onde (F00 : 625-630 nm, G00 : 630-635 nm, H00 : 635-640 nm) permettent de sélectionner une teinte rouge précise. Tolérance ±2 nm.
• Intensité lumineuse (IV) :Six plages (A00 : 8-12 mcd, B00 : 12-18 mcd, C00 : 18-28 mcd, D00 : 28-43 mcd, E00 : 43-65 mcd) couvrent une large gamme d'options de luminosité. Tolérance ±10 %.
• Angle de vision (2θ1/2) :Typique 140°, garantissant une large dispersion.
• Courant inverse (IR) :Moins de 10 µA à VR=5 V.
• Résistance thermique (RTHJ-S) :450°C/W (jonction au point de soudure).

2.2 Valeurs maximales absolues

Le dispositif ne doit pas dépasser les limites suivantes pour éviter tout dommage permanent :

• Dissipation de puissance (Pd) : 48 mW
• Courant direct (IF) : 20 mA (CC) ; 60 mA en crête pour les impulsions (cycle 1/10, largeur 0,1 ms)
• ESD (HBM) : 2000 V
• Température de fonctionnement (Topr) : -40°C à +85°C
• Température de stockage (Tstg) : -40°C à +85°C
• Température de jonction (Tj) : 95°C

2.3 Caractéristiques thermiques

La résistance thermique de 450°C/W indique une capacité de dissipation thermique modérée. En fonctionnement continu à 20 mA, l'élévation de la température de jonction par rapport à l'ambiance est d'environ 9°C (en supposant une bonne gestion thermique). Il faut veiller à maintenir la jonction en dessous de la limite de 95°C, en particulier dans les applications à haute densité. Les courbes typiques de déclassement des performances optiques montrent que l'intensité relative diminue linéairement avec l'augmentation de la température ambiante (voir section 3).

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs relations graphiques qui aident à la conception de circuits :

3.1 Tension directe en fonction du courant direct

La Fig. 1-6 montre une courbe typique de diode exponentielle. À une tension directe de 2 V, le courant est d'environ 5 mA. La courbe devient plus raide au-dessus de 2 V, atteignant 20 mA autour de 2,5 V. Cette non-linéarité souligne la nécessité de résistances de limitation de courant.

3.2 Intensité relative en fonction du courant direct

L'intensité relative augmente linéairement avec le courant direct jusqu'à 20 mA, puis sature légèrement. À 5 mA, l'intensité relative est d'environ 0,4 (normalisée à 20 mA). Cette région linéaire permet un réglage facile de la luminosité via PWM ou un contrôle analogique du courant.

3.3 Effets de la température

La Fig. 1-8 montre que l'intensité relative chute d'environ 15 % lorsque la température ambiante passe de 25°C à 85°C. La Fig. 1-9 montre que le courant direct maximal admissible passe de 20 mA à 25°C à environ 8 mA à une température de broche de 100°C. Ces courbes de déclassement sont cruciales pour la conception thermique.

3.4 Stabilité de la longueur d'onde

La Fig. 1-10 indique que la longueur d'onde dominante se déplace légèrement (environ 2 nm) de 5 mA à 15 mA, restant dans la plage. Cette stabilité est acceptable pour la plupart des applications d'indicateurs.

3.5 Distribution spectrale

Le spectre (Fig. 1-11) montre un pic étroit centré autour de 630 nm avec une largeur à mi-hauteur (FWHM) d'environ 20 nm, typique des LED rouges AllnGaP.

3.6 Diagramme de rayonnement

La Fig. 1-12 présente un diagramme polaire illustrant un motif d'émission quasi-lambertien. L'intensité relative chute à 50 % à environ 70° hors axe, confirmant l'angle de vision de 140°.

4. Système de classement (binning)

Le RF-RU0402TS-BC-B1 utilise un système de classement multidimensionnel pour la couleur, la luminosité et la tension directe :

• Plages de longueur d'onde :F00 (625-630 nm), G00 (630-635 nm), H00 (635-640 nm). Chaque plage garantit une apparence de couleur cohérente.
• Plages d'intensité lumineuse :A00 à E00 (gamme 8-65 mcd). Les plages ne se chevauchent pas, permettant un appariement précis pour un rétroéclairage uniforme ou des affichages matriciels.
• Plages de tension directe :A2 à D2 (1,7-2,4 V, pas de 0,1 V). Le regroupement de tension aide à concevoir des circuits série/parallèle en minimisant les variations de courant.

La combinaison de ces plages est codée dans l'étiquette du numéro de pièce (par exemple, champ CODE BIN). Les clients peuvent demander des combinaisons de plages spécifiques pour la production en grand volume afin d'obtenir une uniformité stricte.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED utilise un format ultra-miniature 0402 (1,0 mm × 0,5 mm × 0,4 mm). Le boîtier comporte deux bornes avec un repère de cathode (voir Fig. 1-4). La vue de dessous indique les dimensions des plots : le plot 1 est l'anode, le plot 2 est la cathode. Le motif de soudure recommandé (Fig. 1-5) présente des plots de 0,6 mm × 0,6 mm avec un espacement de 0,5 mm, permettant une formation fiable des joints de soudure.

5.2 Polarité et manipulation

La polarité est clairement indiquée par un repère sur la surface supérieure (côté cathode). Une polarité incorrecte peut provoquer un claquage inverse (max 5 V) et endommager la LED. Le boîtier étant extrêmement petit, il est recommandé de le manipuler avec soin à l'aide de pinces à vide ou d'outils pick-and-place.

6. Guide de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

Le profil de refusion recommandé (Fig. 3-1) suit les normes IPC/JEDEC avec une température de crête de 260°C (max 10 secondes). Paramètres clés :

• Préchauffage : 150°C à 200°C pendant 60-120 secondes
• Temps au-dessus de 217°C (TL) : 60-150 secondes
• Température de crête (TP) : 260°C (max 10 secondes)
• Taux de refroidissement : ≤6°C/s

Ne pas dépasser deux cycles de refusion. Si plus de 24 heures s'écoulent entre les opérations de soudure, un pré-séchage est nécessaire. Le soudage manuel au fer doit être limité à un côté à ≤300°C pendant ≤3 secondes.

6.2 Précautions de manipulation

La LED est sensible à l'humidité (niveau MSL 3). Les dispositifs non utilisés doivent être stockés dans un sac barrière contre l'humidité scellé avec un dessiccant. Après ouverture, le temps de stockage est limité à 168 heures à 30°C/60% HR. Si la carte indicatrice d'humidité montre une humidité excessive, sécher à 60±5°C pendant ≥24 heures.

De plus, l'encapsulant en silicone est sensible aux attaques chimiques du soufre, du brome, du chlore et des COV. Les matériaux en contact doivent contenir moins de 100 PPM de soufre,<900 PPM chacun de brome et de chlore (total<1500 PPM). Évitez les adhésifs qui dégagent des vapeurs organiques.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Format d'emballage

Les LED sont fournies dans une bande transporteuse de 8 mm de large (4000 pièces par bobine) avec un diamètre de bobine de 178 mm. La bande présente une orientation de polarité et une bande de couverture pour la protection. Chaque bobine est étiquetée avec le numéro de pièce, le numéro de spécification, le numéro de lot, le code de plage, la quantité et le code de date.

7.2 Stockage et durée de conservation

Les sacs scellés peuvent être stockés à ≤30°C/≤75% HR jusqu'à un an à compter de la date de fabrication. Une fois ouverts, suivez la durée de vie au sol MSL de niveau 3 de 168 heures. Si le dessiccant a changé de couleur ou si le temps est expiré, un séchage est obligatoire.

8. Directives d'application

8.1 Applications typiques

Le RF-RU0402TS-BC-B1 est idéal pour les indicateurs d'état, le rétroéclairage des boutons-poussoirs, l'éclairage de symboles et le retour visuel à usage général dans l'électronique grand public, les wearables, les dispositifs IoT et l'éclairage intérieur automobile. Sa petite empreinte convient aux PCB à espace limité.

8.2 Considérations de conception de circuit

Utilisez toujours une résistance série pour limiter le courant. Pour une alimentation de 3,3 V, une résistance de 150 Ω donne environ 10 mA (en supposant une chute directe de 1,8 V). En fonctionnement pulsé (par exemple, cycle 1/10), un courant de crête jusqu'à 60 mA est autorisé. Pour les réseaux parallèles, envisagez d'utiliser des résistances individuelles par LED pour éviter la monopolisation du courant due à la variation des plages de tension.

8.3 Gestion thermique

Malgré la faible puissance, une conception thermique appropriée est recommandée lorsque plusieurs LED sont regroupées. Maintenez la température du plot de soudure en dessous de 85°C ; utilisez des vias thermiques et des plans de cuivre pour dissiper la chaleur. Dans les environnements à température ambiante élevée, réduisez le courant direct (voir la courbe de déclassement dans la Fig. 1-9).

9. Comparaison concurrentielle

Par rapport aux LED 0402 standard d'autres fabricants, le RF-RU0402TS-BC-B1 offre un angle de vision plus large (140° contre 120° typique) et des options de classement plus strictes (plages de tension de 0,1 V, plages de longueur d'onde de 2 nm). Le courant direct maximal nominal de 20 mA est légèrement supérieur à celui de certains concurrents (souvent 18 mA), permettant une sortie plus lumineuse si nécessaire. L'indice de protection ESD de 2 kV (HBM) est comparable aux normes de l'industrie. Un avantage unique est les directives explicites sur la compatibilité des matériaux (limites de soufre, d'halogène) pour prévenir la dégradation des LED, ce qui est rarement fourni dans les fiches techniques concurrentes.

10. Questions techniques courantes

Q : Quel est le courant de fonctionnement recommandé pour une durée de vie maximale ?R : Pour les applications générales, un fonctionnement à 10 mA offre un bon équilibre entre luminosité et longévité. L'élévation de température de la jonction est minimale et la LED peut durer plus de 50 000 heures.

Q : Puis-je alimenter cette LED directement depuis une broche logique 3,3 V ?R : Oui, mais seulement avec une résistance série appropriée. Une résistance de 150 Ω limitera le courant à environ 10 mA (en supposant VF de 1,8 V). De nombreuses broches logiques peuvent fournir 20 mA, mais vérifiez la fiche technique du microcontrôleur.

Q : Comment dois-je nettoyer le PCB après la soudure ?R : Utilisez de l'alcool isopropylique (IPA) et évitez les solvants agressifs qui pourraient attaquer le silicone. Aucun nettoyage par ultrasons n'est recommandé sauf si la compatibilité a été testée.

Q : Quel est le niveau de sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD) ?R : Classe 1C (2000 V HBM). Des précautions ESD standard (postes de travail mis à la terre, sacs antistatiques, bracelets antistatiques) doivent être utilisées lors de la manipulation et de l'assemblage.

11. Étude de cas de conception

Cas : Tracker de fitness portable avec 4 LED d'état

Exigence de conception : Quatre LED rouges (fréquence cardiaque, Bluetooth, activité, alerte) doivent être visibles en plein soleil mais ne pas dépasser un budget de puissance total de 200 mW. En utilisant le RF-RU0402TS-BC-B1 dans la plage de luminosité C00 (18-28 mcd), chaque LED fonctionne à 8 mA via une alimentation de 2,0 V (convertisseur élévateur). La tension directe est d'environ 1,8 V, donc une résistance de 25 Ω est utilisée. Puissance totale : 4 × 1,8 V × 8 mA = 57,6 mW, bien dans le budget. L'angle de vision large de 140° garantit la visibilité aux angles d'inclinaison de la montre. La protection ESD est intégrée sur le PCB flexible. Les données de test de fiabilité du dispositif (test de durée de vie de 1000 h à 5 mA) ont donné confiance pour une garantie produit de 2 ans.

12. Principe de fonctionnement

Cette LED utilise une puce semi-conductrice AllnGaP (phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium) émettant dans le rouge. Lorsqu'une polarisation directe est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant des photons avec une énergie correspondant à la bande interdite (≈1,95 eV, 635 nm). La puce est montée sur un cadre de connexion et encapsulée avec de l'époxy ou du silicone pour former un boîtier de montage en surface. La forme de lentille minuscule (dessus plat) contribue à l'angle d'émission large. La chaleur est conduite à travers la borne arrière vers le PCB.

13. Tendances technologiques

Alors que les dispositifs IoT et portables continuent de se réduire, la demande de LED ultra-miniatures comme le 0402 va croître. Les tendances incluent :

• Efficacité accrue :Les améliorations dans la conception des puces augmenteront le rapport mcd/mA, permettant la même luminosité à des courants plus faibles pour économiser la batterie.
• Classement plus serré :Les clients exigent de plus en plus des regroupements serrés de couleur et de tension pour des réseaux uniformes. Les plages de 0,1 V et 2 nm offertes ici sont déjà compétitives.
• Fiabilité améliorée :Poursuite de l'accent sur la résistance au soufre/halogène et les tests de durée de vie prolongée (10 000 h+).
• Intégrations :Les boîtiers 0402 multicolores (RGB) émergent, mais le rouge seul reste un élément de base pour les indicateurs d'état et de sécurité.

Le RF-RU0402TS-BC-B1 est bien positionné pour répondre à ces tendances grâce à son classement complet, sa conception robuste et ses directives d'application claires.