Fiche technique LED SMD Jaune 595nm - Boîtier EIA - 30mA - 75mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED jaune haute performance pour montage en surface. Le dispositif utilise une technologie de puce AlInGaP Ultra Brillante, offrant une intensité lumineuse élevée dans un boîtier compact conforme aux normes de l'industrie. Il est conçu pour être compatible avec les processus d'assemblage automatisés, y compris le soudage par refusion infrarouge, le rendant adapté aux environnements de fabrication en grande série. Le produit est conforme aux directives RoHS et est classé comme produit vert.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Les limites opérationnelles du dispositif sont définies à une température ambiante (Ta) de 25°C. Dépasser ces valeurs peut causer des dommages permanents.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. C'est la puissance maximale que la LED peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :80 mA. Ceci est permis uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms) pour éviter la surchauffe.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA DC. C'est le courant maximum recommandé pour un fonctionnement continu.
• Déclassement :Le courant direct maximum doit être réduit linéairement de 0.4 mA pour chaque degré Celsius au-dessus de 50°C de température ambiante pour maintenir la fiabilité.
• Tension inverse (V_R) :5 V. L'application d'une tension inverse plus élevée peut endommager la jonction semi-conductrice de la LED.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-55°C à +85°C.
• Condition de soudage infrarouge :Résiste à une température de crête de 260°C pendant 5 secondes, compatible avec les procédés sans plomb.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Les paramètres de performance clés sont mesurés à Ta=25°C et un courant direct (I_F) de 20 mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_V) :S'étend d'un minimum de 18.0 mcd à une valeur typique de 50.0 mcd. C'est la luminosité perçue mesurée par un capteur filtré pour correspondre à la réponse photopique de l'œil humain (courbe CIE).
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés. Cet angle de vision large indique que la LED émet de la lumière sur une large zone, les points de demi-intensité étant situés à 65 degrés de l'axe central.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :595 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est la plus élevée.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :592 nm. C'est la longueur d'onde unique qui représente le mieux la couleur perçue de la LED, dérivée des calculs de chromaticité CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :16 nm. Ce paramètre indique la pureté spectrale ; une valeur plus petite signifie une source lumineuse plus monochromatique.
• Tension directe (V_F) :Typiquement 2.4 V, avec un maximum de 2.4 V à 20 mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit du courant.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 µA lorsqu'une polarisation inverse de 5V est appliquée.
• Capacité (C) :Typiquement 40 pF mesurée à une polarisation de 0V et une fréquence de 1 MHz.

3. Explication du système de classement (Binning)

L'intensité lumineuse des LED est triée en classes (bins) pour assurer l'uniformité au sein d'un lot de production. Le code de classe définit la plage d'intensité minimale et maximale.

• Code de classe M :18.0 - 28.0 mcd
• Code de classe N :28.0 - 45.0 mcd
• Code de classe P :45.0 - 71.0 mcd
• Code de classe Q :71.0 - 112.0 mcd
• Code de classe R :112.0 - 180.0 mcd

Une tolérance de +/-15% est appliquée à chaque classe d'intensité. Ce système permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des niveaux de luminosité prévisibles pour leur application.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques soient référencés dans la fiche technique (ex. Fig.1, Fig.6), les courbes typiques pour de tels dispositifs incluent :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montre la relation exponentielle entre la tension directe et le courant. La courbe présente une tension de "coude" caractéristique autour de 2.0-2.4V.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :L'intensité augmente généralement de manière linéaire avec le courant jusqu'à un certain point, après quoi l'efficacité peut diminuer en raison de l'échauffement.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :L'intensité diminue généralement lorsque la température ambiante augmente en raison de la réduction de l'efficacité quantique interne et de l'augmentation de la recombinaison non radiative.
• Distribution spectrale :Un tracé de la puissance rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde, avec un pic à 595nm et une demi-largeur de 16nm, confirmant l'émission de couleur jaune.
• Diagramme d'angle de vision :Un diagramme polaire illustrant la distribution angulaire de l'intensité lumineuse, confirmant l'angle de vision total de 130 degrés.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est logée dans un boîtier EIA standard de l'industrie. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance générale de ±0.10 mm sauf indication contraire. Le boîtier est doté d'une lentille transparente.

5.2 Identification de la polarité et conception des pastilles

La fiche technique inclut une disposition suggérée des pastilles de soudage pour assurer une formation correcte des joints de soudure et une stabilité mécanique pendant la refusion. La cathode est généralement identifiée par un marqueur visuel sur le boîtier, tel qu'une encoche, un marquage vert ou une broche plus courte. La conception de pastille recommandée aide à prévenir l'effet "tombstoning" et assure un alignement correct.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion infrarouge (IR) recommandé est fourni pour les procédés de pâte à souder sans plomb (SnAgCu). Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :Montée en température jusqu'à 120-150°C.
• Temps de maintien/Préchauffage :Maximum 120 secondes pour activer le flux et égaliser la température de la carte.
• Température de crête :Maximum 240°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Une durée spécifique (impliquée par le profil) pour assurer une formation correcte du joint de soudure sans surchauffer le composant.
• Limite critique :Le corps du composant ne doit pas dépasser 260°C pendant plus de 5 secondes.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire :

• La température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 300°C.
• Le temps de soudage par broche doit être limité à un maximum de 3 secondes.
• Cette opération ne doit être effectuée qu'une seule fois pour éviter les contraintes thermiques sur le boîtier.

6.3 Nettoyage

Seuls les agents de nettoyage spécifiés doivent être utilisés. Les solvants recommandés sont l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique à température ambiante normale. La LED doit être immergée pendant moins d'une minute. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille plastique ou le matériau du boîtier.

6.4 Conditions de stockage

• Ambiance de stockage recommandée : ≤30°C et ≤70% d'humidité relative.
• Les LED retirées de leur emballage barrière à l'humidité d'origine doivent être soudées par refusion dans les 672 heures (28 jours) pour éviter l'absorption d'humidité.
• Pour un stockage prolongé hors du sachet d'origine, utiliser un conteneur scellé avec dessiccant ou un dessiccateur à azote.
• Les composants stockés hors du sachet pendant plus de 672 heures nécessitent un prétraitement de séchage (environ 60°C pendant au moins 24 heures) avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "popcorning" pendant la refusion.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse de 8mm sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces (178mm), compatibles avec les équipements automatisés standard de prélèvement et de placement.

• Pièces par bobine : 3000.
• Quantité minimale de commande (MOQ) pour les restes :500 pièces.
• Bande de couverture :Les poches de composants vides dans la bande porteuse sont scellées avec une bande de couverture supérieure.
• Composants manquants :Un maximum de deux LED manquantes consécutives ("sauts") est autorisé par spécification de bobine.
• L'emballage est conforme à la norme ANSI/EIA 481-1-A-1994.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED convient à l'éclairage général et aux fonctions d'indication dans les équipements électroniques ordinaires, y compris, mais sans s'y limiter :

• Indicateurs d'état sur les appareils électroniques grand public (TV, routeurs, chargeurs).
• Rétroéclairage pour boutons, interrupteurs ou petits panneaux.
• Éclairage décoratif dans les appareils électroménagers.
• Signalétique et éléments d'affichage.

Note importante :Elle n'est pas recommandée pour des applications critiques pour la sécurité (ex. aviation, dispositifs médicaux de maintien de la vie, contrôle des transports) sans consultation et qualification préalables, car une défaillance pourrait mettre en danger des vies ou la santé.

8.2 Considérations de conception de circuit

Méthode de pilotage :Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Pour assurer une luminosité uniforme lors du pilotage de plusieurs LED en parallèle, il estfortement recommandéd'utiliser une résistance de limitation de courant individuelle en série avec chaque LED (Modèle de circuit A).

• Modèle de circuit A (Recommandé) :Vcc → Résistance → LED → GND. Cela compense les légères variations de tension directe (V_F) des LED individuelles, assurant que chacune reçoit presque le même courant et émet ainsi une luminosité similaire.
• Modèle de circuit B (Non recommandé pour le parallèle) :Le branchement de plusieurs LED directement en parallèle sur une seule résistance de limitation de courant (Vcc → Résistance → [LED1 // LED2 // ...] → GND) est déconseillé. De petites différences de V_Fpeuvent causer un déséquilibre de courant significatif, où la LED avec la V_Fla plus faible accapare la majeure partie du courant, apparaissant plus brillante et potentiellement surchargée, tandis que les autres apparaissent plus faibles.

La valeur de la résistance (R) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F, où V_Fest la tension directe typique (ex. 2.4V) et I_Fest le courant de fonctionnement souhaité (ex. 20mA).

9. Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

La LED est sensible aux décharges électrostatiques. L'ESD peut causer des dommages latents ou catastrophiques, dégradant les performances ou provoquant une défaillance immédiate.

Symptômes de dommages ESD :Courant de fuite inverse élevé, tension directe (V_F) anormalement basse, ou absence d'éclairage à faible courant de pilotage.

Mesures de prévention ESD :

• Les opérateurs doivent porter un bracelet de mise à la terre ou des gants antistatiques.
• Tous les équipements, postes de travail et rayonnages de stockage doivent être correctement mis à la terre.
• Utiliser un ioniseur pour neutraliser les charges statiques qui peuvent s'accumuler sur la lentille de la LED en raison des frottements de manipulation.
• Manipuler les composants dans une zone protégée contre les décharges électrostatiques (EPA).

Test des dommages ESD :Vérifier l'éclairage et mesurer V_Fà un courant très faible (ex. 0.1mA). Pour ce produit AlInGaP, une LED "bonne" devrait avoir une V_F> 1.4V à 0.1mA.

10. Comparaison et différenciation technique

Cette LED se différencie par plusieurs caractéristiques clés :

• Technologie de puce :Utilise l'AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), connu pour sa haute efficacité et sa stabilité dans le spectre de couleurs rouge, orange, ambre et jaune, comparé aux technologies plus anciennes comme le GaAsP.
• Luminosité :Offre une intensité lumineuse élevée (jusqu'à 180 mcd dans la classe la plus haute) à partir d'un petit boîtier.
• Large angle de vision :L'angle de vision de 130 degrés fournit un éclairage large et uniforme idéal pour les indicateurs de panneau.
• Compatibilité de processus :Entièrement compatible avec l'assemblage SMT automatisé et le soudage par refusion IR sans plomb, réduisant la complexité et le coût de fabrication.
• Standardisation :L'empreinte du boîtier standard EIA assure une double source d'approvisionnement facile et une portabilité de conception.

11. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de crête (λ_P) et la Longueur d'onde dominante (λ_d) ?

R1 : La Longueur d'onde de crête est le point physique de la sortie spectrale la plus élevée. La Longueur d'onde dominante est une valeur calculée représentant la couleur perçue telle que définie par le diagramme de chromaticité CIE. Elles sont souvent proches mais pas identiques.

Q2 : Puis-je piloter cette LED à son courant de crête maximum (80mA) en continu ?

R2 : Non. La valeur de 80mA est pour des impulsions très courtes (largeur 0.1ms) à un faible cycle de service (10%). Le fonctionnement continu ne doit pas dépasser le courant direct continu nominal de 30mA, et celui-ci doit être déclassé au-dessus de 50°C de température ambiante.

Q3 : Pourquoi une résistance série individuelle est-elle nécessaire pour chaque LED en parallèle ?

R3 : Elle fournit une contre-réaction négative, stabilisant le courant. Si une LED a une V_Flégèrement inférieure, la chute de tension aux bornes de sa résistance augmente légèrement, limitant la montée du courant et équilibrant la luminosité sur toutes les LED.

Q4 : Quelle est l'importance critique de la durée de vie de 672 heures après ouverture du sachet barrière à l'humidité ?

R4 : Elle est très importante pour la fiabilité du processus. L'humidité absorbée peut se vaporiser rapidement pendant la refusion, provoquant un délaminage interne ou des fissures ("popcorning"). Respecter cette directive ou effectuer un cycle de séchage est essentiel pour un bon rendement.

12. Étude de cas d'intégration

Scénario :Conception d'un panneau de contrôle avec 10 indicateurs d'état jaunes. L'alimentation du système est de 5V.

Étapes de conception :

1. Sélection du courant :Choisir un courant de pilotage. Pour un équilibre entre luminosité et longévité, 20mA est sélectionné à partir de la condition de test de la fiche technique.
2. Topologie du circuit :Pour assurer une luminosité uniforme, utiliser le Modèle de circuit A : une résistance par LED.
3. Calcul de la résistance :En utilisant V_Ftypique = 2.4V, V_alimentation= 5V, I_F= 0.020A.
   
   R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 2.6V / 0.02A = 130 Ω.
   
   La valeur de résistance standard 5% la plus proche est 130 Ω ou 120 Ω. Utiliser 120 Ω donnerait I_F≈ (5-2.4)/120 = 21.7mA, ce qui est acceptable.
4. Puissance nominale de la résistance :P = I²* R = (0.020)²* 120 = 0.048W. Une résistance standard de 1/8W (0.125W) ou 1/10W est largement suffisante.
5. Implantation :Suivre les dimensions suggérées des pastilles de soudage de la fiche technique pour des cordons de soudure et une résistance mécanique optimaux.
6. Assemblage :Suivre le profil de refusion IR recommandé. S'assurer que les composants sont utilisés dans la durée de vie de 672 heures ou sont séchés en conséquence.

13. Introduction au principe technologique

Cette LED est basée sur un matériau semi-conducteur AlInGaP cultivé sur un substrat. Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Dans un semi-conducteur à bande interdite directe comme l'AlInGaP, cette recombinaison libère souvent de l'énergie sous forme de photons (lumière) – un processus appelé électroluminescence. La longueur d'onde spécifique de la lumière émise (jaune, ~592-595nm) est déterminée par l'énergie de la bande interdite de la composition de l'alliage AlInGaP. La lentille en époxy transparente encapsule la puce, fournit une protection mécanique et façonne le faisceau lumineux de sortie (dans ce cas, pour un large angle de vision).

14. Tendances de l'industrie

Le marché des LED SMD continue d'évoluer. Les tendances générales observables dans des composants comme celui-ci incluent :

• Efficacité accrue :Des améliorations continues dans la croissance épitaxiale et la conception des puces produisent une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt électrique).
• Miniaturisation :Bien qu'il s'agisse d'un boîtier standard, l'industrie pousse vers des empreintes plus petites (ex. 0402, 0201) pour les applications à espace restreint.
• Fiabilité améliorée :Des matériaux et processus d'emballage améliorés conduisent à des durées de vie opérationnelles plus longues et à de meilleures performances sous contraintes thermiques et environnementales.
• Standardisation et compatibilité :Le respect des normes mondiales (EIA, JEDEC) et la compatibilité des processus (sans plomb, refusion) restent essentiels pour une intégration transparente dans la fabrication électronique moderne.
• Cohérence des couleurs :Des spécifications de classement plus strictes et des technologies de phosphore avancées (pour les LED blanches) sont demandées pour les applications nécessitant un appariement précis des couleurs.