Fiche technique LED SMD Orange AlInGaP format 0603 - Dimensions 1.6x0.8x0.6mm - Tension 1.8-2.4V - Puissance 72mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) miniature à haute luminosité pour montage en surface (SMD). Le composant est conçu selon le format standard de l'industrie 0603, le rendant adapté aux processus d'assemblage automatisé sur carte de circuit imprimé (PCB). Sa taille compacte est idéale pour les applications où l'espace est limité et où une indication d'état fiable ou un rétroéclairage est requis.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent sa compatibilité avec les équipements automatisés de prélèvement et de placement à haut volume et les processus de soudage par refusion infrarouge (IR), qui sont standard dans la fabrication électronique moderne. Elle est fabriquée en utilisant la technologie semi-conductrice Phosphure d'Aluminium Indium Gallium (AlInGaP), réputée pour produire une lumière orange efficace et brillante. Le dispositif est conforme aux réglementations environnementales en vigueur.

Ses applications cibles couvrent un large éventail d'appareils électroniques grand public et industriels, y compris, mais sans s'y limiter, les équipements de télécommunication (par exemple, téléphones portables), les dispositifs informatiques portables, le matériel réseau, les appareils électroménagers et la signalétique intérieure ou le rétroéclairage d'affichage. Sa fonction principale est d'indicateur d'état ou de source lumineuse de faible niveau.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section fournit une analyse détaillée des limites absolues et des caractéristiques opérationnelles du dispositif. Comprendre ces paramètres est crucial pour une conception de circuit fiable et pour garantir des performances à long terme.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement normal.

• Dissipation de puissance (Pd) :72 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le dispositif peut dissiper sous forme de chaleur sans dépasser ses limites thermiques.
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :80 mA. Ce courant n'est autorisé qu'en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour de très courtes durées, comme lors des tests.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA DC. C'est le courant maximal recommandé pour un fonctionnement continu.
• Tension inverse (V_R) :5 V. L'application d'une tension inverse dépassant cette limite peut provoquer une rupture immédiate. Le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse.
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C. Le fonctionnement du dispositif est garanti dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C. Le dispositif peut être stocké sans dégradation dans ces limites.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (Ta=25°C, I_F=20mA) et définissent les performances du dispositif.

• Intensité lumineuse (I_V) :90,0 - 280,0 mcd (millicandela). C'est une mesure de la luminosité perçue de la lumière émise par l'œil humain. La large plage est gérée via un système de tri.
• Angle de vision (2θ_1/2) :110 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur mesurée sur l'axe (directement devant la LED). Un angle de 110° indique un diagramme de vision large.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :611 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est la plus élevée.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :600 - 612 nm. C'est la longueur d'onde unique qui représente le mieux la couleur perçue de la lumière, dérivée des coordonnées chromatiques. C'est le paramètre clé pour le tri par couleur.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :17 nm (typique). Cela indique la pureté spectrale, mesurant la largeur du spectre d'émission à la moitié de sa puissance maximale. Une valeur plus petite indique une source lumineuse plus monochromatique.
• Tension directe (V_F) :1,8 - 2,4 V. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée au courant de test de 20mA. Elle varie avec le courant et la température.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (max) à V_R=5V. C'est le faible courant de fuite qui circule lorsque le dispositif est polarisé en inverse dans sa limite maximale.

3. Explication du système de tri

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont triées (binned) en fonction de paramètres 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

Les unités sont mesurées à I_F= 20mA. La tolérance pour chaque classe est de ±0,1V.

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

3.2 Tri par intensité lumineuse

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

• Classe Q2 :90 mcd (Min) à 112 mcd (Max)
• Classe R1 :112 mcd (Min) à 140 mcd (Max)
• Classe R2 :140 mcd (Min) à 180 mcd (Max)
• Classe S1 :180 mcd (Min) à 220 mcd (Max)
• Classe S2 :220 mcd (Min) à 280 mcd (Max)

3.3 Tri par longueur d'onde dominante

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

• Classe P :600 nm (Min) à 603 nm (Max)
• Classe Q :603 nm (Min) à 606 nm (Max)
• Classe R :606 nm (Min) à 609 nm (Max)
• Classe S :609 nm (Min) à 612 nm (Max)

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques soient référencées dans le document source, les courbes de performance typiques pour de tels dispositifs illustrent les relations clés essentielles à la conception.

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

La courbe I-V est non linéaire. La tension directe (V_F) augmente avec le courant mais a un coefficient de température—V_Fdiminue généralement lorsque la température de jonction augmente. Ceci doit être pris en compte dans les conceptions d'alimentation à courant constant.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

La lumière émise (intensité lumineuse) est approximativement proportionnelle au courant direct sur une plage significative. Cependant, l'efficacité peut diminuer à des courants très élevés en raison d'une génération de chaleur accrue. Fonctionner à ou en dessous du courant recommandé de 20mA garantit une efficacité et une longévité optimales.

4.3 Caractéristiques thermiques

Les performances des LED dépendent de la température. L'intensité lumineuse diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. La longueur d'onde dominante peut également se déplacer légèrement avec la température, affectant la couleur perçue, en particulier dans les applications de précision.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif est conforme à la taille de boîtier standard EIA 0603. Les dimensions clés (en millimètres) sont approximativement 1,6 mm de longueur, 0,8 mm de largeur et 0,6 mm de hauteur. Les tolérances sont typiquement de ±0,1 mm. La lentille est transparente, la couleur orange étant générée par la puce semi-conductrice AlInGaP à l'intérieur.

5.2 Empreinte PCB recommandée

Une empreinte est fournie pour le soudage par refusion infrarouge ou en phase vapeur. Cette empreinte est conçue pour assurer une formation correcte des soudures, un auto-alignement pendant la refusion et une fixation mécanique fiable. Suivre la géométrie de pastille recommandée est essentiel pour éviter le soulèvement (tombstoning) ou de mauvaises soudures.

5.3 Identification de la polarité

La cathode est généralement marquée sur le dispositif, souvent par une teinte verte sur le côté correspondant du boîtier ou une petite encoche. Le sérigraphie et l'empreinte sur le PCB doivent clairement indiquer la polarité pour éviter un placement incorrect.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion

Le dispositif est compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge sans plomb (Pb-free). Un profil suggéré conforme à la norme J-STD-020B est référencé. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :150-200°C
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes.
• Température de crête :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Il est recommandé de suivre les spécifications du fabricant de la pâte à souder.
• Cycles de soudage maximum :Deux fois.

Les profils doivent être caractérisés pour l'assemblage PCB spécifique, en tenant compte de l'épaisseur de la carte, de la densité des composants et du type de pâte à souder.

6.2 Soudage manuel (si nécessaire)

Si un soudage manuel est requis, une extrême prudence est de mise :

• Température du fer :Maximum 300°C.
• Durée de soudage :Maximum 3 secondes par pastille.
• Limite :Un seul cycle de soudage. Une chaleur excessive peut endommager la puce interne ou le boîtier plastique.

6.3 Conditions de stockage

Les LED sont des dispositifs sensibles à l'humidité (MSD).

• Sachet scellé :Stocker à ≤30°C et ≤70% d'Humidité Relative (HR). Utiliser dans l'année suivant la date de scellage du sachet.
• Sachet ouvert/Exposé :Stocker à ≤30°C et ≤60% HR. Il est fortement recommandé de terminer la refusion IR dans les 168 heures (7 jours) suivant l'exposition à l'air ambiant.
• Exposition prolongée :Si l'exposition dépasse 168 heures, un séchage à environ 60°C pendant au moins 48 heures est requis avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

6.4 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est nécessaire, utiliser uniquement des solvants approuvés à base d'alcool tels que l'alcool isopropylique (IPA) ou l'éthanol. L'immersion doit se faire à température normale et durer moins d'une minute. Des produits chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent endommager le matériau du boîtier ou la lentille.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le dispositif est fourni conditionné dans une bande porteuse gaufrée de 8 mm de large sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces (178 mm). Ce conditionnement est compatible avec les équipements d'assemblage SMD automatisés standard.

• Quantité par bobine :4000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) pour les restes :500 pièces.
• Bande de couverture :Les poches à composants vides sont scellées avec une bande de couverture supérieure.
• Composants manquants :Un maximum de deux composants manquants consécutifs est autorisé par spécification.

Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481.

8. Recommandations d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Une LED est un dispositif piloté par le courant. Pour un fonctionnement fiable et une luminosité constante, en particulier lorsque plusieurs LED sont utilisées, une résistance de limitation de courant doit être utilisée en série avec chaque LED ou chaque branche parallèle de LED. Il n'est pas recommandé d'alimenter les LED directement depuis une source de tension sans contrôle du courant, car cela entraînerait des performances incohérentes et une défaillance potentielle du dispositif. La valeur de la résistance série est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alim- V_F) / I_F, où V_Fest la tension directe de la LED au courant souhaité I_F.

8.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer une surface de cuivre PCB adéquate ou des pistes de décharge thermique peut aider à maintenir des températures de jonction plus basses, préservant ainsi la lumière émise et la durée de vie.
• Déclassement du courant :Pour un fonctionnement à des températures ambiantes élevées (approchant +85°C), envisagez de déclasser le courant direct pour réduire l'échauffement interne.
• Protection ESD :Bien que non explicitement déclaré comme très sensible, les précautions standard de manipulation ESD doivent être observées pendant l'assemblage et la manipulation.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux technologies plus anciennes comme le Phosphure de Gallium (GaP), les LED AlInGaP offrent une efficacité lumineuse et une luminosité significativement plus élevées pour les couleurs orange et rouge. Le boîtier 0603 représente un équilibre entre la miniaturisation et la facilité de manipulation/fabrication. Des boîtiers plus petits (par exemple, 0402) existent mais peuvent être plus difficiles pour certaines lignes d'assemblage et ont des caractéristiques thermiques légèrement différentes. Le large angle de vision de 110 degrés convient 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 en continu à 30 mA ?

Oui, 30 mA est le courant direct continu DC maximal nominal. Cependant, pour une longévité optimale et pour tenir compte d'une éventuelle élévation thermique dans l'application, concevoir pour un courant plus faible tel que 20 mA est une pratique courante et offre une marge de sécurité.

10.2 Pourquoi la plage d'intensité lumineuse est-elle si large (90-280 mcd) ?

Cette plage représente l'étendue totale sur toute la production. Les dispositifs sont triés en classes d'intensité spécifiques (Q2, R1, R2, S1, S2). Les concepteurs peuvent spécifier un code de classe requis pour garantir l'uniformité de la luminosité dans leur produit. Si une luminosité spécifique est critique, les classes S1 ou S2 doivent être spécifiées.

10.3 Que se passe-t-il si je soude cette LED plus de deux fois ?

Dépasser le nombre maximum recommandé de cycles de soudage (deux pour la refusion, un pour le soudage manuel) expose le dispositif à un stress thermique cumulatif. Cela peut dégrader les fils de liaison internes, endommager la puce semi-conductrice ou provoquer un délaminage du boîtier plastique, entraînant une défaillance prématurée ou une fiabilité réduite.

10.4 Le séchage est-il toujours nécessaire si le sachet est ouvert depuis une semaine ?

Oui. La durée de vie de 168 heures (7 jours) est une directive critique pour les dispositifs sensibles à l'humidité. Si les composants ont été exposés aux conditions ambiantes au-delà de cette période sans stockage sec approprié (par exemple, dans un dessiccateur), le séchage obligatoire (60°C pendant 48 heures) est requis pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir les dommages par pression de vapeur pendant le processus de soudage par refusion à haute température.

11. Étude de cas d'application pratique

Scénario :Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un routeur réseau avec cinq indicateurs LED orange identiques.

Étapes de conception :

1. Sélection des paramètres :Choisir des codes de classe pour l'uniformité. Par exemple, spécifier la classe de longueur d'onde dominante R (606-609nm) et la classe d'intensité lumineuse S1 (180-220 mcd) pour garantir une couleur et une luminosité uniformes.
2. Conception du circuit :L'alimentation logique interne du routeur est de 3,3V. En utilisant la V_Ftypique de 2,1V (de la classe D3) et un I_Fcible de 20mA, calculer la résistance série : R = (3,3V - 2,1V) / 0,020A = 60 Ohms. Une résistance standard de 62 ohms serait utilisée.
3. Implantation PCB :Utiliser l'empreinte recommandée. Placer les cinq LED avec une orientation cohérente. Inclure des marquages de polarité clairs sur le sérigraphie.
4. Assemblage :S'assurer que les LED sont utilisées dans les 168 heures suivant l'ouverture du sachet barrière à l'humidité ou qu'elles sont correctement séchées. Suivre le profil de refusion IR recommandé.
5. Résultat :Cinq indicateurs avec une couleur et une luminosité visuellement assorties, fournissant des informations d'état claires à l'utilisateur final.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes sont des dispositifs 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 (la couche active). Lorsque ces porteurs de charge (électrons et trous) se recombinent, de l'énergie est libérée. Dans une LED, cette énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé dans la couche active. Pour cette LED orange, le matériau est le Phosphure d'Aluminium Indium Gallium (AlInGaP), qui a une bande interdite correspondant à la lumière dans la partie orange/rouge du spectre visible. La lentille en époxy transparente sert à protéger la puce semi-conductrice et à façonner le faisceau lumineux de sortie.

13. Tendances technologiques

La tendance générale des LED indicatrices continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumière émise par unité de puissance électrique), ce qui permet la même luminosité à des courants d'alimentation plus faibles, réduisant ainsi la consommation d'énergie du système et la génération de chaleur. La miniaturisation des boîtiers se poursuit également, avec des formats 0402 et même 0201 devenant plus courants pour les conceptions extrêmement limitées en espace. De plus, l'accent est mis sur l'amélioration de l'uniformité des couleurs et l'élargissement de la gamme des couleurs saturées disponibles grâce aux progrès des matériaux semi-conducteurs et de la technologie des phosphores. La recherche d'automatisation et de fiabilité dans la fabrication renforce l'importance des composants entièrement compatibles avec les processus standard de prélèvement/placement et de soudage par refusion, comme l'illustre ce dispositif.