Fiche technique de la série 57-21 - LED CMS latérale - Dimensions 2,0x1,25x0,7mm - Tension directe 2,0V - Intensité lumineuse 51mcd - Couleur vert-jaune - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La série 57-21 représente une famille de diodes électroluminescentes (LED) à montage en surface (CMS) à vision latérale. Ces composants sont conçus pour des applications où l'espace est limité et un large angle de vision est requis. La série est disponible en plusieurs couleurs, y compris la variante spécifique vert-jaune détaillée dans ce document, qui utilise un matériau de puce semi-conductrice AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium).

Les avantages principaux de cette série découlent de sa conception de boîtier. Elle intègre un large angle de vision, typiquement de 120 degrés, obtenu grâce à une conception optimisée de réflecteur interne. Cette caractéristique améliore significativement l'efficacité de couplage de la lumière, rendant ces LED particulièrement adaptées à une utilisation avec des guides de lumière, un composant courant dans les assemblages de rétroéclairage. De plus, leur faible besoin en courant direct (20mA pour un fonctionnement typique) les rend idéales pour les équipements électroniques portables alimentés par batterie ou sensibles à la consommation d'énergie.

Le marché cible et les applications principales incluent les équipements de bureautique, le rétroéclairage pour écrans LCD couleur, l'éclairage intérieur automobile, et le remplacement des ampoules témoins conventionnelles ou des petites lampes fluorescentes dans divers appareils électroniques.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Tension inverse (V_R) :5V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct (I_F) :25mA DC. Le courant continu permanent ne doit pas dépasser cette valeur.
• Courant direct de crête (I_FP) :60mA. Ceci n'est permis qu'en conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 à 1kHz.
• Dissipation de puissance (P_d) :60mW. C'est la perte de puissance maximale autorisée dans le composant.
• Température de fonctionnement & de stockage :S'étend de -40°C à +85°C (fonctionnement) et de -40°C à +100°C (stockage).
• Décharge électrostatique (ESD) :Résiste à 2000V selon le modèle du corps humain (HBM), indiquant un niveau modéré de robustesse ESD pour la manipulation.
• Température de soudure :Compatible avec le soudage par refusion à 260°C pendant 10 secondes ou le soudage manuel à 350°C pendant 3 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard : température ambiante (T_a) de 25°C et courant direct (I_F) de 20mA.

• Intensité lumineuse (I_v) :La valeur typique est de 51 millicandelas (mcd), avec un minimum de 32 mcd. Une tolérance de ±11% s'applique à l'intensité lumineuse.
• Angle de vision (2θ_1/2) :120 degrés. C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :575 nanomètres (nm). C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :573 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain comme la couleur de la lumière, avec une tolérance serrée de ±1 nm.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :20 nm. Cela indique la plage de longueurs d'onde émises, centrée autour de la longueur d'onde de crête.
• Tension directe (V_F) :Typiquement 2,0V, allant d'un minimum de 1,7V à un maximum de 2,4V à 20mA, avec une tolérance de ±0,1V.
• Courant inverse (I_R) :Maximum de 10 microampères (μA) lorsqu'une tension inverse de 5V est appliquée.

3. Explication du système de classement (Binning)

Le produit utilise un système de classement à trois codes pour catégoriser les variations des paramètres clés, permettant aux concepteurs de sélectionner des LED aux performances cohérentes pour leur application.

• CAT (Classe d'intensité lumineuse) :Ce code regroupe les LED en fonction de leur intensité lumineuse mesurée.
• HUE (Classe de longueur d'onde dominante) :Ce code catégorise les LED selon leur longueur d'onde dominante précise, assurant une cohérence de couleur.
• REF (Classe de tension directe) :Ce code trie les LED par leur chute de tension directe au courant de test.

Ces codes sont imprimés sur l'emballage du produit et les étiquettes des bobines, permettant un appariement précis lors du processus d'assemblage pour les applications nécessitant une luminosité ou une couleur uniforme.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques illustrant le comportement du composant dans différentes conditions.

• Intensité lumineuse relative vs. Courant direct :Cette courbe montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant. Elle est généralement linéaire dans la plage de fonctionnement normale mais va saturer à des courants très élevés.
• Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante :Ce graphique démontre l'effet d'extinction thermique commun aux LED, où l'efficacité lumineuse diminue lorsque la température de jonction augmente. La sortie diminue typiquement lorsque la température augmente de -40°C à +100°C.
• Tension directe vs. Courant direct :C'est la courbe I-V standard pour une diode, montrant la relation exponentielle. La V_Ftypique de 2,0V est lue sur cette courbe à 20mA.
• Courbe de déclassement du courant direct :Ce graphique crucial spécifie le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température augmente, le courant maximal doit être réduit pour éviter la surchauffe et assurer la fiabilité.
• Diagramme de rayonnement :Un diagramme polaire représente visuellement l'angle de vision de 120 degrés, montrant la distribution angulaire de l'intensité lumineuse.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, centré à 575nm avec une largeur de bande de 20nm, confirmant le point de couleur vert-jaune.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La LED présente un boîtier CMS latéral compact. Les dimensions clés (en millimètres, avec une tolérance générale de ±0,1mm sauf indication contraire) incluent une longueur de corps d'environ 2,0mm, une largeur de 1,25mm et une hauteur de 0,7mm. Des dessins détaillés montrent l'emplacement des plots anode et cathode, la forme globale et l'empreinte recommandée pour la conception du circuit imprimé.

5.2 Identification de la polarité

Le composant a une polarité marquée. La cathode est généralement indiquée par un marqueur visuel tel qu'une encoche, un point ou une teinte verte sur le côté correspondant du verre ou du boîtier. L'orientation correcte est essentielle lors de l'assemblage.

5.3 Conditionnement en bobine et bande

Les LED sont fournies sur bande porteuse emboutie pour l'assemblage automatisé par pick-and-place. La largeur de la bande, le pas des alvéoles et les dimensions sont spécifiés. Chaque bobine contient 2000 pièces. La bobine elle-même a des dimensions de bride et de moyeu définies. Le conditionnement inclut des mesures résistantes à l'humidité : les bobines sont scellées dans un sac étanche en aluminium avec un dessiccant et une carte indicateur d'humidité pour protéger les composants de l'humidité ambiante pendant le stockage et le transport.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

Soudage par refusion :Le composant est conçu pour des profils de soudage par refusion sans plomb avec une température de crête de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes. Il est crucial de suivre les vitesses recommandées de montée en température, de maintien et de refroidissement pour éviter le choc thermique et assurer des soudures fiables.

Soudage manuel :Si un soudage manuel est nécessaire, la température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 350°C, et le temps de contact doit être limité à 3 secondes par plot. Utilisez un fer à faible puissance et évitez d'appliquer une contrainte mécanique excessive.

Conditions de stockage :Pour maintenir la soudabilité, les composants doivent être stockés dans leurs sacs barrières à l'humidité d'origine en dessous de 30°C et 60% d'humidité relative. Une fois le sac ouvert, les composants doivent être utilisés dans un délai spécifié (typiquement 168 heures dans les conditions d'usine) ou être séchés selon les directives standard IPC/JEDEC avant la refusion.

7. Informations de conditionnement et de commande

L'unité de commande standard est une bobine de 2000 pièces. L'étiquette produit sur la bobine fournit les informations essentielles incluant le Numéro de Pièce (PN), le Numéro de Pièce Client (CPN), la quantité (QTY), le numéro de lot (LOT NO) et les trois codes de classement critiques : CAT, HUE et REF. L'étiquette indique également la conformité RoHS et sans plomb.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage LCD :La géométrie latérale et le large angle la rendent parfaite pour l'éclairage latéral des panneaux LCD fins dans les téléphones mobiles, tablettes et combinés d'instruments.
• Éclairage par guide de lumière :Le couplage de lumière optimisé injecte efficacement la lumière dans des guides de lumière en acrylique ou polycarbonate pour des indicateurs d'état ou un rétroéclairage symbolique.
• Indicateurs pour appareils portables :La faible consommation de courant est idéale pour les appareils alimentés par batterie comme les écouteurs Bluetooth, les télécommandes et les dispositifs médicaux portatifs.
• Éclairage intérieur automobile :Peut être utilisé pour le rétroéclairage des boutons, interrupteurs et petits afficheurs sur les tableaux de bord et consoles centrales.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance en série ou un pilote à courant constant pour limiter le courant direct à la valeur souhaitée (par ex., 20mA pour une luminosité typique). Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurez une surface de cuivre de circuit imprimé adéquate ou des vias thermiques sous les plots de la LED, surtout dans des environnements à haute température ambiante ou lors d'un fonctionnement proche des valeurs maximales, pour aider à dissiper la chaleur et maintenir les performances et la longévité.
• Protection ESD :Mettez en œuvre les précautions ESD standard pendant la manipulation et l'assemblage. Envisagez d'ajouter des diodes de suppression de tension transitoire (TVS) ou une autre protection sur les lignes sensibles si la LED est connectée à des interfaces externes.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED CMS standard à vision de dessus, le principal différentiateur de la série 57-21 est son facteur de forme à vision latérale, qui permet un éclairage depuis le bord d'un circuit imprimé. Comparée à d'autres LED latérales, ses avantages incluent la technologie AlGaInP spécifique pour une lumière vert-jaune à haut rendement, un très large angle de vision de 120 degrés optimisé pour les guides de lumière, et un classement clairement défini pour la cohérence de couleur et d'intensité. La combinaison d'une faible V_Fet d'une bonne intensité lumineuse donne une efficacité lumineuse élevée pour sa catégorie.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?

R : La longueur d'onde de crête (λ_p) est le pic physique du spectre de lumière émis. La longueur d'onde dominante (λ_d) est la longueur d'onde unique qui produirait la même perception de couleur pour l'œil humain. Pour les LED, λ_dest souvent la spécification la plus pertinente pour l'appariement des couleurs.

Q : Puis-je piloter cette LED sans résistance de limitation de courant ?

R : Non. Une LED est un dispositif piloté par courant. La connecter directement à une source de tension provoquera un courant excessif, pouvant la détruire instantanément. Une résistance en série ou un régulateur de courant actif est obligatoire.

Q : Comment la température ambiante affecte-t-elle les performances ?

R : Lorsque la température augmente, la tension directe (V_F) diminue légèrement, mais l'intensité lumineuse chute plus significativement (extinction thermique). La courbe de déclassement doit être suivie pour le courant maximal. Les hautes températures accélèrent également la dégradation à long terme.

Q : Que signifient les codes CAT, HUE et REF pour ma conception ?

R : Si votre application nécessite un aspect uniforme (par ex., une rangée de voyants), vous devez spécifier des classes serrées pour HUE (couleur) et CAT (luminosité). Pour de simples indicateurs marche/arrêt, des classes standard peuvent suffire. Le code REF aide à concevoir des circuits de pilotage de courant cohérents.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

Exemple 1 : Rétroéclairage de clavier de téléphone mobile

Un concepteur utilise quatre LED de la série 57-21 placées le long du bord d'un circuit imprimé sous un clavier translucide. Le large angle de vision de 120 degrés assure un éclairage uniforme sur toutes les touches. Les LED sont pilotées en série avec un courant constant de 18mA (légèrement inférieur au typique pour prolonger l'autonomie de la batterie et réduire la chaleur) en utilisant un circuit intégré pilote LED dédié qui inclut un contrôle d'atténuation PWM depuis le processeur principal du téléphone.

Exemple 2 : Indicateur de panneau industriel

Dans un panneau de contrôle d'usine, une LED rouge 57-21 (de la même famille de série) est associée à un guide de lumière en acrylique moulé sur mesure pour amener un indicateur d'état "Erreur" depuis un circuit imprimé densément peuplé jusqu'à une étiquette sur le panneau avant. Le boîtier latéral s'adapte parfaitement dans l'espace restreint derrière le panneau. Le concepteur sélectionne des LED d'une seule classe HUE pour s'assurer que la couleur rouge correspond aux autres indicateurs du panneau.

12. Introduction au principe technologique

Cette LED est basée sur la technologie semi-conductrice AlGaInP. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Dans les matériaux AlGaInP, cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière) avec des longueurs d'onde dans le spectre jaune, orange, rouge et vert, selon la composition exacte de l'alliage. La couleur vert-jaune (longueur d'onde dominante 573nm) est obtenue en contrôlant soigneusement les ratios d'aluminium, de gallium, d'indium et de phosphore pendant la croissance du cristal. La lumière émise est ensuite façonnée et dirigée par la lentille en époxy et la structure de réflecteur interne du boîtier pour obtenir l'angle de vision souhaité.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance pour les LED indicatrices CMS continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par mA), une meilleure cohérence des couleurs grâce à un classement plus serré, et une miniaturisation accrue tout en maintenant ou améliorant les performances optiques. Il y a également une demande croissante pour des niveaux de fiabilité plus élevés, surtout pour les applications automobiles et industrielles, ce qui peut impliquer des gammes de températures étendues et des tests de fiabilité plus rigoureux. Le facteur de forme latéral reste essentiel pour le rétroéclairage des appareils électroniques grand public et des afficheurs automobiles de plus en plus fins. De plus, l'intégration avec un contrôle embarqué, comme l'incorporation d'une résistance puce ou d'un simple circuit intégré pour un fonctionnement à courant constant dans le boîtier, est une tendance émergente pour simplifier la conception des circuits.