Fiche technique de la LED bleue SMD vue de dessus série 67-21 - Boîtier P-LCC-2 - 2,7-3,5V - 25mA - 90mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La série 67-21 représente une famille de diodes électroluminescentes (LED) à montage en surface (SMD) conçues pour des applications en vue de dessus. Ce composant est conçu pour fournir une fonctionnalité fiable d'indicateur et de rétroéclairage dans un boîtier compact blanc P-LCC-2 avec une fenêtre transparente incolore. Son objectif de conception principal est d'offrir une puissance lumineuse et un rendement de couplage optimisés, ce qui le rend particulièrement adapté à l'intégration avec des guides de lumière. Le dispositif fonctionne à de faibles niveaux de courant, ce qui constitue un avantage crucial pour les équipements électroniques portables alimentés par batterie ou sensibles à la consommation d'énergie, où l'efficacité énergétique est primordiale.

Les avantages fondamentaux de cette LED incluent son large angle de vision, qui assure une visibilité depuis diverses perspectives, et sa compatibilité avec les processus d'assemblage automatisés standards. Elle est fournie en bande et en bobine pour une efficacité de production en grande série. Le produit respecte plusieurs normes environnementales et de sécurité clés, notamment l'absence de plomb, la conformité au règlement REACH de l'UE et le respect des 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.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les Valeurs maximales absolues définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement. Pour la LED série 67-21, la tension inverse maximale (VR) est de 5V. Dépasser cette tension en sens inverse peut provoquer une rupture de jonction. Le courant direct continu maximal (IF) est de 25 mA. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct de crête (IFP) de 100 mA est autorisé sous un rapport cyclique de 1/10 à 1 kHz. La dissipation de puissance maximale (Pd) que le boîtier peut supporter est de 90 mW, ce qui est directement lié à la gestion thermique. La température de jonction maximale admissible (Tj) est de 115°C. Le dispositif est conçu pour fonctionner (Topr) entre -40°C et +85°C et pour être stocké (Tstg) entre -40°C et +90°C. Il peut résister à une décharge électrostatique (ESD) de 2000V (Modèle du corps humain). Le profil de température de soudure est spécifié pour le refusion (260°C max pendant 10 secondes) et la soudure manuelle (350°C max pendant 3 secondes).

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les Caractéristiques électro-optiques sont mesurées dans une condition de test standard de Ta=25°C et IF=20mA, fournissant les paramètres de performance typiques. L'intensité lumineuse (Iv) a une plage typique allant d'un minimum de 72 mcd à un maximum de 180 mcd, avec des valeurs spécifiques déterminées par le code de bin. L'angle de vision (2θ1/2), défini comme l'angle où l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête, est typiquement de 120 degrés, offrant un diagramme d'émission très large. La lumière émise est bleue, avec une longueur d'onde de crête (λp) typiquement autour de 468 nm. La longueur d'onde dominante (λd) varie de 462 nm à 472 nm. La largeur de bande spectrale (Δλ) est typiquement de 20 nm. La tension directe (VF) nécessaire pour faire passer 20mA dans la LED varie de 2,70V à 3,50V. Le courant inverse (IR) est très faible, avec un maximum de 10 μA lorsqu'une polarisation inverse de 5V est appliquée.

3. Explication du système de binning

La performance des LED peut varier d'un lot à l'autre. Pour garantir une cohérence aux concepteurs, la série 67-21 est catégorisée en bins pour les paramètres clés : intensité lumineuse, longueur d'onde dominante et tension directe.

3.1 Bin d'intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est répartie en quatre codes : Q1 (72-90 mcd), Q2 (90-112 mcd), R1 (112-140 mcd) et R2 (140-180 mcd). Une tolérance de ±11% s'applique. Cela permet une sélection basée sur les niveaux de luminosité requis.

3.2 Bin de longueur d'onde dominante

La longueur d'onde dominante, qui définit la couleur perçue, est regroupée sous 'FA' et répartie en cinq codes : AA0 (462,0-464,0 nm), AA1 (464,0-466,0 nm), AA2 (466,0-468,0 nm), AA3 (468,0-470,0 nm) et AA4 (470,0-472,0 nm). Une tolérance de ±1nm est spécifiée. Cela permet un appariement de couleur précis dans les applications.

3.3 Bin de tension directe

La tension directe est regroupée sous 'F' et répartie en quatre codes : 10 (2,70-2,90V), 11 (2,90-3,10V), 12 (3,10-3,30V) et 13 (3,30-3,50V). Une tolérance de ±0,1V s'applique. Connaître le bin VF aide à concevoir des circuits de limitation de courant efficaces et à prédire la consommation électrique.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques typiques qui illustrent le comportement du dispositif dans différentes conditions. Ces graphiques sont fournis à titre indicatif et représentent des données typiques, pas des minimums ou maximums garantis.

Courant direct vs Tension directe (Courbe IV) :Cette courbe montre la relation exponentielle entre le courant traversant la LED et la tension à ses bornes. Elle est cruciale pour déterminer le point de fonctionnement et concevoir le circuit de pilotage. La courbe montre typiquement qu'une faible augmentation de la tension au-delà du seuil de conduction entraîne une forte augmentation du courant.

Intensité lumineuse relative vs Courant direct :Ce graphique démontre comment la puissance lumineuse augmente avec le courant direct. Elle est généralement linéaire dans la plage de fonctionnement recommandée mais peut saturer à des courants plus élevés. Il aide à sélectionner le courant de pilotage pour un niveau de luminosité souhaité.

Intensité lumineuse relative vs Température ambiante :Cette courbe montre la dégradation de la puissance lumineuse lorsque la température ambiante augmente. L'efficacité de la LED diminue avec la hausse de température. C'est une considération critique pour la gestion thermique dans l'application afin de maintenir une luminosité constante.

Courbe de déclassement du courant direct :Ce graphique indique le courant direct continu maximal admissible en fonction de la température ambiante. Lorsque la température augmente, le courant maximal doit être réduit pour éviter de dépasser la température de jonction maximale et assurer une fiabilité à long terme.

Distribution spectrale :Ce tracé affiche l'intensité relative de la lumière émise à différentes longueurs d'onde, centrée autour de la longueur d'onde de crête de ~468 nm. Il montre la pureté spectrale et la largeur de l'émission de lumière bleue.

Diagramme de rayonnement :Ce diagramme polaire représente visuellement la distribution spatiale de l'intensité lumineuse, confirmant le large angle de vision de 120 degrés. Il montre comment la lumière est émise plus intensément dans la direction avant (0°) et diminue vers les côtés.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

La LED est logée dans un boîtier P-LCC-2 (Porteur de puce à plomb plastique). Le corps du boîtier est blanc avec une lentille transparente incolore. Un dessin coté détaillé est fourni dans la fiche technique, spécifiant la longueur, la largeur, la hauteur, l'espacement des broches et d'autres caractéristiques mécaniques critiques. Toutes les tolérances sont typiquement de ±0,1mm sauf indication contraire. Le dessin inclut la vue de dessus, la vue de côté et la recommandation d'empreinte pour la disposition du PCB, montrant la géométrie des pastilles d'anode et de cathode et l'ouverture de masque de soudure recommandée. La polarité est indiquée sur le dispositif lui-même, généralement par un marquage tel qu'une encoche ou un point près de la cathode.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

Une manipulation et une soudure appropriées sont essentielles pour la fiabilité.

Stockage :Les composants sont emballés 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. Après ouverture, les composants doivent être utilisés dans le délai spécifié par le Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL 3, basé sur J-STD-020D). Si la carte indicateur montre une humidité excessive, un séchage à 60°C ±5°C pendant 24 heures est requis avant utilisation.

Soudure par refusion :Un profil de température spécifique pour la soudure sans plomb est recommandé. Le profil inclut une phase de préchauffage (150-200°C pendant 60-120s), une montée en température jusqu'au pic (max 260°C), un temps au-dessus du liquidus (217°C pendant 60-150s) et un refroidissement contrôlé. Le temps au-dessus de 255°C ne doit pas dépasser 30 secondes, et la température de pic de 260°C doit être maintenue pendant un maximum de 10 secondes. La refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois. Aucune contrainte ne doit être appliquée à la LED pendant le chauffage, et le PCB ne doit pas être déformé après soudure.

Soudure manuelle :Si nécessaire, la soudure manuelle doit être effectuée avec une température de pointe inférieure à 350°C pendant pas plus de 3 secondes par borne. La puissance du fer à souder doit être de 25W ou moins. Un intervalle minimum de 2 secondes doit être laissé entre la soudure de chaque borne. Un fer à souder double pointe est recommandé pour tout travail de réparation afin d'éviter les contraintes thermiques.

7. Informations sur l'emballage et la commande

Les LED sont fournies sur bande porteuse de 8mm enroulée sur des bobines pour l'assemblage automatisé pick-and-place. Chaque bobine contient 2000 pièces. Les dimensions de la bobine et de la bande sont spécifiées dans la fiche technique. Une étiquette sur la bobine fournit les informations clés : Numéro de produit client (CPN), Numéro de produit (P/N), Quantité d'emballage (QTY) et les codes de bin pour le Rang d'intensité lumineuse (CAT), le Rang de longueur d'onde dominante (HUE) et le Rang de tension directe (REF), ainsi que le Numéro de lot (LOT No).

8. Recommandations d'application

Applications typiques :Cette LED est idéale pour les équipements de télécommunication (indicateurs et rétroéclairages dans les téléphones, télécopieurs), le rétroéclairage plat pour LCD, les interrupteurs et symboles, les applications de guides de lumière pour conduire la lumière vers un panneau ou un cadre, et l'utilisation générale comme indicateur.

Considérations de conception : Limitation de courant :Une résistance de limitation de courant externe estobligatoire. Les LED sont des dispositifs pilotés en courant, et un petit changement de tension directe peut provoquer un changement important, potentiellement destructeur, du courant. La valeur de la résistance peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Valim - VF) / IF, où VF est la tension directe du bin ou la valeur typique, et IF est le courant de fonctionnement souhaité (par exemple, 20mA).Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer une surface de cuivre de PCB ou des vias thermiques adéquats peut aider à dissiper la chaleur, en particulier dans des environnements à température ambiante élevée ou lors d'un pilotage à des courants plus élevés. Cela maintient la puissance lumineuse et la longévité.Conception optique :Le large angle de vision de 120° et la lentille claire la rendent excellente pour les applications de guides de lumière où la lumière doit être extraite et dirigée. Le boîtier blanc aide à réfléchir la lumière interne, améliorant l'efficacité globale.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED bleues génériques, la série 67-21 offre plusieurs avantages distincts. Le large angle de vision de 120 degrés est supérieur à celui de nombreuses LED standards qui peuvent avoir des faisceaux plus étroits (par exemple, 60-80 degrés), la rendant meilleure pour les applications nécessitant une visibilité hors axe. La structure de binning définie pour l'intensité, la longueur d'onde et la tension fournit aux fabricants une performance prévisible et cohérente, ce qui est crucial pour l'appariement des couleurs et l'uniformité de luminosité dans les réseaux multi-LED. Le boîtier est spécifiquement conçu pour un couplage lumineux optimisé, améliorant l'efficacité lorsqu'il est utilisé avec des guides de lumière. De plus, sa pleine conformité aux normes environnementales modernes (RoHS, REACH, Sans Halogène) la rend adaptée aux marchés mondiaux avec des réglementations strictes.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

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

R : La caractéristique IV de la LED est exponentielle. Sans résistance, le courant est uniquement limité par la capacité de l'alimentation et la faible résistance interne de la LED, ce qui peut instantanément pousser le courant bien au-delà du maximum de 25mA, provoquant une surchauffe et une défaillance catastrophique.

Q : Puis-je piloter cette LED avec une alimentation 3,3V sans résistance ?

R : Non. Même si la VF typique est de 3,0V, les variations dues au binning, à la température et aux tolérances de fabrication signifient que la VF réelle pourrait être plus basse. Une alimentation de 3,3V connectée directement pourrait forcer un courant excessif à travers la LED. Utilisez toujours une résistance en série.

Q : Que signifie 'Précondition : JEDEC J-STD-020D Niveau 3' ?

R : Cela signifie que les composants ont un Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) de 3. Après l'ouverture du sac barrière à l'humidité scellé en usine, les composants doivent être montés sur un PCB dans les 168 heures (7 jours) lorsqu'ils sont stockés à <30°C/60% HR. Si ce délai est dépassé, ils doivent être reséchés avant utilisation pour éviter l'effet 'pop-corn' pendant la soudure par refusion.

Q : Comment interpréter les codes de bin sur l'étiquette de la bobine ?

R : Le code CAT (par exemple, R1) vous indique la plage d'intensité lumineuse. Le code HUE (par exemple, AA2) vous indique la plage de longueur d'onde dominante. Le code REF (par exemple, 11) vous indique la plage de tension directe. Cela vous permet de vérifier les paramètres électriques et optiques du lot que vous utilisez.

11. Cas d'utilisation pratique

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un dispositif médical portable.

Le dispositif a plusieurs LED d'état (Alimentation, Batterie faible, Bluetooth connecté) derrière une fenêtre en polycarbonate teintée foncée. La série 67-21 est sélectionnée. Son large angle de vision assure que les indicateurs sont visibles même lorsque l'appareil est vu sous un angle. La faible exigence en courant (20mA) est idéale pour maximiser l'autonomie de la batterie. Un guide de lumière est conçu pour canaliser la lumière de la LED, montée sur le PCB principal, jusqu'à la fenêtre du panneau avant. Le boîtier blanc de la LED aide à réfléchir la lumière dans le guide. Le concepteur sélectionne des LED des mêmes bins d'intensité et de longueur d'onde (par exemple, R1, AA2) pour s'assurer que tous les indicateurs ont une luminosité et une couleur identiques. Un circuit de pilotage simple avec une résistance de limitation de courant pour chaque LED, calculé pour une alimentation système de 3,3V, est mis en œuvre. Le profil de refusion de la fiche technique est programmé dans la ligne d'assemblage SMT.

12. Principe de fonctionnement

Il s'agit d'une diode semi-conductrice basée sur un matériau de puce InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium). Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode (environ 2,7-3,5V) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active du semi-conducteur. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, de l'énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La composition spécifique du matériau InGaN détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour définit la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, la lumière bleue autour de 468 nm. Le boîtier P-LCC-2 encapsule la puce, fournit une protection mécanique, abrite les fils de liaison et incorpore une lentille qui façonne le faisceau lumineux de sortie.

13. Tendances technologiques

Le développement des LED bleues, en particulier des versions efficaces basées sur l'InGaN, a été une réalisation fondamentale dans l'éclairage à semi-conducteurs, permettant les LED blanches (via conversion de phosphore) et les affichages en couleur complète. Les tendances actuelles pour les LED SMD de type indicateur comme la série 67-21 se concentrent sur plusieurs domaines :Efficacité accrue :Les améliorations continues en science des matériaux visent à produire plus de lumière (efficacité lumineuse plus élevée) par unité de puissance électrique d'entrée, réduisant encore la consommation d'énergie.Miniaturisation :Bien que le P-LCC-2 soit un boîtier standard, il y a une poussée constante pour des empreintes plus petites (par exemple, tailles métriques 0402, 0201) pour économiser de l'espace PCB dans l'électronique grand public toujours plus compacte.Fiabilité et robustesse améliorées :Les améliorations dans les matériaux d'encapsulation et les technologies de fixation de la puce continuent d'étendre la durée de vie opérationnelle et d'augmenter la résistance aux cycles thermiques et à l'humidité.Binning plus serré et cohérence des couleurs :Alors que les applications exigent un éclairage plus précis et uniforme, les fabricants mettent en œuvre des processus de binning plus stricts et plus fins pour le flux lumineux, les coordonnées chromatiques et la tension directe.