LED SMD Orange 5A à Émission Latérale - Ultra Brillant AlInGaP - Tension Inverse 5V - Puissance 75mW - Fiche Technique en Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) haute performance à émission latérale. Le composant utilise une puce semi-conductrice ultra brillante en phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium (AlInGaP) pour produire une lumière orange. Il est conçu avec un boîtier à lentille transparente, offrant un large angle de vision adapté à diverses applications d'indication et de rétroéclairage nécessitant une émission latérale. Le produit est conforme aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), le classant comme un produit écologique. Sa conception est compatible avec les équipements automatisés standard de prélèvement et de placement et les processus de soudage par refusion infrarouge (IR), le rendant idéal pour la production en grande série. Les LED sont fournies sur bande de 8 mm montée sur bobines de 7 pouces de diamètre, conformément au conditionnement standard EIA (Electronic Industries Alliance).

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Ces valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C et ne doivent en aucun cas être dépassées en fonctionnement.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dégrader ses performances ou provoquer une défaillance.
• Courant direct continu (IF) :30 mA DC. Le courant d'état stable maximal qui peut être appliqué en continu.
• Courant direct de crête :80 mA. Ceci n'est permis qu'en conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Dépasser le courant nominal DC en mode pulsé permet une luminosité instantanée plus élevée.
• Tension inverse (VR) :5 V. La tension maximale qui peut être appliquée en polarisation inverse aux bornes de la LED. La dépasser peut provoquer un claquage de la jonction.
• Seuil de décharge électrostatique (ESD) (HBM) :1000 V (Modèle du Corps Humain). Cela indique la sensibilité du composant à l'électricité statique ; des procédures de manipulation ESD appropriées sont obligatoires.
• Plage de température de fonctionnement :-30°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle la LED est conçue pour fonctionner correctement.
• Plage de température de stockage :-40°C à +85°C. La plage de température pour un stockage sûr lorsque le composant n'est pas alimenté.
• Condition de soudage par refusion infrarouge :Température de pic de 260°C maximum pendant 10 secondes maximum. Ceci définit le profil thermique que le boîtier peut supporter pendant l'assemblage.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à Ta=25°C et définissent les performances typiques de la LED dans des conditions de fonctionnement normales. Le courant de test (IF) pour la plupart des paramètres optiques est de 5 mA.

• Intensité lumineuse (Iv) :Varie d'un minimum de 11,2 millicandelas (mcd) à une valeur typique de 71,0 mcd à 5 mA. L'intensité est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique (œil humain) (CIE).
• Angle de vision (2θ1/2) :130 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur mesurée sur l'axe central. Un large angle de vision est caractéristique des LED à émission latérale avec une lentille transparente.
• Longueur d'onde d'émission de pic (λP) :611 nanomètres (nm). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie de la LED est à son maximum.
• Longueur d'onde dominante (λd) :605 nm. Dérivée du diagramme de chromaticité CIE, c'est la longueur d'onde unique qui représente le mieux la couleur perçue (orange) de la LED par l'œil humain.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :17 nm. Ce paramètre indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise, mesurée comme la largeur totale à mi-hauteur de l'intensité maximale (FWHM).
• Tension directe (VF) :Entre 1,6 V (min) et 2,3 V (max) à IF=5mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit le courant.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 microampères (μA) lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée. Un faible courant inverse est souhaitable.

3. Explication du système de classement (Binning)

L'intensité lumineuse des LED peut varier d'un lot à l'autre. Pour garantir une cohérence à l'utilisateur final, les composants sont triés en classes d'intensité basées sur les performances mesurées à 5 mA. Le code de classe définit l'intensité lumineuse minimale et maximale garantie pour les LED marquées de ce code. La tolérance au sein de chaque classe est de +/- 15%.

• Code de classe L :11,2 mcd (Min) à 18,0 mcd (Max)
• Code de classe M :18,0 mcd (Min) à 28,0 mcd (Max)
• Code de classe N :28,0 mcd (Min) à 45,0 mcd (Max)
• Code de classe P :45,0 mcd (Min) à 71,0 mcd (Max)

Ce système permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec une plage de luminosité connue pour leur application, aidant à obtenir un éclairage uniforme dans les conceptions à plusieurs LED.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (par ex., Fig.1 pour la distribution spectrale, Fig.6 pour l'angle de vision), leur comportement typique peut être décrit sur la base de la physique des semi-conducteurs et des caractéristiques standard des LED.

4.1 Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)

Le matériau AlInGaP a une tension directe caractéristique typiquement comprise entre 1,6V et 2,3V à 5mA. La courbe I-V est exponentielle ; une petite augmentation de la tension directe entraîne une forte augmentation du courant direct. Par conséquent, il est fortement recommandé d'alimenter la LED avec une source de courant constant plutôt qu'une source de tension constante pour éviter l'emballement thermique et assurer une sortie lumineuse stable.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

La sortie lumineuse (intensité lumineuse) est approximativement proportionnelle au courant direct sur une plage significative. Cependant, l'efficacité tend à diminuer à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la génération de chaleur dans la puce (effet de droop). Fonctionner à ou en dessous du courant DC recommandé assure une efficacité et une longévité optimales.

4.3 Dépendance à la température

Comme tous les semi-conducteurs, les performances des LED sont sensibles à la température. Lorsque la température de jonction augmente :

• Tension directe (VF) :Diminue légèrement.
• Intensité lumineuse (Iv) :Diminue. La sortie lumineuse des LED AlInGaP a un coefficient de température négatif.
• Longueur d'onde dominante (λd) :Peut se décaler légèrement, typiquement vers des longueurs d'onde plus longues (décalage vers le rouge) avec l'augmentation de la température.

Une gestion thermique appropriée dans l'application (par ex., une surface de cuivre de PCB adéquate pour la dissipation thermique) est cruciale pour maintenir des performances et une durée de vie constantes.

4.4 Distribution spectrale

La courbe de sortie spectrale présentera un pic principal à environ 611 nm (orange-rouge). La demi-largeur de 17 nm indique un spectre d'émission relativement étroit par rapport aux LED blanches ou à large spectre, ce qui est typique des dispositifs monochromatiques AlInGaP.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La fiche technique inclut un dessin dimensionnel détaillé du boîtier SMD. Les caractéristiques clés incluent la géométrie de la lentille à émission latérale, l'emplacement et la taille des bornes cathode et anode, et l'empreinte globale du boîtier. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance standard de ±0,10 mm sauf indication contraire. La conception à émission latérale dirige la lumière parallèlement au plan de montage du PCB.

5.2 Identification de la polarité et conception des pastilles

La LED a une borne anode (+) et une borne cathode (-). La fiche technique fournit une disposition suggérée des pastilles de soudure (land pattern) pour la conception de PCB. Cette disposition est optimisée pour un soudage fiable et une stabilité mécanique. Elle indique également la direction de soudage recommandée pour assurer des cordons de soudure uniformes et éviter le phénomène de "tombstoning" (un soulèvement d'une extrémité de la pastille pendant la refusion). Suivre ces directives est essentiel pour une fabrication à haut rendement.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion infrarouge (IR) suggéré pour les processus de soudure sans plomb (Pb-free) est fourni. Les paramètres clés de ce profil incluent :

• Zone de préchauffage/Imprégnation :Montée en température jusqu'à 150-200°C pour activer la flux et chauffer progressivement l'assemblage, minimisant le choc thermique.
• Zone de refusion :La température monte jusqu'à un pic maximum de 260°C. Le temps au-dessus du liquidus (typiquement ~217°C pour la soudure SnAgCu) et le temps à moins de 5°C de la température de pic sont critiques pour la formation du joint.
• Température de pic & Durée :Le boîtier ne doit pas dépasser 260°C pendant plus de 10 secondes. Cette limite est critique pour éviter d'endommager la lentille en époxy de la LED et les fils de liaison internes.
• Zone de refroidissement :Refroidissement contrôlé pour solidifier correctement les joints de soudure.

Le profil est basé sur les normes JEDEC, mais un profilage final au niveau de la carte est recommandé en raison des variations dans la conception du PCB, la pâte à souder et les caractéristiques du four.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, utilisez un fer à souder à température contrôlée. La température de la pointe ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de soudage par broche doit être limité à un maximum de 3 secondes. Le soudage manuel ne doit être effectué qu'une seule fois pour éviter les contraintes thermiques.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est requis, utilisez uniquement les solvants spécifiés. Immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute est acceptable. N'utilisez pas de nettoyants chimiques non spécifiés car ils pourraient endommager le matériau du boîtier ou la lentille.

6.4 Stockage et manipulation

• Précautions ESD :Le composant est sensible aux décharges électrostatiques (ESD). Utilisez toujours des bracelets antistatiques, des tapis antistatiques et un équipement correctement mis à la terre lors de la manipulation.
• Sensibilité à l'humidité :Bien que l'emballage scellé d'origine avec dessiccant protège les composants, une fois ouvert, les LED doivent être stockées dans un environnement ne dépassant pas 30°C et 60% d'humidité relative. Pour un stockage prolongé hors du sachet d'origine, utilisez un conteneur scellé avec dessiccant. Si stockées ouvertes pendant plus d'une semaine, un séchage à environ 60°C pendant au moins 20 heures est recommandé avant le soudage par refusion pour éliminer l'humidité absorbée et éviter le phénomène de "popcorning" (fissuration du boîtier pendant la refusion).

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse embossée avec une bande de protection. Les spécifications clés incluent :

• Largeur de la bande porteuse :8 mm.
• Diamètre de la bobine :7 pouces.
• Quantité par bobine :4000 pièces (bobine complète).
• Quantité minimale d'emballage :500 pièces pour les quantités restantes.
• Scellement des alvéoles :Les alvéoles vides sur la bande sont scellées avec la bande de couverture.
• LED manquantes :Un maximum de deux LED manquantes consécutives (alvéoles vides) est autorisé selon la spécification.

Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481, garantissant la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatisés standard.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED orange à émission latérale est adaptée à diverses applications nécessitant un motif lumineux large et latéral, notamment :

• Indicateurs d'état :Sur les appareils électroniques grand public, les panneaux de contrôle industriels et les équipements réseau où un large angle de vision est bénéfique.
• Rétroéclairage :Pour les panneaux éclairés par les bords, les revêtements de commutateurs à membrane ou les symboles où la lumière doit être dirigée latéralement.
• Éclairage intérieur automobile :Pour l'éclairage du tableau de bord ou de la console (sous réserve de qualifications spécifiques de grade automobile).
• Affichages d'appareils électroménagers :Indication de l'alimentation, du mode ou de la fonction sur les appareils ménagers.

8.2 Considérations de conception de circuit

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance de limitation de courant en série ou un pilote LED à courant constant dédié. La valeur de la résistance peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Valim - VF) / IF. Assurez-vous que la puissance nominale de la résistance est suffisante (P = IF² * R).
• Protection contre la tension inverse :Bien que la LED puisse supporter 5V en inverse, il est bon de ne pas appliquer de polarisation inverse. Dans les circuits AC ou bipolaires, envisagez d'ajouter une diode en parallèle inverse pour la protection.
• Gestion thermique :Pour un fonctionnement à ou près du courant DC maximum, assurez-vous que le PCB offre une dissipation thermique adéquate. Connecter les pastilles de la LED à des zones de cuivre aide à dissiper la chaleur.
• Variation d'intensité (Dimming) :Pour le contrôle de la luminosité, la Modulation de Largeur d'Impulsion (PWM) est la méthode préférée par rapport à la réduction analogique du courant, car elle maintient une température de couleur constante.

9. Comparaison et différenciation technique

Cette LED orange AlInGaP offre des avantages spécifiques :

• vs. LED orange traditionnelles (par ex., GaAsP) :La technologie AlInGaP offre une efficacité lumineuse et une luminosité significativement plus élevées, une meilleure stabilité thermique et une durée de vie opérationnelle plus longue.
• vs. LED orange à conversion de phosphore :En tant que semi-conducteur à émission directe, elle offre une couleur orange plus saturée et pure (spectre étroit à ~605 nm de longueur d'onde dominante) par rapport au spectre plus large des types à conversion de phosphore. Elle a également généralement des temps de réponse plus rapides.
• Boîtier à émission latérale vs. Boîtier à vue de dessus :Le principal différenciateur est la direction de l'émission lumineuse. Ce boîtier est spécifiquement conçu pour émettre la lumière parallèlement au PCB, résolvant les défis de conception où l'espace vertical est limité ou où l'éclairage d'une surface latérale est nécessaire.

10. Questions Fréquemment Posées (FAQ)

10.1 Quelle est la différence entre la longueur d'onde de pic et la longueur d'onde dominante ?

La Longueur d'onde de pic (λP)est la longueur d'onde physique à laquelle la LED émet le plus de puissance optique.La Longueur d'onde dominante (λd)est une valeur calculée basée sur la perception des couleurs humaine (diagramme CIE) qui représente le mieux la couleur que nous voyons. Pour les LED monochromatiques comme cette LED orange, elles sont souvent proches mais pas identiques.

10.2 Puis-je alimenter cette LED à 20 mA en continu ?

Oui. Le courant direct continu maximal absolu est de 30 mA. Fonctionner à 20 mA est conforme aux spécifications. N'oubliez pas de recalculer la valeur de la résistance de limitation de courant requise en fonction de la tension directe à 20 mA (qui peut être légèrement plus élevée qu'à 5 mA).

10.3 Pourquoi un pilote à courant constant est-il recommandé ?

La tension directe d'une LED a un coefficient de température négatif et peut varier d'un composant à l'autre. Une source de tension constante avec une résistance en série fournit une limitation de courant de base, mais le courant peut toujours dériver avec la température. Une source de courant constant assure une sortie lumineuse stable et protège la LED des conditions de surintensité, quelles que soient les variations de VF.

10.4 Comment interpréter le code de classe lors de la commande ?

Le code de classe (par ex., L, M, N, P) spécifie la plage d'intensité lumineuse garantie à 5 mA. Pour les applications nécessitant une luminosité uniforme, spécifiez et utilisez des LED du même code de classe. Pour les applications moins critiques, un mélange peut être acceptable.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Rétroéclairage d'un bouton tactile surélevé sur un panneau d'appareil médical.Le capuchon du bouton est opaque avec une icône translucide et se trouve à 2 mm au-dessus du PCB. Une LED à vue de dessus éclairerait vers le haut, gaspillant la lumière. Une LED à émission latérale montée à côté du bouton peut diriger son faisceau de 130 degrés latéralement vers le bord du capuchon du bouton, éclairant efficacement l'icône de l'intérieur. Le large angle de vision assure un éclairage uniforme sur l'icône. La couleur orange fournit une indication claire de "veille" ou "d'avertissement". Le boîtier SMD permet un assemblage compact et de faible profil compatible avec la production automatisée et les processus de nettoyage requis pour les équipements médicaux.

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 par épitaxie sur un substrat. Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). 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 caractéristique "ultra brillante" est obtenue grâce à une conception de puce avancée et une extraction de lumière efficace du matériau semi-conducteur vers le boîtier. L'effet d'émission latérale est créé par la géométrie spécifique de la lentille moulée qui utilise la réflexion et la réfraction internes pour rediriger la lumière de la puce émettant vers le haut à travers le côté du boîtier.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance pour les LED d'indication et de signalisation continue vers une efficacité plus élevée, des boîtiers plus petits et une fiabilité accrue. La technologie AlInGaP est mature mais continue de voir des améliorations incrémentielles du rendement lumineux par watt. Il y a également un accent croissant sur le classement de couleur précis et des tolérances plus serrées pour les applications nécessitant une cohérence de couleur, comme les affichages couleur complets ou les groupes d'instruments automobiles. L'adoption des boîtiers à émission latérale et à angle droit augmente avec la miniaturisation de l'électronique, permettant des solutions innovantes de rétroéclairage et d'indication d'état dans les conceptions à espace restreint. De plus, l'intégration avec des contrôleurs embarqués (LED intelligentes) et une compatibilité améliorée avec les processus de soudage à haute température sont des domaines de développement en cours pour répondre aux exigences des applications automobiles et industrielles avancées.