Fiche technique LED SMD 0603 Vert - Dimensions 1.6x0.8x0.6mm - Tension 2.8-3.8V - Puissance 80mW - 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) dans un boîtier standard 0603. Ce composant est conçu pour l'assemblage automatisé sur circuit imprimé (CI) et est idéal pour les applications où l'espace est limité. La LED émet une lumière verte en utilisant un matériau semi-conducteur InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium), fournissant une source lumineuse brillante et efficace adaptée à une large gamme d'équipements électroniques modernes.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent sa taille extrêmement compacte, sa compatibilité avec les machines de placement automatique et son aptitude aux processus de soudure par refusion infrarouge (IR) à grand volume. Elle est conçue pour être conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses). Ses marchés cibles couvrent l'électronique grand public, les télécommunications, l'informatique et les équipements industriels. Les applications typiques incluent les indicateurs d'état, le rétroéclairage des panneaux avant et claviers, l'éclairage de signalisation et l'éclairage décoratif dans des appareils tels que les téléphones mobiles, les ordinateurs portables, le matériel réseau, les appareils électroménagers et la signalétique intérieure.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section fournit une analyse détaillée des caractéristiques électriques, optiques et thermiques de la LED. Comprendre ces paramètres est crucial pour une conception de circuit fiable et une intégration système réussie.

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Les caractéristiques maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Ces valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Dissipation de puissance (Pd) :80 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dépasser ses limites thermiques.
• Courant direct de crête (I_FP) :100 mA. C'est le courant direct instantané maximal autorisé, généralement spécifié dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms) pour éviter la surchauffe.
• Courant direct continu (I_F) :20 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement normal.
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +85°C. La LED est garantie de fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage :-40°C à +100°C. Le composant peut être stocké sans alimentation dans cette plage.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à Ta=25°C et I_F=20mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_V) :450 - 1400 mcd (millicandela). C'est une mesure de la luminosité perçue de la LED par l'œil humain. La large plage indique que le composant est disponible dans différentes classes de luminosité (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 (0 degré). Un angle de 110 degrés indique un diagramme de vision large et diffus.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :518 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est à son maximum.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :520 - 535 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond le mieux à la couleur de la lumière émise par la LED. C'est le paramètre clé pour la spécification de la couleur.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :35 nm (typique). Cela indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise, mesurée comme la largeur à mi-hauteur (FWHM) du spectre d'émission.
• Tension directe (V_F) :2.8 - 3.8 V à I_F=20mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit du courant. La plage correspond à différentes classes de tension.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (max) à V_R=5V. Les LED ne sont pas conçues pour fonctionner en polarisation inverse. Ce paramètre est principalement utilisé pour les tests d'assurance qualité.

3. Explication du système de tri

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en classes basées sur des paramètres de performance clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de luminosité, de couleur et de tension.

3.1 Tri par tension directe (V_F)

Les LED sont catégorisées en classes basées sur leur chute de tension directe à 20mA. Chaque classe a une tolérance de ±0.1V. Les classes sont : D7 (2.8-3.0V), D8 (3.0-3.2V), D9 (3.2-3.4V), D10 (3.4-3.6V) et D11 (3.6-3.8V). Sélectionner des LED de la même classe V_Faide à garantir une luminosité uniforme lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle.

3.2 Tri par intensité lumineuse (I_V)

Les LED sont triées par luminosité en cinq classes d'intensité, chacune avec une tolérance de ±11%. Les classes sont : U1 (450-560 mcd), U2 (560-710 mcd), V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd) et W1 (1120-1400 mcd). Cela permet une sélection basée sur les besoins en luminosité de l'application.

3.3 Tri par longueur d'onde dominante (λ_d)

La couleur (teinte) de la lumière verte est contrôlée par le tri de la longueur d'onde dominante, avec une tolérance de ±1nm par classe. Les classes sont : AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm) et AR (530-535 nm). Cela assure la cohérence de couleur entre plusieurs LED dans un affichage ou un réseau d'indicateurs.

4. Analyse des courbes de performance

Les représentations graphiques des caractéristiques de la LED fournissent une compréhension plus approfondie de son comportement dans différentes conditions. La fiche technique inclut des courbes typiques pour les relations suivantes (se référer au document original pour les graphiques spécifiques).

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

Cette courbe montre la relation exponentielle entre le courant traversant la LED et la tension à ses bornes. Elle est non linéaire, ce qui signifie qu'un petit changement de tension peut provoquer un grand changement de courant. C'est pourquoi les LED doivent être pilotées par une source à courant limité, et non par une source de tension constante.

4.2 Intensité lumineuse vs. courant direct

Ce graphique illustre comment la puissance lumineuse (en mcd) augmente avec l'augmentation du courant direct. Elle est généralement linéaire sur une certaine plage mais saturera à des courants très élevés en raison des effets thermiques et de la baisse d'efficacité.

4.3 Intensité lumineuse vs. température ambiante

Cette courbe démontre la dépendance thermique de la puissance lumineuse. Typiquement, l'intensité lumineuse diminue lorsque la température ambiante augmente. Comprendre cette déclassement est critique pour les applications fonctionnant dans des environnements à haute température.

4.4 Distribution spectrale

Ce tracé montre la puissance optique relative émise à travers différentes longueurs d'onde. Elle est centrée autour de la longueur d'onde de crête (518 nm) et a une forme caractéristique définie par la demi-largeur (35 nm).

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est logée dans un boîtier standard EIA 0603. Les dimensions clés (en millimètres) incluent une longueur de corps de 1.6mm, une largeur de 0.8mm et une hauteur de 0.6mm. Les bornes anode et cathode sont clairement marquées. Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0.1mm sauf indication contraire. Un dessin coté détaillé est fourni dans la fiche technique originale.

5.2 Configuration recommandée des plots de soudure sur CI

Un diagramme d'empreinte est fourni pour concevoir les plots de soudure sur le CI. Cette empreinte est optimisée pour une soudure fiable pendant les processus de refusion IR, assurant une formation correcte du ménisque de soudure et une stabilité mécanique.

5.3 Identification de la polarité

Le boîtier de la LED possède un marquage ou une forme spécifique (souvent une encoche ou un point vert) pour identifier la borne cathode. La polarité correcte doit être respectée pendant l'assemblage pour assurer un fonctionnement approprié.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de refusion IR recommandé

Pour les processus de soudure sans plomb, un profil de température de refusion spécifique est recommandé, conforme à la norme J-STD-020B. Les paramètres clés incluent une zone de préchauffage (150-200°C, max 120 sec), une température de pic ne dépassant pas 260°C, et un temps au-dessus du liquidus (TAL) adapté à la pâte à souder utilisée. Le composant peut supporter ce profil un maximum de deux fois.

6.2 Conditions de stockage

Les composants sensibles à l'humidité, non ouverts, doivent être stockés à ≤30°C et ≤70% HR et utilisés dans l'année. Une fois le sac barrière à l'humidité ouvert, les LED doivent être stockées à ≤30°C et ≤60% HR. Les composants exposés à l'air ambiant pendant plus de 168 heures nécessitent une procédure de séchage (environ 60°C pendant au moins 48 heures) avant la refusion pour éviter le "popcorning" ou le délaminage pendant la soudure.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après soudure, seuls des solvants alcooliques spécifiés comme l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique doivent être utilisés à température normale pendant moins d'une minute. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager le boîtier de la LED.

6.4 Soudure manuelle

Si une soudure manuelle est requise, la température du fer à souder ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de soudure doit être limité à un maximum de 3 secondes par borne. La soudure manuelle ne doit être effectuée qu'une seule fois.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur une bande porteuse gaufrée de 12mm de large enroulée sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces (178mm). Chaque bobine contient 4000 pièces. Les dimensions de la bande et de la bobine sont conformes aux normes ANSI/EIA-481 pour assurer la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatisés.

7.2 Quantité minimale de commande

La quantité d'emballage standard est de 4000 pièces par bobine. Une quantité d'emballage minimale de 500 pièces est disponible pour les quantités restantes.

8. Suggestions d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Pour une luminosité constante, surtout lorsque plusieurs LED sont utilisées en parallèle, chaque LED doit être pilotée par sa propre résistance de limitation de courant connectée en série. Le pilotage direct de LED depuis une broche de microcontrôleur nécessite de s'assurer que la capacité de source/puits de courant de la broche et la tension totale V_Fde la chaîne de LED sont dans les limites de tension du système.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance série ou un pilote à courant constant pour régler le courant de fonctionnement à 20mA ou moins pour un fonctionnement continu.
• Gestion thermique :Bien que le boîtier soit petit, assurez une surface de cuivre sur CI ou des vias thermiques adéquats si le fonctionnement a lieu à des températures ambiantes élevées ou près du courant maximum pour maintenir les performances et la longévité.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Bien que non explicitement indiqué, les précautions de manipulation standard contre les décharges électrostatiques pour les dispositifs semi-conducteurs doivent être observées pendant l'assemblage.

9. Comparaison et différenciation technique

Cette LED verte 0603, basée sur la technologie InGaN, offre plusieurs avantages clés. Comparée aux technologies plus anciennes comme l'AlGaInP (utilisée pour le rouge/jaune), l'InGaN fournit une efficacité et une luminosité plus élevées pour les longueurs d'onde vertes et bleues. Le boîtier 0603 est l'une des empreintes SMD LED standardisées les plus petites, offrant des économies d'espace significatives par rapport aux boîtiers plus grands comme 0805 ou 1206. Son large angle de vision de 110 degrés la rend adaptée aux applications nécessitant une visibilité étendue, contrairement aux LED à angle étroit utilisées pour un éclairage focalisé.

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

10.1 Puis-je alimenter cette LED directement avec une source 5V ?

Non. Connecter une source 5V directement aux bornes de la LED provoquerait un courant excessif, la détruisant probablement instantanément. Vous devez toujours utiliser une résistance série de limitation de courant. La valeur de la résistance peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Par exemple, avec une alimentation de 5V, une V_Fde 3.2V, et un I_Fsouhaité de 20mA : R = (5 - 3.2) / 0.02 = 90 ohms. Une résistance standard de 91 ohms ou 100 ohms serait appropriée.

10.2 Pourquoi y a-t-il une si grande plage d'intensité lumineuse (450-1400 mcd) ?

Cette plage représente l'étendue totale sur toute la production. Grâce au processus de tri (Section 3.2), les LED sont classées dans des plages de luminosité spécifiques et plus étroites (par exemple, U1, V2, W1). Les concepteurs peuvent spécifier un code de classe particulier lors de la commande pour garantir des LED avec une luminosité cohérente et prévisible pour leur application.

10.3 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 où la LED émet le plus de puissance optique, mesurée par un spectromètre. La longueur d'onde dominante (λ_d) est une mesure psychophysique ; c'est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui semblerait avoir la même couleur pour l'œil humain que la sortie à large spectre de la LED. λ_dest plus pertinente pour la spécification de la couleur dans les applications visuelles.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs à plusieurs LED pour un routeur réseau.Le panneau nécessite 10 LED vertes pour indiquer l'activité de liaison sur différents ports. Une luminosité et une couleur uniformes sont essentielles pour une apparence professionnelle.

1. Sélection des composants :Spécifiez des LED de la même classe d'Intensité (par exemple, V1 : 710-900 mcd) et de la même classe de Longueur d'onde dominante (par exemple, AQ : 525-530 nm) pour assurer une cohérence visuelle.
2. Conception du circuit :Concevez dix circuits de pilotage identiques, chacun composé de la LED en série avec une résistance de limitation de courant. Connectez chaque circuit entre une broche GPIO du microcontrôleur et la masse. La valeur de la résistance est calculée en fonction de la tension haute de sortie du microcontrôleur (par exemple, 3.3V) et de la V_Ftypique de la LED provenant de sa classe de tension.
3. Implantation sur CI :Utilisez l'empreinte recommandée. Assurez un espacement adéquat entre les LED pour une distribution uniforme de la lumière et pour éviter les interférences thermiques.
4. Assemblage :Suivez les directives du profil de refusion IR. Après l'assemblage, nettoyez si nécessaire en utilisant de l'alcool isopropylique.

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 se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans une diode standard, cette énergie est libérée sous forme de chaleur. Dans une LED, le matériau semi-conducteur (dans ce cas, l'InGaN) est choisi de sorte que cette énergie soit principalement 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. Le large angle de vision est obtenu grâce à la géométrie de la puce LED et aux propriétés de la lentille d'encapsulation.

13. Tendances de développement

La tendance générale pour les LED SMD destinées aux applications d'indication va vers des tailles de boîtier encore plus petites (par exemple, 0402, 0201) pour permettre des conceptions de CI à plus haute densité. Il y a une volonté continue d'augmenter l'efficacité lumineuse (plus de lumière par unité de puissance électrique) et d'améliorer la cohérence des couleurs grâce à des tolérances de tri plus strictes. De plus, les progrès dans les matériaux de conditionnement visent à améliorer la fiabilité sous des profils de refusion à plus haute température et à renforcer la résistance aux facteurs environnementaux comme l'humidité et les cycles thermiques.