Fiche technique LED SMD verte AlInGaP - 3.0x1.5x1.1mm - 2.4V - 75mW - Document technique français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED à montage en surface haute performance, utilisant une puce AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour produire une lumière verte. Le composant est conçu pour des applications nécessitant une intensité lumineuse élevée et une grande fiabilité dans un boîtier compact conforme aux standards industriels. Ses principaux avantages incluent une sortie ultra-lumineuse, une compatibilité avec les processus d'assemblage automatisés et le respect des normes RoHS et des produits écologiques. Le marché cible comprend l'électronique grand public, les indicateurs industriels, l'éclairage intérieur automobile et les modules d'éclairage général où la constance de la couleur et de la luminosité est critique.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Le composant est spécifié pour un courant direct continu (DC) maximal de 30 mA à une température ambiante (Ta) de 25°C. La dissipation de puissance est limitée à 75 mW. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct crête de 80 mA est autorisé sous un rapport cyclique de 1/10 avec une largeur d'impulsion de 0,1 ms. La tension inverse maximale est de 5 V. La plage de température de fonctionnement et de stockage est spécifiée de -55°C à +85°C. La LED peut supporter un soudage à la vague ou infrarouge à 260°C pendant 5 secondes, et un soudage en phase vapeur à 215°C pendant 3 minutes. Un facteur de déclassement de 0,4 mA/°C s'applique pour le courant direct au-dessus de 50°C de température ambiante.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à Ta=25°C et un courant direct (IF) de 20 mA, les paramètres clés sont les suivants. L'intensité lumineuse (IV) a une valeur typique de 600 mcd, avec un minimum de 180 mcd. L'angle de vision (2θ1/2), défini comme l'angle total à mi-intensité, est de 25 degrés. La longueur d'onde d'émission de crête (λP) est typiquement de 574 nm, tandis que la longueur d'onde dominante (λd), qui définit la couleur perçue, est typiquement de 571 nm. La demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) est de 15 nm. La tension directe (VF) varie de 2,0 V à 2,4 V à 20 mA. Le courant inverse (IR) est au maximum de 10 μA à une tension inverse (VR) de 5 V. La capacité de jonction (C) est de 40 pF mesurée à 0 V et 1 MHz.

3. Explication du système de tri

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

3.1 Tri par tension directe

La tension directe est triée par pas de 0,1 V. Les codes de lot vont de 4 (1,90V - 2,00V) à 8 (2,30V - 2,40V). La tolérance au sein de chaque lot est de ±0,1 V. Ceci est crucial pour le calcul de la résistance de limitation de courant et pour garantir une luminosité uniforme dans les réseaux en parallèle.

3.2 Tri par intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est triée sur une échelle logarithmique. Les codes de lot sont : S (180-280 mcd), T (280-450 mcd), U (450-710 mcd), V (710-1120 mcd) et W (1120-1800 mcd). Une tolérance de ±15% s'applique au sein de chaque lot. Cela permet une sélection pour différentes exigences de luminosité.

3.3 Tri par longueur d'onde dominante

La longueur d'onde dominante, définissant le point de couleur verte, est triée par pas de 3 nm. Les codes de lot sont C (567,5-570,5 nm), D (570,5-573,5 nm) et E (573,5-576,5 nm). La tolérance est de ±1 nm par lot, garantissant une cohérence de couleur stricte pour des applications comme les affichages couleur complets ou les indicateurs d'état où l'appariement des couleurs est vital.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (Fig.1, Fig.6), leurs implications peuvent être décrites. La relation entre le courant direct (IF) et l'intensité lumineuse (IV) est typiquement super-linéaire, ce qui signifie que l'intensité augmente plus que proportionnellement avec le courant jusqu'à un certain point, après quoi l'efficacité diminue. La tension directe (VF) a un coefficient de température négatif ; elle diminue légèrement lorsque la température de jonction augmente. La courbe de distribution spectrale montre un pic étroit autour de 574 nm, caractéristique de la technologie AlInGaP, offrant une haute pureté de couleur et une efficacité dans la région vert-jaune par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaP.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est logée dans un boîtier à montage en surface standard de l'industrie. Les dimensions clés incluent une taille de corps d'environ 3,0 mm de longueur, 1,5 mm de largeur et 1,1 mm de hauteur (typique pour ce type de boîtier). Le dispositif comporte une lentille en dôme qui aide à obtenir l'angle de vision spécifié de 25 degrés en façonnant le faisceau lumineux. Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0,10 mm sauf indication contraire.

5.2 Identification de la polarité et conception des pastilles

La cathode est généralement identifiée par un marqueur visuel sur le boîtier, tel qu'une encoche, un point ou un coin coupé. Les dimensions recommandées des pastilles de soudure sont fournies pour assurer un soudage correct et une stabilité mécanique. La conception des pastilles tient compte du dégagement thermique et empêche l'effet "tombstoning" pendant le refusion. Un motif de pastille qui dépasse légèrement l'empreinte du boîtier est généralement suggéré pour la formation fiable d'un congé de soudure.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profils de soudage par refusion

Deux profils de refusion sont suggérés : un pour le processus de soudure standard SnPb et un pour le processus sans plomb (par ex., SnAgCu). Le profil sans plomb nécessite une température de crête plus élevée, typiquement jusqu'à 260°C, avec un temps au-dessus du liquidus (TAL) soigneusement contrôlé. La vitesse de préchauffage et la durée de la température de crête (5 secondes max à 260°C) sont critiques pour éviter un choc thermique à la lentille en époxy et à la puce semi-conductrice.

6.2 Stockage et manipulation

Les LED doivent être stockées dans des conditions ne dépassant pas 30°C et 70% d'humidité relative. Si elles sont retirées de leur sachet barrière à l'humidité d'origine, elles doivent être soudées par refusion dans la semaine. Pour un stockage plus long hors de l'emballage d'origine, un stockage dans un conteneur scellé avec dessiccant ou sous atmosphère d'azote est recommandé. Les composants stockés plus d'une semaine doivent être séchés à environ 60°C pendant au moins 24 heures avant l'assemblage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Seuls les agents de nettoyage spécifiés doivent être utilisés. L'alcool isopropylique (IPA) ou l'alcool éthylique sont recommandés. La LED doit être immergée à température normale pendant moins d'une minute. Des produits chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy, entraînant un ternissement ou une fissuration.

7. Emballage et informations de commande

Les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée de 8 mm de large, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. La quantité standard par bobine est de 1500 pièces. Une quantité minimale d'emballage de 500 pièces est disponible pour les quantités restantes. Les spécifications de la bande et de la bobine sont conformes à la norme ANSI/EIA 481-1-A-1994. La bande de couverture supérieure scelle les emplacements vides. Le nombre maximum autorisé de composants manquants consécutifs sur la bobine est de deux.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED convient au rétroéclairage de petits écrans LCD, aux voyants d'état et indicateurs dans les équipements grand public et industriels, à l'éclairage des tableaux de bord automobiles, à l'éclairage décoratif et aux indicateurs montés sur panneau. Sa haute luminosité la rend efficace même dans des environnements modérément éclairés.

3.2 Considérations de conception

Circuit de commande :Les LED sont des dispositifs commandés en courant. Pour garantir une luminosité uniforme lors de l'utilisation de plusieurs LED en parallèle, il est fortement recommandé d'utiliser une résistance de limitation de courant séparée en série avec chaque LED (Modèle de circuit A). La commande de plusieurs LED en parallèle à partir d'une seule résistance (Modèle de circuit B) n'est pas recommandée en raison des variations de tension directe (VF) de chaque LED, ce qui peut entraîner des différences significatives de courant et donc de luminosité.

Gestion thermique :Bien que le boîtier soit petit, la limite de dissipation de puissance de 75 mW doit être respectée, surtout à haute température ambiante. La courbe de déclassement doit être suivie. Une surface de cuivre de PCB adéquate autour des pastilles thermiques peut aider à dissiper la chaleur.

Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :La puce AlInGaP est sensible aux décharges électrostatiques (ESD). Les précautions de manipulation incluent l'utilisation de bracelets de mise à la terre, de tapis antistatiques et d'ioniseurs. Tout l'équipement et les surfaces de travail doivent être correctement mis à la terre.

9. Comparaison technique

Comparée aux LED vertes traditionnelles en GaP (Phosphure de Gallium), la technologie AlInGaP offre une efficacité lumineuse et une luminosité nettement supérieures. Elle offre également une meilleure saturation des couleurs (largeur spectrale plus étroite) et une meilleure stabilité face aux variations de température et de courant. Comparée aux LED bleues/blanches InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) avec conversion par phosphore pour le vert, les véritables LED vertes AlInGaP offrent généralement une efficacité plus élevée dans le spectre vert pur, ce qui les rend préférables pour les applications où des points de couleur verte spécifiques ou une efficacité maximale dans le vert sont requis.

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

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

R : Oui, mais uniquement à ou en dessous d'une température ambiante de 25°C. Lorsque la température augmente, le courant maximal autorisé diminue selon le facteur de déclassement de 0,4 mA/°C au-dessus de 50°C. Pour un fonctionnement fiable à long terme, une alimentation à 20 mA ou moins est une pratique courante.

Q : Pourquoi une résistance séparée est-elle nécessaire pour chaque LED en parallèle ?

R : La tension directe (VF) a une tolérance de production et un coefficient de température négatif. De petites différences de VF peuvent provoquer de grands déséquilibres dans le partage du courant lorsque les LED sont connectées en parallèle à une source de tension unique avec une seule résistance. Cela entraîne une luminosité inégale et une surcontrainte potentielle d'un dispositif.

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. λd est plus pertinente pour la spécification de la couleur.

Q : Comment interpréter les codes de lot lors de la commande ?

R : Vous devez spécifier les codes de lot requis pour la Tension Directe (par ex., Lot 5), l'Intensité Lumineuse (par ex., Lot T) et la Longueur d'Onde Dominante (par ex., Lot D) pour obtenir des pièces répondant précisément aux exigences de chute de tension, de luminosité et de couleur de votre circuit.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un panneau d'état multi-LED

Un concepteur a besoin de 10 indicateurs verts uniformes sur un panneau de contrôle. Il sélectionne cette LED avec les lots suivants : Tension=6 (2,1-2,2V), Intensité=T (280-450 mcd), Longueur d'onde=D (570,5-573,5 nm). La tension d'alimentation est de 5V. Pour chaque LED, une résistance série est calculée en utilisant R = (Valim - Vf_typique) / If. En utilisant Vf_typ=2,15V et If=20mA, R = (5 - 2,15) / 0,02 = 142,5 Ω. Une résistance standard de 150 Ω est choisie, résultant en un courant d'environ 19mA. Cela garantit que les 10 LED ont un courant et une luminosité presque identiques, malgré de légères variations de Vf au sein du lot, car chacune a sa propre résistance de réglage du courant. L'angle de vision de 25 degrés est adapté à la distance de vision prévue du panneau.

12. Introduction au principe technologique

L'AlInGaP est un matériau semi-conducteur composé III-V. La couleur de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite de la région active, qui est ajustée en modifiant les proportions d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphore. Une teneur plus élevée en Aluminium augmente la bande interdite, décalant l'émission vers des longueurs d'onde plus courtes (vert/jaune), tandis que plus d'Indium diminue la bande interdite, décalant vers des longueurs d'onde plus longues (orange/rouge). Cette LED utilise une composition AlInGaP spécifique pour obtenir une émission dans le spectre vert (~571 nm). Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La lentille en époxy en forme de dôme sert à extraire et diriger efficacement cette lumière.

13. Tendances du développement technologique

La tendance de la technologie LED continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une densité de puissance accrue et une amélioration de la restitution des couleurs et de la cohérence. Pour les matériaux AlInGaP, la recherche se concentre sur l'amélioration de l'efficacité quantique interne et de l'efficacité d'extraction de la lumière, potentiellement grâce à des structures de puce avancées comme les conceptions en film mince ou flip-chip. Il y a également un développement continu pour élargir la gamme de couleurs et la stabilité de l'AlInGaP sur toute sa plage de longueurs d'onde. De plus, l'intégration avec des pilotes intelligents et la miniaturisation pour les applications de micro-affichage sont des domaines de développement actifs. La recherche d'une fiabilité et de performances plus élevées dans les applications automobiles et industrielles spécialisées pousse aux avancées dans les matériaux d'emballage et la gestion thermique de ces dispositifs.