LED SMD à lentille diffusante bicolore (Rouge/Vert) - Dimensions du boîtier - Tension directe 1,8-2,4V - Puissance dissipée 72mW - Fiche technique

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) pour montage en surface (SMD) intégrant une configuration bicolore (Rouge et Vert) dans un seul boîtier. Le dispositif utilise une lentille diffusante, qui contribue à obtenir une distribution de lumière plus large et plus uniforme, le rendant adapté aux applications nécessitant des fonctions d'indicateur ou de rétroéclairage avec différenciation de couleur. La LED est construite en utilisant la technologie AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour les deux puces de couleur, réputée pour son efficacité et sa luminosité. Elle est conçue pour être compatible avec les équipements automatisés de pick-and-place et les processus standards de soudage par refusion infrarouge, s'alignant ainsi sur les flux de travail modernes de fabrication électronique.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Ces valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. Pour les puces rouge et verte, le courant continu direct permanent est de 30 mA. Le courant direct de crête, applicable en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms), est de 80 mA. La tension inverse maximale admissible est de 5 V. La puissance totale dissipée pour chaque puce est de 72 mW. Le dispositif est conçu pour fonctionner dans une plage de température de -40°C à +85°C et peut être stocké dans des environnements allant de -40°C à +100°C.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Les principaux paramètres de performance sont mesurés à Ta=25°C et avec un courant de test standard (IF) de 20 mA.

• Intensité lumineuse (Iv) :Pour la puce rouge, l'intensité lumineuse minimale est de 112,0 mcd, avec un maximum de 280,0 mcd. La puce verte a un minimum de 71,0 mcd et un maximum de 224,0 mcd. La valeur typique n'est pas spécifiée, indiquant que la performance est gérée par un tri (binning).
• Angle de vision (2θ1/2) :L'angle de vision total typique est de 120 degrés, ce qui signifie que l'angle hors axe où l'intensité chute à la moitié de sa valeur sur l'axe est de 60 degrés. Cet angle large est caractéristique d'une lentille diffusante.
• Longueur d'onde :La puce rouge a une longueur d'onde d'émission de crête typique (λP) de 639 nm et une longueur d'onde dominante (λd) de 631 nm. La puce verte a une λP typique de 574 nm et une λd de 571 nm. La demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) est de 20 nm pour le rouge et de 15 nm pour le vert.
• Tension directe (VF) :La tension directe pour les deux couleurs varie d'un minimum de 1,8 V à un maximum de 2,4 V à 20 mA, avec une tolérance notée de ±0,1 V.
• Courant inverse (IR) :Le courant inverse maximal est de 10 μA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5 V est appliquée.

3. Explication du système de tri (Binning)

Pour garantir la cohérence dans les applications, les LED sont triées en catégories (bins) en fonction de leur intensité lumineuse. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences de luminosité spécifiques.

3.1 Tri pour la couleur rouge

L'intensité lumineuse pour la puce rouge est catégorisée en quatre bins : R1 (112,0-140,0 mcd), R2 (140,0-180,0 mcd), S1 (180,0-224,0 mcd) et S2 (224,0-280,0 mcd).

3.2 Tri pour la couleur verte

La puce verte utilise cinq bins : Q1 (71,0-90,0 mcd), 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). Une tolérance de ±11 % est appliquée à chaque bin d'intensité.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes typiques de caractéristiques électriques et optiques. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, de telles courbes illustrent généralement la relation entre le courant direct et la tension directe (courbe IV), la variation de l'intensité lumineuse avec le courant direct, la dépendance de la tension directe et de l'intensité lumineuse à la température, et la distribution spectrale de puissance. L'analyse de ces courbes est cruciale pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard, telles que différents courants d'alimentation ou températures ambiantes.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du dispositif et assignation des broches

La LED est conforme à un contour de boîtier standard EIA. Le dessin dimensionnel spécifique est référencé. L'assignation des broches pour la LED bicolore est la suivante : les broches 1 et 2 sont assignées à la puce rouge, et les broches 3 et 4 sont assignées à la puce verte. Toutes les dimensions sont en millimètres, avec une tolérance générale de ±0,2 mm sauf indication contraire.

5.2 Conditionnement en bande et bobine

Les composants sont fournis en bande de 8 mm sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces, compatibles avec l'assemblage automatisé. Chaque bobine contient 2000 pièces. Le conditionnement suit les spécifications EIA-481-1-B. Les notes précisent que les emplacements vides sont scellés, la quantité minimale de commande pour les restes est de 500 pièces, et un maximum de deux composants manquants consécutifs est autorisé par bobine.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Pour les processus de soudage sans plomb, un profil de refusion infrarouge conforme à la norme J-STD-020B est recommandé. Les paramètres clés incluent une température de préchauffage de 150-200°C, un temps de préchauffage maximum de 120 secondes, une température de pic ne dépassant pas 260°C, et un temps au-dessus du liquidus (ou au pic) maximum de 10 secondes. La refusion doit être effectuée un maximum de deux fois.

6.2 Soudage manuel

Si un fer à souder est utilisé, la température de la pointe ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de soudage par broche doit être limité à 3 secondes maximum. Le soudage manuel ne doit être effectué qu'une seule fois.

6.3 Stockage et manipulation

Pour les sachets anti-humidité non ouverts avec dessiccant, les LED doivent être stockées à ≤30°C et ≤70% d'HR et utilisées dans l'année. Une fois ouverts, l'environnement de stockage doit être ≤30°C et ≤60% d'HR. Les composants retirés de leur emballage d'origine doivent subir une refusion IR dans les 168 heures. Pour un stockage au-delà de cette période, un séchage à environ 60°C pendant au moins 48 heures avant l'assemblage est recommandé.

6.4 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire, seuls des solvants spécifiés comme l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique doivent être utilisés. La LED doit être immergée à température normale pendant moins d'une minute. Les produits chimiques non spécifiés doivent être évités car ils pourraient endommager le boîtier.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED bicolore est bien adaptée pour les indicateurs d'état, les indicateurs d'alimentation/charge, le rétroéclairage d'icônes ou de symboles nécessitant deux états de couleur (par ex., marche/arrêt, actif/veille, prêt/attente), et les affichages d'électronique grand public. La lentille diffusante la rend idéale pour les applications où un large angle de vision et une lumière douce, non éblouissante, sont souhaités.

7.2 Considérations de conception

Méthode d'alimentation :Les LED sont des dispositifs à commande par courant. Pour garantir une luminosité uniforme, surtout lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle, une résistance limitant le courant doit être utilisée en série avec chaque LED ou chaque canal de couleur. La valeur de la résistance est calculée en fonction de la tension d'alimentation (Vcc), du courant direct souhaité (IF, typiquement 20 mA), et de la tension directe (VF) de la LED : R = (Vcc - VF) / IF.

Gestion thermique :Bien que la puissance dissipée soit relativement faible, assurer une disposition adéquate du PCB pour la dissipation thermique est une bonne pratique, surtout dans des environnements à haute température ambiante ou lors d'un fonctionnement proche des valeurs maximales.

Polarité et placement :L'orientation correcte selon le diagramme d'assignation des broches est critique. La disposition recommandée des plots de fixation sur le PCB doit être suivie pour assurer un soudage correct et une stabilité mécanique.

8. Comparaison et différenciation technique

Les principaux points de différenciation de ce composant incluent sa capacité bicolore dans un seul boîtier SMD, économisant de l'espace sur la carte par rapport à l'utilisation de deux LED discrètes. L'utilisation de la technologie AlInGaP offre généralement une efficacité plus élevée et une meilleure stabilité des performances en fonction de la température par rapport à certains autres systèmes de matériaux pour les couleurs rouge et ambre. L'angle de vision de 120 degrés fourni par la lentille diffusante offre une visibilité plus large. La conformité RoHS et la compatibilité avec les processus de refusion sans plomb le rendent adapté à une fabrication moderne et respectueuse de l'environnement.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Puis-je alimenter les puces rouge et verte simultanément pour créer une couleur jaune/orange ?

R : Bien que cela soit possible électriquement, le mélange de couleurs en alimentant les deux puces nécessite un contrôle précis du courant pour obtenir une chromaticité spécifique. La fiche technique ne fournit pas de spécifications pour les couleurs mélangées, donc les résultats peuvent varier. Pour un mélange de couleurs dédié, une LED RGB dédiée avec des coordonnées de couleur caractérisées est recommandée.

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 à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale. La longueur d'onde dominante (λd) est dérivée du diagramme de chromaticité CIE et représente la longueur d'onde unique du spectre qui correspond à la couleur perçue de la LED. La λd est plus pertinente pour la spécification de la couleur dans les applications d'affichage.

Q : Comment sélectionner le bon bin pour mon application ?

R : Choisissez un bin en fonction de la luminosité minimale requise pour votre conception dans les pires conditions (par ex., tension directe maximale, haute température). Utiliser un bin avec une intensité minimale plus élevée fournit une marge de conception. La cohérence entre plusieurs unités dans un produit est obtenue en spécifiant un seul code de bin.

10. Cas pratique d'application

Scénario : Indicateur d'état double pour un appareil portable

Dans un moniteur médical portatif, cette LED peut être utilisée pour indiquer l'état de la batterie. Lorsque la batterie se charge, la LED verte s'allume. Lorsque la batterie est faible, la LED rouge s'allume. Une broche GPIO d'un microcontrôleur peut contrôler chaque couleur via un simple circuit de commutation à transistor avec une résistance en série. Le large angle de vision garantit que l'état est visible sous différents angles. La conception doit tenir compte de la différence de tension directe et s'assurer que la résistance limitant le courant est calculée séparément pour chaque couleur si elles sont alimentées par la même ligne de tension, bien que leurs plages de VF soient similaires dans ce cas.

11. Introduction au principe de fonctionnement

L'émission de lumière dans une LED AlInGaP est basée sur l'électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active. Leur recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite des matériaux semi-conducteurs dans la région active. Une lentille diffusante, généralement en époxy ou en silicone avec des particules de diffusion, est moulée sur la puce. Cette lentille diffuse la lumière, élargissant le faisceau d'émission d'un faisceau étroit à une distribution large, de type lambertienne, augmentant ainsi l'angle de vision effectif.

12. Tendances technologiques

La tendance générale des LED indicatrices SMD continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), permettant la même luminosité à des courants plus faibles, ce qui réduit la consommation d'énergie et la génération de chaleur. Il y a également une poussée vers la miniaturisation tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques. Une fiabilité accrue dans des conditions environnementales sévères (température, humidité) est un objectif constant. De plus, l'intégration de multiples couleurs et même de circuits intégrés de contrôle intégrés (comme les LED RGB adressables) dans des empreintes de boîtier standard devient plus courante, offrant une plus grande fonctionnalité par unité de surface sur le PCB.