Fiche technique LED SMD 17-21 Jaune Brillant - Boîtier 1.6x0.8x0.6mm - Tension 1.75-2.35V - Puissance 60mW - Documentation Technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La LED SMD 17-21 est un dispositif compact à montage en surface conçu pour les applications haute densité nécessitant une source lumineuse jaune brillant. Son principal avantage réside dans son empreinte significativement réduite par rapport aux LED traditionnelles à broches, permettant des conceptions de circuits imprimés (PCB) plus petites, une densité de composants plus élevée et, in fine, des équipements finaux plus compacts. Sa construction légère la rend également idéale pour les applications miniatures et portables où le poids et l'espace sont des contraintes critiques.

Cette LED est de type monochrome, émettant une lumière jaune brillante. Elle est fabriquée à partir de matériau semi-conducteur AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium), réputé pour son efficacité élevée et sa pureté de couleur dans le spectre du jaune au rouge. Le dispositif est encapsulé dans une résine transparente, permettant un rendement lumineux maximal. Il est entièrement conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), au règlement REACH de l'UE, et est exempt d'halogènes, répondant à des normes environnementales strictes (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Le produit est fourni en bande de 8mm sur bobines de 7 pouces de diamètre, le rendant entièrement compatible avec les équipements automatisés de placement et les processus standards de soudage par refusion infrarouge ou en phase vapeur.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le dispositif. Un fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti et doit être évité pour une performance fiable.

• Tension inverse (VR) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer une rupture de jonction.
• Courant direct continu (IF) :25 mA. Le courant continu maximum pouvant être appliqué en continu.
• Courant direct de crête (IFP) :60 mA. Il s'agit du courant direct pulsé maximum, permis uniquement sous un cycle de service de 1/10 à 1 kHz. Cette valeur est utile pour le multiplexage ou des conditions de surintensité brèves.
• Dissipation de puissance (Pd) :60 mW. La puissance maximale que le boîtier peut dissiper, calculée comme la Tension Directe (VF) multipliée par le Courant Direct (IF).
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du Corps Humain (HBM) :2000 V. Cela indique la sensibilité du dispositif à l'électricité statique. Des procédures de manipulation ESD appropriées sont obligatoires.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40 à +85 °C. La plage de température ambiante dans laquelle le dispositif est spécifié pour fonctionner.
• Température de stockage (Tstg) :-40 à +90 °C.
• Température de soudure (Tsol) :Pour le soudage par refusion, une température de crête de 260°C pendant un maximum de 10 secondes est spécifiée. Pour le soudage manuel, la température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 350°C pendant un maximum de 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température de jonction (Tj) de 25°C et un courant direct de 20 mA, qui est la condition de test standard.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 57,00 mcd à un maximum de 112,00 mcd. La valeur typique se situe dans cette plage. Une tolérance de ±11% s'applique à l'intensité lumineuse.
• Angle de vision (2θ1/2) :L'angle de vision total typique à mi-intensité est de 140 degrés, offrant un diagramme d'émission large adapté aux applications de rétroéclairage et d'indication.
• Longueur d'onde de crête (λp) :La longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale. La valeur typique est de 591 nm, la plaçant dans la région du jaune brillant.
• Longueur d'onde dominante (λd) :S'étend de 585,50 nm à 591,50 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond à la couleur de la sortie de la LED. Une tolérance serrée de ±1 nm est spécifiée.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :La largeur à mi-hauteur (FWHM) typique du spectre d'émission est de 15 nm, indiquant une émission de couleur relativement étroite et pure.
• Tension directe (VF) :S'étend de 1,75 V à 2,35 V à 20 mA. Une tolérance de ±0,1 V est spécifiée. Ce paramètre est critique pour la conception du circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 µA lorsqu'une tension inverse de 5V est appliquée. Il est crucial de noter que ce dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; cette condition de test est uniquement pour la caractérisation.

3. Explication du système de tri

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

3.1 Tri par intensité lumineuse

Trié à IF=20mA. Trois lots sont définis : P2 (57,00-72,00 mcd), Q1 (72,00-90,00 mcd) et Q2 (90,00-112,00 mcd). Cela permet une sélection basée sur les niveaux de luminosité requis.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

Trié à IF=20mA. Deux lots sont définis : D3 (585,50-588,50 nm) et D4 (588,50-591,50 nm). Ce contrôle serré garantit une variation de couleur minimale au sein d'une application.

3.3 Tri par tension directe

Trié à IF=20mA. Trois lots sont définis : 0 (1,75-1,95 V), 1 (1,95-2,15 V) et 2 (2,15-2,35 V). Sélectionner des LED du même lot de tension peut aider à obtenir une luminosité plus uniforme lorsqu'elles sont pilotées par une source de tension constante ou simplifier les calculs de la résistance de limitation de courant.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques ne soient pas détaillées dans le texte fourni, les caractéristiques électro-optiques typiques pour de telles LED incluraient plusieurs relations clés. Lacourbe Courant vs. Tension (I-V)montrerait la relation exponentielle, avec la tension directe augmentant avec le courant et la température. Lacourbe Intensité Lumineuse vs. Courant Direct (I-L)serait typiquement presque linéaire dans la plage de fonctionnement, montrant que la sortie lumineuse est directement proportionnelle au courant. Lacourbe Intensité Lumineuse vs. Température Ambiantemontrerait une diminution de la sortie lorsque la température augmente, une caractéristique de toutes les LED. Legraphique de Distribution Spectralemontrerait un pic unique autour de 591 nm avec une FWHM d'environ 15 nm, confirmant l'émission jaune à bande étroite. Comprendre ces courbes est essentiel pour la gestion thermique et la conception du circuit d'alimentation afin de maintenir des performances constantes sur toute la plage de température de fonctionnement.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED SMD 17-21 a un boîtier compact à montage en surface. Les dimensions clés (avec une tolérance standard de ±0,1 mm sauf indication contraire) incluent une longueur de 1,6 mm, une largeur de 0,8 mm et une hauteur de 0,6 mm. Le boîtier comporte un marquage de cathode pour une identification correcte de la polarité lors de l'assemblage. Des recommandations précises pour le motif de pastilles (empreinte) doivent être dérivées du dessin coté détaillé pour assurer un soudage et un alignement corrects.

5.2 Identification de la polarité

Une polarité correcte est essentielle au fonctionnement du dispositif. Le boîtier inclut un marquage de cathode distinct. Placer la LED en polarité inverse l'empêchera de s'allumer et, si la tension inverse dépasse la valeur maximale absolue de 5V, peut causer des dommages permanents.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Le dispositif est compatible avec les processus de soudage par refusion sans plomb (Pb-free). Le profil de température recommandé comprend : une étape de préchauffage entre 150-200°C pendant 60-120 secondes ; un temps au-dessus du liquidus (217°C) de 60-150 secondes ; une température de crête ne dépassant pas 260°C, maintenue pendant un maximum de 10 secondes ; et des taux de montée et de refroidissement maximums de 6°C/sec et 3°C/sec respectivement. Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois. Les contraintes sur le corps de la LED pendant le chauffage et la déformation du PCB après soudage doivent être évitées.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est de mise. La température de la pointe du fer à souder doit être inférieure à 350°C, et le temps de contact avec chaque borne ne doit pas dépasser 3 secondes. Un fer à faible puissance (<25W) est recommandé. Laissez un intervalle d'au moins 2 secondes entre le soudage de chaque borne. Le soudage manuel présente un risque plus élevé de dommage thermique.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans des sacs barrières résistants à l'humidité avec dessiccant. Le sac ne doit pas être ouvert avant que les composants ne soient prêts à l'emploi. Après ouverture, les LED non utilisées doivent être stockées à 30°C ou moins et à 60% d'humidité relative ou moins. La "durée de vie au sol" après ouverture est de 168 heures (7 jours). Si ce délai est dépassé ou si l'indicateur de dessiccant montre une saturation, les composants doivent être cuits à 60 ± 5°C pendant 24 heures avant utilisation pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Conditionnement et informations de commande

Le conditionnement standard consiste en 3000 pièces par bobine. Les dimensions de la bande porteuse et de la bobine sont spécifiées pour garantir la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatisés. L'étiquette de conditionnement contient des informations critiques pour la traçabilité et l'application correcte : Numéro de Produit Client (CPN), Numéro de Produit (P/N), Quantité d'Emballage (QTY), Classe d'Intensité Lumineuse (CAT), Classe de Chromaticité/Longueur d'Onde Dominante (HUE), Classe de Tension Directe (REF) et Numéro de Lot (LOT No).

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage :Idéal pour les indicateurs de tableau de bord, le rétroéclairage de commutateurs et le rétroéclairage plat pour les LCD et les symboles grâce à son large angle de vision et sa sortie lumineuse uniforme.
• Équipement de télécommunication :Adapté comme indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones et télécopieurs.
• Indication générale :Peut être utilisé dans une grande variété d'électronique grand public, de contrôles industriels et d'appareils ménagers où un indicateur jaune vif est requis.

8.2 Considérations de conception

Limitation de courant :Une résistance de limitation de courant externe est absolument obligatoire. Les LED sont des dispositifs pilotés en courant, et un petit changement de tension directe peut provoquer un grand changement de courant, pouvant conduire à un emballement thermique et à une défaillance. La valeur de la résistance (R) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Valimentation - VF) / IF, où VF est la tension directe de la LED au courant IF souhaité. Toujours concevoir pour la VF maximale spécifiée pour garantir que le courant ne dépasse pas la limite.Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, maintenir une température de jonction basse est la clé d'une fiabilité à long terme et d'une sortie lumineuse stable. Assurez une surface de cuivre de PCB adéquate ou des vias thermiques si le fonctionnement a lieu à des températures ambiantes élevées ou près du courant maximum.Protection ESD :Mettez en œuvre des mesures de protection ESD appropriées dans le circuit et pendant la manipulation, car le dispositif est classé pour 2000V HBM.

9. Comparaison et différenciation techniques

La différenciation principale de la LED 17-21 réside dans sa combinaison d'un facteur de forme très petit (1,6x0,8mm) avec les caractéristiques de performance de la technologie AlGaInP. Comparée aux anciennes LED jaune traversantes, elle offre une réduction massive de l'espace sur carte et du poids. Comparée à d'autres LED SMD jaunes, sa structure de tri spécifique pour l'intensité lumineuse (P2, Q1, Q2), la longueur d'onde dominante (D3, D4) et la tension directe (0, 1, 2) offre aux concepteurs un degré élevé de contrôle sur l'uniformité des performances visuelles et électriques de leur produit final. Le large angle de vision de 140 degrés est un avantage clé pour les applications de rétroéclairage par rapport aux dispositifs à angle plus étroit.

10. Questions Fréquemment Posées (FAQ)

Q : Quelle est la cause principale de défaillance des LED en application ?

R : La cause la plus courante est le surcourant dû à un circuit de limitation de courant inadéquat ou absent, ou au pilotage de la LED à partir d'une source de tension non régulée. La surcontrainte thermique due à une chaleur de soudure excessive ou à un fonctionnement à température ambiante élevée est un autre facteur majeur.

Q : Puis-je piloter cette LED directement à partir d'une alimentation logique 3,3V ou 5V ?

R : Non. Vous devez toujours utiliser une résistance de limitation de courant en série. Par exemple, avec une alimentation de 5V et une VF typique de 2,0V à 20mA, la résistance requise serait (5V - 2,0V) / 0,02A = 150 Ohms. Calculez toujours pour la VF maximale pour garantir un courant sûr.

Q : Pourquoi les informations de stockage et de cuisson sont-elles si importantes ?

R : Les boîtiers SMD peuvent absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut se vaporiser rapidement, créant une pression interne qui peut fissurer le boîtier en résine époxy (effet "pop-corn"), conduisant à une défaillance immédiate ou latente.

Q : Comment interpréter les codes de tri sur l'étiquette ?

R : Le code CAT correspond au lot d'intensité lumineuse (ex. : Q1), le code HUE au lot de longueur d'onde dominante (ex. : D4) et le code REF au lot de tension directe (ex. : 1). Sélectionner des pièces avec les mêmes codes de tri garantit une variation minimale au sein d'un lot de production.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état avec une luminosité uniforme.Un concepteur crée un panneau de contrôle avec 20 indicateurs LED jaune. Pour s'assurer que toutes les LED paraissent également brillantes, il spécifie des LED du même lot d'intensité lumineuse (ex. : toutes du lot Q1 : 72-90 mcd). Pour simplifier la conception du circuit de pilotage et garantir un courant constant, il spécifie également des LED du même lot de tension directe (ex. : toutes du lot 1 : 1,95-2,15V). Il calcule une valeur unique de résistance de limitation de courant en utilisant la VF maximale de ce lot (2,15V) pour garantir qu'aucune LED ne dépasse 20mA même avec des tolérances de tension d'alimentation. Le large angle de vision de 140 degrés assure que les indicateurs sont visibles depuis diverses positions de l'opérateur. Le petit boîtier 17-21 leur permet de placer les indicateurs très proches les uns des autres sur un PCB dense.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les Diodes Électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons du matériau de type n se recombinent avec les trous du matériau de type p dans la région active. Pour cette LED jaune brillante spécifique, le matériau semi-conducteur est l'AlGaInP. La largeur de bande interdite de ce semi-conducteur composé détermine la longueur d'onde (couleur) des photons émis. Dans ce cas, la largeur de bande est conçue pour produire des photons avec une longueur d'onde centrée autour de 591 nm, que l'œil humain perçoit comme du jaune brillant. L'encapsulant en résine époxy transparente protège la puce semi-conductrice et agit comme une lentille, façonnant la sortie lumineuse selon l'angle de vision spécifié de 140 degrés.

13. Tendances technologiques

La tendance pour les LED d'indication et de rétroéclairage continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par unité de puissance électrique), des tailles de boîtier plus petites pour permettre des dispositifs toujours plus compacts, et une meilleure constance et stabilité des couleurs sur la température et la durée de vie. Il y a également une forte impulsion vers une adoption plus large de matériaux et de processus de fabrication respectueux de l'environnement, comme en témoigne la conformité RoHS, REACH et sans halogène de ce produit. L'intégration, comme l'incorporation de la résistance de limitation de courant ou des diodes de protection dans le boîtier LED lui-même, est une autre tendance en cours pour simplifier la conception des circuits et économiser de l'espace sur carte. Pour les LED jaunes, l'AlGaInP reste la technologie de matériau haute performance dominante, avec des améliorations continues de ses processus de croissance épitaxiale pour obtenir une meilleure efficacité et un contrôle plus serré de la longueur d'onde.