Fiche technique de la LED latérale CMS 57-11UTC/S827-1/TR8 - Boîtier P-LCC-4 - Blanc - 20mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La 57-11UTC/S827-1/TR8 est une diode électroluminescente (LED) blanche haute performance, conçue dans un boîtier CMS (composant monté en surface) compact de type P-LCC-4. Cette LED à émission latérale est conçue pour fournir un éclairage efficace et fiable pour diverses applications électroniques modernes où l'encombrement et la consommation d'énergie sont des contraintes critiques.

Le dispositif se caractérise par un boîtier blanc en résine transparente, utilisant une technologie de puce InGaN pour produire de la lumière blanche. Un aspect clé de sa conception est son large angle de vision, obtenu grâce à un design optimisé d'inter-réflecteur à l'intérieur du boîtier. Cette conception améliore le couplage de la lumière et rend la LED particulièrement adaptée aux applications impliquant des guides de lumière, où un éclairage latéral uniforme est requis. Sa faible exigence en courant la positionne également comme un composant idéal pour les équipements portables alimentés par batterie et autres applications où l'efficacité énergétique est primordiale.

Le produit adhère à des normes environnementales et de qualité strictes : il est sans plomb, conforme aux réglementations européennes RoHS et REACH, et répond aux exigences sans halogène (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Il est également préconditionné selon la norme JEDEC J-STD-020D Niveau 3 pour la sensibilité à l'humidité.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Avantages principaux :

• Haute intensité lumineuse et efficacité :Délivre une sortie lumineuse brillante avec une consommation d'énergie optimisée.
• Large angle de vision (~120°) :Le design latéral avec inter-réflecteur assure une distribution de lumière large et uniforme, parfaite pour le rétroéclairage par les bords.
• Boîtier compact P-LCC-4 :Son format réduit permet d'économiser un espace précieux sur le circuit imprimé.
• Construction robuste :Inclut une protection contre les décharges électrostatiques (2000V HBM) et est conçue pour des processus de soudage par refusion fiables.
• Conformité environnementale :Satisfait aux exigences réglementaires modernes concernant les substances dangereuses.

Applications cibles :

• Rétroéclairage pour écrans LCD couleur dans l'électronique grand public, les panneaux industriels et les affichages automobiles.
• Indicateurs d'état et rétroéclairage dans l'équipement de bureau (OA) tel que les imprimantes, scanners et périphériques multifonctions.
• Éclairage intérieur automobile, éclairage du tableau de bord et rétroéclairage des commutateurs.
• Remplacement général des ampoules miniatures conventionnelles et des lampes fluorescentes dans les applications d'indicateurs.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques spécifiés dans la fiche technique.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Tension inverse (V_R) :5V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct continu (I_F) :30mA. Le courant continu maximal pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Courant direct de crête (I_FP) :100mA (à un cycle de service de 1/10, 1kHz). Permet de courtes impulsions de courant plus élevé, utiles pour le multiplexage ou les schémas de gradation PWM.
• Dissipation de puissance (P_d) :110mW. La puissance maximale que le boîtier peut dissiper, calculée comme V_F* I_F. Cette limite est cruciale pour la gestion thermique.
• Température de fonctionnement et de stockage :-40°C à +85°C (fonctionnement), -40°C à +90°C (stockage). Spécifie la plage environnementale complète pour la fonctionnalité du dispositif et le stockage hors service.
• Résistance aux décharges électrostatiques (HBM) :2000V. Fournit un niveau de protection contre les décharges électrostatiques pendant la manipulation.
• Température de soudage :Refusion : Pic à 260°C pendant 10 sec max. Soudure manuelle : 350°C pendant 3 sec max par borne. Critique pour le contrôle du processus d'assemblage.

2.2 Caractéristiques électro-optiques (Ta=25°C)

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

• Intensité lumineuse (I_v) :900mcd (Min), 1800mcd (Max) à I_F=20mA. C'est la mesure principale de la sortie lumineuse. La large plage indique qu'un système de classement (binning) est utilisé (voir Section 3). Une valeur typique (Typ.) n'est pas donnée, ce qui implique une sélection basée sur des codes de classement spécifiques.
• Angle de vision (2θ_1/2) :120° (Typ). Défini comme l'angle total où l'intensité chute à la moitié de la valeur de crête. Cela confirme le profil d'émission large et diffus.
• Tension directe (V_F) :2.75V (Min), 3.95V (Max) à I_F=20mA. La chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement. Ce paramètre est également classé. La variation est due aux tolérances inhérentes au processus de fabrication des semi-conducteurs.
• Tolérances :La fiche technique note une tolérance de ±11% sur l'intensité lumineuse et une tolérance de ±0.1V sur la tension directe au sein d'un même classement, ce qui doit être pris en compte pour une conception précise.

3. Explication du système de classement

Pour assurer la cohérence en production de masse, les LED sont triées en groupes de performance ou "classements". Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de luminosité et électriques.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en trois classements basés sur leur intensité lumineuse mesurée à 20mA :

• Classement V2 :900 mcd à 1120 mcd
• Classement W1 :1120 mcd à 1420 mcd
• Classement W2 :1420 mcd à 1800 mcd

Ce classement garantit qu'au sein d'un lot de production, la variation de luminosité est contrôlée. Pour les applications nécessitant une luminosité uniforme sur plusieurs LED, spécifier un classement unique et plus serré (par exemple, W1) est essentiel.

3.2 Classement par tension directe

Les LED sont également classées par leur chute de tension directe en quatre groupes :

• Groupe M5 :2.75V à 3.05V
• Groupe 6 :3.05V à 3.35V
• Groupe 7 :3.35V à 3.65V
• Groupe 8 :3.65V à 3.95V

Le classement par tension est crucial pour concevoir des réseaux de résistances limitatrices de courant, en particulier lors de l'alimentation de plusieurs LED en série. Utiliser des LED du même classement de tension minimise le déséquilibre de courant dans les branches parallèles.

3.3 Classement par coordonnées de chromaticité

Le point de couleur blanc est défini par ses coordonnées sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. La fiche technique définit quatre classements principaux :

• 6K, 6L, 7K, 7L :Chaque classement a une zone quadrilatère définie sur le graphique de couleur x,y. Par exemple, le classement 6K couvre x de 0.3130 à 0.3300 et y de 0.2840 à 0.3300.
• Tolérance :La tolérance des coordonnées de chromaticité est de ±0.01, ce qui définit la variation admissible par rapport aux points de coin nominaux du classement.

Ce classement permet de sélectionner des LED pour des applications où la cohérence des couleurs est importante, comme le rétroéclairage LCD ou les indicateurs multi-LED.

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes caractéristiques fournies offrent des informations précieuses sur le comportement de la LED dans des conditions non standard.

4.1 Intensité lumineuse en fonction de la température ambiante

La courbe montre que l'intensitité lumineuse est relativement stable de -40°C à environ 25°C, restant proche de 100% de sa valeur à température ambiante. Lorsque la température augmente au-delà de 25°C, l'intensité diminue progressivement. À la température de fonctionnement maximale de 85°C, la sortie peut être d'environ 80-85% de sa valeur à 25°C. Cet effet d'extinction thermique est typique des LED et doit être pris en compte dans les conceptions fonctionnant dans des environnements chauds.

4.2 Courbe de déclassement du courant direct

Ce graphique dicte le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. À 25°C, les 30mA complets sont autorisés. Lorsque la température ambiante augmente, le courant maximal autorisé doit être réduit linéairement pour éviter de dépasser la limite de dissipation de puissance de 110mW et pour gérer la température de jonction. C'est une règle de conception critique pour la fiabilité.

4.3 Courant direct en fonction de la tension directe (Courbe I-V)

La courbe présente la relation exponentielle classique d'une diode. La tension directe augmente avec le courant. Au courant de fonctionnement typique de 20mA, V_Fest d'environ 3.2V à 3.4V (selon le classement). Cette courbe est essentielle pour sélectionner une valeur de résistance limitatrice de courant appropriée lors de l'utilisation d'une source de tension constante : R = (V_alimentation- V_F) / I_F.

4.4 Intensité lumineuse en fonction du courant direct

La sortie lumineuse augmente approximativement de manière linéaire avec le courant dans la plage inférieure, mais peut montrer des signes de saturation ou d'efficacité réduite à des courants plus élevés (proches de 30-40mA). Fonctionner à 20mA représente un bon équilibre entre luminosité et efficacité/fiabilité.

4.5 Distribution spectrale et diagramme de rayonnement

La courbe spectrale montre une longueur d'onde de crête typique d'une LED blanche à conversion de phosphore, probablement dans la région bleue (~450-460nm) avec une large émission de phosphore dans le spectre jaune, se combinant pour produire de la lumière blanche. Le diagramme de rayonnement confirme visuellement le profil d'émission large, de type lambertien, avec un angle de vision de 120°.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est logée dans un boîtier P-LCC-4. Les dimensions clés (en mm) incluent la taille globale du corps, l'espacement des broches et la position de l'identifiant de cathode (généralement une encoche ou une marque verte sur le boîtier). Le motif de pastille recommandé sur le circuit imprimé (empreinte) est également fourni, montrant les dimensions et l'espacement des plots de soudure pour assurer un soudage et un alignement corrects.

5.2 Identification de la polarité

La polarité correcte est essentielle. La fiche technique indique la borne cathode (négative). Sur le boîtier, celle-ci est souvent marquée par un point vert, une encoche sur un côté du corps ou un coin chanfreiné. L'empreinte sur le circuit imprimé doit inclure un marqueur de polarité correspondant à cette caractéristique.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion sans plomb détaillé est fourni :

• Préchauffage :150-200°C pendant 60-120 secondes (rampe max de 3°C/sec).
• Refusion :Temps au-dessus de 217°C : 60-150 secondes. Température de pic : 260°C maximum pendant 10 secondes maximum.
• Refroidissement :Taux de descente maximum de 6°C/sec à partir de plus de 255°C.

Le respect de ce profil est essentiel pour éviter les chocs thermiques, les défauts de soudure ou les dommages à la résine époxy de la LED.

6.2 Stockage et manipulation

• Le composant est sensible à l'humidité (niveau MSL sous-entendu). Les sacs barrières à l'humidité (MBB) doivent rester scellés jusqu'à l'utilisation.
• L'environnement d'ouverture recommandé est <30°C / 60% HR.
• Si la carte indicateur d'humidité montre une humidité excessive, un séchage à 60°C ±5°C pendant 24 heures est requis avant le soudage.
• Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois.

6.3 Soudage manuel et retouche

Si un soudage manuel est nécessaire :

• Utiliser un fer à souder avec une température de panne <350°C.
• Limiter le temps de contact à 3 secondes par borne.Utiliser un fer avec une puissance nominale ≤25W.
• Laisser un intervalle de refroidissement d'au moins 2 secondes entre le soudage de chaque borne.
• Pour la retouche, un fer à souder à deux pointes est recommandé pour chauffer simultanément les deux bornes et éviter les contraintes mécaniques. La faisabilité de la retouche sans endommager la LED doit être vérifiée au préalable.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies dans un emballage résistant à l'humidité sur une bande porteuse gaufrée enroulée sur des bobines.

• Quantité par emballage :500 pièces par bobine.
• Des dimensions détaillées pour la bande porteuse (taille de la poche, pas), la bande de couverture et la bobine (diamètre, taille du moyeu, largeur) sont fournies pour la compatibilité avec les équipements automatiques de placement.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des informations clés :

• CPN :Numéro de pièce du client (optionnel).
• P/N :Numéro de pièce du fabricant (57-11UTC/S827-1/TR8).
• QTY :Quantité sur la bobine.
• CAT :Rang d'intensité lumineuse (par exemple, W1, V2).
• HUE :Rang de longueur d'onde dominante/chromaticité (par exemple, 7K).
• REF :Rang de tension directe (par exemple, 6, 7).
• LOT No :Numéro de lot pour la traçabilité.

8. Considérations de conception d'application

8.1 La limitation de courant est obligatoire

La fiche technique avertit explicitement : "Le client doit appliquer des résistances pour la protection, sinon un léger décalage de tension provoquera un grand changement de courant (un grillage se produira)." Les LED sont des dispositifs pilotés par le courant. Une source de courant constant ou, plus communément, une résistance série limitant le courant est absolument requise lors de l'utilisation d'une alimentation en tension. La valeur de la résistance est calculée en utilisant la V_Fmaximale du classement sélectionné pour garantir que le courant ne dépasse jamais la valeur maximale absolue, même avec les tolérances de tension d'alimentation.

8.2 Gestion thermique

Bien que le boîtier soit petit, la dissipation de puissance (jusqu'à 110mW) génère de la chaleur. Pour un fonctionnement continu à des courants élevés ou dans des températures ambiantes élevées, il faut considérer :

• Respecter la courbe de déclassement du courant direct.
• Fournir une surface de cuivre adéquate sur le circuit imprimé sous et autour des pastilles de la LED pour servir de dissipateur thermique.
• Assurer une bonne circulation d'air dans l'application finale.

8.3 Atteindre l'uniformité dans les réseaux multi-LED

Pour le rétroéclairage ou les réseaux d'indicateurs où une luminosité et une couleur constantes sont cruciales :

• Spécifier des classements serrés pour l'intensité lumineuse (I_v) et la chromaticité (x,y).
• Pour les LED connectées en parallèle, utiliser des LED du même classement de tension directe (V_F) et/ou employer des résistances série individuelles pour chaque LED pour équilibrer les courants.
• Envisager d'alimenter les LED en chaînes série à partir d'un pilote à courant constant pour garantir un courant identique à travers chaque dispositif.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED CMS génériques, la série 57-11UTC/S827-1/TR8 offre des avantages spécifiques :

• Émission latérale vs. Émission frontale :Contrairement aux LED à émission frontale courantes, ce boîtier latéral est conçu pour émettre de la lumière parallèlement au plan du circuit imprimé, ce qui est essentiel pour les applications de guide de lumière et d'éclairage par les bords.
• Conception optique optimisée :L'inter-réflecteur intégré la différencie des LED latérales basiques en fournissant un angle de vision plus large et plus uniforme.
• Classement complet :Le classement détaillé à trois niveaux (Intensité, Tension, Chromaticité) offre un niveau de cohérence de performance et une flexibilité de sélection plus élevés par rapport aux composants avec un classement moins strict ou inexistant.
• Robustesse :L'inclusion d'une protection contre les décharges électrostatiques et la spécification pour le soudage par refusion sans plomb la rendent adaptée aux processus d'assemblage automatisés modernes.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quel est le courant de fonctionnement typique ?

Les caractéristiques électro-optiques sont testées à I_F= 20mA, ce qui est le point de fonctionnement typique recommandé pour équilibrer luminosité, efficacité et longévité. Le courant continu maximal absolu est de 30mA.

10.2 Comment sélectionner la bonne résistance limitatrice de courant ?

Utiliser la formule : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utiliser la V_Fmaximale de votre classement de tension sélectionné (par exemple, 3.95V pour le classement 8) et votre I_Fsouhaitée (par exemple, 20mA). Pour une alimentation de 5V : R = (5V - 3.95V) / 0.02A = 52.5Ω. Choisir la valeur standard immédiatement supérieure (par exemple, 56Ω) et s'assurer que la puissance nominale de la résistance est suffisante (P = I²* R).

10.3 Puis-je utiliser le PWM pour la gradation ?

Oui, le PWM (Modulation par Largeur d'Impulsion) est une excellente méthode pour graduer les LED. Le courant de crête dans l'impulsion ne doit pas dépasser la valeur nominale I_FPde 100mA (à un cycle de service de 1/10). S'assurer que le courant moyen dans le temps ne dépasse pas la valeur nominale continue I_Fde 30mA.

10.4 Pourquoi l'angle de vision est-il si important pour les applications de guide de lumière ?

Un large angle de vision assure que la lumière est émise sur un large cône. Lorsqu'elle est couplée au bord d'un guide de lumière (un guide en plastique transparent), cet angle d'injection large favorise la réflexion interne totale et la distribution efficace de la lumière le long du guide, conduisant à un rétroéclairage uniforme avec des points chauds minimaux.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

11.1 Rétroéclairage de boutons d'appareils mobiles

Dans un smartphone, plusieurs de ces LED latérales peuvent être placées le long du bord du circuit imprimé principal, se couplant directement dans un guide de lumière mince et de forme complexe qui illumine uniformément les boutons tactiles capacitifs ou les icônes de navigation. La faible consommation de courant préserve l'autonomie de la batterie.

11.2 Affichage de climatisation automobile

Un groupe d'instruments ou un affichage de console centrale peut utiliser une seule rangée de ces LED le long d'un ou deux bords d'un petit écran LCD. Le guide de lumière distribue la lumière blanche uniformément sur la zone d'affichage. La large plage de température de fonctionnement (-40°C à +85°C) la rend adaptée à l'environnement automobile.

11.3 Indicateur de panneau de mesure industriel

La LED peut être utilisée comme indicateur d'état haute luminosité et grand angle (par exemple, mise sous tension, alarme) sur un panneau de contrôle industriel. Sa fiabilité et sa compatibilité avec l'assemblage CMS automatisé rationalisent la fabrication.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Il s'agit d'une LED blanche à conversion de phosphore. Le cœur est une puce semi-conductrice en Nitrure de Gallium-Indium (InGaN), qui émet de la lumière dans le spectre bleu lorsqu'un courant électrique traverse sa jonction P-N (électroluminescence). Cette lumière bleue est partiellement absorbée par une couche de phosphore jaune déposée à l'intérieur du boîtier. Le phosphore ré-émet de la lumière sur une large gamme de longueurs d'onde jaunes. La combinaison de la lumière bleue restante et de la lumière jaune convertie est perçue par l'œil humain comme blanche. La résine encapsulante transparente protège la puce et le phosphore tout en permettant une extraction efficace de la lumière. La structure d'inter-réflecteur autour de la puche aide à diriger davantage de la lumière émise vers l'extérieur par le côté du boîtier, créant le large angle de vision.

13. Tendances technologiques et contexte

Les LED latérales comme la série 57-11 représentent une solution mature et optimisée pour des contraintes spatiales spécifiques dans la conception électronique. La tendance dans ce segment continue de se concentrer sur :

• Efficacité accrue (lm/W) :Améliorer la sortie lumineuse par unité d'entrée électrique, permettant une consommation d'énergie plus faible ou une luminosité plus élevée.
• Indice de rendu de couleur (IRC) plus élevé :Pour le rétroéclairage d'affichage, des LED avec des spectres plus larges et plus continus sont développées pour reproduire les couleurs plus fidèlement.
• Miniaturisation :Des empreintes de boîtier encore plus petites tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques pour permettre des produits finaux plus minces.
• Fiabilité et durée de vie améliorées :Améliorations continues des matériaux (résine époxy, phosphore) et de la technologie des puces pour résister à des températures de fonctionnement plus élevées et à des heures de fonctionnement plus longues.
• Intégration :L'émergence de modules LED intégrés qui combinent la LED, le circuit intégré pilote et les composants passifs dans un seul boîtier, simplifiant la conception pour l'utilisateur final.

Bien que de nouvelles technologies comme les Micro-LED et les boîtiers COB (Chip-on-Board) avancés émergent pour les applications d'affichage direct, la LED CMS latérale dédiée reste la solution dominante et la plus rentable pour les applications d'éclairage par les bords et d'indicateurs compacts où des guides de lumière sont employés.