Fiche technique LED SMD 0201 Rouge AlInGaP - Dimensions 0,6x0,3x0,25mm - Tension 1,7-2,4V - Puissance 72mW - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) miniature à montage en surface (SMD) au format de boîtier 0201. Le composant utilise la technologie Phosphure d'Aluminium Indium Gallium (AlInGaP) pour produire une lumière rouge. Ses dimensions extrêmement compactes le rendent adapté aux processus d'assemblage automatisé sur circuit imprimé (PCB) et aux applications où l'espace est limité.

1.1 Avantages principaux

• Empreinte miniature :Le boîtier 0201 est l'un des plus petits formats standardisés pour LED SMD, permettant des conceptions PCB à haute densité.
• Compatibilité avec l'automatisation :Conçu pour être compatible avec les équipements automatiques de prélèvement et de placement à haute vitesse et les processus standards de soudage par refusion infrarouge (IR).
• Conformité RoHS :Le composant est fabriqué pour respecter la directive sur la restriction des substances dangereuses (RoHS).
• Compatibilité avec les circuits intégrés :Ses caractéristiques électriques permettent une interface directe avec les sorties de circuits intégrés.

1.2 Marchés cibles et applications

Cette LED est destinée à une large gamme d'appareils électroniques grand public et industriels nécessitant une petite taille et une indication fiable.

• Électronique portable :Indicateurs d'état dans les téléphones mobiles, tablettes, ordinateurs portables et dispositifs portables.
• Équipements réseau et de communication :Lumières de lien/activité sur routeurs, commutateurs et modems.
• Appareils électroménagers et bureautique :Indicateurs d'alimentation, de mode ou de fonction.
• Rétroéclairage de façade :Éclairage pour symboles, icônes ou boutons.
• Indicateur visuel général :Toute application nécessitant un indicateur visuel compact et lumineux.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation objective des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques définis dans la fiche technique.

2.1 Caractéristiques absolues maximales

Ce sont les limites de contrainte qui ne doivent jamais être dépassées, même momentanément. Un fonctionnement au-delà de ces limites peut causer des dommages permanents.

• Dissipation de puissance (Pd) :72 mW. C'est la perte de puissance maximale autorisée sous forme de chaleur. La dépasser peut entraîner une surchauffe et réduire la durée de vie.
• Courant direct de crête (I_FP) :80 mA. Ceci n'est permis qu'en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Il ne s'agit pas d'un fonctionnement continu en courant continu.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C. Le composant est garanti de fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C. Le composant peut être stocké sans dommage dans cette plage lorsqu'il n'est pas alimenté.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard à 25°C de température ambiante et un courant direct (I_F) de 20 mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_V) :170 - 340 mcd (min - max). C'est la luminosité perçue de la LED mesurée par un capteur filtré pour la réponse de l'œil humain (courbe CIE). La large plage indique qu'un système de tri est utilisé (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ_1/2) :110° (typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête (sur l'axe). Un angle de 110° fournit un cône de vision très large.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :624 nm (typique). C'est la longueur d'onde au point le plus élevé du spectre d'émission optique.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :617 - 630 nm. Elle est dérivée du diagramme de chromaticité CIE et représente la longueur d'onde unique qui décrit le mieux la couleur perçue (rouge).
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm (typique). Ceci indique la pureté spectrale ; une valeur plus petite signifie une couleur plus monochromatique.
• Tension directe (V_F) :1,7 - 2,4 V. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est pilotée à 20 mA. Cette plage est également soumise au tri.
• Courant inverse (I_R) :100 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 de fuite.

3. Explication du système de tri

Pour assurer la cohérence en production, 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 et de tension pour leur application.

3.1 Tri par intensité lumineuse (I_V)

Les LED sont catégorisées en bacs en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à 20 mA.

• Code de bac S1 :Minimum 170,0 mcd, Maximum 240,0 mcd.
• Code de bac S2 :Minimum 240,0 mcd, Maximum 340,0 mcd.
• La tolérance au sein de chaque bac est de ±11 %.

3.2 Tri par tension directe (V_F)

Les LED sont également triées par leur chute de tension directe à 20 mA, ce qui est important pour l'équilibrage des courants dans les circuits parallèles et la conception de l'alimentation.

• Code de bac D2 :Minimum 1,7 V, Maximum 2,0 V.
• Code de bac D3 :Minimum 2,0 V, Maximum 2,2 V.
• Code de bac D4 :Minimum 2,2 V, Maximum 2,4 V.
• La tolérance au sein de chaque bac est de ±0,10 V.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique, les tendances de performance typiques pour de telles LED sont décrites ci-dessous.

4.1 Caractéristique Courant vs. Tension (I-V)

Une LED présente une courbe I-V similaire à celle d'une diode. La tension directe (V_F) augmente de manière logarithmique avec le courant. La plage V_Fspécifiée à 20 mA est critique pour concevoir le circuit de limitation de courant (généralement une résistance série).

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Le flux lumineux (I_V) est approximativement proportionnel au courant direct (I_F) sur une plage significative. Cependant, l'efficacité peut chuter à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la chaleur. Fonctionner à ou en dessous du courant recommandé de 20-30 mA assure des performances optimales et une longue durée de vie.

4.3 Dépendance à la température

La performance des LED est sensible à la température. Typiquement, la tension directe (V_F) diminue avec l'augmentation de la température de jonction, tandis que l'intensité lumineuse diminue également. La plage de température de fonctionnement spécifiée de -40°C à +85°C définit les limites pour une performance garantie.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le composant est conforme au contour de boîtier standard EIA 0201. Les dimensions clés (en millimètres) sont approximativement 0,6 mm de longueur, 0,3 mm de largeur et 0,25 mm de hauteur. Les tolérances sont typiquement de ±0,2 mm. La lentille est transparente, la puce AlInGaP émettant une lumière rouge.

5.2 Conception recommandée des pastilles PCB

Un motif de pastilles (empreinte) pour le PCB est fourni pour assurer un soudage correct et une stabilité mécanique pendant la refusion IR. La conception inclut typiquement deux pastilles rectangulaires légèrement plus grandes que les bornes du composant pour faciliter la formation d'un bon cordon de soudure.

5.3 Identification de la polarité

Pour le boîtier 0201, la polarité est généralement indiquée par un marquage sur le corps du composant ou par la structure interne de la bande et de la bobine d'emballage. La cathode est typiquement identifiée. Les concepteurs doivent consulter le diagramme d'orientation de la bande pour assurer un placement correct.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion

Le composant est compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge (IR) sans plomb (Pb-free). Un profil suggéré conforme à la norme J-STD-020B est fourni, avec les limites clés suivantes :

• Préchauffage :150-200°C pendant un maximum de 120 secondes.
• Température de crête :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Il est recommandé de rester dans les limites du profil standard pour assurer une bonne formation du joint sans dommage thermique.

Note :Le profil réel doit être caractérisé pour l'assemblage PCB spécifique, en tenant compte de l'épaisseur de la carte, de la densité des composants et des spécifications de la pâte à souder.

6.2 Stockage et manipulation

• Sensibilité à l'humidité :Les composants sont emballés dans des sacs barrières à l'humidité avec dessiccant. Une fois le sac d'origine ouvert, les composants sont sensibles à l'humidité ambiante.
• Durée de vie en atelier :Il est recommandé de terminer la refusion IR dans les 168 heures (7 jours) après ouverture du sac sec si le stockage est à ≤ 30°C / 60% HR.
• Stockage prolongé :Pour un stockage au-delà de 168 heures, les composants doivent être reséchés (par exemple, 60°C pendant 48 heures) avant soudage pour éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est nécessaire, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique (IPA) ou l'éthanol doivent être utilisés. L'immersion doit se faire à température normale et pendant moins d'une minute. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager le boîtier de la LED.

7. Conditionnement et commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis sur une bande porteuse gaufrée de 12 mm de large, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre.

• Quantité par bobine :4000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Normes de conditionnement :Conforme aux spécifications ANSI/EIA-481.

8. Recommandations d'application

8.1 Conception du circuit de commande

Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Pour assurer une luminosité uniforme, surtout lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle, chaque LED devrait idéalement avoir sa propre résistance de limitation de courant. Le pilotage des LED en série garantit un courant identique, favorisant l'homogénéité de l'intensité.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible (72 mW max), une disposition PCB appropriée peut aider à dissiper la chaleur. Assurer une surface de cuivre adéquate autour des pastilles de soudure et éviter le placement dans des points chauds localisés sur le PCB contribue à la fiabilité à long terme.

8.3 Vérification de la conception

En raison de la taille miniature, l'inspection visuelle après soudage peut nécessiter une loupe. Les tests électriques doivent vérifier que la tension directe et le flux lumineux se situent dans les plages attendues pour les codes de bac sélectionnés.

9. Comparaison et différenciation technique

La différenciation principale de ce composant réside dans la taille de son boîtier. L'empreinte 0201 est nettement plus petite que les alternatives courantes comme les LED SMD 0402 ou 0603. Cela permet une densité de composants plus élevée et des produits finaux plus compacts. Le compromis peut être une dissipation de puissance maximale légèrement inférieure et la nécessité d'un équipement d'assemblage plus précis par rapport aux boîtiers plus grands.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Puis-je piloter cette LED directement depuis une sortie logique 3,3V ou 5V ?

Non. Une résistance série de limitation de courant est toujours nécessaire. La valeur de la résistance (R) est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alim- V_F) / I_F. En utilisant la V_Fmax (2,4V) pour une conception prudente, avec une alimentation de 3,3V et un I_Fcible de 20mA, R = (3,3 - 2,4) / 0,02 = 45Ω. Une résistance standard de 47Ω serait appropriée.

10.2 Pourquoi le tri est-il important ?

Le tri assure la cohérence de la couleur et de la luminosité au sein d'un lot de production. Pour les applications où plusieurs LED sont utilisées côte à côte (par exemple, un panneau d'indicateurs), spécifier les mêmes codes de bac d'intensité et de tension est crucial pour éviter des différences visibles de luminosité ou de teinte.

10.3 Que se passe-t-il si je dépasse le courant continu absolu maximum ?

Fonctionner au-dessus de 30 mA en continu augmente la température de jonction au-delà des limites de sécurité. Cela accélère la dépréciation du flux lumineux (la LED s'affaiblit avec le temps) et peut conduire à une défaillance catastrophique. Conçoivez toujours les circuits pour fonctionner dans le courant direct continu recommandé.

11. Étude de cas pratique de conception

Scénario :Conception d'un module de capteur IoT compact avec une seule LED d'état rouge. L'espace est extrêmement limité sur le PCB 4 couches.

Mise en œuvre :La LED 0201 est sélectionnée pour son empreinte minimale. Elle est placée près du bord de la carte. Une résistance de 47Ω, au format 0201, est placée en série entre l'anode de la LED et une broche GPIO d'un microcontrôleur 3,3V. La GPIO est configurée en sortie à drain ouvert, tirant le courant vers la masse lorsqu'elle est active. La cathode est connectée à la broche GPIO, et l'anode est connectée au 3,3V via la résistance. Cette configuration permet au MCU d'allumer la LED en mettant la broche GPIO à l'état bas. Le motif de pastilles de la fiche technique est utilisé dans la disposition PCB. L'atelier d'assemblage est informé du niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) du composant et de la nécessité d'un profil de refusion contrôlé.

12. Principe de fonctionnement

Cette LED est basée sur le matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium Indium Gallium (AlInGaP). Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active de la jonction semi-conductrice. Leur recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise – dans ce cas, dans le spectre rouge (~624 nm). La lentille en époxy transparente encapsule la puce semi-conductrice et façonne le faisceau lumineux de sortie.

13. Tendances technologiques

La tendance générale pour les LED d'indication continue vers des tailles de boîtier plus petites (comme 0201 et 01005) pour soutenir la miniaturisation des appareils électroniques. L'accent est également mis sur l'augmentation de l'efficacité (plus de lumière par unité de puissance électrique) et l'amélioration de la fiabilité dans des conditions difficiles. De plus, l'intégration avec d'autres composants passifs ou pilotes dans des modules multi-puces est un domaine de développement, bien que les LED discrètes comme celle-ci restent essentielles pour la flexibilité de conception et le rapport coût-efficacité dans de nombreuses applications.