LED SMD Vert Diffus 120° Angle de Vision - 3.2x1.6x1.1mm - 3.3V - 80mW - Fiche Technique

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) utilisant une lentille diffuse et la technologie InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) pour produire une lumière verte. Conçu pour l'assemblage automatisé sur circuit imprimé (PCB), ce composant est idéal pour les applications à espace restreint dans divers équipements électroniques. Sa fonction principale est de servir d'indicateur d'état, de signal lumineux ou de rétroéclairage de façade dans les appareils grand public, industriels et de communication.

La LED est conditionnée sur bande de 8mm enroulée sur bobine de 7 pouces de diamètre, facilitant les processus d'assemblage automatique par pick-and-place. Elle est conforme aux normes industrielles, notamment RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), et est compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge (IR), la rendant adaptée aux lignes de production modernes sans plomb.

1.1 Caractéristiques principales

• Composition conforme RoHS.
• Conditionnée en bande de 8mm sur bobine de 7\" pour assemblage automatisé.
• Empreinte de boîtier standard EIA.
• Exigences de commande compatibles niveau logique (compatible C.I.).
• Conçue pour la compatibilité avec les équipements de placement automatique.
• Résiste aux profils de soudage par refusion infrarouge.
• Préconditionnée au Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) 3 JEDEC.

1.2 Applications cibles

• Équipements de télécommunication (ex. : téléphones sans fil/mobiles).
• Appareils de bureautique (ex. : ordinateurs portables, systèmes réseau).
• Électroménager et panneaux de signalisation intérieurs.
• Indicateurs d'état pour équipements industriels.
• Luminaires de signalisation et symboles à usage général.
• Rétroéclairage de façade.

2. Dimensions du boîtier et informations mécaniques

La LED est conforme à un contour de boîtier SMD standard. Les dimensions critiques incluent une taille de corps d'environ 3.2mm de longueur, 1.6mm de largeur et 1.1mm de hauteur, avec une tolérance de ±0.2mm sauf indication contraire. Le composant dispose d'une lentille diffuse, qui élargit le faisceau lumineux, et les bornes anode/cathode sont clairement désignées pour une orientation correcte sur le PCB. Le schéma de pastilles de soudure recommandé est fourni pour assurer une formation optimale des joints et une gestion thermique pendant la refusion.

3. Analyse approfondie des paramètres techniques

3.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement doit toujours être maintenu dans ces limites.

• Dissipation de puissance (Pd) :80 mW. C'est la puissance maximale que le composant peut dissiper sous forme de chaleur à une température ambiante (Ta) de 25°C.
• Courant direct de crête (I_FP) :100 mA. C'est le courant direct instantané maximal, autorisé uniquement en 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 continu maximal recommandé pour un fonctionnement continu fiable.
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +85°C. Le composant est garanti de fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage :-40°C à +100°C. Le composant peut être stocké sans dégradation dans ces limites.

3.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés à Ta=25°C et I_F=20mA, représentant des conditions de fonctionnement typiques.

• Intensité lumineuse (I_V) :355 - 1120 mcd (millicandela). Le flux lumineux est mesuré avec un capteur filtré pour correspondre à la réponse photopique de l'œil humain. La large plage est gérée par un système de tri (binning).
• Angle de vision (2θ_1/2) :120 degrés (typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur axiale maximale. La lentille diffuse crée ce motif de vision large et uniforme.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :523 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :520 - 535 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur (verte) de la LED, dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :25 nm (typique). Cela indique la pureté spectrale ; une valeur de 25nm est caractéristique des LED vertes à base d'InGaN.
• Tension directe (V_F) :3.3V (typique), 3.8V (max). La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée à 20mA.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (max) à V_R=5V. Le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; ce paramètre est uniquement à des fins de test.

4. Explication du système de tri (Binning)

Pour garantir l'uniformité en application, les LED sont triées (binning) selon des paramètres clés. Les concepteurs peuvent spécifier des bins pour correspondre à leurs exigences d'uniformité de couleur et de luminosité.

4.1 Classe de tension directe (V_f)

Trié à I_F=20mA. Tolérance par bin de ±0.1V.

Exemples de bins : D7 (2.8-3.0V), D8 (3.0-3.2V), D9 (3.2-3.4V), D10 (3.4-3.6V), D11 (3.6-3.8V).

4.2 Classe d'intensité lumineuse (I_V)

Trié à I_F=20mA. Tolérance par bin de ±11%.

Exemples de bins : T2 (355-450 mcd), U1 (450-560 mcd), U2 (560-710 mcd), V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd).

4.3 Classe de longueur d'onde dominante (W_d)

Trié à I_F=20mA. Tolérance par bin de ±1nm.

Exemples de bins : AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm), AR (530-535 nm).

5. Analyse des courbes de performance

Les courbes caractéristiques typiques donnent un aperçu du comportement du composant dans différentes conditions. Elles incluent la relation entre le courant direct (I_F) et la tension directe (V_F), qui est exponentielle et cruciale pour concevoir les circuits de limitation de courant. La relation entre l'intensité lumineuse et le courant direct est généralement linéaire dans la plage de fonctionnement mais peut saturer à des courants plus élevés en raison des effets thermiques. La dépendance de l'intensité lumineuse à la température montre une diminution du flux lorsque la température de jonction augmente, un facteur critique pour la gestion thermique dans les applications haute puissance ou haute densité. La courbe de distribution spectrale est centrée sur la longueur d'onde de crête de 523nm avec la demi-largeur spécifiée.

6. Consignes d'assemblage et de manipulation

6.1 Processus de soudage

Le composant est compatible avec le soudage par refusion infrarouge (IR) pour les procédés sans plomb. Un profil suggéré, conforme à la J-STD-020B, inclut une phase 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) de 10 secondes maximum. Le soudage doit être limité à un maximum de deux cycles de refusion. Pour la reprise manuelle, un fer à souder à 300°C maximum peut être appliqué pendant pas plus de 3 secondes, une seule fois. Le respect des spécifications du fabricant de pâte à souder est essentiel.

6.2 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après soudage, seuls des solvants alcooliques 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 produits chimiques non spécifiés peuvent endommager le boîtier en époxy.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

En tant que composant de Niveau de Sensibilité à l'Humidité 3 (MSL3), il a une durée de vie hors sac de 168 heures (1 semaine) après ouverture du sachet étanche, dans des conditions de ≤30°C/60% HR. Pour un stockage au-delà de cette période ou hors de l'emballage d'origine, un séchage à 60°C pendant au moins 48 heures est requis avant refusion pour éviter les fissures "popcorn" pendant le soudage. Pour un stockage à long terme hors sac, utiliser un conteneur étanche avec dessiccant ou une atmosphère d'azote.

7. Spécifications d'emballage et de bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée d'une largeur de 8mm. La bande est enroulée sur une bobine standard de 7 pouces (178mm) de diamètre. Chaque bobine contient 2000 pièces. La bande dispose d'une bande de couverture pour sceller les alvéoles. L'emballage est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481. Le nombre maximum autorisé de composants manquants consécutifs sur une bobine est de deux.

8. Considérations de conception d'application

8.1 Conception du circuit de commande

Les LED sont des dispositifs à commande en courant. Pour garantir une luminosité et une longévité constantes, une source de courant constant ou une résistance de limitation de courant en série avec une source de tension doit être utilisée. La valeur de la résistance peut être calculée avec la loi d'Ohm : R = (V_alim- V_F) / I_F. En utilisant une V_Ftypique de 3.3V et un I_Fsouhaité de 20mA avec une alimentation de 5V, R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85Ω. Une résistance standard de 82Ω ou 100Ω serait appropriée. Lors de la connexion de plusieurs LED en parallèle, il est fortement recommandé d'utiliser des résistances de limitation individuelles pour chaque LED afin d'éviter l'accaparement de courant dû aux variations naturelles de V_F.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit relativement faible (80mW), une conception thermique efficace sur le PCB reste importante, surtout à haute température ambiante ou dans des espaces clos. Le schéma de pastilles recommandé aide à la dissipation de chaleur. Assurer une surface de cuivre adéquate autour des pastilles thermiques et l'utilisation possible de vias thermiques peut aider à maintenir une température de jonction plus basse, préservant ainsi le flux lumineux et la durée de vie du composant.

8.3 Intégration optique

L'angle de vision diffus de 120 degrés fournit un faisceau large et doux adapté aux applications d'indicateur où la visibilité sous plusieurs angles est requise. Pour les applications de guide de lumière ou de rétroéclairage, la nature diffuse de la lentille peut nécessiter une conception optique spécifique pour obtenir l'uniformité souhaitée. La couleur verte, définie par son bin de longueur d'onde dominante, est adaptée aux indicateurs d'état (ex. : mise sous tension, mode actif) et à l'éclairage général où une différenciation de couleur est nécessaire.

9. Fiabilité et notes opérationnelles

Ce produit est destiné aux équipements électroniques commerciaux et industriels standards. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger la sécurité (ex. : aviation, dispositifs médicaux de maintien de la vie, contrôle des transports), une qualification spécifique et une consultation avec le fabricant sont nécessaires avant l'intégration. Le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse. Dépasser les valeurs maximales absolues, en particulier le courant direct ou la dissipation de puissance, accélérera la dégradation et peut provoquer une défaillance catastrophique.

10. Contexte technologique et marché

10.1 Principe technologique sous-jacent

Cette LED est basée sur un matériau semi-conducteur InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium). Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active du semi-conducteur, libérant de l'énergie sous forme de photons. Le rapport spécifique indium/gallium dans l'alliage détermine l'énergie de la bande interdite et donc la longueur d'onde de la lumière émise, qui dans ce cas se situe dans le spectre vert (~523nm). La lentille diffuse est en époxy ou silicone avec des particules de diffusion intégrées pour élargir l'angle du faisceau.

10.2 Avantages comparatifs

Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED vertes à base d'AlGaInP, l'InGaN offre un rendement plus élevé et une meilleure stabilité des performances. Le boîtier SMD offre des avantages significatifs par rapport aux LED traversantes : empreinte plus petite, profil plus bas, adaptabilité à l'assemblage automatisé et meilleure compatibilité avec les processus de soudage par refusion à grand volume, conduisant à des coûts de fabrication globaux plus bas.

10.3 Tendances de l'industrie

Le marché des LED SMD continue de croître, porté par la miniaturisation, les exigences d'efficacité énergétique et la prolifération des applications d'indicateurs et de rétroéclairage dans l'électronique grand public et les appareils IoT. Les tendances incluent de nouvelles augmentations de l'efficacité lumineuse (plus de flux par watt), des tolérances de tri plus serrées pour l'uniformité de couleur et de luminosité dans les applications d'affichage, et le développement de boîtiers encore plus petits. Le passage à des matériaux sans plomb et sans halogène conformément aux réglementations environnementales mondiales est également une pratique standard.