Fiche technique LED SMD 0603 Bleue - Dimensions 1,6x0,8x0,8mm - Tension 2,8-3,8V - Puissance 80mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) pour montage en surface (SMD) au format standard 0603. Le composant émet une lumière bleue grâce à un matériau semi-conducteur à base de nitrure de gallium-indium (InGaN). Il est conçu pour les processus d'assemblage automatisés et est compatible avec le soudage par refusion infrarouge, ce qui le rend adapté à la fabrication électronique en grande série.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

Cette LED offre plusieurs caractéristiques clés qui améliorent son utilité et sa fiabilité dans les conceptions électroniques modernes. Elle est conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses), la classant comme un produit écologique. Le composant est fourni sur bande de 8 mm standard, enroulée sur bobine de 7 pouces de diamètre, facilitant la manipulation par les équipements automatisés de prélèvement et de placement. Sa conception est compatible avec les circuits intégrés (CI), permettant une intégration aisée dans les circuits numériques et analogiques.

1.2 Applications cibles

Cette LED est destinée à une utilisation dans les équipements électroniques généraux. Les applications typiques incluent les voyants d'état, le rétroéclairage de petits afficheurs, l'éclairage de panneaux et l'éclairage décoratif dans l'électronique grand public, les dispositifs de communication et le matériel de bureau. Son format compact et sa fiabilité en font un choix polyvalent pour les conceptions où l'espace est limité.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Tous les paramètres sont spécifiés à une température ambiante (Ta) de 25°C sauf indication contraire. La compréhension de ces paramètres est cruciale pour une conception de circuit correcte et pour garantir des performances à long terme.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Elles ne sont pas destinées à un fonctionnement continu.

• Dissipation de puissance (Pd) :80 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct de crête (IFP) :100 mA. C'est le courant instantané maximal autorisé, généralement spécifié dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour éviter la surchauffe.
• Courant direct continu (IF) :20 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable.
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +85°C. Le fonctionnement du composant est garanti dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage :-40°C à +100°C. Le composant peut être stocké sans dégradation dans ces limites.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Il s'agit des paramètres de performance typiques dans les conditions de test spécifiées.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend de 140 mcd (minimum) à 450 mcd (maximum) à un courant direct (IF) de 20 mA. L'intensité est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la réponse photopique de l'œil humain (courbe CIE).
• Angle de vision (2θ1/2) :120 degrés. C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur mesurée sur l'axe central. Un angle de vision aussi large procure un éclairage diffus et étendu.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λP) :468 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est la plus élevée.
• Longueur d'onde dominante (λd) :S'étend de 465 nm à 475 nm à IF=20mA. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur de la lumière, dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :25 nm (typique). Ce paramètre indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise.
• Tension directe (VF) :S'étend de 2,8 V (minimum) à 3,8 V (maximum) à IF=20mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est parcourue par un courant.
• Courant inverse (IR) :10 μA (maximum) à une tension inverse (VR) de 5V. Le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; ce paramètre sert uniquement à caractériser le courant de fuite.

3. Explication du système de binning

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en catégories de performance (bins) basées sur des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques d'uniformité de couleur et de luminosité pour leur application.

3.1 Binning de la tension directe

Les bins sont étiquetés D7 à D11, chacun couvrant une plage de 0,2V de 2,8V à 3,8V à 20mA. La tolérance au sein de chaque bin est de ±0,1V. Sélectionner des LED du même bin de tension aide à maintenir un partage de courant uniforme lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle.

1.3.2 Binning de l'intensité lumineuse

Les bins sont étiquetés R2, S1, S2, T1 et T2. L'intensité s'étend de 140 mcd (R2 min) à 450 mcd (T2 max) à 20mA. La tolérance pour chaque bin d'intensité est de ±11%. Ce binning est critique pour les applications nécessitant des niveaux de luminosité cohérents sur plusieurs indicateurs.

3.3 Binning de la longueur d'onde dominante

Les bins sont étiquetés AC (465-470 nm) et AD (470-475 nm). La tolérance pour chaque bin est de ±1 nm. Cela garantit un contrôle très serré de la couleur bleue perçue, ce qui est important pour l'homogénéité des couleurs dans les réseaux multi-LED ou les systèmes de rétroéclairage.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques soient référencés dans la fiche technique (ex : Fig.1, Fig.5), les courbes typiques pour ce type de composants fournissent des informations essentielles pour la conception.

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

La relation est exponentielle. Une faible augmentation de la tension au-delà du seuil entraîne une forte augmentation du courant. Par conséquent, les LED doivent être pilotées par une source à courant limité, et non par une source de tension constante, pour éviter l'emballement thermique et la destruction.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

L'intensité lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct. Cependant, l'efficacité peut diminuer à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la génération de chaleur au niveau de la jonction semi-conductrice.

4.3 Distribution spectrale

Le spectre de la lumière émise est centré autour de la longueur d'onde de crête (468 nm typique) avec une demi-largeur caractéristique. La longueur d'onde dominante détermine la teinte perçue. Les variations de fabrication et du courant de pilotage peuvent provoquer de légers décalages dans ces caractéristiques spectrales.

4.4 Dépendance à la température

Les performances de la LED sont sensibles à la température. Typiquement, la tension directe diminue avec l'augmentation de la température de jonction, tandis que l'intensité lumineuse diminue également. Faire fonctionner la LED dans sa plage de température spécifiée est vital pour maintenir ses performances et sa longévité.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du composant

La LED est conforme à l'empreinte standard EIA 0603. Les dimensions clés incluent une longueur de corps d'environ 1,6 mm, une largeur de 0,8 mm et une hauteur de 0,8 mm. Des dessins mécaniques détaillés doivent être consultés pour la disposition précise des pastilles et les tolérances de placement, qui sont typiquement de ±0,2 mm.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est généralement marquée, souvent par une teinte verte sur le côté correspondant de la lentille ou par une encoche dans le boîtier. Une orientation de polarité correcte est obligatoire lors de l'assemblage pour garantir un fonctionnement adéquat.

5.3 Conception recommandée des pastilles de CI

Un motif de pastilles légèrement plus grand que l'empreinte du composant est recommandé pour assurer une soudure fiable. La fiche technique fournit un diagramme de disposition de pastilles spécifique optimisé pour les processus de soudage par refusion infrarouge ou à vapeur phaseuse, ce qui aide à prévenir le phénomène de "tombstoning" (composant qui se dresse sur une extrémité) pendant la refusion.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Le composant est compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge. Un profil de soudage sans plomb conforme à la norme J-STD-020B est suggéré. Les paramètres clés incluent une température de préchauffage de 150-200°C, une température de corps maximale ne dépassant pas 260°C, et un temps au-dessus du liquidus (TAL) adapté à la pâte à souder spécifique. Le temps total de préchauffage doit être limité à un maximum de 120 secondes.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, utilisez un fer à souder dont la température ne dépasse pas 300°C. Le temps de soudage doit être limité à un maximum de 3 secondes par pastille, et cette opération ne doit être effectuée qu'une seule fois pour minimiser la contrainte thermique sur le composant.

6.3 Stockage et manipulation

Emballage non ouvert :Stocker à ≤30°C et ≤70% d'Humidité Relative (HR). La durée de conservation dans le sac étanche à l'humidité avec dessicant est d'un an.
Emballage ouvert :Pour les composants exposés à l'air ambiant, les conditions de stockage ne doivent pas dépasser 30°C et 60% HR. Il est fortement recommandé de terminer le processus de refusion IR dans les 168 heures (7 jours) suivant l'ouverture du sac. Pour un stockage plus long hors de l'emballage d'origine, stocker dans un conteneur scellé avec dessicant ou dans une atmosphère d'azote. Les composants stockés au-delà de 168 heures doivent être "baked" (séchés) à environ 60°C pendant au moins 48 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir le phénomène de "popcorning" (fissuration du boîtier due à l'expansion rapide de la vapeur pendant la refusion).

6.4 Nettoyage

Si un nettoyage de la carte assemblée est requis, utilisez uniquement les solvants spécifiés. L'immersion de la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute est acceptable. N'utilisez pas de nettoyants chimiques non spécifiés car ils pourraient endommager la lentille en époxy ou le boîtier.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée de 8 mm de large enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 2000 pièces. Les alvéoles de la bande sont scellées avec une bande de couverture protectrice supérieure. L'emballage suit les spécifications ANSI/EIA-481. Pour des quantités inférieures à une bobine complète, une quantité d'emballage minimale de 500 pièces s'applique pour les lots restants.

7.2 Assurance qualité sur bande

Le nombre maximum de composants manquants consécutifs (alvéoles vides) sur une bobine est de deux, garantissant ainsi la cohérence pour les chargeurs automatiques.

8. Considérations de conception pour l'application

8.1 Méthode de pilotage

Une LED est un composant piloté en courant. Pour garantir une luminosité uniforme, surtout lors de la connexion de plusieurs LED en parallèle, chaque LED doit être pilotée par sa propre résistance de limitation de courant. Le pilotage de LED en série avec une source de courant constant est souvent une méthode plus fiable pour obtenir une intensité uniforme, car le même courant traverse tous les composants de la chaîne.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible (80mW max), une conception de CI appropriée peut aider à la dissipation thermique. Assurez-vous d'avoir une surface de cuivre adéquate connectée aux pastilles thermiques (le cas échéant) ou aux pistes de cathode/anode pour servir de dissipateur thermique, en particulier lors d'un fonctionnement à haute température ambiante ou près du courant maximal.

8.3 Protection électrique

Envisagez d'ajouter des diodes de suppression de tension transitoire (TVS) ou d'autres circuits de protection si la LED est connectée à des lignes susceptibles de subir des pointes de tension ou des décharges électrostatiques (ESD). La LED a une faible tension de claquage inverse et peut être facilement endommagée par une polarisation inverse ou des conditions de surtension.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

9.1 Puis-je piloter cette LED directement depuis une sortie logique 5V ou 3,3V ?

Non. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série. La valeur de résistance requise (R) peut être calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (Vcc - VF) / IF, où Vcc est votre tension d'alimentation (ex : 5V), VF est la tension directe de la LED (utilisez la valeur maximale du bin, ex : 3,8V), et IF est votre courant direct souhaité (ex : 20mA). Exemple : R = (5V - 3,8V) / 0,02A = 60 Ohms. Choisissez toujours la valeur de résistance standard immédiatement supérieure et vérifiez la dissipation de puissance dans la résistance.

9.2 Pourquoi y a-t-il une spécification d'angle de vision, et comment l'utiliser ?

L'angle de vision de 120 degrés indique qu'il s'agit d'une LED grand angle. La sortie lumineuse est diffuse plutôt que focalisée en un faisceau étroit. C'est idéal pour les voyants d'état qui doivent être visibles depuis un large éventail de positions. Pour les applications nécessitant un faisceau dirigé, une lentille ou une LED avec un angle de vision plus étroit serait plus adaptée.

9.3 Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de crête et la Longueur d'onde dominante ?

La Longueur d'onde de crête (λP)est la longueur d'onde physique où l'émission lumineuse est la plus forte.La Longueur d'onde dominante (λd)est une valeur calculée basée sur la façon dont l'œil humain perçoit la couleur ; c'est la longueur d'onde unique qui semblerait avoir la même couleur que la sortie de la LED. Pour les LED monochromatiques comme cette LED bleue, elles sont souvent proches, mais la longueur d'onde dominante est le paramètre clé pour l'appariement des couleurs.

9.4 Mon application nécessite une couleur bleue très uniforme. Que dois-je spécifier ?

Vous devez spécifier un bin de longueur d'onde dominante serré, par exemple en demandant toutes les pièces du bin "AC" (465-470 nm) ou "AD" (470-475 nm). Cela garantit une variation de couleur minimale entre les différentes LED de votre produit.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

10.1 Panneau indicateur multi-LED

Scénario :Conception d'un panneau de contrôle avec 10 indicateurs d'état bleus devant avoir une luminosité uniforme.
Approche de conception :
1. Circuit :Utiliser une connexion en série pour l'uniformité. Avec une alimentation 24V, connectez 5 LED en série par chaîne (5 * 3,8V max = 19V), en utilisant deux chaînes identiques en parallèle. Un pilote à courant constant unique ou une résistance de limitation de courant pour chaque chaîne est calculé en fonction de la chute de tension totale de la chaîne.
2. Sélection des composants :Spécifiez des LED du même bin d'Intensité lumineuse (ex : toutes du bin T1 : 280-355 mcd) et du même bin de Longueur d'onde dominante (ex : toutes du bin AC) pour garantir une cohérence visuelle.
3. Implantation :Placez les LED symétriquement sur le CI. Assurez-vous que la géométrie de pastille recommandée est utilisée pour favoriser un soudage fiable et un alignement cohérent.

11. Introduction technologique

11.1 Technologie semi-conductrice InGaN

Cette LED utilise une couche active en nitrure de gallium-indium (InGaN). En faisant varier le rapport indium/gallium dans le réseau cristallin, la largeur de bande interdite du semi-conducteur peut être ajustée, ce qui détermine directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. L'InGaN est le matériau prédominant pour produire des LED bleues, vertes et blanches (ces dernières utilisant une LED bleue avec un revêtement de phosphore) à haute efficacité. Le boîtier 0603 abrite la minuscule puce semi-conductrice, les fils de connexion et une lentille en époxy moulée qui protège la puce et façonne la sortie lumineuse.

12. Tendances de l'industrie

12.1 Miniaturisation et intégration

La tendance pour les LED SMD continue vers des tailles de boîtier plus petites (ex : 0402, 0201) pour économiser de l'espace sur carte dans des appareils de plus en plus compacts comme les smartphones, les wearables et les afficheurs ultra-fins. De plus, on observe une croissance des modules LED intégrés qui combinent la puce LED avec un CI pilote, des composants de protection, et parfois plusieurs couleurs (RGB) dans un seul boîtier, simplifiant la conception et améliorant les performances.

12.2 Efficacité et fiabilité

Les améliorations continues en science des matériaux et dans les processus de fabrication augmentent régulièrement l'efficacité lumineuse (lumens par watt) des LED, permettant une sortie plus lumineuse à puissance moindre ou une charge thermique réduite. Les matériaux et techniques de conditionnement améliorés améliorent également la fiabilité à long terme, la stabilité des couleurs et la résistance aux conditions environnementales sévères comme les hautes températures et l'humidité.