Fiche technique de la série 67-21 - LED SMD à réflecteur - Boîtier P-LCC-2 - 3.5V Max - 110mW - Vert/Jaune/Bleu/Orange - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La série 67-21 représente une famille de diodes électroluminescentes (LED) à montage en surface (SMD) dotées d'un réflecteur intégré dans un boîtier P-LCC-2. Cette conception est conçue pour offrir un large angle de vision et une émission de lumière optimisée, la rendant particulièrement adaptée aux applications nécessitant un couplage efficace de la lumière dans des guides ou des fibres optiques. La série est disponible en plusieurs couleurs, notamment orange doux, vert, bleu et jaune, avec un boîtier blanc et une fenêtre transparente incolore. Sa faible exigence en courant direct en fait un choix idéal pour les applications sensibles à la consommation, telles que les appareils électroniques portables.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette série de LED découlent de la conception de son boîtier. Le réflecteur interne intégré améliore considérablement l'extraction et la directivité de la lumière, ce qui se traduit par un profil d'émission large et homogène. Cette caractéristique est cruciale pour le rétroéclairage de symboles, d'interrupteurs et de panneaux LCD où un éclairage uniforme est requis. Le composant est entièrement compatible avec les équipements automatisés standard de placement et est fourni sur bande et bobine de 8 mm pour un assemblage en grande série. Sa compatibilité avec divers procédés de soudage, y compris la refusion à la vapeur, la refusion infrarouge et le soudage à la vague, offre une flexibilité de fabrication. Le produit est également conforme à la directive RoHS et sans plomb. Les marchés cibles incluent l'habitacle automobile (rétroéclairage du tableau de bord et des interrupteurs), les équipements de télécommunication (témoins et rétroéclairage dans les téléphones/télécopieurs) et l'électronique grand public nécessitant des témoins lumineux ou des solutions de rétroéclairage fiables.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les performances électriques et optiques de la LED sont définies dans des conditions de test spécifiques, typiquement à un courant direct (I_F) de 20 mA et une température ambiante (T_a) de 25 °C. La compréhension de ces paramètres est essentielle pour une conception de circuit appropriée et pour garantir la fiabilité à long terme.

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées à un fonctionnement continu. Les limites clés incluent une tension inverse maximale (V_R) de 5 V, un courant direct continu (I_F) de 30 mA et un courant direct de crête (I_FP) de 100 mA en conditions pulsées (cycle de service 1/10 à 1 kHz). La dissipation de puissance maximale (P_d) est de 110 mW. Le composant peut fonctionner dans une plage de température de -40 °C à +85 °C et peut être stocké entre -40 °C et +90 °C. Les profils de température de soudage sont également spécifiés pour éviter les dommages au boîtier pendant l'assemblage.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les paramètres de performance typiques fournissent les valeurs attendues en conditions normales de fonctionnement. Pour la variante spécifique impliquée dans le document (probablement une LED verte basée sur les données de longueur d'onde), l'intensité lumineuse (I_v) varie d'un minimum de 900 mcd à un maximum de 1800 mcd. L'angle de vision (2θ_1/2), défini comme l'angle où l'intensité chute à la moitié de sa valeur de crête, est typiquement de 120 degrés, confirmant l'affirmation d'un large angle. La longueur d'onde dominante (λ_d) pour cet exemple se situe entre 520 nm et 535 nm, la plaçant dans le spectre vert. La tension directe (V_F) varie de 2,7 V à 3,5 V à 20 mA. Une résistance de limitation de courant est obligatoire dans le circuit d'application pour éviter de dépasser le courant direct maximal, car les LED présentent une relation I-V non linéaire où une petite augmentation de tension peut provoquer une forte augmentation de courant, potentiellement destructrice.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en classes de performance basées sur des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant aux besoins spécifiques de leur application.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

Le flux lumineux est catégorisé en trois codes de classe : V2 (900-1120 mcd), W1 (1120-1420 mcd) et W2 (1420-1800 mcd). La tolérance pour l'intensité lumineuse est de ±11 %. Les concepteurs doivent tenir compte de cette variation lors de la conception pour des exigences de luminosité minimale.

3.2 Classement de la longueur d'onde dominante

La couleur (longueur d'onde dominante) est classée en trois codes : X (520-525 nm), Y (525-530 nm) et Z (530-535 nm), avec une tolérance serrée de ±1 nm. Cela garantit l'uniformité de couleur au sein d'un lot, ce qui est crucial pour les applications où plusieurs LED sont utilisées côte à côte.

3.3 Classement de la tension directe

La tension directe est triée en quatre classes : 10 (2,70-2,90 V), 11 (2,90-3,10 V), 12 (3,10-3,30 V) et 13 (3,30-3,50 V), avec une tolérance de ±0,1 V. La connaissance de la classe V_Fest importante pour calculer la valeur précise de la résistance de limitation de courant afin d'obtenir le courant de commande souhaité, en particulier lors d'un fonctionnement à partir d'une alimentation basse tension ou fortement régulée.

4. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le composant utilise un boîtier P-LCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Des dessins détaillés des dimensions du boîtier sont fournis dans la fiche technique, spécifiant la longueur, la largeur, la hauteur, l'espacement des broches et la géométrie des pastilles. Ces dimensions sont essentielles pour la conception de l'empreinte sur le PCB. Le boîtier présente un corps blanc qui favorise la réflexion de la lumière et une lentille en époxy transparente incolore. La polarité est indiquée par la structure physique du boîtier, généralement par une encoche ou une cathode marquée. Le motif de pastilles PCB recommandé assure un soudage correct et une stabilité mécanique.

5. Recommandations de soudage et d'assemblage

Une manipulation et un soudage appropriés sont essentiels pour maintenir l'intégrité et les performances du composant.

5.1 Profil de soudage par refusion

Pour le soudage sans plomb, un profil de température spécifique doit être suivi. La phase de préchauffage doit monter de 150 °C à 200 °C sur 60 à 120 secondes. Le temps au-dessus de la température du liquidus (217 °C) doit être maintenu pendant 60 à 150 secondes, avec une température de crête ne dépassant pas 260 °C pendant plus de 10 secondes. Le taux de chauffage maximal doit être de 3 °C/s, et le taux de refroidissement ne doit pas dépasser 6 °C/s. Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois sur le même composant.

5.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est de mise. La température de la pointe du fer à souder doit être inférieure à 350 °C, et le temps de contact avec chaque borne ne doit pas dépasser 3 secondes. Un fer à souder de faible puissance (≤25 W) est recommandé. Un intervalle minimum de 2 secondes doit être respecté entre le soudage de chaque borne pour éviter un choc thermique.

5.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les composants sont conditionnés dans des sacs résistants à l'humidité avec un dessiccant et une carte indicateur d'humidité. Le sac ne doit être ouvert qu'immédiatement avant utilisation dans un environnement contrôlé à moins de 30 °C et 60 % d'humidité relative. Une fois ouvert, les composants doivent être utilisés dans le délai de vie spécifié (non explicitement indiqué dans l'extrait mais généralement défini par le Niveau de Sensibilité à l'Humidité, MSL). Si la carte indicateur montre une humidité excessive, les composants doivent être séchés à 60 °C ±5 °C pendant 24 heures avant utilisation.

6. Conditionnement et informations de commande

Les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée de 8 mm de large, chargée sur des bobines standard. Une bobine typique contient 2000 pièces, bien que des quantités minimales de commande de 250, 500 ou 1000 pièces puissent être disponibles. Les dimensions de la bobine et de la bande sont précisément spécifiées pour garantir la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatisés. L'étiquette de conditionnement comprend des informations critiques telles que le numéro de produit, la quantité et les codes de classe spécifiques pour l'intensité lumineuse (CAT), la longueur d'onde dominante (HUE) et la tension directe (REF), ainsi que le numéro de lot pour la traçabilité.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Scénarios d'application typiques

• Habitacle automobile :Rétroéclairage des instruments du tableau de bord, des boutons de commande et des interrupteurs. Le large angle de vision garantit la visibilité depuis différentes positions du conducteur.
• Télécom/Électronique grand public :Témoins d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones, télécopieurs et télécommandes. La faible consommation de courant est bénéfique pour l'autonomie de la batterie.
• Témoins lumineux généraux :Témoins d'état d'alimentation, de sélection de mode et d'alerte dans divers appareils électroniques.
• Applications avec guide de lumière :L'émission de lumière optimisée et le large angle rendent cette série idéale pour le couplage dans des guides de lumière en acrylique ou en polycarbonate, qui guident ensuite la lumière vers un emplacement souhaité sur un panneau, permettant une conception mécanique flexible.

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance en série pour fixer le courant direct. Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique (ou de la classe spécifique) pour garantir que le courant ne dépasse jamais la valeur maximale dans les pires conditions.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurez une surface de cuivre PCB adéquate ou des vias thermiques si le fonctionnement a lieu à des températures ambiantes élevées ou près du courant maximal pour maintenir la température de jonction dans les limites.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Le composant a une tenue aux décharges électrostatiques de 1000 V (HBM). Mettez en œuvre les précautions ESD standard pendant la manipulation et l'assemblage. Pour les applications sensibles, envisagez d'ajouter une suppression de tension transitoire sur les lignes connectées à la LED.
• Conception optique :Pour les applications avec guide de lumière, la distance et l'alignement entre la LED et l'entrée du guide sont critiques. Le large angle de vision aide mais peut nécessiter une coupelle réfléchissante ou une conception de guide adaptée pour maximiser l'efficacité de couplage.

8. Comparaison et différenciation technique

Le principal facteur différenciant de la série 67-21 est le réflecteur intégré dans le boîtier P-LCC-2. Comparé aux LED SMD standard sans cette fonctionnalité, il offre une efficacité d'émission de lumière supérieure et un faisceau plus contrôlé et plus large. Cela élimine le besoin d'un réflecteur externe dans de nombreuses conceptions, économisant de l'espace et des coûts. La combinaison d'un large angle de vision de 120 degrés et de la disponibilité en plusieurs couleurs dans la même empreinte de boîtier offre une flexibilité de conception. Sa compatibilité avec tous les principaux procédés de soudage en fait également un composant polyvalent pour diverses lignes de production.

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

9.1 Pourquoi une résistance de limitation de courant est-elle absolument nécessaire ?

Les LED sont des diodes avec une relation courant-tension (I-V) exponentielle. Une petite augmentation de tension au-delà de la tension directe nominale provoque une très forte augmentation du courant. Sans résistance pour limiter ce courant, la LED va rapidement tirer un courant excessif, entraînant une surchauffe et une défaillance catastrophique, même si la tension d'alimentation semble légèrement trop élevée. La résistance fournit une chute de tension linéaire et prévisible pour stabiliser le courant.

9.2 Puis-je alimenter cette LED directement avec une source de tension ?

Non. Il est fortement déconseillé d'alimenter une LED directement avec une source de tension, cela détruirait probablement le composant. Elle doit être alimentée par une source de courant ou, plus couramment, par une source de tension en série avec une résistance de limitation de courant comme décrit ci-dessus.

9.3 Que signifie le "classement" (binning) des paramètres pour ma conception ?

Le classement signifie que les LED sont testées et triées en groupes en fonction de leurs performances. Si votre conception nécessite une luminosité ou une couleur très uniforme sur plusieurs unités, vous devez spécifier les codes de classe requis (par exemple, W2 pour la luminosité la plus élevée, Y pour une teinte verte spécifique) lors de la commande. Si votre conception peut tolérer plus de variation, vous pouvez accepter un mélange plus large de classes, ce qui pourrait être plus économique.

9.4 Combien de fois puis-je souder par refusion ce composant ?

La fiche technique spécifie que le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois. Chaque cycle de refusion soumet le composant à un stress thermique, ce qui peut potentiellement dégrader les liaisons internes ou l'encapsulant en époxy. Pour la réparation, des recommandations spécifiques utilisant un fer à souder à deux têtes sont fournies pour minimiser le chauffage localisé.

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau à interrupteurs membrane rétroéclairé.Un concepteur crée un panneau de commande avec 12 boutons éclairés. Chaque bouton utilise un guide de lumière pour canaliser la lumière d'une LED SMD montée sur le PCB principal vers le capuchon du bouton. La série 67-21 est sélectionnée pour son large angle de vision, qui assure un couplage efficace dans l'entrée du guide de lumière, et pour sa faible consommation de courant, le panneau étant alimenté par un rail 5 V avec un budget de courant limité. Le concepteur calcule la valeur de la résistance de limitation de courant en utilisant la V_Fmaximale de 3,5 V pour garantir un fonctionnement sûr sur toutes les unités : R = (5 V - 3,5 V) / 0,02 A = 75 Ohms. Une résistance standard de 75 Ω ou 82 Ω est choisie. Le placement des LED sur le PCB est précisément sous les ouvertures des guides de lumière, et l'assemblage suit le profil de refusion spécifié. En spécifiant une classe de longueur d'onde serrée (par exemple, Y : 525-530 nm), le concepteur assure que tous les boutons ont une couleur verte uniforme.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons du matériau de type n se recombinent avec les trous du matériau de type p dans la région active. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés (par exemple, InGaN pour le vert/bleu). Le réflecteur intégré de la série 67-21 est une cavité façonnée autour de la puce semi-conductrice. Il réfléchit la lumière qui serait autrement émise latéralement ou absorbée par le boîtier vers la direction de vision supérieure, augmentant ainsi le flux lumineux utile et façonnant le diagramme de rayonnement en un faisceau plus large et plus uniforme.

12. Tendances technologiques

La tendance générale des LED SMD indicatrices continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par unité de puissance électrique), une meilleure uniformité des couleurs grâce à un classement et un contrôle de fabrication avancés, et une fiabilité accrue. Les technologies de boîtier évoluent pour permettre des angles de vision encore plus larges et une meilleure gestion thermique dans des empreintes plus petites. L'accent est également mis de plus en plus sur la compatibilité avec les procédés de soudage sans plomb et à haute température pour répondre aux réglementations environnementales mondiales et aux exigences des applications de grade automobile. L'intégration de fonctionnalités optiques, comme le réflecteur de cette série, directement dans le boîtier de la LED est une tendance clé qui simplifie la conception du produit final et améliore les performances optiques.