LED SMD Rouge Vue Latérale Série 57-21 - Dimensions 2.0x1.25x0.7mm - Tension Directe 1.75-2.35V - Intensité Lumineuse 45-112mcd - Documentation Technique

1. Vue d'ensemble du produit

La série 57-21 représente une famille de diodes électroluminescentes (LED) à montage en surface (SMD) à vue latérale. Ce document spécifique détaille la variante rouge, qui utilise une puce semi-conductrice AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium) pour produire une lumière rouge brillante. Le composant est caractérisé par son boîtier compact et bas de profil, spécialement conçu pour les applications où l'espace est limité et où un éclairage par le côté est requis.

1.1 Avantages principaux et positionnement produit

Les principaux avantages de conception de cette série de LED découlent de son architecture de boîtier. Elle présente un angle de vision large, typiquement de 120 degrés, obtenu grâce à une conception optimisée du réflecteur interne. Cela rend le composant exceptionnellement adapté aux applications de guide de lumière ou de "light pipe", où un couplage efficace et un éclairage latéral uniforme sont critiques. De plus, le dispositif fonctionne à de faibles niveaux de courant, le rendant idéal pour l'électronique portable alimentée par batterie et autres applications où la consommation d'énergie est une préoccupation majeure. Le produit est fabriqué sans plomb et est conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses).

1.2 Applications cibles

La combinaison d'un facteur de forme vue latérale, d'un large angle de vision et d'une faible exigence en puissance définit son marché cible. Les principaux domaines d'application incluent le rétroéclairage pour les afficheurs à cristaux liquides (LCD) couleur, en particulier dans l'électronique grand public fine comme les téléphones mobiles, les tablettes et les ordinateurs portables. Il convient également pour les indicateurs d'état dans l'équipement de bureau (OA) et comme remplacement moderne et efficace des ampoules miniatures conventionnelles dans divers appareils électroniques.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques spécifiés pour le dispositif dans des conditions de test standard (Ta=25°C).

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées au fonctionnement normal.

• Tension inverse (V_R):5V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct (I_F):25 mA DC. Le courant continu maximal autorisé.
• Courant direct de crête (I_FP):60 mA. Ceci n'est permis que dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10 à 1 kHz), utile pour le multiplexage ou les signaux de haute luminosité brefs.
• Dissipation de puissance (P_d):60 mW. La puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur.
• Température de fonctionnement & de stockage :-40°C à +85°C et -40°C à +100°C, respectivement, indiquant une aptitude pour les gammes environnementales industrielles et étendues.
• Décharge électrostatique (ESD) :2000V (Modèle du Corps Humain). Un niveau standard nécessitant des précautions de manipulation ESD de base pendant l'assemblage.
• Température de soudure :Le soudage par refusion à 260°C pendant 10 secondes ou le soudage manuel à 350°C pendant 3 secondes sont spécifiés, définissant les limites du profil thermique pour l'assemblage sur PCB.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à un courant de test standard de I_F= 10mA et définissent les performances du dispositif.

• Intensité lumineuse (I_v):S'étend de 45 mcd (min) à 112 mcd (max), avec une tolérance typique de ±11%. C'est la luminosité perçue de la lumière rouge émise.
• Angle de vision (2θ_1/2):120 degrés (typique). C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur maximale, confirmant le motif d'émission large et diffus.
• Longueur d'onde dominante (λ_d):Entre 617,5 nm et 633,5 nm. Ceci définit la couleur perçue (teinte) de la lumière rouge. Une tolérance de ±1 nm est spécifiée pour un appariement de couleur précis.
• Longueur d'onde de crête (λ_p):Typiquement 632 nm, indiquant le pic spectral de la lumière émise, qui peut différer légèrement de la longueur d'onde dominante.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Typiquement 20 nm, décrivant la largeur du spectre émis autour de la longueur d'onde de crête.
• Tension directe (V_F):Entre 1,75V et 2,35V à 10mA, avec une tolérance de ±0,1V. Ceci est critique pour la conception du circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (I_R):Maximum 10 µA sous 5V de polarisation inverse, indiquant une bonne qualité de jonction.

3. Explication du système de tri

Pour assurer la cohérence en production de masse, les LED sont triées en catégories de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de couleur et de luminosité.

3.1 Tri par longueur d'onde dominante

Les catégories de longueur d'onde sont regroupées sous le code 'A' et divisées en quatre sous-catégories (E4, E5, E6, E7), chacune couvrant une plage de 4 nm de 617,5 nm à 633,5 nm. Cela permet de sélectionner des LED avec des nuances de rouge très spécifiques, crucial pour les applications nécessitant une apparence de couleur cohérente sur plusieurs unités.

3.2 Tri par intensité lumineuse

La luminosité est triée en quatre groupes : P1 (45-57 mcd), P2 (57-72 mcd), Q1 (72-90 mcd) et Q2 (90-112 mcd). Cela permet une sélection basée sur les niveaux de luminosité requis, optimisant potentiellement la consommation d'énergie ou répondant à des exigences photométriques spécifiques.

3.3 Tri par tension directe

La tension directe est regroupée sous le code 'B' avec trois catégories : 0 (1,75-1,95V), 1 (1,95-2,15V) et 2 (2,15-2,35V). La connaissance de la catégorie V_Fpeut être importante pour concevoir des circuits de pilotage efficaces, en particulier dans les appareils alimentés par batterie, afin de minimiser la chute de tension et la perte de puissance.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend plusieurs courbes caractéristiques qui fournissent un aperçu plus approfondi du comportement du dispositif dans différentes conditions.

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

Cette courbe montre la relation exponentielle entre le courant et la tension pour une diode semi-conductrice. Pour cette LED, à 25°C, la tension passe d'environ 1,6V à de très faibles courants à environ 2,8V à 40mA. La courbe est essentielle pour déterminer le point de fonctionnement et concevoir une résistance de limitation de courant ou un pilote à courant constant approprié.

4.2 Intensité lumineuse relative vs. Courant direct

Ce graphique démontre que la lumière émise augmente avec le courant mais pas de manière linéaire. Elle tend à saturer à des courants plus élevés. De plus, il montre l'effet du fonctionnement pulsé (cycle de service 1/10), où des courants de crête plus élevés peuvent être utilisés pour atteindre une luminosité momentanément plus élevée sans dépasser les limites de dissipation de puissance moyenne.

4.3 Courbe de déclassement du courant direct

Il s'agit d'un graphique critique de gestion thermique. Il montre le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante (T_a). Lorsque la température augmente, le courant maximal doit être réduit pour éviter la surchauffe. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximal est nettement inférieur à la valeur nominale de 25mA à 25°C.

4.4 Distribution spectrale

Le tracé spectral confirme la nature monochromatique de la LED, montrant un pic unique autour de 632 nm avec une largeur de bande typique de 20 nm. Il y a une émission minimale dans d'autres parties du spectre visible, ce qui est caractéristique d'une LED rouge AlGaInP de haute pureté.

4.5 Diagramme de rayonnement (Diagramme polaire)

Ce diagramme représente visuellement l'angle de vision de 120 degrés. L'intensité est tracée sur un graphique polaire, montrant un motif d'émission large, de type Lambertien, où l'intensité est maximale à 0 degré (perpendiculaire à la puce) et diminue régulièrement jusqu'à 50% à ±60 degrés du centre.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier et empreinte

Le dispositif a un boîtier SMD vue latérale compact. Les dimensions clés incluent une longueur de corps d'environ 2,0 mm, une largeur de 1,25 mm et une hauteur de 0,7 mm. Des dessins mécaniques détaillés spécifient toutes les dimensions critiques, y compris les emplacements des pastilles et les tolérances (typiquement ±0,1mm), essentielles pour la conception du PCB et pour assurer un soudage et un alignement corrects.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est généralement identifiée par un coin marqué ou une encoche sur le boîtier. La polarité correcte doit être respectée pendant le placement pour assurer un fonctionnement correct.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion

Le composant est conçu pour les processus de soudage par refusion sans plomb avec une température de crête de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes. Ceci correspond aux profils standard IPC/JEDEC J-STD-020. Le soudage manuel avec un fer est également autorisé à 350°C pendant un maximum de 3 secondes par broche, nécessitant une technique soigneuse pour éviter les dommages thermiques.

6.2 Sensibilité à l'humidité et stockage

Les LED sont emballées dans des sacs barrières résistants à l'humidité avec un dessiccant pour empêcher l'absorption d'humidité, ce qui peut provoquer l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant la refusion. Une fois le sac scellé ouvert, les composants doivent être utilisés dans un délai spécifié (non explicitement indiqué mais impliqué par l'emballage) ou être séchés selon les procédures standard MSL (Niveau de Sensibilité à l'Humidité) avant le soudage.

7. Informations d'emballage et de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Pour l'assemblage automatisé, les composants sont fournis sur une bande porteuse gaufrée enroulée sur des bobines. La largeur de la bande, l'espacement des alvéoles et les dimensions de la bobine sont spécifiées pour être compatibles avec l'équipement standard de placement SMD. Chaque bobine contient 500 pièces.

7.2 Explication de l'étiquette et numérotation des pièces

L'étiquette de la bobine contient des informations critiques pour la traçabilité et l'application correcte : Numéro de pièce (PN), Numéro de pièce client (CPN), quantité (QTY), numéro de lot (LOT NO) et les catégories de performance spécifiques pour l'Intensité lumineuse (CAT), la Longueur d'onde dominante (HUE) et la Tension directe (REF). Le numéro de pièce 57-21/R6C-AP1Q2B/BF code probablement la série, la couleur et les codes de catégorie spécifiques.

8. Tests de fiabilité et de qualification

Le produit subit une série de tests de fiabilité réalisés avec un niveau de confiance de 90% et un Pourcentage de Défauts Toléré par Lot (LTPD) de 10%. Les tests clés incluent :

• Soudage par refusion :Vérifie la survie au profil thermique d'assemblage.
• Cyclage thermique & Choc thermique :Teste la robustesse contre les contraintes de dilatation thermique de -40°C à +100°C.
• Stockage à haute/basse température :Évalue la stabilité à long terme dans des conditions extrêmes de non-fonctionnement.
• Durée de vie en fonctionnement continu :Un test de vie de 1000 heures à 20mA pour évaluer la dégradation des performances dans le temps.
• Haute température/Humidité (85°C/85% HR) :Teste la résistance à la chaleur humide, qui peut provoquer de la corrosion ou d'autres défaillances.

9. Suggestions d'application et considérations de conception

9.1 Circuits d'application typiques

La méthode de pilotage la plus courante est une simple résistance en série. La valeur de la résistance (R) est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utiliser la V_Fmax (2,35V) pour le calcul garantit que le courant ne dépasse pas le niveau souhaité même avec des variations d'un composant à l'autre. Par exemple, avec une alimentation de 5V et un I_Fcible de 10mA : R = (5V - 2,35V) / 0,01A = 265 Ω. Une résistance standard de 270 Ω serait appropriée. Pour les applications nécessitant une luminosité stable ou un fonctionnement à partir d'une source de tension variable (comme une batterie), un pilote à courant constant est recommandé.

9.2 Conception pour le couplage avec guide de lumière

Le large angle de vision et la conception du boîtier sont optimisés pour les guides de lumière. Pour de meilleurs résultats, la LED doit être positionnée aussi près que possible de l'entrée du guide de lumière. Le matériau et la finition du guide de lumière (par exemple, acrylique, polycarbonate) et tout coude ou caractéristique affecteront l'uniformité et l'efficacité finales de la lumière émise. Une simulation optique ou un prototypage est souvent nécessaire pour les conceptions complexes.

9.3 Considérations de gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible, un fonctionnement continu à des températures ambiantes élevées ou à des courants élevés nécessite de l'attention. La courbe de déclassement doit être respectée. Assurer une surface de cuivre adéquate autour des pastilles du PCB aide à dissiper la chaleur et à maintenir les performances et la longévité de la LED.

10. Comparaison et différenciation technique

Les principaux facteurs de différenciation de cette série de LED vue latérale sont sa combinaison spécifique d'attributs : le facteur de forme à émission latérale, le très large angle de vision de 120 degrés facilité par le réflecteur intégré, et l'utilisation de la technologie AlGaInP pour une lumière rouge à haut rendement. Comparée aux LED vue dessus, elle fournit un éclairage parallèle au plan du PCB, ce qui est essentiel pour l'éclairage latéral des écrans. Comparée à d'autres LED vue latérale, son réflecteur interne optimisé vise une efficacité de couplage plus élevée dans les guides de lumière. La faible tension directe de la puce AlGaInP contribue également à une efficacité électrique globale plus élevée par rapport à certaines technologies plus anciennes.

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

Q : Puis-je piloter cette LED à 20mA en continu ?

R : Oui, la Valeur Maximale Absolue pour le courant direct continu est de 25mA, donc 20mA est dans la zone de fonctionnement sûre, à condition que la température ambiante soit dans les limites (se référer à la courbe de déclassement).

Q : Pourquoi y a-t-il une si large plage d'Intensité Lumineuse (45-112 mcd) ?

R : C'est l'étendue complète de la production. Grâce au système de tri (P1, P2, Q1, Q2), les fabricants et les clients peuvent sélectionner des pièces dans une plage de luminosité beaucoup plus étroite pour assurer la cohérence de leur produit final.

Q : Quelle est la différence entre la Longueur d'onde Dominante et la Longueur d'onde de Crête ?

R : La Longueur d'onde de Crête (λ_p) est le point unique de puissance spectrale la plus élevée. La Longueur d'onde Dominante (λ_d) est une valeur calculée qui représente le mieux la couleur perçue par l'œil humain, prenant en compte l'ensemble du spectre d'émission et la sensibilité de l'œil. λ_dest plus pertinente pour la spécification de la couleur.

Q : Une résistance de limitation de courant est-elle toujours nécessaire ?

R : Oui. Une LED est un dispositif piloté par le courant. Sa tension directe est relativement constante, mais le courant peut augmenter rapidement avec de petites augmentations de tension. Une résistance ou un circuit actif à courant constant est essentiel pour éviter l'emballement thermique et la destruction de la LED.

12. Exemple pratique d'utilisation

Scénario : Conception d'un indicateur d'état pour un dispositif médical portable.

L'appareil nécessite un indicateur rouge "veille/charge" visible de côté. Une LED de la série 57-21 dans la catégorie de luminosité Q1 (72-90 mcd) est sélectionnée pour une visibilité adéquate. L'appareil est alimenté par une source régulée de 3,3V. Visant un I_Fconservateur de 8mA pour une longue durée de vie de la batterie et utilisant la V_Fmax de 2,35V pour un calcul dans le pire des cas : R = (3,3V - 2,35V) / 0,008A = 118,75 Ω. Une résistance de 120 Ω est choisie. La LED est placée sur le bord du PCB, alignée avec un guide de lumière en acrylique moulé qui dirige la lumière vers une petite fenêtre sur le boîtier de l'appareil. Le large angle de vision garantit que l'indicateur est visible même lorsque l'appareil est vu sous un angle oblique.

13. Introduction au principe de fonctionnement

L'émission de lumière dans cette LED est basée sur l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice en AlGaInP. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active où ils se recombinent. L'énergie libérée lors de cette recombinaison est émise sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlGaInP détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour dicte la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, dans ce cas, dans le spectre rouge (~632 nm). Le réflecteur interne et la lentille en époxy claire façonnent la lumière émise en un motif à large angle souhaité.

14. Tendances technologiques et contexte

Les LED SMD vue latérale comme la série 57-21 représentent une solution mature et optimisée pour le rétroéclairage et l'indication dans des espaces restreints. La tendance dans ce segment continue vers des tailles de boîtier encore plus petites (par exemple, 1,0 mm de hauteur ou moins), une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt) et une meilleure cohérence des couleurs grâce à un tri plus serré. De plus, il y a une intégration avec d'autres composants, comme des LED avec des résistances de limitation de courant intégrées ou des pilotes CI. Bien que des technologies plus récentes comme les Micro-LED et les OLED avancées émergent pour les applications d'affichage direct, la simplicité, la fiabilité et le rapport coût-efficacité des LED discrètes vue latérale assurent leur pertinence continue dans les rôles d'éclairage secondaire et d'indication d'état pour un avenir prévisible.