Fiche technique LED SMD 15-21/S3C-AP1Q2/2T - Orange rougeâtre - 2.0V - 60mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED à montage en surface (SMD) compacte et performante. Le composant est conçu pour les processus d'assemblage électronique modernes, offrant un équilibre entre rendement lumineux, fiabilité et facilité d'intégration dans les applications à espace limité.

1.1 Avantages principaux et positionnement produit

L'avantage principal de cette LED est son encombrement miniature, qui permet des réductions significatives de la taille du circuit imprimé (PCB) et une densité de composants plus élevée. Cela conduit à des conceptions de produits finaux plus compacts. Le composant est léger, le rendant particulièrement adapté aux appareils électroniques portables et miniatures. Il est présenté sur une bande de 8mm enroulée sur une bobine de 7 pouces de diamètre, garantissant la compatibilité avec les équipements automatisés standard de prélèvement et de placement utilisés dans la fabrication en grande série.

1.2 Marché cible et applications

Cette LED est polyvalente et cible plusieurs domaines d'application clés. Son utilisation principale est le rétroéclairage, notamment pour les tableaux de bord d'instrumentation, les commutateurs et les symboles. Elle convient également parfaitement aux équipements de télécommunication, servant d'indicateurs d'état et de rétroéclairage dans des appareils comme les téléphones et les télécopieurs. De plus, elle peut être utilisée pour le rétroéclairage plat de petits écrans LCD et pour des applications d'indicateur général nécessitant un signal orange rougeâtre.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques de la LED, tels que définis dans les conditions de test standard (Ta=25°C).

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Elles ne sont pas destinées au fonctionnement normal.

• Tension inverse (V_R):5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct continu (I_F):25 mA. Le courant continu maximal pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Courant direct de crête (I_FP):60 mA (Rapport cyclique 1/10 @ 1kHz). Cette valeur permet des impulsions courtes de courant plus élevé, utiles pour le multiplexage ou les schémas de fonctionnement pulsé.
• Puissance dissipée (P_d):60 mW. La quantité maximale de puissance que le composant peut dissiper sous forme de chaleur sans dépasser ses limites thermiques.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du corps humain (HBM):2000 V. Cela indique un niveau modéré de robustesse ESD ; des procédures de manipulation appropriées sont toujours recommandées.
• Température de fonctionnement (T_opr):-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le composant est spécifié pour fonctionner.
• Température de stockage (T_stg):-40°C à +90°C.
• Température de soudage:Le composant peut supporter un soudage par refusion avec une température de pointe de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes, ou un soudage manuel à 350°C pendant jusqu'à 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres définissent la performance de la LED dans des conditions de fonctionnement typiques (I_F=20mA, Ta=25°C).

• Intensité lumineuse (I_v):45,0 mcd (Min), 112,0 mcd (Max). La valeur typique se situe dans cette large plage, qui est gérée via un système de tri (voir Section 3). L'angle de vision (2θ_1/2) est typiquement de 130 degrés, fournissant un motif d'émission large et diffus.
• Caractéristiques spectrales:
  • Longueur d'onde de crête (λ_p):Typiquement 621 nm.
  • Longueur d'onde dominante (λ_d):605,5 nm (Min), 625,5 nm (Max). C'est la longueur d'onde perçue par l'œil humain et elle est également soumise au tri.
  • Largeur de bande spectrale (Δλ):Typiquement 18 nm, définissant la pureté de la couleur.
• Caractéristiques électriques:
  • Tension directe (V_F):1,70 V (Min), 2,00 V (Typ), 2,40 V (Max) à I_F=20mA. Cette tension relativement basse est caractéristique de la technologie des matériaux AlGaInP.
  • Courant inverse (I_R):10 μA (Max) à V_R=5V. Une note critique spécifie que le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; ce paramètre de test est uniquement pour la caractérisation des fuites.

2.3 Considérations thermiques

La performance des LED est fortement dépendante de la température. La courbe de déclassement du courant direct est essentielle pour la conception. Lorsque la température ambiante (T_a) augmente au-dessus de 25°C, le courant direct continu maximal autorisé doit être réduit linéairement pour éviter la surchauffe et une dégradation accélérée. La courbe de déclassement fournit la relation spécifique, garantissant que la température de jonction reste dans des limites sûres.

3. Explication du système de tri

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont triées ("binned") en fonction de paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques d'application en termes de luminosité et de couleur.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Le rendement lumineux est classé en quatre groupes (P1, P2, Q1, Q2), chacun couvrant une plage spécifique de 45,0 mcd à 112,0 mcd. Par exemple, le groupe Q2 contient les LED dont l'intensité est comprise entre 90,0 et 112,0 mcd. Une tolérance de ±11% s'applique au sein de chaque groupe.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La couleur (longueur d'onde dominante) est triée en cinq groupes (E1 à E5), couvrant de 605,5 nm à 625,5 nm par pas d'environ 4nm. Le groupe E4, par exemple, couvre 617,5 à 621,5 nm. Une tolérance plus stricte de ±1nm est maintenue au sein de chaque groupe de longueur d'onde.

3.3 Tri par tension directe

La fiche technique note une tolérance de tension directe de ±0,1V, bien qu'un tableau de tri spécifique pour V_Fne soit pas fourni dans l'extrait. Cette tolérance serrée aide à concevoir des circuits d'alimentation en courant cohérents.

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques fournissent une compréhension plus approfondie du comportement de la LED dans des conditions variables.

4.1 Distribution spectrale

La courbe spectrale montre un pic unique et bien défini centré autour de 621 nm, confirmant l'émission orange rougeâtre du matériau de puce AlGaInP. La bande passante étroite indique une bonne saturation des couleurs.

4.2 Diagramme de rayonnement

Le diagramme polaire illustre la distribution spatiale de la lumière. L'angle de vision typique de 130 degrés est confirmé, montrant un motif d'émission quasi-Lambertien (cosinus) où l'intensité est maximale à 0 degré (perpendiculaire à la puce) et diminue progressivement vers les côtés.

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

Cette courbe montre la relation exponentielle typique d'une diode. La tension augmente brusquement à très faible courant puis augmente de manière plus linéaire dans la plage de fonctionnement normale (environ 2,0V à 20mA).

4.4 Intensité lumineuse relative vs. Courant direct

Ce graphique démontre que le rendement lumineux est approximativement proportionnel au courant direct dans la plage de fonctionnement, bien que l'efficacité puisse légèrement diminuer à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la chaleur.

4.5 Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante

Il s'agit d'une courbe critique montrant l'extinction thermique. Lorsque la température ambiante augmente, l'intensité lumineuse diminue. Le rendement peut chuter significativement lorsque la température approche la limite de fonctionnement maximale, un facteur clé pour les conceptions en environnements chauds.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est conforme au contour du boîtier SMD "15-21". Des dessins dimensionnels détaillés spécifient la longueur, la largeur, la hauteur et les positions des broches avec une tolérance standard de ±0,1mm sauf indication contraire. Ces informations sont cruciales pour la conception de l'empreinte PCB et les vérifications d'encombrement.

5.2 Identification de la polarité

Une marque de cathode claire est indiquée sur le boîtier, essentielle pour une orientation correcte lors de l'assemblage. Installer la LED en polarité inverse l'empêchera de s'allumer et pourra la soumettre à une contrainte de tension inverse.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

Une manipulation appropriée est vitale pour la fiabilité.

6.1 Limitation du courant

Une résistance de limitation de courant externe est obligatoire. La caractéristique I-V exponentielle de la LED signifie qu'une petite augmentation de tension peut provoquer une augmentation importante et potentiellement destructrice du courant. La résistance fixe le point de fonctionnement.

6.2 Sensibilité à l'humidité et stockage

Les composants sont conditionnés dans un sachet barrière résistant à l'humidité avec un dessiccant. Le sachet ne doit pas être ouvert avant que les composants ne soient prêts à être utilisés. Après ouverture, les LED non utilisées doivent être stockées dans des conditions de 30°C/60%HR ou moins et utilisées dans les 168 heures (7 jours). Si cette durée est dépassée, un séchage à 60±5°C pendant 24 heures est requis avant la refusion pour éviter les dommages par "effet pop-corn" pendant le soudage.

6.3 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion sans plomb détaillé est fourni :

• Préchauffage :150-200°C pendant 60-120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (217°C) :60-150 secondes.
• Température de pointe :260°C maximum, maintenue pendant pas plus de 10 secondes.
• Taux de chauffage/refroidissement :Maximum 6°C/sec et 3°C/sec, respectivement.

La refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois. Il faut éviter toute contrainte sur le corps de la LED pendant le chauffage.

6.4 Soudage manuel et retouche

Si un soudage manuel est nécessaire, la température de la pointe du fer doit être inférieure à 350°C, appliquée pendant pas plus de 3 secondes par borne, en utilisant un fer de faible puissance (<25W). Un intervalle de refroidissement de >2 secondes entre les bornes est requis. La retouche est fortement déconseillée. Si elle est inévitable, un fer à souder à double tête spécialisé doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes, évitant ainsi les contraintes mécaniques sur les soudures. Le risque potentiel de dommage thermique pendant la retouche doit être évalué au préalable.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de conditionnement

Les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée avec des dimensions spécifiées pour les alvéoles et les trous d'entraînement. La bande est enroulée sur une bobine standard de 7 pouces (178mm) de diamètre. Chaque bobine contient 2000 pièces.

7.2 Détails de la bobine et de l'étiquette

Les dimensions de la bobine vide sont fournies. L'étiquette de la bobine contient des informations critiques :

• Numéro de pièce client (CPN)
• Numéro de pièce fabricant (P/N) : 15-21/S3C-AP1Q2/2T
• Quantité par conditionnement (QTY)
• Classe d'intensité lumineuse (CAT)
• Classe de chromaticité/longueur d'onde dominante (HUE)
• Classe de tension directe (REF)
• Numéro de lot (LOT No.)

Cette traçabilité est essentielle pour le contrôle qualité et l'appariement des composants en production.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Conception du circuit

Utilisez toujours une résistance en série pour fixer le courant direct. Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alim- V_F) / I_F, où V_Fdoit être prise comme la valeur maximale (2,4V) de la fiche technique pour garantir que le courant ne dépasse pas la limite dans les pires conditions. Considérez la puissance nominale de la résistance (P = I_F²* R).

8.2 Gestion thermique

Bien que le boîtier soit petit, une dissipation thermique efficace via le PCB est importante pour maintenir la luminosité et la longévité, en particulier dans les environnements à température ambiante élevée ou lors d'un pilotage proche du courant maximal. Utilisez la courbe de déclassement pour déterminer le courant de fonctionnement sûr pour la température ambiante maximale attendue de votre application. Assurez une surface de cuivre adéquate autour des pastilles de la LED sur le PCB pour servir de dissipateur thermique.

8.3 Intégration optique

Le large angle de vision de 130 degrés rend cette LED adaptée aux applications nécessitant un éclairage large et uniforme sans optique secondaire. Pour une lumière plus dirigée, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires. La résine transparente comme l'eau garantit une absorption minimale de la lumière au sein du boîtier lui-même.

9. Conformité et informations sur les matériaux

Le produit est conforme à plusieurs directives environnementales et de sécurité clés, ce qui est un avantage significatif pour la fabrication électronique moderne. Il est confirmé sans plomb, en accord avec la directive sur la restriction des substances dangereuses (RoHS). Il est également conforme au règlement REACH de l'UE concernant les substances chimiques. De plus, il répond aux exigences sans halogène, avec une teneur en Brome (Br) et en Chlore (Cl) chacune inférieure à 900 ppm, et leur somme inférieure à 1500 ppm, réduisant l'impact environnemental lors de l'élimination.

10. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED traditionnelles traversantes ou aux LED SMD plus grandes, le principal facteur de différenciation de ce boîtier 15-21 est sa miniaturisation exceptionnelle, permettant des conceptions compactes de nouvelle génération. L'utilisation du matériau semi-conducteur AlGaInP fournit une lumière orange rougeâtre efficace avec une bonne stabilité des couleurs en fonction de la température et de la durée de vie, souvent supérieure aux technologies plus anciennes comme le GaAsP. La combinaison d'un large angle de vision, d'une compatibilité SMT robuste et d'une conformité environnementale complète en fait un choix moderne et fiable pour les applications à grand volume et sensibles au coût où l'espace sur la carte est primordial.

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

11.1 Quelle valeur de résistance dois-je utiliser avec une alimentation de 5V ?

En utilisant la V_Fmax de 2,4V et un I_Fcible de 20mA : R = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ohms. La valeur standard la plus proche de 130Ω ou 150Ω conviendrait. La dissipation de puissance de la résistance serait P = (0,020)²* 130 = 0,052W, donc une résistance standard de 1/8W (0,125W) est suffisante.

11.2 Puis-je piloter cette LED sans résistance de limitation de courant si ma tension d'alimentation correspond à V_F?

No.Cela est fortement déconseillé. La tension directe a une tolérance (1,7V à 2,4V) et varie avec la température. Une tension d'alimentation fixée à, disons, 2,0V pourrait provoquer un courant excessif dans une LED avec une V_Fbasse, conduisant à une défaillance rapide. Une résistance en série est essentielle pour un fonctionnement stable et sûr.

11.3 Pourquoi le temps de stockage après ouverture du sachet est-il limité à 7 jours ?

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 délaminer le boîtier ou fissurer la puce ("effet pop-corn"). La limite de 7 jours et la procédure de séchage sont des contrôles qualité critiques pour prévenir ce mode de défaillance.

11.4 Comment interpréter les codes de tri (ex. : Q2, E4) sur l'étiquette ?

Les codes de tri vous indiquent le groupe de performance des LED sur cette bobine. "Q2" indique des LED haute luminosité (90-112 mcd). "E4" indique une longueur d'onde dominante dans la plage 617,5-621,5 nm. Utiliser des pièces du même groupe garantit l'uniformité de la luminosité et de la couleur dans votre produit.

12. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

12.1 Rétroéclairage de commutateur de tableau de bord

Dans un tableau de bord automobile, plusieurs commutateurs nécessitent un rétroéclairage uniforme et fiable. Plusieurs de ces LED peuvent être placées derrière un capot de commutateur translucide. Leur large angle de vision assure un éclairage uniforme sur toute la surface du commutateur. La faible tension de fonctionnement permet de les piloter directement à partir des systèmes régulés 5V ou 3,3V du véhicule avec de simples réseaux de résistances. La plage de température de fonctionnement élevée (-40°C à +85°C) est adaptée à l'environnement automobile.

12.2 Indicateur d'état sur un équipement réseau

Pour un indicateur "activité de liaison" ou "alimentation" sur un routeur ou un modem, une seule LED fournit un signal visuel clair. La couleur orange rougeâtre est très visible. Le composant peut être piloté par une broche GPIO d'un microcontrôleur. Une résistance en série est connectée entre la GPIO et l'anode de la LED, la cathode étant connectée à la masse. Le micrologiciel du microcontrôleur peut basculer la broche pour créer des motifs fixes ou clignotants. Le format SMD permet une conception très profilée sur le PCB du panneau avant.

13. Principe de fonctionnement

Cette LED est basée sur une puce semi-conductrice en Phosphure d'Aluminium Gallium Indium (AlGaInP). Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active de la jonction semi-conductrice. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlGaInP détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour définit la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, dans le spectre orange rougeâtre (605-625 nm). La lumière générée à l'intérieur de la puce est extraite par la surface supérieure et façonnée par la lentille en résine époxy transparente comme l'eau du boîtier.

14. Tendances technologiques

La tendance générale dans la technologie des LED d'indication et de rétroéclairage continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par unité de puissance électrique), une miniaturisation accrue au-delà des boîtiers comme le 15-21, et des gammes de couleurs plus larges. Il y a également un fort accent sur l'amélioration de la fiabilité et de la longévité dans des conditions difficiles, telles que des températures et une humidité plus élevées. L'intégration de l'électronique de contrôle, comme des pilotes à courant constant ou des contrôleurs à modulation de largeur d'impulsion (PWM), directement dans le boîtier de la LED est une autre tendance évolutive, simplifiant la conception du circuit pour l'utilisateur final. De plus, la quête de durabilité continue de stimuler les progrès dans les matériaux pour répondre à des réglementations environnementales toujours plus strictes au-delà de RoHS et REACH.