Fiche technique LED SMD jaune diffusée AlInGaP - Angle de vision de 120 degrés - Tension directe 1,8-2,4V - Puissance dissipée 72mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) utilisant un matériau semi-conducteur à base de phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium (AlInGaP) pour produire une lumière jaune diffusée. Conçu pour l'assemblage automatisé sur circuit imprimé (CI), ce composant se caractérise par son encombrement miniature, le rendant adapté aux applications à espace restreint dans un large éventail d'équipements électroniques.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent sa conformité aux directives de restriction des substances dangereuses (RoHS), sa compatibilité avec les équipements automatisés de placement et son aptitude aux procédés de soudage par refusion infrarouge (IR). Elle est fournie sur bande de 8 mm standard, enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, facilitant la fabrication en grande série. Le composant est préconditionné selon les normes de sensibilité à l'humidité JEDEC Niveau 3. Ses applications cibles couvrent les infrastructures de télécommunications, les équipements de bureautique, les appareils électroménagers, les panneaux de contrôle industriels et la signalétique intérieure. Les utilisations spécifiques incluent les indicateurs d'état, l'éclairage symbolique et le rétroéclairage de façade.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Une compréhension complète des limites opérationnelles et des performances du composant dans des conditions standard est essentielle pour une conception de circuit fiable.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement à ces limites n'est pas garanti. Toutes les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Puissance dissipée (Pd) :72 mW. C'est la puissance maximale que le composant peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct de crête (I_F(peak)) :80 mA. Ce courant n'est autorisé qu'en conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA DC. C'est le courant maximal recommandé pour un fonctionnement continu.
• 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

Ces paramètres définissent les performances typiques du composant dans des conditions normales de fonctionnement, mesurées à Ta=25°C et avec un courant de test (I_F) de 20mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_V) :S'étend d'un minimum de 140,0 mcd à un maximum de 450,0 mcd. La valeur typique se situe dans cette plage. L'intensité est mesurée à l'aide d'un capteur et d'un filtre combinés qui se rapprochent de la courbe de réponse de l'œil photopique (CIE).
• Angle de vision (2θ_1/2) :120 degrés (typique). Cet angle de vision large, défini comme l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur axiale, résulte de la lentille diffusée, offrant un motif d'éclairage large et uniforme adapté aux applications d'indicateurs.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :Approximativement 592 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance atteint son maximum.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Spécifiée entre 584,5 nm et 594,5 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain pour définir la couleur (jaune) et est dérivée des coordonnées chromatiques CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Approximativement 15 nm (typique). Cela indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise.
• Tension directe (V_F) :S'étend de 1,8 V (min) à 2,4 V (max) à 20mA. La valeur typique se situe dans cette plage. Ce paramètre est crucial pour la conception du pilote et la sélection de l'alimentation.
• Courant inverse (I_R) :Maximum de 10 μA lorsqu'une tension inverse (V_R) de 5V est appliquée. Il est essentiel de noter que le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; cette condition de test est uniquement pour la caractérisation.

3. Explication du système de classement par bacs

Pour assurer la cohérence de la production et permettre aux concepteurs de sélectionner des LED avec des caractéristiques très groupées, les composants sont triés en bacs selon des paramètres clés.

3.1 Classement par tension directe (V_f)

Les unités sont en Volts (V) mesurés à I_F= 20mA. Chaque bac a une tolérance de ±0,1V.

• Bac D2 :1,8V (Min) à 2,0V (Max)
• Bac D3 :2,0V (Min) à 2,2V (Max)
• Bac D4 :2,2V (Min) à 2,4V (Max)

3.2 Classement par intensité lumineuse (I_V)

Les unités sont en millicandelas (mcd) mesurés à I_F= 20mA. La tolérance sur chaque bac est de ±11%.

• Bac R2 :140,0 mcd à 180,0 mcd
• Bac S1 :180,0 mcd à 224,0 mcd
• Bac S2 :224,0 mcd à 280,0 mcd
• Bac T1 :280,0 mcd à 355,0 mcd
• Bac T2 :355,0 mcd à 450,0 mcd

3.3 Classement par longueur d'onde dominante (W_d)

Les unités sont en nanomètres (nm) mesurés à I_F= 20mA. La tolérance pour chaque bac est de ±1nm.

• Bac H :584,5 nm à 587,0 nm
• Bac J :587,0 nm à 589,5 nm
• Bac K :589,5 nm à 592,0 nm
• Bac L :592,0 nm à 594,5 nm

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut des courbes caractéristiques typiques qui illustrent la relation entre divers paramètres. Ces courbes sont essentielles pour comprendre le comportement du composant dans des conditions non standard.

4.1 Caractéristique Courant vs. Tension (I-V)

Cette courbe montre la relation entre la tension directe (V_F) et le courant direct (I_F). Pour les LED AlInGaP, cette courbe est typiquement exponentielle. Les concepteurs l'utilisent pour déterminer la tension d'alimentation nécessaire pour un courant de fonctionnement souhaité et pour calculer la puissance dissipée (P_d= V_F* I_F).

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Ce graphique représente comment la sortie lumineuse (I_V) varie avec le courant d'alimentation (I_F). La relation est généralement linéaire dans la plage de fonctionnement recommandée mais saturera à des courants plus élevés. C'est crucial pour concevoir des circuits où un contrôle de la luminosité via le courant est requis.

4.3 Dépendance à la température

Des courbes montrant la variation de la tension directe et de l'intensité lumineuse avec la température ambiante sont généralement incluses. L'intensité lumineuse diminue généralement lorsque la température de jonction augmente, tandis que la tension directe diminue. Cette information est vitale pour les applications fonctionnant dans des environnements à températures extrêmes.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et polarité

Le composant est conforme à un profil de boîtier SMD standard de l'industrie. Des dessins mécaniques détaillés spécifient la longueur, la largeur, la hauteur, l'espacement des broches et les tolérances générales (typiquement ±0,2mm). Le boîtier comporte une lentille diffusée pour obtenir l'angle de vision spécifié de 120 degrés. La polarité est indiquée par une marque de cathode ou une géométrie spécifique du plot sur l'empreinte du composant.

5.2 Configuration recommandée des plots de soudure sur CI

Un modèle de pastille est fourni pour assurer un soudage fiable et une gestion thermique appropriée. Cela inclut les dimensions recommandées des plots de soudure et leur espacement pour éviter les ponts de soudure et assurer une liaison mécanique solide pendant les procédés de refusion.

6. Directives 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 procédés de soudage sans plomb (Pb-free), est fourni. Les paramètres clés incluent :

• Température de préchauffage :150°C à 200°C.
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes.
• Température de pic :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Maximum 10 secondes (il est recommandé de ne pas dépasser deux cycles de refusion).

Il est souligné que le profil optimal dépend de la conception spécifique du CI, de la pâte à souder et du four, et doit être caractérisé en conséquence.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, les limites suivantes doivent être respectées :

• Température du fer à souder :Maximum 300°C.
• Durée de soudage :Maximum 3 secondes par joint. Cette opération ne doit être effectuée qu'une seule fois.

6.3 Conditions de stockage et de manipulation

Un stockage approprié est essentiel pour éviter l'absorption d'humidité, qui peut provoquer un "effet pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant la refusion.

• Emballage scellé :Stocker à ≤30°C et ≤70% d'Humidité Relative (HR). Utiliser dans un délai d'un an.
• Emballage ouvert :Stocker à ≤30°C et ≤60% HR. Les composants doivent être refondus dans les 168 heures (7 jours) suivant l'exposition. Pour un stockage plus long, utiliser un conteneur scellé avec dessiccant ou un dessiccateur à azote.
• Séchage (Baking) :Si l'exposition dépasse 168 heures, sécher à environ 60°C pendant au moins 48 heures avant l'assemblage pour éliminer l'humidité.

6.4 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est requis, utiliser uniquement les solvants spécifiés. L'immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute est recommandée. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager le boîtier de la LED.

7. Considérations de conception pour l'application

7.1 Méthode d'alimentation

Les LED sont des dispositifs à commande par courant. Pour assurer une luminosité uniforme lors de l'alimentation de plusieurs LED, elles doivent être connectées en série avec une résistance de limitation de courant ou, de préférence, alimentées par une source de courant constant. La connexion directe des LED en parallèle n'est pas recommandée en raison des variations de tension directe (V_F), ce qui peut entraîner un déséquilibre de courant important et une luminosité inégale.

7.2 Gestion thermique

Bien que la puissance dissipée soit relativement faible (72mW max), une conception thermique appropriée sur le CI reste importante, surtout lors d'un fonctionnement à haute température ambiante ou près du courant maximal. Une température de jonction excessive réduira la sortie lumineuse et raccourcira la durée de vie du composant. Assurer une surface de cuivre adéquate autour des plots de soudure aide à la dissipation thermique.

7.3 Précautions d'application

Ce produit est destiné à être utilisé dans des équipements électroniques commerciaux et industriels standard. Une consultation spéciale est requise pour les applications exigeant une fiabilité exceptionnelle ou où une défaillance pourrait compromettre la sécurité, comme dans l'aviation, les dispositifs médicaux de maintien des fonctions vitales ou les systèmes de contrôle des transports. Les concepteurs doivent respecter toutes les valeurs maximales absolues et les conditions de fonctionnement recommandées.

8. Spécifications d'emballage et de bobine

Les LED sont fournies sur une bande porteuse gaufrée de 8 mm de large scellée avec une bande de couverture, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 2000 pièces. L'emballage est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481. Les détails dimensionnels clés pour l'alvéole de la bande et le moyeu/la collerette de la bobine sont fournis pour assurer la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatisés.

9. Comparaison et différenciation techniques

Les principaux points de différenciation de cette LED jaune AlInGaP sont la combinaison d'un large angle de vision de 120 degrés (permis par la lentille diffusée) et les propriétés de couleur spécifiques du système de matériau AlInGaP, qui offre généralement une haute efficacité lumineuse et une bonne stabilité des couleurs en fonction de la température et du courant par rapport à certaines autres technologies d'émission jaune. La structure détaillée de classement par bacs pour V_F, I_V, et λ_d permet une sélection précise dans les applications critiques en termes de couleur ou de luminosité.

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

10.1 Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?

La Longueur d'onde de crête (λ_P) est la longueur d'onde physique à laquelle la LED émet le plus de puissance optique. La Longueur d'onde dominante (λ_d) est une valeur calculée basée sur la perception des couleurs humaine (coordonnées CIE) et représente la longueur d'onde unique de la couleur spectrale pure qui correspond à la couleur perçue de la LED. Pour la conception, la longueur d'onde dominante est plus pertinente pour la spécification de la couleur.

10.2 Puis-je alimenter cette LED en continu à 30mA ?

Oui, 30mA DC est le courant direct continu maximal nominal. Cependant, pour une longévité et une fiabilité optimales, il est souvent conseillé de fonctionner en dessous du maximum absolu, par exemple, au courant de test typique de 20mA. Le courant d'alimentation réel doit être déterminé en fonction de la luminosité requise et des conditions thermiques de l'application.

10.3 Pourquoi y a-t-il une limite de temps stricte pour la refusion après ouverture de l'emballage ?

Les boîtiers SMD peuvent absorber l'humidité de l'atmosphère. 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 ou délaminer les interfaces internes - une défaillance connue sous le nom d'"effet pop-corn". La durée de vie de 168 heures est le temps d'exposition maximal recommandé pour lequel ce risque est maîtrisé, en supposant un stockage dans les limites de température et d'humidité spécifiées.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs multiples pour un routeur réseau.Le panneau nécessite plusieurs LED d'état jaunes d'une luminosité uniforme. Le concepteur sélectionne des LED du même bac d'Intensité (par ex., Bac T1 : 280-355 mcd) pour garantir une variation visuelle minimale. Pour simplifier la conception de l'alimentation, des LED d'un bac de Tension directe plus serré sont choisies (par ex., Bac D3 : 2,0-2,2V). Les LED sont alimentées en configuration série à partir d'une ligne de 12V en utilisant un pilote à courant constant réglé à 20mA, assurant un courant identique à travers chaque LED et une correspondance parfaite de la luminosité. Le large angle de vision de 120 degrés garantit que les indicateurs sont clairement visibles sous différents angles dans un environnement de bureau. Le tracé du CI inclut la géométrie de plot recommandée et une petite liaison de décharge thermique vers un plan de masse pour la dissipation de chaleur.

12. Principe de fonctionnement

Cette LED est basée sur une hétérostructure semi-conductrice en phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium (AlInGaP). Lorsqu'une tension de polarisation directe dépassant l'énergie de bande interdite du matériau est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent de manière radiative. L'énergie libérée lors de cette recombinaison correspond à des photons dans la plage de longueurs d'onde jaune (environ 590 nm). La lentille en époxy diffusée encapsulant la puce semi-conductrice diffuse la lumière émise, élargissant le diagramme de rayonnement d'un faisceau étroit à l'angle de vision spécifié de 120 degrés, créant une apparence plus diffuse et uniforme adaptée aux applications d'indicateurs.

13. Tendances technologiques

La technologie LED à montage en surface continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée, des tailles de boîtier plus petites et un rendu des couleurs amélioré. Bien que l'AlInGaP reste un matériau dominant pour les LED rouges, oranges et jaunes à haute efficacité, la recherche en cours se concentre sur l'optimisation des structures épitaxiales et des systèmes de phosphores pour repousser davantage les limites d'efficacité. Les tendances en matière de boîtiers incluent des conceptions de gestion thermique améliorées dans le même encombrement et le développement de profils encore plus fins pour l'électronique grand public ultra-mince. La quête d'automatisation et de fiabilité continue d'affiner les normes pour l'emballage en bande et bobine et la compatibilité avec le soudage par refusion.