Fiche technique LED CMS - Rouge diffusé AlInGaP - Angle de vision 120° - 2,0V Typ - Puissance 72mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED à montage en surface (CMS) utilisant une lentille diffusante et une source lumineuse AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), émettant une lumière rouge. Ces LED sont conçues pour les processus d'assemblage automatisé de cartes de circuits imprimés (PCB), ce qui les rend idéales pour les applications où l'espace est limité et où une production en grande série est requise.

1.1 Avantages principaux et marchés cibles

Les principaux avantages de ce composant incluent sa compatibilité avec les équipements automatisés de placement et les processus de soudage par refusion infrarouge (IR), qui sont standard dans la fabrication électronique moderne. Il est conditionné sur bande de 8 mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, facilitant une manipulation et un assemblage efficaces. Le dispositif est conforme à la directive RoHS, garantissant le respect des réglementations environnementales. Ses applications cibles couvrent un large éventail d'électronique grand public et industrielle, y compris, mais sans s'y limiter, les équipements de télécommunication (ex. : téléphones sans fil et cellulaires), les appareils de bureautique (ex. : ordinateurs portables), les systèmes réseau, les appareils électroménagers et la signalétique intérieure. Il est couramment utilisé pour l'indication d'état, l'éclairage symbolique et le rétroéclairage de panneaux avant.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques absolues maximales

Faire fonctionner le dispositif au-delà de ces limites peut causer des dommages permanents. Les principales caractéristiques à une température ambiante (Ta) de 25°C sont :

• Dissipation de puissance (Pd) :72 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier de la LED peut dissiper en toute sécurité sous forme de chaleur.
• Courant direct continu (IF) :30 mA DC. Le courant en régime permanent maximal pour un fonctionnement fiable.
• Courant direct de crête :80 mA, permis uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms).
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +85°C.
• Plage de température de stockage :-40°C à +100°C.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Les performances typiques sont mesurées à Ta=25°C et un courant direct (IF) de 20 mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 90,0 mcd à un maximum de 280,0 mcd. La valeur réelle est déterminée par le code de tri (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ½) :120 degrés (typique). Cet angle de vision large, caractéristique d'une lentille diffusante, assure que la lumière est répartie sur une large zone plutôt que d'être hautement directionnelle.
• Longueur d'onde dominante (λd) :631 nm (typique), avec une tolérance de ±1 nm. Ce paramètre définit la couleur perçue (rouge). La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est typiquement de 639 nm.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Approximativement 15 nm, indiquant la pureté spectrale de la lumière rouge.
• Tension directe (VF) :2,0 V (typique), avec un maximum de 2,4 V à 20 mA. La tolérance est de ±0,1 V.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 µA à une tension inverse (VR) de 5V. 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 une uniformité de luminosité entre les lots de production, les LED sont triées en catégories (bins) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à 20 mA.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les codes de tri et leurs plages d'intensité correspondantes sont les suivants. La tolérance au sein de chaque catégorie est de ±11%.

• Q2 :90,0 – 112,0 mcd
• R1 :112,0 – 140,0 mcd
• R2 :140,0 – 180,0 mcd
• S1 :180,0 – 224,0 mcd
• S2 :224,0 – 280,0 mcd

Ce système permet aux concepteurs de sélectionner le grade de luminosité approprié pour leur application spécifique, en équilibrant performance et coût.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique, les relations typiques peuvent être décrites :

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

Le matériau AlInGaP présente une courbe I-V caractéristique où la tension directe augmente de manière logarithmique avec le courant. La Vf typique de 2,0V à 20mA est un paramètre clé pour la conception du circuit de commande.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Le flux lumineux (intensité lumineuse) est approximativement proportionnel au courant direct dans la plage de fonctionnement recommandée. Dépasser le courant continu maximal ne produira pas d'augmentation proportionnelle de la lumière et risque d'endommager le dispositif.

4.3 Distribution spectrale

Le spectre d'émission est centré autour de 631 nm (longueur d'onde dominante) avec une demi-largeur typique de 15 nm, produisant une couleur rouge saturée.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et polarité

Le dispositif est conforme à une empreinte de boîtier standard EIA. Des dessins dimensionnels détaillés sont fournis dans la fiche technique, toutes les dimensions étant en millimètres avec une tolérance générale de ±0,2 mm. La cathode est généralement identifiée par un marquage sur le boîtier ou une géométrie de pastille spécifique sur la bande. Le schéma de pastilles de fixation sur PCB recommandé pour le soudage par refusion infrarouge ou en phase vapeur est également spécifié pour assurer une formation correcte des joints de soudure et une stabilité mécanique.

5.2 Conditionnement en bande et bobine

Les LED sont fournies dans une bande porteuse embossée avec une bande de protection, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 2000 pièces. Le conditionnement suit les spécifications ANSI/EIA 481. Les notes clés incluent : les poches de composants vides sont scellées, et un maximum de deux composants manquants consécutifs ("lampes") est autorisé par bobine.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR

Un profil de température suggéré, conforme à la norme J-STD-020B pour les processus sans plomb, est fourni. Les paramètres critiques incluent :

• Préchauffage :150°C à 200°C.
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes.
• Température de crête :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Il est recommandé de suivre les spécifications du fabricant de la pâte à souder et les directives JEDEC.

Étant donné que la conception de la carte, la densité des composants et les caractéristiques du four varient, ce profil doit être utilisé comme une cible générique et ajusté finement pour la ligne d'assemblage spécifique.

6.2 Soudage manuel (Fer à souder)

Si une retouche manuelle est nécessaire, la température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de contact doit être limité à un maximum de 3 secondes par joint de soudure. Le resoudage ne doit être effectué qu'une seule fois.

7. Précautions de stockage et de manipulation

7.1 Conditions de stockage

• Emballage scellé :Stocker à ≤ 30°C et ≤ 70% d'Humidité Relative (HR). La durée de conservation est d'un an lorsqu'il est stocké dans le sac d'origine étanche à l'humidité avec dessiccant.
• Emballage ouvert :Les composants exposés à l'air ambiant doivent être stockés à ≤ 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.
• Stockage prolongé (Hors du sac) :Pour un stockage au-delà de 168 heures, placer les composants dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote. Les composants stockés hors du sac pendant plus de 168 heures nécessitent un séchage (bake-out) 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 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, utiliser uniquement des solvants à base d'alcool tels que l'alcool isopropylique (IPA) ou l'éthanol. Immerger la LED pendant moins d'une minute à température ambiante normale. Ne pas utiliser de nettoyants chimiques non spécifiés car ils pourraient endommager la lentille en époxy ou le boîtier.

8. Considérations de conception pour l'application

8.1 Conception du circuit de commande

Les LED sont des dispositifs commandés en courant. Pour garantir une luminosité uniforme lors de la commande de plusieurs LED, il est essentiel d'utiliser une résistance limitatrice de courant en série avec chaque LED. Il n'est pas recommandé de connecter des LED directement en parallèle sans résistances individuelles, car de légères variations de tension directe (Vf) entre les dispositifs peuvent provoquer un déséquilibre de courant significatif, entraînant une luminosité inégale et un risque de surintensité dans certaines LED. La fiche technique illustre le circuit recommandé (Circuit A) avec une résistance en série pour chaque LED.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit relativement faible (72 mW), maintenir la température de jonction de la LED dans la plage spécifiée est crucial pour la fiabilité à long terme et la stabilité du flux lumineux. Assurez-vous qu'une surface de cuivre de PCB adéquate ou des vias thermiques sont utilisés si la LED fonctionne à ou près de son courant nominal maximal, en particulier dans des environnements à température ambiante élevée.

8.3 Champ d'application et limitations

Ce composant est destiné à être utilisé dans des équipements électroniques standard. Il n'est pas conçu ou qualifié pour des applications où une haute fiabilité est critique pour la sécurité, comme dans l'aviation, le contrôle des transports, les systèmes médicaux de maintien de la vie ou les dispositifs de sécurité. Pour de telles applications, une consultation avec le fabricant pour des composants spécifiquement qualifiés est obligatoire.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparées aux anciennes technologies de LED, les LED AlInGaP offrent un rendement plus élevé et une meilleure saturation des couleurs pour les couleurs rouge et ambre. Le boîtier à lentille diffusante fournit un large angle de vision de 120 degrés, ce qui est avantageux pour les applications nécessitant un éclairage de zone large ou une visibilité sous plusieurs angles, contrairement aux LED à angle étroit utilisées pour des faisceaux focalisés. La compatibilité avec les processus de refusion IR standard la différencie des LED nécessitant un soudage manuel ou un soudage à la vague, permettant un assemblage rentable et à grande vitesse.

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

10.1 Quelle valeur de résistance utiliser pour une alimentation de 5V ?

En utilisant la loi d'Ohm (R = (Valim - Vf_LED) / I_LED) et en supposant une Vf typique de 2,0V et un courant souhaité de 20 mA : R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ohms. Une résistance standard de 150 Ω serait appropriée. Calculez toujours en utilisant la Vf maximale possible (2,4V) pour vous assurer que le courant ne dépasse pas la valeur maximale dans les pires conditions.

10.2 Puis-je utiliser cette LED en impulsions à des courants plus élevés pour des éclairs plus brillants ?

Oui, la fiche technique spécifie un courant direct de crête de 80 mA en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Cela peut être utilisé pour obtenir une luminosité instantanée plus élevée pour des applications de stroboscope ou d'indicateur, mais le courant moyen dans le temps ne doit pas entraîner une dissipation de puissance supérieure à 72 mW.

10.3 Comment interpréter le code de tri sur ma commande ?

Le code de tri (ex. : R2, S1) correspond à la plage d'intensité lumineuse. Lors de la commande, spécifier un code de tri garantit de recevoir des LED dont la luminosité se situe dans cette plage spécifique, ce qui est important pour l'uniformité de l'apparence de votre produit.

11. Exemple pratique de conception et d'utilisation

11.1 Conception d'un panneau d'indicateurs d'état

Considérons un routeur avec plusieurs LED d'état. En utilisant cette LED CMS, le concepteur devrait :

1. Sélectionner la catégorie de luminosité appropriée (ex. : R2 pour une luminosité moyenne) en fonction de la visibilité requise.
2. Concevoir le placement sur PCB en utilisant les dimensions de pastilles recommandées pour assurer un soudage et un alignement corrects.
3. Pour chaque LED, calculer et placer une résistance limitatrice de courant en série basée sur la tension d'alimentation du système (ex. : 3,3V ou 5V).
4. Suivre le profil de refusion IR recommandé pendant l'assemblage.
5. Si la carte assemblée nécessite un nettoyage, utiliser uniquement de l'alcool isopropylique.

Cette approche garantit des voyants d'état fiables, uniformes et durables.

12. Principe de fonctionnement

Cette LED est basée sur un matériau semi-conducteur AlInGaP. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de conduction de la diode est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active du semi-conducteur, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique des couches AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour définit la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, le rouge à environ 631 nm. La lentille en époxy diffusante contient des particules de diffusion qui randomisent la direction des photons émis, créant un angle de vision large et uniforme au lieu d'un faisceau étroit.

13. Tendances technologiques

La tendance générale de la technologie LED CMS continue vers une efficacité lumineuse plus élevée (plus de flux lumineux par watt d'entrée électrique), un rendu des couleurs amélioré et des tailles de boîtier plus petites permettant des conceptions à plus haute densité. Il y a également un accent sur l'amélioration de la fiabilité sous des conditions de fonctionnement à température et courant plus élevés. L'adoption généralisée du soudage sans plomb et de la conformité RoHS, comme le montre ce composant, reste une exigence standard dans la fabrication électronique mondiale.