Fiche technique FR - LED SMD Jaune Vert AlInGaP 120° - Dimensions - Tension directe 1.8-2.4V @20mA - Intensité lumineuse 56-180mcd

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) compacte et haute performance. Le dispositif utilise un matériau semi-conducteur à base de phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium (AlInGaP) pour produire une lumière jaune verte. Il est conçu dans un format de boîtier standard EIA, le rendant compatible avec les équipements automatisés de placement et les processus standards de soudage par refusion infrarouge (IR). La LED est fournie sur bande standard de 12 mm montée sur bobines de 7 pouces de diamètre, facilitant la production en grande série.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent son encombrement miniature, son aptitude à l'assemblage automatisé et sa conformité aux profils de soudage par refusion sans plomb (Pb-free). Elle est conçue pour des applications où l'espace est limité et où la performance fiable et l'assemblage efficace sont critiques. Les marchés cibles couvrent un large éventail d'électronique grand public et industrielle, incluant, sans s'y limiter, les équipements de télécommunication (ex. : téléphones sans fil et cellulaires), les dispositifs informatiques portables (ex. : ordinateurs portables), le matériel réseau, les appareils électroménagers et la signalétique intérieure ou le rétroéclairage d'affichage. Sa fonction principale est d'indicateur de statut, de signal lumineux ou d'éclairage de façade.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Toutes les caractéristiques électriques et optiques sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C sauf indication contraire. La compréhension de ces paramètres est cruciale pour une conception de circuit appropriée et pour garantir la fiabilité à long terme.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti et doit être évité lors de la conception.

• Dissipation de puissance (Pd) :72 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct continu (IF) :30 mA DC. Le courant en régime permanent maximal pour un fonctionnement fiable.
• Courant direct de crête :80 mA, permis uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms).
• Tension inverse (VR) :5 V. Le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; dépasser cette tension peut provoquer un claquage.
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante pour un fonctionnement normal.
• Plage de température de stockage :-40°C à +100°C. La plage de température sûre lorsque le dispositif n'est pas alimenté.

2.2 Caractéristiques électro-optiques à Ta=25°C (IF=20mA)

Ce sont les paramètres de performance typiques dans des conditions de test standard.

• Flux lumineux (Φv) :S'étend d'un minimum de 0.17 lm à un maximum de 0.54 lm. La sortie totale de lumière visible.
• Intensité lumineuse (Iv) :Correspond au flux, allant de 56 mcd (millicandela) à 180 mcd. C'est une mesure de la luminosité perçue dans une direction spécifique.
• Angle de vision (2θ1/2) :120 degrés (typique). Défini comme l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité au centre (0°). Cela indique un motif lumineux large et diffus.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λp) :574 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle la sortie spectrale est la plus forte.
• Longueur d'onde dominante (λd) :Spécifiée de 564.5 nm à 576.5 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur (Jaune Vert).
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm (typique). La largeur de bande du spectre émis à la moitié de l'intensité de crête, indiquant la pureté de la couleur.
• Tension directe (VF) :S'étend de 1.8 V (min) à 2.4 V (max) à 20mA. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 μA à VR=5V. Un faible courant de fuite lorsqu'une tension inverse est appliquée.

3. Explication du système de binning

Pour garantir l'uniformité de la production, les LED sont triées en bins de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de luminosité, tension et couleur.

3.1 Binning du flux/intensité lumineuse

La sortie lumineuse est catégorisée en cinq bins (A2, B1, B2, C1, C2). Par exemple, le bin C2 offre la sortie la plus élevée avec un flux lumineux entre 0.42 lm et 0.54 lm, correspondant à une intensité de 140-180 mcd. Le bin A2 est le grade de sortie le plus faible. Les concepteurs doivent consulter la fiche technique pour le binning spécifique de leur référence commandée afin de prédire avec précision la sortie lumineuse.

3.2 Binning de la tension directe

La tension directe est triée en trois catégories (D2, D3, D4) avec une tolérance de ±0.1V dans chaque bin.

• Bin D2 : VF = 1.8V - 2.0V
• Bin D3 : VF = 2.0V - 2.2V
• Bin D4 : VF = 2.2V - 2.4V

Ceci est critique pour concevoir les circuits de limitation de courant, en particulier dans les applications alimentées par batterie où la constance de la tension affecte le courant et donc la luminosité.

3.3 Binning de la teinte (longueur d'onde dominante)

La teinte de couleur est contrôlée en triant la longueur d'onde dominante en quatre groupes (B, C, D, E), chacun avec une tolérance de ±1 nm.

• Bin B : λd = 564.5 nm - 567.5 nm
• Bin C : λd = 567.5 nm - 570.5 nm
• Bin D : λd = 570.5 nm - 573.5 nm
• Bin E : λd = 573.5 nm - 576.5 nm

Cela garantit l'uniformité de couleur entre plusieurs LED utilisées dans un réseau ou un affichage.

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques fournissent une compréhension plus approfondie du comportement du dispositif dans différentes conditions.

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

La courbe I-V est non linéaire, caractéristique d'une diode. La tension directe augmente de manière logarithmique avec le courant. Au courant de fonctionnement typique de 20mA, la VF se situe dans les plages de bins spécifiées. Les concepteurs doivent utiliser cette courbe pour s'assurer que le circuit d'attaque fournit une tension adéquate, en particulier à basse température où la VF augmente.

4.2 Intensité lumineuse relative vs Courant direct

Cette courbe montre que la sortie lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement standard. Cependant, il n'est pas recommandé de piloter la LED au-dessus de son courant DC absolu maximum (30mA), car cela peut entraîner une dégradation accélérée, une durée de vie réduite et une défaillance potentielle due à une chaleur excessive.

4.3 Intensité lumineuse relative vs Température ambiante

L'intensité lumineuse des LED AlInGaP diminue lorsque la température ambiante augmente. Cette courbe est vitale pour les applications fonctionnant dans des environnements à température élevée. Les concepteurs peuvent avoir besoin de déclasser la sortie lumineuse attendue ou de mettre en œuvre une gestion thermique si une luminosité constante est requise sur une large plage de température.

4.4 Distribution spectrale

Le graphique spectral montre un pic étroit centré autour de 574 nm (Jaune Vert) avec une demi-largeur typique de 15 nm. Cela confirme la pureté de la couleur et la région de longueur d'onde spécifique de la lumière émise.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier du dispositif

La LED est conforme à un contour de boîtier SMD standard. Toutes les dimensions critiques sont fournies en millimètres avec une tolérance générale de ±0.2 mm. Le dessin inclut la longueur, la largeur, la hauteur du corps, ainsi que l'emplacement et la taille des plots de soudure/terminaisons. La lentille est spécifiée comme "Water Clear" (transparente).

5.2 Configuration recommandée des plots de fixation sur PCB

Un diagramme de motif de pastille est fourni pour concevoir le circuit imprimé (PCB). Il montre la taille et l'espacement recommandés des plots de cuivre pour assurer une bonne formation du joint de soudure pendant la refusion, une bonne adhérence mécanique et une dissipation thermique efficace depuis les terminaisons de la LED.

5.3 Identification de la polarité

La fiche technique doit indiquer l'identification de la cathode/anode sur le boîtier du dispositif, généralement via un marquage, une encoche ou une taille de plot différente. La polarité correcte doit être respectée pendant l'assemblage pour éviter tout dommage.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR

Un profil de température de refusion détaillé est fourni, conforme à la norme J-STD-020B pour les processus sans plomb (Pb-free). Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage/Imprégnation :Montée en température jusqu'à 150-200°C.
• Temps au-dessus du liquidus (TAL) :Temps recommandé à maintenir.
• Température de crête :Ne doit pas dépasser 260°C.
• Temps à moins de 5°C de la crête :Doit être limité (ex. : 10 secondes max).

Le profil met l'accent sur une montée et une descente en température contrôlées pour minimiser le choc thermique du composant.

6.2 Soudage manuel (Fer à souder)

Si une retouche manuelle est nécessaire, la température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de soudage par borne doit être limité à un maximum de 3 secondes. Le soudage ne doit être effectué qu'une seule fois par plot pour éviter d'endommager le boîtier ou la fixation interne de la puce.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est requis, seuls des solvants à base d'alcool spécifiés comme l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique doivent être utilisés. La LED doit être immergée à température normale pendant moins d'une minute. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy ou le boîtier.

6.4 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont sensibles à l'humidité. Lorsqu'elles sont scellées dans leur sac étanche d'origine avec dessiccant, elles doivent être stockées à ≤30°C et ≤70% HR et utilisées dans l'année. Une fois le sac ouvert, la "durée de vie au sol" commence. Les composants doivent être stockés à ≤30°C et ≤60% HR et il est recommandé de les souder par refusion IR dans les 168 heures (7 jours). Pour un stockage au-delà de cette période, ils doivent être conservés dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans une atmosphère d'azote. Les composants dépassant la durée de vie au sol nécessitent une procédure de cuisson (environ 60°C pendant au moins 48 heures) avant soudage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le dispositif est fourni sur bande porteuse emboutie avec une bande de protection. Des dimensions détaillées pour la poche de la bande, le pas et la bobine sont fournies, conformes aux normes ANSI/EIA-481. La bobine standard a un diamètre de 7 pouces et contient 3000 pièces. Une quantité d'emballage minimale de 500 pièces est disponible pour les commandes restantes. La bande assure la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatisé à grande vitesse.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Circuits d'application typiques

La LED nécessite un élément de limitation de courant en série, tel qu'une résistance. La valeur de la résistance (R) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Valim - VF) / IF, où VF est la tension directe de la LED au courant IF souhaité. Utiliser la VF maximale du bin garantit que le courant ne dépasse pas la limite même avec les tolérances des composants. Pour une précision ou une luminosité variable, des pilotes à courant constant sont recommandés.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible (72mW max), une conception thermique efficace sur le PCB reste importante pour la longévité, en particulier à haute température ambiante ou lors d'un pilotage à fort courant. Assurer une surface de cuivre adéquate connectée aux plots thermiques de la LED aide à dissiper la chaleur et à maintenir une sortie lumineuse stable.

8.3 Conception pour la fabrication (DFM)

Respectez la configuration recommandée des plots PCB et le profil de refusion spécifié. Assurez-vous que la buse de la machine de placement est compatible avec la taille du boîtier. Vérifiez que la configuration du chargeur de bande correspond aux spécifications de la bande et de la bobine.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED au phosphure de gallium (GaP), les LED AlInGaP offrent une efficacité lumineuse significativement plus élevée, résultant en une sortie plus lumineuse à courant égal. L'angle de vision de 120 degrés fournit un motif lumineux plus large et plus diffus que les LED à angle de vision étroit, ce qui la rend idéale pour les indicateurs de statut devant être visibles sous divers angles. Le boîtier standard EIA assure une compatibilité immédiate avec un vaste écosystème d'outils d'assemblage et de conceptions PCB existantes.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quelle est la différence entre le flux lumineux et l'intensité lumineuse ?

Le flux lumineux (mesuré en lumens, lm) est la quantité totale de lumière visible émise par la source dans toutes les directions. L'intensité lumineuse (mesurée en candela ou millicandela, mcd) est la quantité de lumière émise dans une direction spécifique. La fiche technique de cette LED fournit les deux, l'intensité étant mesurée le long de l'axe central (0°).

10.2 Puis-je piloter cette LED sans résistance de limitation de courant ?

Non. Une LED est un dispositif piloté en courant. La connecter directement à une source de tension provoquera un courant excessif, la détruisant rapidement. Utilisez toujours une résistance en série ou un pilote à courant constant.

10.3 Pourquoi la sortie lumineuse diminue-t-elle à haute température ?

C'est une caractéristique fondamentale des matériaux semi-conducteurs. L'augmentation de la température affecte l'efficacité quantique interne de la jonction émettrice de lumière, réduisant le nombre de photons générés par électron. Les courbes de performance de la fiche technique quantifient cet effet.

10.4 Comment interpréter les codes de bin lors de la commande ?

Le numéro de pièce complet peut inclure des suffixes désignant des bins spécifiques pour l'intensité lumineuse (ex. : C2), la tension directe (ex. : D3) et la longueur d'onde dominante (ex. : E). Consultez le guide de commande du fabricant. Si un bin spécifique n'est pas demandé, vous recevrez des pièces de la distribution de production standard couvrant les bins spécifiés.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

11.1 Indicateur de statut basse consommation

Dans un nœud de capteur IoT alimenté par batterie, la LED peut être utilisée comme indicateur "battement de cœur" basse consommation. En utilisant une broche GPIO d'un microcontrôleur, la LED peut être pulsée avec un faible cycle de service (ex. : 10ms allumé, 990ms éteint) pour indiquer l'activité du dispositif tout en consommant un courant moyen minimal, prolongeant ainsi la durée de vie de la batterie.

11.2 Rétroéclairage de façade pour clavier

Un réseau de ces LED, placé derrière un diffuseur, peut fournir un rétroéclairage uniforme pour les claviers à membrane ou les légendes sur les panneaux de contrôle. Le large angle de vision de 120 degrés aide à obtenir un éclairage uniforme sur la surface du panneau. Les concepteurs doivent assurer un espacement et un courant d'attaque appropriés pour atteindre le niveau de luminosité souhaité.

12. Introduction au principe technologique

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 travers la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active. Ils se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons. Le rapport spécifique d'aluminium, d'indium, de gallium et de phosphure dans le réseau cristallin détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, le Jaune Vert (~574 nm). La lentille en époxy "Water Clear" encapsule la puce semi-conductrice, fournit une protection environnementale et façonne le motif de sortie lumineuse.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance générale des LED SMD va vers une plus grande efficacité lumineuse (plus de lumière par watt d'entrée électrique), une meilleure constance des couleurs grâce à un binning plus serré et une fiabilité accrue dans des conditions environnementales sévères. Il y a également un développement continu dans la miniaturisation (tailles de boîtier plus petites) et l'intégration (ex. : LED avec circuits intégrés intégrés pour le contrôle). Pour les applications d'indicateur, l'accent reste sur le rapport coût-efficacité, la fiabilité et la compatibilité avec les processus d'assemblage avancés comme la refusion double face. La technologie décrite dans cette fiche technique représente une solution mature et largement adoptée pour les besoins d'indicateur standard.