Fiche technique LED SMD 0201 Vert - Dimensions 0,6x0,3x0,25mm - Tension 3,0-3,5V - Puissance 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) miniature à montage en surface (SMD) au format 0201. Ces LED sont conçues pour l'assemblage automatisé sur circuit imprimé (PCB) et sont idéales pour les applications où l'espace est limité. Le dispositif émet une lumière verte grâce à la technologie InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) avec une lentille transparente.

1.1 Caractéristiques

• Conforme aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses).
• Conditionnée sur bande de 12mm enroulée sur bobine de 7 pouces de diamètre pour placement automatique.
• Empreinte standard EIA (Electronic Industries Alliance).
• Entrée/sortie compatible avec les circuits intégrés (compatible C.I.).
• Conçue pour la compatibilité avec les équipements de placement automatique.
• Adaptée aux procédés de soudage par refusion infrarouge (IR).
• Préconditionnée au niveau de sensibilité à l'humidité 3 selon JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council).

1.2 Applications

This LED is suitable for a wide range of electronic equipment where small size and reliable indication are required. Typical application areas include:

• Appareils de télécommunication (ex. : téléphones sans fil, téléphones portables).
• Équipements de bureautique (ex. : ordinateurs portables, systèmes réseau).
• Appareils électroménagers et électronique grand public.
• Équipements de contrôle industriel et d'instrumentation.
• Indicateurs d'état et de puissance.
• Rétroéclairage pour panneaux avant, symboles ou petits afficheurs.
• Signalisation lumineuse.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs suivantes définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance (Pd) :70 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dégradation.
• Courant direct de crête (I_FP) :100 mA. C'est le courant direct instantané maximal autorisé, généralement spécifié en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour éviter la surchauffe.
• Courant direct continu (I_F) :20 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle la LED fonctionnera conformément à ses spécifications.
• Plage de température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C. La plage de température pour stocker le composant lorsqu'il n'est pas alimenté.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante (T_a) de 25°C et définissent les performances typiques du dispositif.

• Intensité lumineuse (I_V) :300,0 - 600,0 mcd (millicandela) à I_F= 20mA. Cela mesure la luminosité perçue de la LED par l'œil humain. La large plage indique qu'un système de tri est utilisé (voir section 3).
• Angle de vision (2θ_1/2) :110 degrés (typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité mesurée sur l'axe (directement devant la LED). Un angle de 110° fournit un faisceau large et diffus.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :525 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est maximale. La tolérance est de +/- 1 nm.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :525 - 535 nm à I_F= 20mA. C'est la longueur d'onde unique qui représente le mieux la couleur perçue par l'œil humain, dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm (typique). C'est la largeur de bande spectrale mesurée à la moitié de l'intensité maximale (Largeur à mi-hauteur - FWHM). Une valeur de 15 nm indique une couleur verte relativement pure.
• Tension directe (V_F) :3,0 - 3,5 V à I_F= 20mA. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle fonctionne au courant spécifié. La tolérance est de +/- 0,1 V.
• Résistance aux décharges électrostatiques (ESD) :2 kV (Modèle du corps humain - HBM). Cela indique la sensibilité de la LED aux décharges électrostatiques. Une cote de 2 kV HBM est considérée comme standard pour une protection ESD de base ; une manipulation avec les précautions ESD appropriées (bracelets, équipements mis à la terre) est fortement recommandée.

3. Explication du système de tri (Binning)

Pour garantir l'uniformité de la production, les LED sont triées (binning) en fonction de paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de luminosité et de tension pour leur application.

3.1 Classe de tension directe (V_F)

Les LED sont classées en catégories en fonction de leur tension directe à 20 mA. Chaque catégorie a une tolérance de +/- 0,10 V.

• V1 :3,0V - 3,1V
• V2 :3,1V - 3,2V
• V3 :3,2V - 3,3V
• V4 :3,3V - 3,4V
• V5 :3,4V - 3,5V

3.2 Classe d'intensité lumineuse (I_V)

Les LED sont classées en catégories en fonction de leur intensité lumineuse à 20 mA. Chaque catégorie a une tolérance de +/- 11 %.

• P2 :300 mcd - 400 mcd
• P3 :400 mcd - 500 mcd
• P4 :500 mcd - 600 mcd

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes de performance typiques essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans différentes conditions. Bien que des graphiques spécifiques ne soient pas reproduits en texte, leurs implications sont analysées ci-dessous.

4.1 Caractéristique Courant vs. Tension (I-V)

La courbe I-V d'une LED est non linéaire, similaire à une diode standard. La tension directe (V_F) a un coefficient de température positif, ce qui signifie qu'elle diminue légèrement lorsque la température de jonction augmente. La plage V_Fspécifiée (3,0-3,5 V) est valable à 25°C et 20 mA. L'alimentation de la LED à des courants plus faibles entraînera une V_Fplus basse, et vice versa.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

La sortie lumineuse (intensité lumineuse) est approximativement proportionnelle au courant direct (I_F) dans la plage de fonctionnement. Cependant, l'efficacité peut diminuer à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la température de jonction et d'autres effets. Un fonctionnement continu au courant maximal absolu (20 mA CC) n'est pas recommandé pour maximiser la durée de vie ; une déclassement à 15-18 mA est une pratique courante pour améliorer la fiabilité.

4.3 Distribution spectrale

La courbe de sortie spectrale est centrée sur la longueur d'onde de crête de 525 nm avec une demi-largeur typique de 15 nm. La longueur d'onde dominante (525-535 nm) définit la couleur verte perçue. Des décalages mineurs de la longueur d'onde de crête ou dominante peuvent survenir avec des changements du courant d'alimentation et de la température de jonction.

4.4 Caractéristiques thermiques

Les performances de la LED dépendent de la température. L'intensité lumineuse diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. La tension directe diminue également avec l'augmentation de la température. La plage de température de fonctionnement de -40°C à +85°C définit les limites pour des performances garanties. Pour les applications proches de la limite supérieure, une gestion thermique sur le PCB (ex. : plots thermiques, cycle de service limité) peut être nécessaire pour maintenir la luminosité et la longévité.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du composant

La LED est conforme à l'empreinte standard du boîtier 0201. Les dimensions clés (en millimètres) incluent une longueur de corps typique de 0,6 mm, une largeur de 0,3 mm et une hauteur de 0,25 mm. Les tolérances sont typiquement de ±0,2 mm sauf indication contraire. Le boîtier comporte une lentille transparente.

5.2 Schéma de pastilles de soudure recommandé sur PCB

Un motif de pastilles (empreinte) est fourni pour le soudage par refusion infrarouge ou en phase vapeur. Ce motif est crucial pour obtenir une soudure fiable, assurer un bon alignement et gérer la dissipation thermique pendant le soudage. Suivre la géométrie de pastille recommandée aide à prévenir le soulèvement d'une extrémité (tombstoning) et assure de bons filets de soudure.

5.3 Identification de la polarité

La polarité est généralement indiquée par un marquage sur le composant ou par une caractéristique asymétrique du boîtier. La cathode est habituellement identifiée. La polarité correcte doit être respectée pendant l'assemblage, car une polarisation inverse de la LED au-delà de sa très faible tension de claquage inverse ne produira pas de lumière et pourrait endommager le composant.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR

Un profil de refusion suggéré conforme à la norme J-STD-020B pour les procédés sans plomb est fourni. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :150-200°C pendant un maximum de 120 secondes pour chauffer progressivement la carte et activer le flux de la pâte à souder.
• Température de crête :Maximum de 260°C. Le temps au-dessus du liquidus (typiquement ~217°C pour la soudure sans plomb) doit être contrôlé pour minimiser la contrainte thermique sur la LED.
• Temps total de soudage :Maximum de 10 secondes à la température de crête, avec un maximum de deux cycles de refusion autorisés.

Il est essentiel de noter que le profil optimal dépend de la conception spécifique du PCB, de la pâte à souder et du four. Le profil fourni sert de cible générique basée sur les normes JEDEC.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est requise en raison de la petite taille. Les recommandations incluent :

• Température du fer :Maximum 300°C.
• Temps de soudage :Maximum 3 secondes par joint.
• Limite :Un seul cycle de soudage. Une chaleur excessive peut endommager la structure interne de la LED et sa lentille en époxy.

6.3 Nettoyage

Le nettoyage doit être effectué avec soin. Seuls des solvants à base d'alcool 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. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager le matériau du boîtier ou la lentille.

6.4 Stockage et sensibilité à l'humidité

Ce composant est classé au niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) 3.

• Sac scellé :Stocker à ≤30°C et ≤70% HR. La durée de conservation dans le sac barrière à l'humidité scellé avec dessiccant est d'un an.
• Après ouverture :Stocker à ≤30°C et ≤60% HR. Les composants doivent être soumis à la refusion IR dans les 168 heures (7 jours) suivant l'exposition à l'air ambiant.
• Stockage prolongé (ouvert) :Pour un stockage au-delà de 168 heures, stocker dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans une atmosphère d'azote.
• Rebaking (Séchage) :Si les composants ont été exposés pendant plus de 168 heures, ils doivent être séchés à environ 60°C pendant au moins 48 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir le \"popcorning\" (fissuration du boîtier due à la pression de vapeur pendant la refusion).

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse embossée pour une manipulation automatisée.

• Largeur de bande : 12mm.
• Diamètre de la bobine :7 pouces (178 mm).
• Quantité par bobine :4000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Bande de couverture :Les poches de composants vides sont scellées avec une bande de couverture supérieure.
• Composants manquants :Un maximum de deux lampes manquantes consécutives est autorisé selon la spécification.
• Norme :Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Méthode d'alimentation

Les LED sont des dispositifs à commande par courant. Pour garantir une sortie lumineuse stable et une longue durée de vie, elles doivent être alimentées par une source de courant constant, et non par une source de tension constante. Une simple résistance limitatrice de courant en série est la méthode la plus courante lorsqu'elle est alimentée par une tension d'alimentation. La valeur de la résistance (R) est calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (V_alim- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la catégorie ou de la fiche technique pour garantir que le courant ne dépasse pas la limite, même avec des variations d'un composant à l'autre.

8.2 Gestion thermique

Bien que petite, la LED génère de la chaleur au niveau de la jonction du semi-conducteur. Pour un fonctionnement continu à des courants élevés ou dans des températures ambiantes élevées, considérez la disposition du PCB. Connecter la pastille thermique (le cas échéant) ou les pastilles de cathode/anode à une plus grande zone de cuivre peut aider à dissiper la chaleur. Évitez de placer la LED près d'autres composants générateurs de chaleur.

8.3 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Avec une résistance ESD de 2 kV (HBM), cette LED dispose d'une protection de base mais reste sensible aux dommages causés par les décharges électrostatiques. Mettez en œuvre des procédures de manipulation ESD sûres tout au long de la production : utilisez des postes de travail mis à la terre, des bracelets et des tapis de sol conducteurs. Dans la conception du circuit, pour les applications sensibles, envisagez d'ajouter des diodes de suppression de tension transitoire (TVS) ou d'autres composants de protection sur les lignes de signal connectées à la LED.

8.4 Conception optique

Le large angle de vision de 110 degrés rend cette LED adaptée aux applications nécessitant une visibilité étendue. Pour une lumière focalisée ou des motifs de faisceau spécifiques, des optiques secondaires (lentilles, guides de lumière) seront nécessaires. La lentille transparente est optimale pour l'émission de couleur réelle ; des lentilles diffusantes sont utilisées lorsqu'un aspect plus doux et uniforme est souhaité.

9. Comparaison et différenciation techniques

Le principal facteur de différenciation de ce composant est sa taille de boîtier 0201 extrêmement petite (0,6x0,3 mm), permettant des conceptions de PCB à haute densité. Comparé à des boîtiers plus grands comme 0402 ou 0603 :

• Avantages :Consommation minimale d'espace sur la carte, poids plus faible, coût potentiellement plus bas en grands volumes grâce aux économies de matériaux.
• Considérations :Plus difficile pour l'assemblage ou la réparation manuelle. Résistance thermique légèrement plus élevée en raison de la taille réduite, ce qui peut nécessiter une conception thermique plus soignée pour un fonctionnement à courant élevé. La sortie lumineuse optique est généralement inférieure à celle des boîtiers plus grands avec la même technologie de puce en raison de la surface d'émission plus petite.
• Technologie :L'utilisation du matériau semi-conducteur InGaN est standard pour les LED vertes, bleues et blanches modernes, offrant une efficacité et une fiabilité élevées par rapport aux technologies plus anciennes.

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 qui représente la couleur perçue par l'œil humain basée sur les fonctions de correspondance des couleurs CIE. Pour une source monochromatique comme une LED verte, elles sont souvent proches, mais λ_dest le paramètre le plus pertinent pour la spécification de couleur dans les affichages et indicateurs.

10.2 Puis-je alimenter cette LED à 30 mA pour une luminosité plus élevée ?

Non. La valeur maximale absolue pour le courant direct continu est de 20 mA. Dépasser cette valeur, même par intermittence, peut entraîner une dégradation accélérée de la sortie lumineuse (dépréciation des lumens), un décalage de couleur ou une défaillance catastrophique due à la surchauffe de la jonction du semi-conducteur. Fonctionnez toujours dans les limites spécifiées.

10.3 Pourquoi existe-t-il un système de tri pour V_Fet I_V?

?

Les variations de fabrication dans l'épitaxie du semi-conducteur et le traitement des puces entraînent des écarts naturels dans les paramètres électriques et optiques. Le tri classe les LED produites en groupes avec des caractéristiques étroitement contrôlées. Cela permet aux concepteurs de sélectionner une catégorie qui garantit une luminosité et une chute de tension uniformes sur toutes les unités de leur produit, ce qui est crucial pour des applications comme les réseaux multi-LED ou les rétroéclairages où l'uniformité est clé.

10.4 Quelle est l'importance critique de la durée de vie de 168 heures après ouverture du sac ?

Très critique pour les composants MSL 3. L'humidité absorbée peut se transformer en vapeur pendant le processus de soudage par refusion à haute température, provoquant un délaminage interne ou une fissuration du boîtier de la LED (\"popcorning\"). Respecter la fenêtre de 168 heures ou suivre la procédure de séchage prescrite est essentiel pour le rendement d'assemblage et la fiabilité à long terme.

11. Étude de cas d'application pratique

Scénario : Conception d'un indicateur d'état pour un dispositif portable

• Un concepteur crée un tracker de fitness compact. Une seule petite LED est nécessaire pour indiquer l'état de charge (rouge/vert nécessiterait une LED bicolore ou deux LED séparées) et les alertes de notification.Sélection du composant :
• Cette LED verte 0201 est choisie pour son empreinte minimale (0,6x0,3 mm), économisant un espace précieux sur le PCB flexible densément peuplé.Circuit d'alimentation :_FLe dispositif est alimenté par un régulateur 3,3 V. En utilisant la V_Fmaximale de 3,5 V pour la sécurité, une résistance série est calculée : R = (3,3 V - 3,5 V) / 0,02 A = -10 Ohms. C'est impossible, indiquant que l'alimentation 3,3 V est insuffisante pour polariser directement la LED à 20 mA. La solution est soit : 1) Utiliser un courant d'alimentation plus faible (ex. : 10 mA), en recalculant avec la V
• correspondante de la courbe I-V (~2,9 V), donnant R = (3,3-2,9)/0,01 = 40 Ohms, soit 2) Utiliser une pompe de charge ou un convertisseur élévateur pour générer une tension plus élevée (ex. : 4,0 V) pour le circuit de la LED.Disposition :
• La LED est placée sur le bord du PCB. La disposition de pastilles de soudure recommandée est suivie précisément dans la conception CAO. Une petite zone d'exclusion sous la LED est définie pour éviter la remontée de soudure.Assemblage :
• L'atelier d'assemblage de PCB utilise le profil de refusion conforme JEDEC fourni. Les LED sont stockées dans un cabinet sec après ouverture du sac et assemblées dans les 48 heures.Résultat :

Un indicateur d'état fiable et lumineux qui répond aux contraintes de taille et de puissance du dispositif portable.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région de jonction. Lorsque ces porteurs de charge (électrons et trous) se recombinent, de l'énergie est libérée. Dans une diode en silicium standard, cette énergie est principalement libérée sous forme de chaleur. Dans un matériau semi-conducteur comme le Nitrure d'Indium et de Gallium (InGaN) utilisé dans cette LED, la largeur de bande interdite est telle qu'une partie significative de cette énergie de recombination est libérée sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. Les composés InGaN peuvent être conçus pour produire de la lumière dans les parties bleue, verte et ultraviolette du spectre. La lentille en époxy transparente encapsule la puce semi-conductrice, fournit une protection mécanique et façonne le faisceau lumineux de sortie.

13. Tendances et évolutions technologiques

• La tendance pour les LED SMD dans les applications d'indication continue vers la miniaturisation, l'augmentation de l'efficacité et une fiabilité accrue. Le boîtier 0201 représente une taille mature mais encore largement utilisée pour les conceptions à espace limité. Les évolutions en cours incluent :Efficacité accrue :
• Les améliorations dans la croissance épitaxiale et la conception des puces continuent de produire une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt électrique d'entrée), permettant des courants d'alimentation plus faibles et une consommation d'énergie réduite.Performance thermique améliorée :
• Les matériaux et structures de boîtier avancés visent à réduire la résistance thermique, permettant des courants d'alimentation plus élevés ou une longévité améliorée dans des environnements à haute température.Cohérence des couleurs :
• Des tolérances de tri plus strictes et des procédés de fabrication améliorés conduisent à une meilleure uniformité des couleurs entre les lots de production, ce qui est crucial pour les applications nécessitant des couleurs assorties.Intégration :
• Il existe une tendance à intégrer plusieurs puces LED (ex. : RVB pour la couleur complète) dans un seul boîtier ou à combiner la LED avec un circuit intégré pilote, bien que cela soit plus courant dans les boîtiers plus grands pour l'éclairage que pour les types d'indicateurs miniatures.Focus sur la fiabilité :