LED SMD Ambre - Angle de Vision de 120° - Technologie AlInGaP - 2,05-2,5V @ 50mA - Dissipation de 175mW - Fiche Technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED à montage en surface (SMD) haute luminosité utilisant la technologie Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) pour produire une lumière ambre. Le composant est conçu pour les processus d'assemblage automatisé sur circuit imprimé (PCB) et convient aux applications où l'espace est limité. Il est doté d'une lentille diffusante qui contribue à son large angle de vision de 120 degrés, le rendant idéal pour les applications nécessitant un éclairage large ou une visibilité sous de multiples angles.

La LED est qualifiée selon les normes AEC-Q101, la rendant adaptée à une utilisation dans les applications d'accessoires automobiles, entre autres. Sa construction et ses matériaux sont conformes aux directives ROHS. Le dispositif est fourni dans un emballage standard de l'industrie sur bande de 8mm enroulée sur des bobines de 7 pouces, facilitant l'assemblage haute vitesse par pick-and-place.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Le dispositif est conçu pour fonctionner dans des limites environnementales et électriques spécifiques afin d'assurer sa fiabilité et d'éviter tout dommage. Les valeurs maximales absolues sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Dissipation de puissance (Pd) :175 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le dispositif peut dissiper sous forme de chaleur sans dépasser ses limites thermiques.
• Courant direct continu (IF) :70 mA. Le courant direct continu maximal qui peut être appliqué.
• Courant direct de crête :100 mA. Ceci n'est permis qu'en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms) et ne doit pas être dépassé.
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +100°C. La plage de température ambiante dans laquelle le dispositif est conçu pour fonctionner.
• Plage de température de stockage :-40°C à +100°C. La plage de température pour le stockage hors fonctionnement.

2.2 Caractéristiques thermiques

Une gestion thermique efficace est cruciale pour les performances et la longévité de la LED. Les valeurs de résistance thermique indiquent la facilité avec laquelle la chaleur peut se déplacer de la jonction du semi-conducteur vers l'environnement ambiant ou le point de soudure.

• Résistance thermique, Jonction-Ambiance (RθJA) :280 °C/W (typique). Mesurée sur un substrat FR4 (1,6mm d'épaisseur) avec une pastille de cuivre de 16mm². Une valeur plus basse indique une meilleure dissipation thermique.
• Résistance thermique, Jonction-Point de soudure (RθJS) :130 °C/W (typique). C'est souvent une métrique plus pertinente pour la conception thermique au niveau de la carte.
• Température maximale de jonction (Tj) :125 °C. La température au niveau de la jonction du semi-conducteur ne doit pas dépasser cette limite.

Les concepteurs doivent calculer la température de jonction attendue (Tj = Ta + (Pd * RθJA)) pour s'assurer qu'elle reste inférieure à 125°C dans les pires conditions de fonctionnement.

2.3 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres définissent la sortie lumineuse et le comportement électrique de la LED dans des conditions de test standard (Ta=25°C, IF=50mA).

• Intensité lumineuse (Iv) :2240 - 4500 mcd (millicandela). C'est la luminosité perçue telle que mesurée par un capteur filtré pour correspondre à la réponse photopique de l'œil humain (courbe CIE). La large plage est gérée par un système de tri (binning).
• Angle de vision (2θ½) :120 degrés (typique). Défini comme l'angle total où l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur sur l'axe (0°).
• Longueur d'onde d'émission de crête (λP) :621 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est la plus élevée.
• Longueur d'onde dominante (λd) :612 - 621 nm. Cette longueur d'onde unique représente le mieux la couleur perçue de la LED, dérivée de ses coordonnées chromatiques. La tolérance est de ±1 nm.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm (typique). La largeur de bande spectrale mesurée à la moitié de l'intensité maximale, indiquant la pureté de la couleur.
• Tension directe (VF) :2,05 - 2,5 V à 50mA. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit du courant. La tolérance est de ±0,1 V.
• Courant inverse (IR) :10 μA (maximum) à VR=10V. Le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; ce paramètre est uniquement à des fins de test.

3. Explication du système de tri (Binning)

Pour assurer l'uniformité des séries de production, les LED sont triées en catégories (bins) en fonction de paramètres clés. L'étiquette du lot indique les codes de bin spécifiques pour la Tension Directe (Vf), l'Intensité Lumineuse (Iv) et la Longueur d'Onde Dominante (Wd).

3.1 Tri par Tension Directe (Vf)

Trié à IF=50mA pour faciliter la conception du circuit de régulation de courant.

• Bin D :2,05V - 2,20V
• Bin E :2,20V - 2,35V
• Bin F :2,35V - 2,50V

La tolérance au sein de chaque bin est de ±0,1V.

3.2 Tri par Intensité Lumineuse (Iv)

Trié à IF=50mA pour contrôler la variation de luminosité.

• Bin X2 :2240 mcd - 2800 mcd
• Bin Y1 :2800 mcd - 3550 mcd
• Bin Y2 :3550 mcd - 4500 mcd

La tolérance au sein de chaque bin est de ±11%.

3.3 Tri par Longueur d'Onde Dominante (Wd)

Trié à IF=50mA pour assurer l'uniformité de la couleur.

• Bin 3 :612 nm - 615 nm
• Bin 4 :615 nm - 618 nm
• Bin 5 :618 nm - 621 nm

La tolérance au sein de chaque bin est de ±1 nm.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que l'extrait fourni mentionne des courbes typiques, la performance standard d'une LED est caractérisée par plusieurs relations clés.

4.1 Courant Direct vs. Tension Directe (Courbe I-V)

La courbe I-V d'une LED AlInGaP est de nature exponentielle, similaire à une diode standard. Au courant de fonctionnement typique de 50mA, la tension directe se situe dans la plage de 2,05V à 2,5V comme spécifié. Les concepteurs doivent utiliser une résistance limitatrice de courant ou un pilote à courant constant pour assurer un fonctionnement stable et éviter l'emballement thermique, car la tension directe diminue avec l'augmentation de la température pour les LED.

4.2 Intensité Lumineuse vs. Courant Direct

La sortie lumineuse (intensité lumineuse) est approximativement proportionnelle au courant direct sur une plage significative. Fonctionner au-dessus du courant continu recommandé (70mA) augmentera la sortie lumineuse mais générera également plus de chaleur, réduisant potentiellement l'efficacité (efficacité lumineuse) et raccourcissant la durée de vie du dispositif en raison d'une dégradation thermique accélérée.

4.3 Dépendance à la température

La performance des LED est très sensible à la température. Lorsque la température de jonction augmente :

• La Sortie Lumineuse Diminue :La sortie lumineuse diminue généralement. Le coefficient exact varie mais est un facteur critique pour les applications haute fiabilité.
• La Tension Directe Diminue :Cela peut entraîner une augmentation du courant si la LED est pilotée par une source de tension, créant une boucle de rétroaction positive pour la génération de chaleur.
• La Longueur d'Onde Dominante Se Déplace :Pour les LED AlInGaP, la longueur d'onde se déplace généralement légèrement avec la température, ce qui peut affecter la perception des couleurs dans les applications à tolérance serrée.

Un dissipateur thermique efficace et une conception thermique sur le PCB sont donc essentiels pour maintenir des performances optiques constantes.

4.4 Distribution spatiale (Angle de vision)

Le diagramme de rayonnement spatial est défini par l'architecture de la puce LED et la lentille diffusante. L'angle de vision de 120 degrés (2θ½) indique une distribution très large, de type lambertienne. Ce diagramme est idéal pour les applications nécessitant un éclairage uniforme et large ou des indicateurs qui doivent être visibles sous une large gamme d'angles, comme les voyants de panneau ou les indicateurs d'état.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est conforme à un contour de boîtier SMD standard EIA. Toutes les dimensions critiques pour la conception de l'empreinte PCB, telles que l'espacement des pastilles, la hauteur du composant et la taille de la lentille, sont fournies dans le dessin détaillé du boîtier avec une tolérance générale de ±0,2mm sauf indication contraire. Cette standardisation assure la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatisés.

5.2 Conception recommandée des pastilles PCB

Un motif de pastilles (empreinte) est fourni pour les processus de soudage par refusion infrarouge et par phase vapeur. Respecter cette géométrie de pastilles recommandée est crucial pour obtenir des joints de soudure fiables, assurer un bon auto-alignement pendant la refusion et faciliter un transfert de chaleur efficace de la pastille thermique de la LED (si présente) vers le PCB.

5.3 Identification de la polarité

Les LED SMD ont généralement un marquage sur le boîtier pour indiquer le côté cathode (négatif). Il s'agit souvent d'un marquage vert, d'une encoche ou d'un coin coupé sur la lentille ou le corps du boîtier. Une orientation correcte de la polarité lors du placement est essentielle pour le fonctionnement du dispositif.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR

Le dispositif est compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge (IR) utilisant de la soudure sans plomb. Le profil recommandé est conforme aux normes J-STD-020. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :Maximum 150-200°C.
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes.
• Température de crête :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Respecte les limites du profil pour assurer une formation correcte du joint de soudure sans exposer la LED à un stress thermique excessif.

La LED ne doit être soumise qu'à un maximum de deux cycles de refusion.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est de rigueur :

• Température du fer :Maximum 300°C.
• Durée de soudage :Maximum 3 secondes par broche.
• Limite :Un seul cycle de soudage manuel est autorisé pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et aux fils de liaison internes.

6.3 Nettoyage

Le nettoyage post-assemblage doit être effectué avec soin. Seuls les solvants à base d'alcool spécifiés comme l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique doivent être utilisés. La LED doit être immergée à température normale pendant moins d'une minute. Des produits chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy et le matériau du boîtier, entraînant une décoloration ou une fissuration.

7. Précautions de stockage et de manipulation

7.1 Sensibilité à l'humidité

Ce produit est classé Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) 2a selon JEDEC J-STD-020. Cela signifie que le boîtier peut être exposé aux conditions d'atelier (≤30°C/60%HR) jusqu'à 4 semaines avant de nécessiter un séchage (bake-out) avant la refusion.

• Sac scellé :Stocker à ≤30°C et ≤70% HR. Utiliser dans l'année suivant la date de scellement du sac.
• Sac ouvert :Stocker à ≤30°C et ≤60% HR. Terminer la refusion IR dans les 4 semaines suivant l'ouverture.
• Stockage prolongé (hors sac) :Stocker dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote.
• Séchage (Bake-Out) :Si exposé plus de 4 semaines, sécher à environ 60°C pendant au moins 48 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7.2 Notes d'application

Cette LED est conçue pour les équipements électroniques à usage général. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait compromettre la sécurité (par exemple, aviation, médical, systèmes de transport critiques), une consultation technique dédiée est obligatoire pour évaluer la pertinence et les exigences potentielles de déclassement (derating).

8. Informations sur l'emballage et la commande

8.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le dispositif est fourni dans une bande porteuse gaufrée avec une bande de protection, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178mm) de diamètre. Les quantités standard par bobine sont de 2000 pièces. L'emballage est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481 pour assurer la compatibilité avec les chargeurs automatiques. Les dimensions de la bande (taille de la poche, pas, etc.) sont fournies pour la configuration du chargeur.

9. Suggestions d'application

9.1 Scénarios d'application typiques

• Accessoires automobiles :Éclairage d'ambiance intérieur, rétroéclairage du tableau de bord, éclairage des commutateurs et indicateurs d'état non critiques.
• Électronique grand public :Indicateurs d'état pour routeurs, modems, imprimantes et équipements audio/vidéo.
• Appareils portables :Indicateurs d'état d'alimentation/batterie dans les appareils où l'espace est limité.
• Signalisation générale :Voyants de panneau, signaux de sortie et éclairage décoratif où la couleur ambre et le large angle de vision sont bénéfiques.

9.2 Considérations de conception

• Alimentation en courant :Toujours utiliser une source de courant constant ou une résistance limitatrice de courant en série avec la LED. Calculer la valeur de la résistance en utilisant R = (Valim - VF) / IF, où VF doit être choisie parmi la valeur maximale de son bin pour une conception conservatrice.
• Gestion thermique :Pour un fonctionnement continu à ou près du courant maximal, prévoir une surface de cuivre adéquate sur le PCB connectée à la pastille thermique de la LED (le cas échéant) ou aux pastilles adjacentes pour servir de dissipateur thermique. Surveiller les calculs de température de jonction.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Bien que non explicitement déclarée comme sensible, la mise en œuvre de précautions ESD de base pendant la manipulation et l'assemblage est une bonne pratique pour tous les dispositifs semi-conducteurs.

10. Introduction technologique et tendances

10.1 Principe de la technologie AlInGaP

Le Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) est un matériau semi-conducteur III-V utilisé principalement pour produire des LED haute efficacité dans les régions de longueur d'onde rouge, orange, ambre et jaune (environ 590-650 nm). En ajustant les rapports d'aluminium, d'indium et de gallium dans la région du puits quantique actif, la largeur de bande interdite du matériau peut être précisément ajustée, ce qui détermine directement la longueur d'onde de crête de la lumière émise. Les LED AlInGaP sont connues pour leur haute efficacité lumineuse et leur bonne stabilité thermique par rapport aux technologies plus anciennes comme le Phosphure d'Arséniure de Gallium (GaAsP). La lentille diffusante est généralement en époxy ou en silicone et contient des particules de diffusion pour élargir l'angle du faisceau et adoucir l'apparence de la source lumineuse.

10.2 Tendances de développement

La tendance générale de la technologie LED SMD va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une densité de puissance accrue, une meilleure uniformité des couleurs grâce à un tri plus serré et une fiabilité améliorée dans des conditions difficiles (température, humidité plus élevées). Pour les LED ambre, des recherches sont en cours sur des matériaux alternatifs comme les LED bleues converties par phosphore pour obtenir des nuances d'ambre spécifiques, bien que l'AlInGaP à émission directe reste dominant pour les couleurs spectrales pures en raison de son efficacité. Les tendances en matière de boîtiers incluent des facteurs de forme plus petits, des chemins thermiques améliorés et des lentilles conçues pour des diagrammes de faisceau spécifiques. La demande pour l'éclairage intérieur et extérieur automobile, ainsi que pour les applications d'indicateurs généraux, continue de pousser au développement de composants répondant à des normes de qualité strictes comme l'AEC-Q101.