Fiche technique LED CMS 0603 Jaune AlInGaP - Dimensions 1,6x0,8x0,6mm - Tension 1,8-2,4V - Puissance 72mW - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS) au format miniature 0603. Le composant est conçu pour les processus d'assemblage automatisé sur circuit imprimé (PCB), le rendant adapté à la production en grande série. Sa taille compacte est idéale pour les applications où l'espace sur la carte est limité et précieux.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent sa compatibilité avec les équipements automatisés de préhension et de placement et les processus de soudure par refusion infrarouge (IR), qui sont standard dans la fabrication électronique moderne. Elle est conforme aux normes industrielles pertinentes, notamment RoHS (Restriction des substances dangereuses). Le composant est emballé sur bande porteuse et bobine pour une manipulation efficace sur les lignes de production.

Les applications cibles sont vastes, couvrant des secteurs tels que les télécommunications (ex. : indicateurs d'état dans les routeurs, téléphones), l'automatisation de bureau (ex. : rétroéclairage de claviers, indicateurs de panneau), les appareils électroménagers, les équipements industriels et diverses applications d'éclairage pour signaux, symboles et enseignes intérieures. Sa fonction principale est d'agir comme indicateur d'état ou source d'éclairage de faible niveau.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section fournit une analyse détaillée et objective des principaux paramètres de performance de la LED dans des conditions de test standard (Ta=25°C).

2.1 Caractéristiques absolues maximales

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées à un fonctionnement continu.

• Dissipation de puissance (Pd) :72 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dégrader ses performances ou sa fiabilité.
• Courant direct continu (IF) :30 mA DC. Le courant en régime permanent maximal qui peut être appliqué.
• Courant direct de crête :80 mA, mais uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Cela permet des flashs brefs et de haute intensité.
• Tension inverse (VR) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer une défaillance immédiate.
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle la LED est garantie de fonctionner conformément aux spécifications.
• Plage de température de stockage :-40°C à +100°C. La plage de température pour le stockage hors fonctionnement.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à un courant direct (IF) de 20 mA.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 140,0 mcd à un maximum de 450,0 mcd. La valeur réelle dépend du tri de production (voir Section 3). C'est une mesure de la luminosité perçue par l'œil humain.
• Angle de vision (2θ1/2) :Approximativement 110 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête (sur l'axe). Un angle de 110 degrés indique un diagramme de vision relativement large.
• Longueur d'onde de crête (λP) :Typiquement 591 nm, la plaçant dans la région jaune du spectre visible.
• Longueur d'onde dominante (λd) :Spécifiée entre 584,5 nm et 594,5 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond le mieux à la couleur de la LED.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Approximativement 15 nm. Cela définit l'étalement des longueurs d'onde émises autour du pic, influençant la pureté de la couleur.
• Tension directe (VF) :Entre 1,8 V et 2,4 V à 20 mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement. La tolérance pour une unité donnée est de +/-0,1V par rapport à sa valeur de tri.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 μA à VR=5V. C'est un courant de fuite en conditions de polarisation inverse.

3. Explication du système de tri

Pour assurer une cohérence de production, les LED sont triées en catégories (bins) basées sur des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques d'uniformité de couleur et de luminosité dans leur application.

3.1 Tri par tension directe (VF)

Les LED sont catégorisées en trois bins de tension (D2, D3, D4), chacun ayant une plage de 0,2V. Ceci est crucial pour concevoir des circuits de limitation de courant, surtout lorsque plusieurs LED sont connectées en série, afin d'assurer une distribution uniforme du courant.

3.2 Tri par intensité lumineuse (Iv)

L'intensité est triée en cinq bins (R2, S1, S2, T1, T2), avec des valeurs minimales allant de 140,0 mcd à 355,0 mcd. Cela permet une sélection basée sur les niveaux de luminosité requis. Une tolérance de +/-11% s'applique au sein de chaque bin.

3.3 Tri par longueur d'onde dominante (WD)

La cohérence de couleur est gérée via quatre bins de longueur d'onde (H, J, K, L), couvrant la plage de 584,5 nm à 594,5 nm. Cela garantit une teinte jaune uniforme sur toutes les LED utilisées dans un assemblage.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques soient référencés dans la fiche technique, leurs implications sont critiques pour la conception.

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

La caractéristique I-V est non linéaire. Une faible augmentation de la tension au-delà de la VF typique peut entraîner une augmentation importante, potentiellement destructrice, du courant. Par conséquent, les LED doivent être pilotées par une source à courant limité, et non par une source de tension constante.

4.2 Intensité lumineuse vs. courant direct

Le flux lumineux est généralement proportionnel au courant direct, mais cette relation peut devenir non linéaire à des courants très élevés. Fonctionner à ou en dessous du 20mA recommandé assure des performances stables 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 diminue avec l'augmentation de la température, tandis que l'efficacité lumineuse (flux lumineux par unité de puissance électrique) diminue également. Ceci doit être pris en compte pour les applications fonctionnant sur une large plage de températures ambiantes.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le composant est conforme à l'empreinte standard 0603 (1,6mm x 0,8mm). La hauteur typique est d'environ 0,6mm. Des dessins dimensionnels détaillés doivent être consultés pour la conception précise du motif de pastilles sur le PCB.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est typiquement marquée sur le composant, souvent par une teinte verte sur le côté correspondant de la lentille ou par une encoche dans le boîtier. L'empreinte PCB doit inclure un indicateur de polarité (ex. : un point ou un marquage "K") pour éviter un placement incorrect.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de refusion IR recommandé

La fiche technique recommande un profil conforme à la norme J-STD-020B pour les processus sans plomb. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :150-200°C pendant un maximum de 120 secondes pour chauffer progressivement la carte et les composants.
• Température de crête :Maximum de 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus (TAL) :Recommandé pour être de 10 secondes maximum, et le processus de refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois.

Ces paramètres sont critiques pour éviter un choc thermique, des défauts de joint de soudure ou des dommages à la structure interne de la LED.

6.2 Conditions de stockage

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

• Emballage scellé :Stocker à ≤30°C et ≤70% HR. Utiliser dans l'année suivant la date d'emballage.
• Emballage ouvert :Stocker à ≤30°C et ≤60% HR. Si exposé à l'air ambiant pendant plus de 168 heures, un séchage à 60°C pendant au moins 48 heures est requis avant soudage pour éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après soudage, utiliser uniquement des solvants spécifiés tels que l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy ou le boîtier.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécification d'emballage

Les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée de 12 mm de large enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 4000 pièces. Les alvéoles de la bande sont scellées avec une bande de couverture pour protéger les composants pendant l'expédition et la manutention.

7.2 Interprétation du numéro de pièce

Le numéro de pièce (ex. : LTST-010KSKT) encode typiquement des informations sur la taille du boîtier (010 pour 0603), la couleur de la lentille (K pour incolore), et le matériau/couleur de la puce (SKT indiquant probablement la formulation spécifique AlInGaP jaune). Le décodage exact doit être vérifié avec le guide de nomenclature du fabricant.

8. Suggestions d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Une LED est un composant piloté en courant. La méthode de pilotage la plus courante est l'utilisation d'une résistance série limitant le courant. La valeur de la résistance (R) est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Vcc - VF) / IF, où Vcc est la tension d'alimentation, VF est la tension directe de la LED (utiliser la valeur max du bin pour la fiabilité), et IF est le courant direct souhaité (ex. : 20mA). Pour une luminosité constante sur une plage de Vcc ou de température, un circuit pilote à courant constant est recommandé.

8.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer une surface de cuivre adéquate sur le PCB autour des pastilles peut aider à dissiper la chaleur, surtout à haute température ambiante ou lors d'un pilotage à des courants plus élevés.
• Protection ESD :Les LED peuvent être sensibles aux décharges électrostatiques. Les précautions standard de manipulation ESD doivent être observées pendant l'assemblage.
• Conception optique :Le large angle de vision de 110 degrés la rend adaptée aux applications où l'indicateur doit être vu sous différents angles. Pour une lumière plus dirigée, des optiques secondaires (lentilles) peuvent être nécessaires.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux anciennes LED à trous traversants, ce type CMS offre des avantages significatifs : une taille beaucoup plus petite, une aptitude à l'assemblage automatisé (coût réduit), une meilleure fiabilité due à l'absence de broches, et une compatibilité avec l'assemblage sur PCB double face. Au sein de la famille des LED CMS, le boîtier 0603 offre un équilibre entre miniaturisation et facilité de manipulation/fabrication, étant plus grand que les 0402 mais plus petit que les 0805. L'utilisation de la technologie AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour la lumière jaune offre typiquement une efficacité plus élevée et une meilleure stabilité thermique comparée aux anciennes technologies comme le GaAsP sur GaP.

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

10.1 Puis-je piloter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 3,3V ou 5V ?

Non, pas directement.Une broche GPIO de microcontrôleur est une source de tension, pas une source de courant. Connecter la LED directement tenterait de tirer un courant limité uniquement par la résistance interne de la broche et la résistance dynamique de la LED, dépassant probablement le courant absolu maximal et détruisant la LED. Utilisez toujours une résistance série limitant le courant ou un pilote LED dédié.

10.2 Pourquoi la plage d'intensité lumineuse est-elle si large (140-450 mcd) ?

Cette plage représente l'étalement total sur tous les bins de production. En spécifiant un code de bin particulier (ex. : T2), vous pouvez obtenir des LED avec une plage d'intensité beaucoup plus étroite (355-450 mcd), assurant une luminosité cohérente dans votre produit. Le système de tri permet une optimisation des coûts en utilisant différents bins pour différentes exigences de luminosité.

10.3 Que se passe-t-il si je soude cette LED avec un profil de soudure standard pour composants à trous traversants ?

Les profils de soudure avec plomb ont des températures de crête plus élevées (souvent > 260°C). Dépasser la crête recommandée de 260°C peut causer plusieurs problèmes : dégradation de la lentille en époxy (jaunissement), dommage aux fils de liaison à l'intérieur du boîtier, ou contrainte thermique conduisant à une défaillance prématurée. Utilisez toujours le profil sans plomb recommandé ou un profil à basse température soigneusement contrôlé.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un commutateur réseau

Un concepteur a besoin de plusieurs LED d'état jaunes pour des indicateurs d'activité de port sur le panneau avant d'un commutateur réseau. Le panneau a un espace limité, nécessitant un composant petit. Le boîtier 0603 est sélectionné. Pour assurer une apparence uniforme, le concepteur spécifie un seul bin de longueur d'onde (ex. : K : 589,5-592,0 nm) et un seul bin d'intensité (ex. : S2 : 224-280 mcd) pour toutes les LED dans la nomenclature (BOM). Le circuit de pilotage utilise une alimentation de 3,3V. En supposant une VF de 2,2V (milieu du bin D3) et un IF cible de 20mA, la résistance limitant le courant est calculée comme R = (3,3V - 2,2V) / 0,020A = 55 Ohms. Une résistance standard de 56 Ohms est choisie. Le motif de pastilles sur le PCB est conçu selon la disposition recommandée dans la fiche technique pour assurer un soudage fiable et un bon auto-alignement pendant la refusion.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED est une diode semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons du semi-conducteur de type n et les trous du semi-conducteur de type p sont injectés dans la région active (la jonction). Lorsqu'un électron se recombine avec un trou, de l'énergie est libérée. Dans une LED, cette énergie est libérée sous forme de photon (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière est déterminée par l'énergie de la bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés dans la région active. Pour cette LED jaune, le système de matériau est l'AlInGaP, qui a une bande interdite correspondant à la lumière jaune (~590 nm). La lentille en époxy incolore encapsule la puce, fournit une protection mécanique et aide à façonner le faisceau lumineux.

13. Tendances technologiques

La tendance générale des LED CMS va vers plusieurs domaines clés :

1. Efficacité accrue :Les améliorations continues en science des matériaux (comme de meilleures épitaxies AlInGaP et InGaN) produisent plus de lumens par watt (lm/W), réduisant la consommation d'énergie pour le même flux lumineux.
2. Miniaturisation :Les boîtiers continuent de rétrécir (ex. : 0402, 0201) pour permettre des produits finaux toujours plus petits, bien que cela présente des défis pour la gestion thermique et la manipulation.
3. Fiabilité et stabilité supérieures :Les améliorations dans les matériaux et processus d'encapsulation conduisent à des durées de vie plus longues et une meilleure cohérence des performances en fonction de la température et du temps.
4. Solutions intégrées :Il y a une évolution vers des LED avec des résistances de limitation de courant intégrées ou même de simples circuits intégrés pilotes dans le même boîtier, simplifiant la conception du circuit pour l'utilisateur final.
5. Cohérence de couleur :Des tolérances de tri plus serrées et des processus de fabrication améliorés améliorent continuellement l'uniformité de couleur entre les lots de production.

Cette LED jaune AlInGaP 0603 particulière représente une solution mature, fiable et rentable dans ce paysage technologique en évolution.