Fiche technique LED SMD 0201 Bleue - Dimensions 0,6x0,3x0,25mm - Tension 2,8-3,8V - Puissance 80mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) miniature pour montage en surface (SMD) au format de boîtier 0201. Ce composant est conçu pour l'assemblage automatisé sur circuit imprimé (PCB) et est idéal pour les applications où l'espace est limité. La LED émet une lumière bleue grâce à un matériau semi-conducteur InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium), avec une lentille transparente pour un rendement lumineux optimal.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent son empreinte extrêmement compacte, sa compatibilité avec les équipements de placement automatisé à haut volume et son aptitude aux procédés de soudure reflow infrarouge (IR) sans plomb. Elle est conçue pour être conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses). Ses applications cibles couvrent un large éventail d'électronique grand public et industrielle, notamment, mais sans s'y limiter, les indicateurs d'état, le rétroéclairage de panneaux avant et claviers, les signalisations lumineuses dans les équipements de télécommunication, les appareils de bureau, l'électroménager et la signalétique intérieure. Sa taille miniature la rend particulièrement précieuse dans les appareils portables comme les smartphones, tablettes et technologies portables.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section fournit une analyse détaillée des limites opérationnelles et des caractéristiques de performance de la LED dans des conditions de test standard.

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Les caractéristiques maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Ces valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. Le courant continu direct maximal (IF) est de 20 mA. Un courant de crête plus élevé de 100 mA est autorisé, mais uniquement en conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. La dissipation de puissance maximale est de 80 mW. Le composant est conçu pour fonctionner dans une plage de température de -40°C à +85°C et peut être stocké dans des environnements de -40°C à +100°C.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les caractéristiques électro-optiques sont mesurées à Ta=25°C avec un courant direct (IF) de 20 mA, sauf indication contraire. L'intensité lumineuse (Iv) a une plage typique de 90,0 mcd à 224,0 mcd, mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique de l'œil CIE. L'angle de vision (2θ1/2), défini comme l'angle total pour lequel l'intensité chute à la moitié de sa valeur axiale, est typiquement de 110 degrés, indiquant un diagramme d'émission large. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est centrée sur 468 nm. La longueur d'onde dominante (λd), qui définit la couleur perçue, varie de 465 nm à 475 nm. La largeur de bande spectrale (Δλ) est d'environ 25 nm. La tension directe (VF) nécessaire pour faire passer 20 mA dans la LED se situe typiquement entre 2,8 V et 3,8 V. Le courant inverse (IR) est spécifié à un maximum de 10 μA sous une tension inverse (VR) de 5V ; il est crucial de noter que le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse.

3. Explication du système de tri

Pour garantir l'uniformité en production, les LED sont triées en lots (bins) en fonction de paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de couleur, de luminosité et de comportement électrique.

3.1 Tri par tension directe (VF)

Les LED sont catégorisées en cinq lots de tension (D7 à D11). Chaque lot représente une plage de 0,2 V, allant de 2,8-3,0 V (D7) jusqu'à 3,6-3,8 V (D11). La tolérance au sein de chaque lot est de ±0,10 V. Ce tri aide à concevoir des circuits d'alimentation en courant stables, en particulier lorsque plusieurs LED sont connectées en série.

3.2 Tri par intensité lumineuse (IV)

Le flux lumineux est trié en quatre lots d'intensité : Q2 (90,0-112,0 mcd), R1 (112,0-140,0 mcd), R2 (140,0-180,0 mcd) et S1 (180,0-224,0 mcd). La tolérance pour chaque lot d'intensité est de ±11%. Cela permet une sélection basée sur les besoins de luminosité de l'application, assurant une uniformité visuelle dans les réseaux à plusieurs LED.

3.3 Tri par longueur d'onde dominante (WD)

La couleur (longueur d'onde dominante) est contrôlée via deux lots : AC (465,0-470,0 nm) et AD (470,0-475,0 nm). La tolérance pour chaque lot de longueur d'onde est de ±1 nm. Ce contrôle strict est essentiel pour les applications nécessitant des points de couleur spécifiques ou du mélange de couleurs.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (par ex., Figure 1 pour la distribution spectrale, Figure 5 pour l'angle de vision), leurs implications typiques sont analysées ici. La caractéristique courant direct vs tension directe (I-V) montrera la relation exponentielle typique d'une diode. L'intensité lumineuse est généralement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement spécifiée. La longueur d'onde d'émission de crête peut présenter un léger décalage négatif avec l'augmentation de la température de jonction, ce qui signifie que la lumière bleue peut devenir très légèrement plus courte en longueur d'onde lorsque le composant chauffe. La courbe d'angle de vision large de 110 degrés indique un diagramme d'émission quasi-Lambertien, offrant une bonne visibilité hors axe.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est conforme au contour de boîtier standard EIA 0201. Les dimensions clés incluent une longueur de corps typique de 0,6 mm, une largeur de 0,3 mm et une hauteur de 0,25 mm. Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0,2 mm sauf indication contraire. Le boîtier comporte deux bornes anode/cathode pour le montage en surface.

5.2 Patte de connexion PCB recommandée

Un dessin de pastille (land pattern) est fourni pour un soudage fiable. La disposition de pastilles recommandée est optimisée pour les procédés de soudage reflow infrarouge ou à phase vapeur, assurant une formation correcte du ménisque de soudure et une stabilité mécanique. Le respect de ce dessin est crucial pour éviter le phénomène de "tombstoning" (composant qui se redresse sur une extrémité) pendant le reflow, surtout pour un composant aussi petit.

5.3 Identification de la polarité

La polarité doit être respectée pendant l'assemblage. Il faut consulter la fiche technique pour le marquage spécifique ou la structure interne de la puce qui identifie la cathode. Une connexion de polarité incorrecte empêchera la LED de s'allumer et l'application d'une tension inverse au-delà du maximum spécifié peut endommager le composant.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage reflow IR

Un profil de reflow suggéré, conforme à la norme J-STD-020B pour les procédés sans plomb, est fourni. Les paramètres clés incluent une zone de préchauffage (typiquement 150-200°C pendant jusqu'à 120 secondes), une rampe contrôlée jusqu'à une température de crête ne dépassant pas 260°C, et un temps au-dessus du liquidus (TAL) adapté à la pâte à souder utilisée. Le temps total à la température de crête doit être limité à un maximum de 10 secondes. Il est souligné que le profil optimal dépend du design spécifique du PCB, de la pâte à souder et du four, donc une caractérisation au niveau de la carte est recommandée.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est de rigueur. La température de la panne du fer à souder ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de contact avec la borne de la LED doit être limité à un maximum de 3 secondes pour une seule opération de soudure. Une chaleur excessive peut endommager la puce semi-conductrice ou le boîtier plastique.

6.3 Conditions de stockage et de manipulation

Les LED sont sensibles à l'humidité. Lorsqu'elles sont stockées dans leur sachet d'origine étanche à l'humidité avec dessicant, elles doivent être conservées à ≤30°C et ≤70% d'Humidité Relative (HR) et utilisées dans l'année. Une fois le sachet ouvert, la "durée de vie au sol" est de 168 heures (7 jours) dans des conditions de ≤30°C et ≤60% HR. Les composants exposés au-delà de cette durée nécessitent une procédure de séchage (environ 60°C pendant au moins 48 heures) pour éliminer l'humidité absorbée avant le reflow, afin d'éviter l'effet "popcorn" ou la fissuration du boîtier pendant le soudage.

6.4 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est requis, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. L'immersion de la LED dans de l'alcool éthylique ou isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute est acceptable. L'utilisation de produits chimiques non spécifiés ou agressifs peut endommager le matériau du boîtier, la lentille ou les liaisons internes.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies conditionnées pour l'assemblage automatisé. Elles sont montées sur une bande porteuse gaufrée de 12 mm de large. Cette bande est enroulée sur une bobine standard de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine complète contient 4000 pièces. Pour des quantités inférieures à une bobine complète, un conditionnement minimum de 500 pièces est disponible. Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481.

7.2 Interprétation du numéro de pièce

Le numéro de pièce encode généralement les attributs clés. Bien que la convention de dénomination complète puisse être propriétaire, elle inclut généralement la taille du boîtier (0201), la couleur (Bleue, indiquée par "B"), et potentiellement les codes de lot de performance. Le produit exact est identifié par le numéro de pièce complet tel qu'indiqué dans l'en-tête de la fiche technique.

8. Suggestions d'application

8.1 Circuits d'application typiques

La LED doit être pilotée par une source de courant constant, et non une tension constante, pour un fonctionnement stable et fiable. Une simple résistance en série est la méthode de limitation de courant la plus courante. La valeur de la résistance (R) est calculée comme suit : R = (Valim - VF) / IF, où VF est la tension directe issue de la fiche technique (utiliser la valeur maximale pour un design conservateur) et IF est le courant direct souhaité (par ex., 20 mA). Par exemple, avec une alimentation de 5V et un VF de 3,8V, R = (5 - 3,8) / 0,02 = 60 Ω. Une résistance de valeur standard de 62 Ω ou 68 Ω serait appropriée. Pour des applications de précision ou sur batterie, des circuits intégrés pilotes de LED dédiés sont recommandés.

8.2 Considérations et notes de conception

Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible (80 mW max), assurer une surface de cuivre PCB adéquate autour des pastilles aide à dissiper la chaleur, maintenant l'efficacité et la longévité de la LED, surtout dans des environnements à température ambiante élevée.
Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Comme tous les dispositifs semi-conducteurs, les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). Des procédures de manipulation ESD appropriées doivent être suivies pendant l'assemblage.
Conception optique :La lentille transparente fournit une source ponctuelle lumineuse. Pour un éclairage diffusé ou façonné, des guides de lumière, diffuseurs ou lentilles externes peuvent être intégrés au boîtier du produit.
Déclassement du courant :Faire fonctionner la LED à des courants inférieurs au maximum spécifié (par ex., 15 mA au lieu de 20 mA) peut améliorer significativement sa durée de vie opérationnelle et réduire le stress thermique.

9. Comparaison et différenciation technique

Le boîtier 0201 représente l'une des empreintes les plus petites disponibles commercialement pour les LED SMD, offrant un avantage de taille significatif par rapport aux boîtiers 0402 ou 0603 pour les designs ultra-miniaturisés. L'utilisation de la technologie InGaN fournit une émission de lumière bleue à haut rendement. La combinaison d'un large angle de vision de 110 degrés et d'une lentille claire la différencie des variantes à angle étroit ou à lentille diffusée, la rendant adaptée aux applications nécessitant une large visibilité. Sa compatibilité avec les profils de reflow sans plomb standard l'aligne avec les procédés de fabrication modernes conformes à la RoHS.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 3,3V ?
R : Oui, mais une conception minutieuse est nécessaire. Étant donné que la tension directe (2,8-3,8V) est proche de la tension d'alimentation, la valeur de la résistance de limitation sera très faible, rendant le courant très sensible aux variations de VF et de Valim. Un pilote à courant constant dédié à faible chute de tension est recommandé pour un fonctionnement stable à partir d'une ligne 3,3V.
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 (λp) est la longueur d'onde au point le plus haut de la courbe de sortie spectrale de la LED. La longueur d'onde dominante (λd) est une valeur calculée qui représente la longueur d'onde unique d'une lumière monochromatique pure qui semblerait avoir la même couleur pour l'œil humain. λd est plus pertinente pour la perception et l'appariement des couleurs.
Q : Pourquoi y a-t-il une spécification de courant inverse si le composant n'est pas conçu pour fonctionner en inverse ?
R : Le courant inverse (IR) est une spécification de fuite testée sous une polarisation inverse contrôlée de 5V. C'est un test de qualité et de paramètre, pas une condition de fonctionnement. Appliquer une tension inverse en circuit peut endommager le composant.
Q : Comment interpréter les codes de lot lors de la commande ?
R : Vous pouvez spécifier les codes de lot VF, IV et WD souhaités (par ex., D9, R2, AC) pour vous assurer de recevoir des LED aux caractéristiques étroitement groupées pour votre application, bien que cela puisse affecter la disponibilité et le coût.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Indicateur d'état sur un PCB d'appareil portable
Un concepteur crée un tracker de fitness compact. L'espace sur la carte est extrêmement limité. Une seule LED bleue est nécessaire pour indiquer l'état de jumelage Bluetooth et la batterie faible. La LED 0201 est sélectionnée pour son empreinte minimale. Le concepteur choisit un lot d'intensité R1 (112-140 mcd) pour une visibilité adéquate. La LED est pilotée par une broche GPIO du microcontrôleur système via une résistance série de 100Ω (calculée pour une batterie de 3,0V et un VF typique). Le layout PCB suit la géométrie de pastilles recommandée. Pendant l'assemblage, le fabricant utilise le profil de reflow sans plomb fourni. Les composants sensibles à l'humidité sont séchés avant utilisation car les PCB ont été stockés plus d'une semaine après l'ouverture de la bobine. Le produit final dispose d'un indicateur d'état fiable et lumineux qui consomme un espace et une puissance minimaux.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons de la région de type n et des trous de la région de type p sont injectés dans la région de jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, de l'énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La couleur (longueur d'onde) de la lumière émise est déterminée par la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur. Cette LED spécifique utilise un semi-conducteur composé InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium), qui a une largeur de bande interdite correspondant à l'émission de lumière bleue. La lentille en époxy transparente encapsule la puce semi-conductrice, fournit une protection mécanique et façonne le diagramme de sortie lumineuse.

13. Tendances technologiques

La tendance pour les LED d'indication et de rétroéclairage continue vers une miniaturisation accrue, une efficacité accrue (plus de lumière par unité de puissance électrique, mesurée en lumens par watt) et une fiabilité plus élevée. Les designs de boîtiers évoluent pour améliorer les performances thermiques, permettant des courants de pilotage plus élevés dans des boîtiers petits. Il y a également un développement continu sur la stabilité de la longueur d'onde en fonction de la température et de la durée de vie. L'adoption de matériaux semi-conducteurs avancés et de techniques d'épitaxie permet un contrôle plus serré des points de couleur et une luminosité plus élevée à partir de tailles de puce toujours plus petites. L'intégration, comme l'incorporation de résistances de limitation ou de diodes de protection dans le boîtier LED lui-même, est une autre tendance pour simplifier la conception des circuits et économiser de l'espace sur la carte.