Fiche technique LED SMD 3014 Blanc - Dimensions 3,0x1,4x0,8mm - Tension 2,4-3,6V - Puissance 0,093W - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une LED à montage en surface (SMD) au format de boîtier 3014, configurée pour une émission par le dessus. La couleur principale émise est le blanc, obtenue par la combinaison d'une puce en matériau InGaN et d'un encapsulant résineux jaunâtre. Le composant est conçu pour des applications d'indication et d'éclairage général où la fiabilité des performances et la facilité d'assemblage sont primordiales.

Les principaux avantages de cette LED incluent son boîtier compact P-LCC-2, qui facilite un montage haute densité sur circuit imprimé. Il intègre un réflecteur interne et un corps de boîtier blanc pour améliorer le flux lumineux et la directivité. Le dispositif est entièrement conforme aux normes environnementales et de fabrication modernes, étant sans plomb, conforme RoHS, conforme REACH et sans halogène. Il est pré-conditionné selon la norme JEDEC J-STD-020D Niveau 3 pour la sensibilité à l'humidité, garantissant ainsi sa fiabilité dans les processus de soudage par refusion.

Le marché cible englobe un large éventail de dispositifs électroniques nécessitant une indication d'état, un rétroéclairage ou un éclairage général. Sa conception le rend adapté à l'électronique grand public comme industrielle.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les limites opérationnelles du dispositif sont définies dans des conditions ambiantes standard (Ta=25°C). Le dépassement de ces valeurs peut causer des dommages permanents.

• Tension inverse (VR) :5 V. C'est la tension maximale qui peut être appliquée en sens inverse aux bornes de la LED.
• Courant direct (IF) :30 mA. Le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable.
• Courant direct de crête (IFP) :60 mA. Cette valeur n'est permise qu'en conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 à 1 kHz.
• Dissipation de puissance (Pd) :93 mW. La puissance maximale que le boîtier peut dissiper sans dépasser la limite de température de jonction.
• Température de jonction (Tj) :115 °C. La température maximale admissible de la jonction semi-conductrice.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40 °C à +85 °C. La plage de température ambiante dans laquelle le dispositif est spécifié pour fonctionner.
• Température de stockage (Tstg) :-40 °C à +90 °C.
• Décharge électrostatique (ESD) :Résiste à 2000 V (Modèle du corps humain), indiquant une sensibilité modérée à la manipulation.
• Température de soudage :Le dispositif peut supporter un soudage par refusion avec une température de pointe de 260°C pendant 10 secondes, ou un soudage manuel à 350°C pendant 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les paramètres de performance clés sont mesurés à Ta=25°C avec un courant direct (IF) de 20 mA, qui est la condition de test standard.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 2240 mcd à un maximum de 3550 mcd, une valeur typique étant implicite dans cette plage. Une tolérance de ±11% s'applique à l'intensité lumineuse.
• Angle de vision (2θ1/2) :L'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité de crête est typiquement de 120 degrés, indiquant un diagramme de vision large adapté à un éclairage diffus.
• Tension directe (VF) :S'étend de 2,40 V à 3,60 V à 20 mA. La tolérance pour la tension directe est spécifiée à ±0,1V. Ce paramètre est crucial pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 μA lorsqu'une tension inverse de 5V est appliquée, indiquant de bonnes caractéristiques de diode.
• Tolérance des coordonnées de chromaticité :Le point de couleur sur le diagramme CIE a une tolérance de ±0,01, ce qui est important pour l'uniformité de couleur dans les applications nécessitant plusieurs LED.

3. Explication du système de tri

Pour garantir l'uniformité de la luminosité et de la couleur, les LED sont triées en catégories (bins) en fonction de leurs performances mesurées.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en deux catégories principales en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à IF=20mA :

• Code de catégorie BB :Plage d'intensité lumineuse de 2240 mcd à 2800 mcd.
• Code de catégorie CA :Plage d'intensité lumineuse de 2800 mcd à 3550 mcd.

La tolérance de ±11% s'applique au sein de chaque catégorie. Ce tri permet aux concepteurs de sélectionner des LED adaptées au niveau de luminosité requis dans leur application.

3.2 Tri par coordonnées de chromaticité

La couleur de la lumière blanche est définie par ses coordonnées sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. La fiche technique fournit un tableau détaillé des codes de catégorie (par ex., SB, J5, J6, K5, K6, L5, L6, M5, M6) avec les valeurs minimales et maximales correspondantes des coordonnées x et y. Par exemple, le code de catégorie J5 couvre les coordonnées de (0,2800, 0,2566) à (0,2800, 0,2666). Ce tri précis est essentiel pour les applications où l'uniformité de couleur entre plusieurs LED est critique, comme dans le rétroéclairage d'affichage ou l'éclairage architectural. La tolérance pour ces coordonnées est de ±0,01.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut plusieurs courbes caractéristiques qui fournissent une compréhension plus approfondie du comportement de la LED dans différentes conditions.

4.1 Distribution spectrale

La courbe de distribution spectrale typique montre l'intensité relative de la lumière émise à différentes longueurs d'onde. Pour une LED blanche, elle montre typiquement un pic large dans la région bleue (provenant de la puce InGaN) et un pic secondaire plus large dans la région jaune-vert (provenant de la conversion par phosphore). La longueur d'onde de pic (λp) est un paramètre clé. La courbe est comparée à la courbe de réponse standard de l'œil V(λ).

4.2 Diagramme de rayonnement

Le diagramme des caractéristiques de rayonnement (intensité relative en fonction de l'angle) représente visuellement l'angle de vision de 120 degrés, montrant comment l'intensité lumineuse diminue du centre (axe à 0 degré) vers les bords.

4.3 Courant direct en fonction de la tension directe

Cette courbe illustre la relation non linéaire entre le courant traversant la LED et la chute de tension à ses bornes. Elle est essentielle pour concevoir le circuit d'alimentation, car un petit changement de tension peut entraîner un grand changement de courant. La courbe montre typiquement une augmentation exponentielle.

4.4 Chromaticité en fonction du courant direct

Ce graphique montre comment les coordonnées de couleur (x, y) peuvent se déplacer avec les variations du courant de fonctionnement. Comprendre cette relation est important pour les applications où l'atténuation ou la modulation de courant est utilisée, car cela peut affecter l'uniformité de la couleur.

4.5 Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct

Cette courbe démontre comment le flux lumineux augmente avec le courant d'alimentation. Il est généralement linéaire sur une certaine plage mais va saturer à des courants plus élevés. Fonctionner au-delà de la région linéaire est inefficace et augmente la chaleur.

4.6 Courant direct maximal admissible en fonction de la température

Cette courbe de déclassement est d'une importance critique pour la fiabilité. Elle montre le courant direct maximal que la LED peut supporter en fonction de la température ambiante (ou de boîtier). Lorsque la température augmente, le courant maximal admissible diminue pour éviter une surchauffe de la jonction au-delà de sa limite de 115°C. Ce graphique doit être consulté pour toute conception fonctionnant dans des environnements à température élevée.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est fournie dans un boîtier standard 3014. Les dimensions clés (en mm, avec une tolérance typique de ±0,1mm sauf indication contraire) incluent :

• Longueur totale : 3,0 mm
• Largeur totale : 1,4 mm
• Hauteur totale : 0,8 mm
• Dimensions des pastilles et espacement pour la conception du motif de pastilles sur le circuit imprimé.

Le dessin coté est essentiel pour créer l'empreinte correcte sur le circuit imprimé afin d'assurer un soudage et un alignement appropriés.

5.2 Identification de la polarité

Le diagramme de vue de dessus indique typiquement la marque de la cathode, ce qui est essentiel pour une orientation correcte lors de l'assemblage. Une polarité incorrecte empêchera la LED de s'allumer et pourra la soumettre à une tension inverse.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Le profil de température de soudage par refusion sans plomb recommandé est fourni. Les phases clés incluent :

• Préchauffage :Montée de la température ambiante à 150-200°C à un taux maximum de 3°C/sec, maintenue pendant 60-120 secondes.
• Refusion :La température au-dessus de 217°C doit être maintenue pendant 60-150 secondes, avec une température de pointe ne dépassant pas 260°C maintenue pendant un maximum de 10 secondes.
• Refroidissement :Refroidissement à partir d'une température supérieure à 255°C à un taux maximum de 6°C/sec.

Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois sur le même dispositif.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, la température de la pointe du fer doit être inférieure à 350°C, et le temps de contact par borne ne doit pas dépasser 3 secondes. Un fer à souder de faible puissance (≤25W) est recommandé, avec un intervalle d'au moins 2 secondes entre le soudage de chaque borne pour permettre le refroidissement.

6.3 Stockage et manipulation

• Les LED sont conditionnées dans des sacs résistants à l'humidité. Le sac ne doit être ouvert qu'immédiatement avant l'utilisation.
• L'environnement recommandé après ouverture est <30°C et <60% d'Humidité Relative.
• Si les conditions du Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) sont dépassées, ou si la carte indicateur d'humidité montre une humidité excessive, les composants doivent être séchés à 60°C ±5°C pendant 24 heures avant utilisation.
• Aucune contrainte ne doit être appliquée sur le corps de la LED pendant le chauffage ou après le soudage, et les cartes de circuit ne doivent pas être déformées.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur une bande porteuse embossée enroulée sur des bobines. Les quantités standard chargées par bobine sont de 250, 500, 1000 ou 2000 pièces. Les dimensions détaillées de la poche de la bande porteuse, du pas et de la bobine sont fournies pour assurer la compatibilité avec les équipements automatisés de pick-and-place.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des informations clés : Numéro de produit client (CPN), Numéro de produit (P/N), Quantité d'emballage (QTY), Classe d'intensité lumineuse (CAT), Classe de longueur d'onde dominante/teinte (HUE), Classe de tension directe (REF) et Numéro de lot (LOT No).

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Indicateurs d'état :Idéal pour les interrupteurs, symboles et indicateurs optiques dans l'électronique grand public, les appareils électroménagers et les panneaux de contrôle industriel.
• Rétroéclairage :Adapté aux téléphones mobiles, claviers et panneaux publicitaires lumineux grâce à son faible profil et son large angle de vision.
• Éclairage général :Peut être utilisé comme substitut aux lampes témoins traditionnelles dans des applications intérieures et extérieures.
• Couplage avec guide de lumière :La conception du boîtier est bien adaptée pour coupler la lumière dans des guides de lumière à éclairage latéral pour l'éclairage de panneaux.

8.2 Considérations de conception critiques

• Limitation de courant :Une résistance de limitation de courant externe est absolument obligatoire. La caractéristique I-V exponentielle signifie qu'un petit changement de tension provoque un grand changement de courant, ce qui peut détruire instantanément la LED ("griller"). La valeur de la résistance doit être calculée en fonction de la tension d'alimentation et de la tension directe de la LED au courant de fonctionnement souhaité.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, une disposition appropriée du circuit imprimé pour dissiper la chaleur est importante, surtout lors d'un fonctionnement à haute température ambiante ou près du courant maximal. Consultez la courbe de déclassement.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Bien que classée pour 2000V HBM, les précautions ESD standard pendant la manipulation et l'assemblage doivent être observées.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED traversantes traditionnelles, cette LED SMD 3014 offre des avantages significatifs :

• Taille et densité :L'empreinte compacte de 3,0x1,4mm permet une densité de montage beaucoup plus élevée sur les circuits imprimés.
• Coût d'assemblage :Permet un soudage par refusion et un placement entièrement automatisés, réduisant le temps et le coût d'assemblage par rapport à l'insertion manuelle.
• Performance :Offre généralement une efficacité lumineuse plus élevée et des caractéristiques optiques plus cohérentes grâce à la fabrication automatisée et au tri.
• Fiabilité :La construction à l'état solide et la conception à montage en surface conduisent généralement à une meilleure résistance aux chocs et aux vibrations.

Au sein de la famille des LED SMD, le boîtier 3014 offre un équilibre entre flux lumineux, taille et coût, se positionnant entre les boîtiers plus petits comme 0402/0603 (flux plus faible) et les boîtiers plus grands comme 2835/5050 (flux plus élevé).

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

Q : Quelle valeur de résistance ai-je besoin pour une alimentation de 5V ?

R : En utilisant la loi d'Ohm : R = (Valim - Vf) / If. En supposant un Vf typique de 3,0V et un If souhaité de 20mA : R = (5V - 3,0V) / 0,020A = 100 Ohms. Utilisez toujours le Vf maximum de la fiche technique (3,6V) pour une conception conservatrice afin de garantir que le courant ne dépasse pas les limites : R_min = (5V - 3,6V) / 0,030A ≈ 47 Ohms. Une valeur entre 68 et 100 Ohms est courante.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation de 3,3V ?

R : Oui, mais avec précaution. La plage de tension directe (2,4V-3,6V) signifie que certaines LED peuvent ne pas s'allumer à 3,3V si leur Vf est plus élevé. Même si elles s'allument, le courant sera mal régulé sans circuit d'alimentation. Un pilote à courant constant ou une résistance de très faible valeur est recommandé pour un fonctionnement à 3,3V.

Q : Comment interpréter les codes de catégorie d'intensité lumineuse BB et CA ?

R : La catégorie BB contient les LED de luminosité inférieure (2240-2800 mcd), et la catégorie CA contient les LED plus lumineuses (2800-3550 mcd). Pour une apparence uniforme dans un réseau, spécifiez et utilisez des LED du même code de catégorie.

Q : La fiche technique mentionne "Résine légèrement verte avec des points". Cela affecte-t-il la couleur de la lumière ?

R : La teinte jaunâtre/verdâtre de la résine fait partie du système de conversion de couleur. La puce InGaN émet de la lumière bleue, qui excite les phosphores à l'intérieur de la résine pour produire de la lumière jaune. La combinaison résulte en une lumière blanche. La couleur de la résine elle-même n'est pas la couleur de la lumière émise.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

Exemple 1 : Panneau d'indicateurs à plusieurs LED

Un panneau de contrôle nécessite 10 indicateurs blancs uniformes. Pour garantir l'uniformité, le concepteur doit :

1. Spécifier toutes les LED de la même catégorie d'intensité lumineuse (par ex., CA) et de la même catégorie de chromaticité (par ex., K5).

2. Utiliser des résistances de limitation de courant identiques pour chaque LED, calculées en utilisant le Vf maximum.

3. Disposer le circuit imprimé pour fournir des longueurs de pistes égales et un dégagement thermique à chaque pastille de LED pour minimiser les variations.

Exemple 2 : Rétroéclairage d'un petit afficheur

Quatre LED sont placées le long du bord d'un guide de lumière pour éclairer un LCD. Étapes clés :

1. Choisir le placement des LED et l'angle de vision (120° est adapté) pour assurer un couplage uniforme dans le guide.

2. Envisager d'utiliser un circuit intégré pilote de LED à courant constant au lieu de résistances individuelles pour garantir une luminosité identique et permettre l'atténuation via PWM.

3. Vérifier que la température de fonctionnement à l'intérieur du boîtier de l'appareil ne nécessite pas de déclassement du courant direct en utilisant la courbe "Courant direct maximal admissible en fonction de la température".

12. Principe de fonctionnement

Il s'agit d'une diode électroluminescente à l'état solide. Lorsqu'une tension directe dépassant sa tension directe caractéristique (Vf) est appliquée, les électrons et les trous se recombinent au sein du matériau semi-conducteur InGaN, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). L'émission primaire de la puce se situe dans le spectre bleu. Cette lumière bleue frappe ensuite les particules de phosphore intégrées dans la résine d'encapsulation. Les phosphores absorbent la lumière bleue et ré-émettent de la lumière sur un spectre plus large, principalement dans la région jaune. L'œil humain perçoit le mélange de lumière bleue directe et de lumière jaune convertie par les phosphores comme du blanc. Le réflecteur interne et le boîtier blanc aident à diriger davantage de cette lumière émise vers le haut du dispositif, augmentant ainsi l'intensité lumineuse globale.

13. Tendances technologiques

L'évolution des LED SMD comme la 3014 suit plusieurs tendances claires de l'industrie :

Efficacité accrue :Les améliorations continues de l'épitaxie des semi-conducteurs et de la technologie des phosphores continuent d'augmenter l'efficacité lumineuse (lumens par watt), permettant une lumière plus vive ou une consommation d'énergie plus faible pour une même taille de boîtier.

Qualité de la couleur :Les progrès dans les mélanges de phosphores multiples et les conceptions de puces améliorent l'Indice de Rendu des Couleurs (IRC) et permettent un réglage plus précis de la température de couleur blanche (CCT).

Miniaturisation et intégration :Bien que la 3014 reste populaire, il existe une tendance vers des boîtiers encore plus petits avec une sortie comparable, ainsi que des modules LED intégrés qui combinent la LED, le pilote et le circuit de commande en un seul boîtier.

Éclairage intelligent :Le marché plus large évolue vers des LED adressables et réglables (CCT et atténuation), bien que cela nécessite généralement des boîtiers plus complexes que la LED témoin de base décrite ici.

Fiabilité et standardisation :L'adhésion et le développement continus de normes pour les tests, le tri et la fiabilité (comme LM-80 pour le maintien du flux lumineux) fournissent aux concepteurs des données de performance à long terme plus prévisibles.