Fiche technique LED SMD tricolore à lentille blanche diffusante - Boîtier 3,5x3,2x1,9mm - Tension 1,8-3,7V - Puissance 0,56-0,89W - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED tricolore haute performance pour montage en surface. Le dispositif intègre des puces semi-conductrices Rouge, Verte et Bleue dans un seul boîtier à lentille blanche diffusante, permettant la création d'un large spectre de couleurs par fonctionnement individuel ou combiné. Conçu pour les processus d'assemblage automatisés, il est idéal pour les applications à espace restreint nécessitant une indication d'état, un rétroéclairage ou un éclairage symbolique.

1.1 Avantages principaux

• Conforme aux normes environnementales RoHS.
• Conditionné sur bande de 12 mm pour bobines de 7 pouces de diamètre, compatible avec les équipements de placement automatique à grande vitesse.
• L'empreinte standardisée du boîtier EIA garantit la compatibilité de conception.
• Niveaux de pilotage compatibles avec les circuits intégrés (C.I.).
• Résiste aux processus de soudure par refusion infrarouge, adapté à l'assemblage sans plomb.
• Préconditionné selon les normes de sensibilité à l'humidité JEDEC Niveau 3 pour une fiabilité accrue.

1.2 Marchés cibles

Ce composant convient à une large gamme d'équipements électroniques, y compris, mais sans s'y limiter, les appareils de télécommunication (téléphones sans fil/mobiles), l'informatique portable (ordinateurs portables), les systèmes de réseautage, les appareils électroménagers, les panneaux de contrôle industriel et les applications de signalisation intérieure où une indication ou un éclairage multicolore est requis.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

Toutes les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. Dépasser ces limites peut causer des dommages permanents.

• Dissipation de puissance (Pd) :Varie selon la couleur : Vert : 740 mW, Rouge : 560 mW, Bleu : 888 mW. Ce paramètre définit la puissance maximale que la LED peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :Mesuré dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Vert/Rouge : 400 mA, Bleu : 500 mA.
• Courant direct continu (I_F) :Le courant continu maximal autorisé. Vert/Rouge : 200 mA, Bleu : 240 mA.
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +85°C.
• Plage de température de stockage :-40°C à +100°C.

2.2 Caractéristiques thermiques

La gestion thermique est cruciale pour les performances et la longévité de la LED.

• Température de jonction maximale (T_j) :Vert/Bleu : 125°C, Rouge : 115°C. La puce semi-conductrice ne doit pas dépasser cette température.
• Résistance thermique, jonction-ambiante (R_θJA) :Vert : 70 °C/W, Rouge/Bleu : 40 °C/W. Cette valeur indique l'efficacité avec laquelle la chaleur est transférée de la puce vers l'air ambiant. Une valeur plus basse signifie de meilleures performances thermiques. La valeur plus élevée pour la puce verte peut nécessiter une conception thermique plus prudente dans les applications haute puissance.

2.3 Caractéristiques électriques et optiques

Mesurées à Ta=25°C sous les courants de test spécifiés (Rouge : 150mA, Vert/Bleu : 120mA).

• Intensité lumineuse (I_v) :La luminosité perçue. Vert : 8000-17000 mcd, Rouge : 5500-13000 mcd, Bleu : 1500-3200 mcd. L'œil humain est moins sensible à la lumière bleue, ce qui entraîne des valeurs mcd plus faibles pour une puissance rayonnante similaire.
• Angle de vision (2θ_1/2) :Typiquement 120 degrés. Cet angle large, facilité par la lentille diffusante, fournit une sortie lumineuse uniforme et non directionnelle adaptée à l'éclairage de panneaux.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Définit la couleur perçue. Vert : 515-530 nm, Rouge : 615-630 nm, Bleu : 448-463 nm.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :La longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale. Typiquement : Vert : 521 nm, Rouge : 631 nm, Bleu : 445 nm.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :La largeur de bande de la lumière émise. Typiquement : Vert : 30 nm, Rouge : 20 nm, Bleu : 25 nm.
• Tension directe (V_F) :La chute de tension aux bornes de la LED au courant de test. Vert/Bleu : 2,7-3,7 V, Rouge : 1,8-2,8 V. La puce rouge, généralement basée sur AlInGaP, a une bande interdite plus faible et donc une tension directe plus basse que les puces vertes et bleues basées sur InGaN.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 μA à V_R=5V. Ce dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; ce paramètre est uniquement à des fins de test.

3. Explication du système de binning

Les LED sont triées en bacs en fonction de paramètres optiques clés pour assurer la cohérence de couleur et de luminosité au sein d'un lot de production.

3.1 Binning d'intensité lumineuse

Unités : mcd @ courants de test spécifiés. Chaque code de bac (L1-L8) définit une plage min/max pour chaque couleur. Par exemple, le bac L1 pour le Vert couvre 8000-12000 mcd, tandis que L5 couvre 12000-17000 mcd. La tolérance au sein de chaque bac d'intensité est de +/-11%.

3.2 Binning de longueur d'onde dominante

Unités : nm @ courants de test spécifiés. Les codes de bac D1-D9 définissent des plages de longueur d'onde étroites pour chaque couleur (par exemple, D1 pour Vert : 515-520 nm, D7 : 525-530 nm). La tolérance pour chaque bac de longueur d'onde dominante est de +/- 1 nm, permettant un appariement de couleur précis.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Intensité relative en fonction de la longueur d'onde (Spectre)

Les courbes de distribution spectrale montrent des pics distincts et relativement étroits pour chaque puce de couleur, confirmant la pureté des émissions rouge, verte et bleue. Les valeurs de demi-largeur indiquent la pureté spectrale, le rouge étant le plus étroit.

4.2 Courant direct en fonction de la tension directe (Courbe I-V)

Les courbes I-V démontrent la relation exponentielle typique des diodes. Les courbes pour le Vert et le Bleu sont étroitement alignées en raison de leur système matériel InGaN similaire et de leur bande interdite plus élevée, tandis que la courbe Rouge est décalée vers des tensions plus basses.

4.3 Courant direct en fonction de la température ambiante (Courbe de déclassement)

Ce graphique montre le courant direct continu maximal autorisé diminuant à mesure que la température ambiante augmente. Ce déclassement est essentiel pour empêcher la température de jonction de dépasser sa valeur maximale. Les courbes diffèrent légèrement entre les couleurs en raison des variations de résistance thermique et de température de jonction maximale.

4.4 Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct

Le flux lumineux augmente avec le courant mais présente un comportement sous-linéaire à des courants plus élevés, principalement en raison des effets thermiques et de la baisse d'efficacité. Cela souligne l'importance de piloter la LED dans sa plage spécifiée pour une efficacité et une durée de vie optimales.

4.5 Distribution spatiale (Diagramme d'angle de vision)

Le diagramme polaire confirme le modèle d'émission de type Lambertien avec un angle de vision total d'environ 120 degrés, caractéristique d'une lentille diffusante qui disperse la lumière pour créer un éclairage large et uniforme.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier SMD mesure environ 3,5 mm (L) x 3,2 mm (l) x 1,9 mm (H). Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0,2 mm sauf indication contraire. Un dessin dimensionnel détaillé doit être référencé pour la disposition exacte des pastilles et les zones d'exclusion.

5.2 Affectation des broches

Le boîtier à 6 broches attribue des anodes et cathodes individuelles pour chaque puce de couleur : Broches 1 & 6 : Bleu, Broches 2 & 5 : Rouge, Broches 3 & 4 : Vert. Cette configuration permet un contrôle indépendant de chaque couleur.

5.3 Pastille de soudure recommandée sur CI

Un modèle de pastille est fourni pour assurer une soudure correcte, une stabilité mécanique et une conduction thermique optimale loin de la LED. Respecter cette recommandation est crucial pour le rendement d'assemblage et la fiabilité à long terme.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de refusion IR recommandé

Un profil de soudure par refusion détaillé conforme à la norme J-STD-020B pour les processus sans plomb est spécifié. Ce profil comprend les étapes de préchauffage, stabilisation, refusion (température de crête) et refroidissement avec des limites de temps et de température définies pour éviter les dommages thermiques au boîtier LED et à la puce interne.

6.2 Nettoyage

Si un nettoyage après soudure est nécessaire, seule l'immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute est recommandée. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy ou le boîtier.

6.3 Conditions de stockage

Emballage scellé :Conserver à ≤30°C et ≤70% d'Humidité Relative (HR). Les composants ont une durée de vie en stock d'un an dans le sac anti-humidité avec dessiccant.
Emballage ouvert :Pour les composants retirés de leur sac scellé, l'ambiance de stockage ne doit pas dépasser 30°C et 60% HR. Il est recommandé de terminer la refusion IR dans les 168 heures (7 jours) suivant l'exposition. Pour un stockage plus long, utiliser un conteneur scellé avec dessiccant ou un dessiccateur à azote.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis sur bande porteuse gaufrée de 12 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 commandes de reste. L'emballage est conforme aux spécifications EIA-481-1-B.

8. Suggestions d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Chaque canal de couleur nécessite une résistance limitant le courant en série avec la LED. La valeur de la résistance est calculée comme R = (V_alimentation- V_F) / I_F, où V_Fet I_Fsont la tension directe et le courant cibles pour la couleur spécifique. Des microcontrôleurs ou des circuits intégrés de pilotage LED dédiés peuvent être utilisés pour la gradation PWM ou le mélange de couleurs.

8.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Assurer une surface de cuivre adéquate sur le CI (pastilles thermiques) et une ventilation possible pour gérer la dissipation thermique, en particulier pour le canal vert qui a une résistance thermique plus élevée.
• Pilotage du courant :Ne pas dépasser le courant direct continu maximal absolu. Pour une durée de vie prolongée et une sortie de couleur stable, envisagez de fonctionner en dessous de la valeur maximale.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Bien que non explicitement déclaré comme sensible, les précautions de manipulation ESD standard pour les dispositifs semi-conducteurs sont recommandées pendant l'assemblage.

9. Comparaison et différenciation techniques

Cette LED tricolore dans un boîtier blanc diffusant offre des avantages clés :

• Solution intégrée :Combine trois couleurs discrètes dans un seul boîtier, économisant de l'espace sur le CI et simplifiant l'assemblage par rapport à l'utilisation de trois LED séparées.
• Capacité de mélange de couleurs :Permet la génération de couleurs secondaires (jaune, cyan, magenta) et de blanc en contrôlant indépendamment l'intensité de chaque puce de couleur primaire.
• Apparence uniforme :La lentille blanche diffusante mélange la lumière des puces individuelles lorsqu'elle est vue hors axe, fournissant une apparence laiteuse blanche cohérente lorsqu'elle est éteinte, et une lueur colorée uniforme lorsqu'elle est allumée.
• Haute luminosité :Offre une intensité lumineuse élevée sur les trois couleurs, adaptée aux applications nécessitant une bonne visibilité même dans des conditions bien éclairées.

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

10.1 Puis-je piloter les trois couleurs simultanément à leur courant maximum ?

Non. La dissipation de puissance totale doit être prise en compte. Piloter simultanément le Rouge (150mA @ ~2,3V = 345mW), le Vert (120mA @ ~3,2V = 384mW) et le Bleu (120mA @ ~3,2V = 384mW) entraînerait une dissipation interne totale d'environ 1113mW, ce qui dépasse la valeur maximale de dissipation de puissance pour n'importe quelle puce individuelle (888mW max pour le Bleu) et causerait une surchauffe sévère. La conception thermique doit tenir compte de la chaleur combinée de toutes les puces actives.

10.2 Pourquoi la tension directe est-elle différente pour chaque couleur ?

La tension directe est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. Les LED rouges utilisent généralement de l'AlInGaP qui a une bande interdite plus faible (~1,9-2,0 eV), résultant en une V_Fplus basse. Les LED vertes et bleues utilisent de l'InGaN avec des bandes interdites plus élevées (~2,4 eV pour le Vert, ~2,7 eV pour le Bleu), conduisant à une V_F.

plus élevée.

10.3 Comment obtenir de la lumière blanche avec cette LED ?

La lumière blanche peut être créée en mélangeant les lumières rouge, verte et bleue avec des intensités appropriées. C'est un processus de mélange additif de couleurs. Les ratios spécifiques (qui dépendent du binning des puces individuelles et du point blanc cible, par exemple, blanc froid, blanc chaud) doivent être calibrés via un contrôle PWM ou des niveaux de courant ajustés pour chaque canal.

11. Cas d'utilisation pratiqueScénario : Indicateur d'état pour un routeur réseau :

Une seule LED tricolore peut remplacer trois LED monochromes pour indiquer plusieurs états de l'appareil : Vert fixe pour "Fonctionnement normal", Bleu clignotant pour "Transfert de données", et Rouge fixe pour "Erreur/Défaillance". Cela simplifie la conception du panneau avant, réduit le nombre de composants et permet une esthétique plus épurée avec une seule ouverture éclairée qui change de couleur.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé. Dans ce dispositif, trois puces semi-conductrices séparées (Rouge : AlInGaP, Vert/Bleu : InGaN) sont logées ensemble. La lentille en époxy blanc diffusant encapsule les puces, à la fois pour la protection et pour diffuser la lumière émise, créant un angle de vision large et uniforme.

13. Tendances technologiques