Fiche technique LED SMD Jaune AlInGaP - Dimensions du boîtier - Tension directe 1,7-2,5V - Intensité lumineuse 140-450mcd - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) utilisant un matériau semi-conducteur à base de phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium (AlInGaP) pour produire une lumière jaune. Les LED SMD sont conçues pour les processus d'assemblage automatisé sur cartes de circuits imprimés (PCB), offrant un facteur de forme compact idéal pour les applications où l'espace est limité. Leur fonction principale est de servir d'indicateurs d'état, de signalisation lumineuse ou de rétroéclairage de façade dans une grande variété d'équipements électroniques.

1.1 Caractéristiques

• Conforme aux directives RoHS (Restriction des substances dangereuses).
• Conditionnée sur bande de 8 mm enroulée sur bobines de 7 pouces de diamètre pour une manutention automatisée.
• Empreinte de boîtier standardisée EIA pour une compatibilité de conception.
• Entrée/sortie compatible avec les niveaux logiques des circuits intégrés (CI).
• Conçue pour être compatible avec les équipements d'assemblage automatisés pick-and-place.
• Adaptée aux processus de soudage par refusion infrarouge (IR) couramment utilisés en technologie de montage en surface (SMT).
• Préconditionnée au niveau de sensibilité à l'humidité JEDEC MSL 3, indiquant une durée de vie en atelier de 168 heures à <30°C/60% HR après ouverture du sachet scellé.

1.2 Applications

Cette LED convient à divers systèmes électroniques nécessitant des indicateurs visuels fiables. Les principaux domaines d'application incluent les infrastructures de télécommunications, les équipements de bureautique (imprimantes, scanners), les appareils électroménagers et les panneaux de contrôle industriel. Ses utilisations spécifiques englobent l'indication d'état (marche, veille, activité), l'éclairage symbolique et le rétroéclairage pour les affichages ou légendes de façade.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces valeurs représentent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti. Toutes les caractéristiques sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dépasser ses limites thermiques.
• Courant direct de crête (I_FP) :80 mA. C'est le courant direct instantané maximal, autorisé uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour éviter la surchauffe.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-40°C à +100°C. Le dispositif peut fonctionner et être stocké dans cette plage de température complète.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test standard (Ta=25°C, I_F=20 mA sauf indication contraire).

• Intensité lumineuse (I_V) :140 - 450 mcd (millicandela). Quantité de lumière visible émise, mesurée dans un angle de vision spécifique. La valeur réelle est triée (voir section 3).
• Angle de vision (2θ_1/2) :120 degrés (typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de sa valeur de crête (sur l'axe). Un angle de 120° indique un profil d'émission large et diffus, adapté à une grande visibilité.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :592 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :586 - 596 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur (jaune). Elle est dérivée des coordonnées chromatiques CIE et est également triée.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm (typique). La largeur spectrale de la lumière émise à la moitié de sa puissance maximale. Une valeur de 15 nm est caractéristique des LED AlInGaP, indiquant une couleur relativement pure.
• Tension directe (V_F) :1,7 - 2,5 V. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée à 20 mA. Cette plage tient compte des variations normales de fabrication des semi-conducteurs.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (max) à V_R=5 V. Les LED ne sont pas conçues pour fonctionner en polarisation inverse ; ce paramètre est uniquement destiné aux tests de courant de fuite.

3. Explication du système de tri (Binning)

Pour garantir l'uniformité de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées (binning) en fonction de paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants correspondant à des exigences d'application spécifiques.

3.1 Classe d'intensité lumineuse (I_V)

Les LED sont classées en catégories en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à 20 mA. La tolérance au sein de chaque classe est de +/-11%.

• R2 :140,0 - 180,0 mcd
• S1 :180,0 - 224,0 mcd
• S2 :224,0 - 280,0 mcd
• T1 :280,0 - 355,0 mcd
• T2 :355,0 - 450,0 mcd

3.2 Classe de longueur d'onde dominante (WD)

Les LED sont également triées par leur longueur d'onde dominante pour contrôler la teinte de couleur. La tolérance pour chaque classe est de +/- 1 nm.

• H :586,0 - 588,5 nm
• J :588,5 - 591,0 nm
• K :591,0 - 593,5 nm
• L :593,5 - 596,0 nm

Un numéro de pièce complet inclut généralement ces codes de classe pour spécifier à la fois la luminosité et la couleur.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique, les interprétations suivantes sont basées sur le comportement standard des LED et les paramètres fournis.

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

La tension directe (V_F) a un coefficient de température positif et augmente de manière logarithmique avec le courant. La plage V_Fspécifiée de 1,7 V à 2,5 V à 20 mA est typique pour les LED jaunes AlInGaP. L'alimentation de la LED en courant constant, plutôt qu'en tension constante, est essentielle pour une sortie lumineuse stable.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

La sortie lumineuse (I_V) est approximativement proportionnelle au courant direct (I_F) dans la plage de fonctionnement recommandée. Cependant, l'efficacité peut diminuer à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la chaleur. Le courant continu absolu maximum est de 30 mA.

4.3 Caractéristiques thermiques

L'intensité lumineuse des LED AlInGaP diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. Pour une performance fiable sur toute la plage de fonctionnement de -40°C à +100°C, la gestion thermique sur le PCB (surface de cuivre adéquate pour le dissipateur thermique) doit être prise en compte, en particulier lors d'un fonctionnement près du courant maximum ou à des températures ambiantes élevées.

4.4 Distribution spectrale

Le spectre de sortie est centré autour de la longueur d'onde de crête de 592 nm (jaune) avec une demi-largeur typique de 15 nm. Le tri par longueur d'onde dominante garantit que la couleur perçue reste dans une tolérance étroite.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est fournie dans un boîtier SMD standard. Les notes dimensionnelles clés incluent : toutes les dimensions sont en millimètres, et la tolérance générale est de ±0,2 mm sauf indication contraire. La couleur de la lentille est transparente, et la couleur de la source est jaune (AlInGaP).

5.2 Identification de la polarité et conception des pastilles

Le composant possède des bornes anode et cathode. Le schéma de pastilles de soudure recommandé pour le PCB pour le soudage par refusion infrarouge ou en phase vapeur est fourni pour assurer une formation correcte des joints de soudure et une stabilité mécanique. L'orientation correcte de la polarité lors de l'assemblage est cruciale pour le fonctionnement du dispositif.

5.3 Conditionnement en bande et bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée de 8 mm de large, scellée avec une bande de couverture. La bande est enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. La quantité standard par bobine est de 5000 pièces. Le conditionnement suit les spécifications ANSI/EIA-481. Une quantité minimale de commande de 500 pièces est disponible pour les restes.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de refusion IR recommandé

Pour les processus de soudage sans plomb, le profil doit être conforme à la norme J-STD-020B. Les paramètres clés incluent une zone de préchauffage (150-200°C, max 120 sec), une température de pic ne dépassant pas 260°C, et un temps au-dessus du liquidus (TAL) adapté à la pâte à souder. Le temps total à la température de pic doit être limité à 10 secondes maximum, et la refusion ne doit être effectuée que deux fois maximum.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, utilisez un fer à souder dont la température ne dépasse pas 300°C. Le temps de contact doit être limité à 3 secondes maximum, et il ne doit être effectué qu'une seule fois pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et à la puce semi-conductrice.

6.3 Conditions de stockage

Sachet scellé :Stocker à ≤30°C et ≤70% d'humidité relative (HR). La durée de conservation dans le sachet barrière à l'humidité scellé avec dessicant est d'un an.
Après ouverture du sachet :Les composants ont un niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) de 3. Ils doivent être soumis au soudage par refusion IR dans les 168 heures (7 jours) suivant leur exposition à un environnement de ≤30°C/60% HR. Pour un stockage plus long après ouverture, stocker dans un conteneur scellé avec dessicant ou dans un dessiccateur purgé à l'azote. Les composants exposés au-delà de 168 heures nécessitent un séchage à environ 60°C pendant au moins 48 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet \"pop-corn\" pendant la refusion.

6.4 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, utilisez uniquement les solvants spécifiés. Immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute. Ne pas utiliser de nettoyage par ultrasons ou de liquides chimiques non spécifiés, car ils pourraient endommager la lentille en époxy ou le boîtier.

7. Suggestions d'application

7.1 Circuits d'application typiques

Une LED est un dispositif piloté en courant. Pour garantir une luminosité constante, en particulier lors de l'alimentation de plusieurs LED en parallèle, utilisez toujours une résistance de limitation de courant en série avec chaque LED ou chaque branche parallèle. La valeur de la résistance (R) peut être calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F, où V_Fest la tension directe de la LED au courant souhaité I_F(par exemple, 20 mA). Utiliser la valeur V_Fmaximale de la fiche technique (2,5 V) dans le calcul garantira que le courant ne dépasse pas la cible même avec des variations d'un composant à l'autre.

7.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Assurez-vous que la conception du PCB prévoit un dégagement thermique adéquat, en particulier lors d'un fonctionnement à des courants élevés ou à des températures ambiantes élevées, pour maintenir l'efficacité et la longévité de la LED.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Bien que non explicitement déclarée comme sensible, il est recommandé de manipuler tous les dispositifs semi-conducteurs avec les précautions ESD standard.
• Conception optique :Le large angle de vision de 120° rend cette LED adaptée aux applications nécessitant une grande visibilité. Pour des faisceaux focalisés, des optiques secondaires (lentilles) seraient nécessaires.

7.3 Utilisation prévue et limitations

Cette LED est conçue pour être utilisée dans des équipements électroniques ordinaires. Elle n'est pas homologuée pour des applications où une défaillance pourrait directement mettre en danger la vie ou la santé, comme dans l'aviation, le contrôle des transports, les systèmes médicaux de maintien des fonctions vitales ou les dispositifs de sécurité critiques. Pour de telles applications, consultez le fabricant pour des composants avec les qualifications de fiabilité appropriées.

8. Comparaison et différenciation techniques

Cette LED jaune AlInGaP offre un équilibre de caractéristiques de performance. Comparée aux anciennes LED jaunes (par exemple, basées sur GaAsP), la technologie AlInGaP offre une efficacité lumineuse plus élevée, ce qui se traduit par une sortie plus lumineuse pour le même courant d'alimentation, et une meilleure pureté de couleur (largeur spectrale plus étroite). Le large angle de vision de 120° est un élément différenciant clé par rapport aux LED à lentille \"water clear\" qui ont un faisceau beaucoup plus étroit, ce qui rend ce composant idéal pour les applications où l'indicateur doit être visible sous un large éventail d'angles sans diffuseurs supplémentaires. La classification MSL 3 et la compatibilité avec les profils de refusion sans plomb standard en font un choix robuste pour les lignes d'assemblage SMT modernes à grand volume.

9. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

9.1 Quelle résistance dois-je utiliser avec une alimentation de 5 V ?

En utilisant la V_Fmaximale de 2,5 V et une I_Fcible de 20 mA : R = (5 V - 2,5 V) / 0,02 A = 125 Ohms. La valeur standard la plus proche de 120 Ohms ou 130 Ohms conviendrait. La puissance nominale de la résistance doit être d'au moins P = I²R = (0,02)²* 120 = 0,048 W, donc une résistance standard de 1/8 W (0,125 W) ou 1/10 W est suffisante.

9.2 Puis-je alimenter cette LED à 30 mA en continu ?

Oui, 30 mA est le courant direct continu maximal recommandé. Cependant, un fonctionnement à la caractéristique maximale absolue peut réduire la fiabilité à long terme et augmenter la température de jonction, ce qui peut diminuer la sortie lumineuse. Pour une durée de vie et une stabilité optimales, il est conseillé de l'alimenter à 20 mA ou moins si l'intensité lumineuse répond à l'exigence de l'application.

9.3 Que signifie le \"code de tri\" lors de la commande ?

Le code de tri spécifie les valeurs minimale et maximale garanties pour l'intensité lumineuse (par exemple, T1 : 280-355 mcd) et la longueur d'onde dominante (par exemple, K : 591,0-593,5 nm). Spécifier les codes de tri garantit de recevoir des LED avec une luminosité et une couleur cohérentes d'une commande à l'autre, ce qui est crucial pour les panneaux à indicateurs multiples ou les produits où l'uniformité visuelle est importante.

9.4 Combien de temps puis-je laisser ces LED sur le banc après avoir ouvert le sachet ?

Pour un soudage fiable, vous disposez de 168 heures (7 jours) dans des conditions d'atelier (≤30°C/60% HR) après avoir ouvert le sachet scellé contre l'humidité. Si ce délai est dépassé, les LED doivent être séchées à 60°C pendant 48 heures avant de tenter un soudage par refusion pour éviter les dommages internes au boîtier dus à la vaporisation rapide de l'humidité.

10. Cas d'utilisation pratique

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un routeur réseau.Le panneau nécessite 10 LED jaunes pour indiquer l'activité des liaisons et l'état du système. Pour garantir une apparence uniforme, le concepteur sélectionne des LED de la même classe d'intensité (par exemple, S2 : 224-280 mcd) et de la même classe de longueur d'onde (par exemple, J : 588,5-591,0 nm). Chaque LED est pilotée par une broche GPIO d'un microcontrôleur via une résistance de limitation de courant de 120 ohms connectée à une ligne de 3,3 V, ce qui donne un courant direct d'environ ((3,3 V - 2,1 V typique)/120 Ω) ≈ 10 mA, ce qui fournit une luminosité suffisante tout en économisant l'énergie. Le large angle de vision de 120° garantit que les indicateurs sont visibles de n'importe où devant l'appareil. La conception du PCB inclut l'empreinte de pastille recommandée et est conçue pour un assemblage utilisant un profil de refusion sans plomb standard avec une température de pic de 250°C.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Cette LED est basée sur la technologie semi-conductrice au phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium (AlInGaP). Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. L'énergie libérée lors de cette recombinaison est émise sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour définit la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le jaune (~592 nm). La lentille en époxy transparente encapsule la puce semi-conductrice, assure une protection mécanique et façonne le profil de sortie lumineuse pour obtenir l'angle de vision spécifié de 120°.

12. Tendances de développement

La tendance générale des LED indicateurs SMD continue vers une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par unité d'entrée électrique), permettant une consommation d'énergie plus faible pour la même luminosité. Les tailles de boîtiers se miniaturisent également davantage, permettant des réseaux d'indicateurs plus denses. L'accent est de plus en plus mis sur des tolérances de tri plus strictes pour la couleur et l'intensité afin de répondre aux demandes de l'électronique grand public où la cohérence visuelle est primordiale. De plus, la compatibilité avec des réglementations environnementales de plus en plus strictes (au-delà de RoHS, comme REACH) et la capacité à résister à des profils de soudage sans plomb à plus haute température restent des moteurs clés de développement. La technologie est mature, avec des améliorations incrémentielles axées sur le rendement de fabrication, la réduction des coûts et la fiabilité dans des conditions difficiles.