Fiche technique de la série 67-21 - LED SMD Vue de Dessus - Boîtier P-LCC-2 - 2,5-3,5V - 90mW - Vert Brillant - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série 67-21 représente une famille de LED SMD Vue de Dessus hautes performances, conçues pour les applications électroniques modernes nécessitant des solutions de voyants fiables et à faible consommation. Ces LED sont logées dans un boîtier compact P-LCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) avec une fenêtre incolore transparente, offrant une couleur verte brillante émise grâce à la technologie de puce AlGaInP. La philosophie de conception centrale vise à fournir un angle de vision large et une émission lumineuse optimisée, les rendant particulièrement adaptées aux applications où la visibilité sous différents angles est critique.

Le principal avantage de cette série réside dans sa combinaison de performances optiques et de compatibilité de fabrication. La conception du boîtier intègre un inter-réflecteur qui améliore l'efficacité de couplage de la lumière, dirigeant davantage de lumière par le dessus du composant. Cette caractéristique, associée à une exigence de courant direct faible, rend ces LED idéales pour les applications sensibles à la consommation, telles que l'électronique grand public portable, les intérieurs automobiles et les équipements de télécommunication. Le composant est entièrement compatible avec les équipements automatiques standard de pick-and-place et les procédés de soudure courants, y compris le refusion en phase vapeur, le refusion infrarouge et le soudage à la vague, facilitant ainsi la production en grande série.

Le marché cible est large, englobant l'électronique automobile pour le rétroéclairage des tableaux de bord et des commutateurs, les dispositifs de télécommunication pour les indicateurs d'état, les panneaux de contrôle industriel général et l'électronique grand public. Son adéquation pour les applications de guides de lumière est un facteur différenciant clé, permettant aux concepteurs de guider la lumière de la LED vers un emplacement souhaité sur un panneau avant ou un affichage.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques spécifiés dans la fiche technique, essentiels pour une conception de circuit correcte et une assurance de fiabilité.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les Valeurs Maximales Absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents à la LED peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement.

• Tension inverse (VR) : 5V- L'application d'une polarisation inverse dépassant 5V peut endommager la jonction semi-conductrice de la LED. La fiche technique note explicitement que les composants LED ne sont pas censés fonctionner en inverse, soulignant l'importance d'une polarité correcte dans la conception du circuit.
• Courant direct (IF) : 25mA- Il s'agit du courant continu maximum qui peut être appliqué à la LED. Dépasser cette valeur générera une chaleur excessive, entraînant une dépréciation accélérée du flux lumineux et une défaillance potentiellement catastrophique.
• Courant direct de crête (IFP) : 50mA- Une valeur de courant pulsé (à un rapport cyclique de 1/10 et une fréquence de 1kHz). Cela permet de brèves périodes de luminosité plus élevée mais doit être géré avec une considération thermique minutieuse.
• Dissipation de puissance (Pd) : 90mW- La quantité maximale de puissance que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur à une température ambiante (Ta) de 25°C. Cette valeur se dégrade avec l'augmentation de la température ambiante.
• Température de fonctionnement et de stockage :Le composant est conçu pour fonctionner de -40°C à +85°C et peut être stocké de -40°C à +90°C, indiquant une robustesse pour les environnements sévères.
• ESD (HBM) : 2000V- La tension de décharge électrostatique selon le modèle du corps humain. Bien que 2000V soit un niveau standard, des procédures de manipulation ESD appropriées pendant l'assemblage restent obligatoires pour prévenir les défauts latents.
• Température de soudure :Spécifie les profils pour la refusion (260°C pendant 10 sec) et la soudure manuelle (350°C pendant 3 sec). Le respect de ces limites est crucial pour éviter la fissuration du boîtier ou l'endommagement des fils de liaison internes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (Ta=25°C, IF=10mA) et définissent les performances du composant.

• Intensité lumineuse (Iv) : 225 à 565 mcd (min à max)- Il s'agit de la lumière mesurée dans une direction spécifique. La large plage indique qu'un système de tri (binning) est utilisé (détaillé plus loin). Avec une alimentation typique de 10mA, la sortie est substantielle pour des applications de voyants.
• Angle de vision (2θ1/2) : 120° (typique)- Il s'agit de l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête. Un angle de 120° est exceptionnellement large, assurant une bonne visibilité hors axe, ce qui est la caractéristique définissant les LED "Vue de Dessus".
• Longueur d'onde de crête (λp) : 518 nm (typique)- La longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale. Cela correspond à une couleur verte brillante.
• Longueur d'onde dominante (λd) : 517,5 à 535,5 nm- La longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond à la couleur de la LED. Cette plage est subdivisée en bacs (bins).
• Largeur de bande spectrale (Δλ) : 35 nm (typique)- La largeur du spectre émis. Une bande passante plus étroite indique une couleur plus saturée et pure.
• Tension directe (VF) : 2,5 à 3,5 V- La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée à 10mA. Cette plage est critique pour la conception de la résistance de limitation de courant. La valeur a une tolérance de ±0,1V et est également triée.
• Courant inverse (IR) : 10 μA max à VR=5V- Un courant de fuite très faible lorsque le composant est polarisé en inverse à sa valeur maximale.

3. Explication du système de tri (Binning)

Pour assurer la cohérence de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en bacs (bins) en fonction de paramètres clés. Comprendre ce système est vital pour les applications nécessitant une apparence uniforme.

3.1 Tri par longueur d'onde dominante (HUE)

La longueur d'onde dominante est regroupée en bacs étiquetés B10 à B18, chacun couvrant une plage de 2nm de 517,5nm à 535,5nm. Par exemple, le bac B17 couvre 531,5nm à 533,5nm. La tolérance pour une unité donnée dans un bac est de ±1nm. Les concepteurs doivent spécifier le(s) bac(s) requis si la cohérence des couleurs entre plusieurs LED est critique.

3.2 Tri par intensité lumineuse (CAT)

La lumière émise est triée en quatre groupes : S2 (225-285 mcd), T1 (285-360 mcd), T2 (360-450 mcd) et U1 (450-565 mcd). La tolérance est de ±11%. Sélectionner un bac supérieur (par exemple, U1) garantit une luminosité minimale plus élevée mais peut entraîner un coût supplémentaire.

3.3 Tri par tension directe (REF)

La tension directe est triée pour des groupes liés à d'autres paramètres (par exemple, le Groupe B17 a des bacs de tension 9-13). Ces bacs vont de 2,50-2,70V (Bac 9) à 3,30-3,50V (Bac 13) avec une tolérance de ±0,1V. Connaître le bac VF peut aider à optimiser la valeur de la résistance de limitation de courant pour une alimentation en courant plus cohérente entre les unités, en particulier dans les réseaux en parallèle.

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes caractéristiques typiques donnent un aperçu du comportement de la LED dans des conditions non standard. Ce sont des graphiques représentatifs, pas des minima/maxima garantis.

4.1 Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct

Cette courbe montre que la lumière émise augmente avec le courant direct mais de manière non linéaire. Alimenter la LED au-dessus de la plage recommandée de 10-20mA donne des rendements décroissants en luminosité tout en augmentant significativement la dissipation de puissance et la température de jonction, ce qui réduit à son tour la durée de vie.

4.2 Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante

Ce graphique démontre l'impact négatif de la température sur la lumière émise. Lorsque la température ambiante augmente, l'intensité lumineuse diminue. Par exemple, à +85°C, la sortie peut n'être que de 70 à 80% de sa valeur à 25°C. Cela doit être pris en compte dans les conceptions pour les environnements à haute température pour assurer une luminosité suffisante.

4.3 Courbe de déclassement du courant direct

Peut-être le graphique le plus critique pour la fiabilité, cette courbe dicte le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque Ta augmente, le IF maximal autorisé doit être réduit pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres et prévenir l'emballement thermique. À 85°C, le courant continu maximal est nettement inférieur à la valeur maximale absolue de 25mA à 25°C.

4.4 Tension directe en fonction du courant direct et distribution spectrale

La courbe VF vs. IF montre la caractéristique exponentielle de la diode. Le tracé de distribution spectrale confirme la longueur d'onde de crête autour de 518nm (vert) avec la largeur de bande indiquée d'environ 35nm. Le diagramme de rayonnement (tracé polaire) confirme visuellement le large angle de vision de 120°.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier P-LCC-2 a un encombrement standard. Les dimensions clés incluent la taille globale du corps, l'espacement des broches et l'emplacement de l'identifiant de cathode (généralement une encoche ou un point vert sur le boîtier). Les dimensions exactes sont fournies dans le dessin de la fiche technique avec une tolérance standard de ±0,1mm sauf indication contraire. Ces informations sont essentielles pour la conception des pastilles PCB dans les logiciels CAO.

5.2 Identification de la polarité

La polarité correcte est obligatoire. Le boîtier inclut un marqueur visuel pour identifier la cathode. L'application d'une tension inverse, même inférieure à la valeur nominale de 5V, est déconseillée car elle peut solliciter le composant. La sérigraphie du PCB doit clairement indiquer la polarité.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudure par refusion

Le composant est conçu pour une température de crête de refusion de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes. Cela correspond aux profils de refusion standard sans plomb (Pb-free) (par exemple, IPC/JEDEC J-STD-020). Le profil doit être vérifié pour s'assurer que la température du corps de la LED ne dépasse pas cette limite. La soudure manuelle, si nécessaire, doit être effectuée rapidement à 350°C pendant un maximum de 3 secondes par broche, en utilisant une panne de fer à souder mise à la terre.

6.2 Sensibilité à l'humidité et stockage

Les LED sont conditionnées dans des sacs barrières résistants à l'humidité avec dessiccant. Le sac ne doit être ouvert qu'immédiatement avant utilisation dans un environnement contrôlé (<30°C / 60% HR). Une fois ouvert, les composants doivent être soumis à la soudure dans le délai spécifié par le Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) – qui, d'après la note de préconditionnement (JEDEC J-STD-020D Niveau 3), est probablement de 168 heures à <30°C/60% HR. Dépasser cette durée de vie au sol nécessite de cuire les composants avant utilisation pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le produit est disponible sur bande porteuse de 8mm enroulée sur des bobines standard. Les quantités courantes par bobine sont 1000, 1500 ou 2000 pièces. La fiche technique fournit les dimensions détaillées des alvéoles de la bande porteuse, du moyeu de la bobine et de la bobine complète pour assurer la compatibilité avec les chargeurs automatiques.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des informations critiques pour la traçabilité et la vérification : Numéro de produit (P/N), quantité (QTY) et les codes de bac spécifiques pour l'Intensité Lumineuse (CAT), la Longueur d'Onde Dominante (HUE) et la Tension Directe (REF). Le Numéro de Lot (LOT No) fournit une traçabilité complète de fabrication.

8. Recommandations d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Le circuit d'alimentation fondamental est une source de tension (Vcc), une résistance de limitation de courant (Rseries) et la LED en série. Rseries = (Vcc - VF) / IF.L'utilisation d'une résistance de limitation de courant est obligatoire.Comme indiqué dans les "Précautions d'utilisation", même un léger décalage de tension sans résistance peut provoquer un changement important de courant, entraînant une combustion immédiate en raison de la caractéristique exponentielle I-V de la diode. Pour une luminosité constante avec des variations de Vcc ou de température, envisagez d'utiliser un circuit intégré pilote LED dédié ou un simple circuit à courant constant.

8.2 Considérations de gestion thermique

Bien que le boîtier soit petit, la gestion thermique reste importante pour la longévité. La puissance dissipée est Pd = VF * IF. À 20mA et une VF typique de 3,0V, cela fait 60mW. Assurez-vous que le PCB fournit une surface de cuivre adéquate (pastilles de décharge thermique) pour évacuer la chaleur des soudures de la LED, en particulier lors d'un fonctionnement proche des valeurs maximales ou à des températures ambiantes élevées. Évitez de placer la LED près d'autres composants générateurs de chaleur.

8.3 Conception pour applications avec guide de lumière

Pour une utilisation avec guide de lumière, alignez la LED centralement sous la surface d'entrée du guide. Le large angle de vision aide à coupler plus de lumière dans le guide. Considérez l'espace entre la LED et le guide ; un petit espace d'air contrôlé ou l'utilisation d'un gel de silicone optique peut améliorer l'efficacité de couplage et réduire la perte de lumière. La fenêtre incolore transparente de la LED est bénéfique ici car elle n'introduit pas de teinte indésirable.

9. Comparaison et différenciation technique

La série 67-21 se différencie principalement par sonangle de vision large de 120°et saconception d'inter-réflecteur optimiséepour l'émission par le dessus. Comparée aux LED standard Vue Latérale ou Vue de Dessus à angle étroit, cela la rend supérieure pour les applications où l'observateur n'est pas directement perpendiculaire à la LED, comme dans les tableaux de bord automobiles ou les indicateurs de panneau avant montés en angle. Son faible besoin en courant (luminosité efficace à 10mA) la rend également plus économe en énergie que les LED nécessitant 20mA pour une sortie similaire. Le système de tri complet offre aux concepteurs la possibilité de sélectionner pour la cohérence de couleur et de luminosité, une fonctionnalité pas toujours disponible dans les LED génériques à bas coût.

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

10.1 Puis-je alimenter cette LED en continu à 20mA ?

Oui, 20mA est inférieur à la Valeur Maximale Absolue de 25mA. Cependant, vousdevezconsulter la Courbe de Déclassement du Courant Direct. À une température ambiante de 25°C, 20mA est acceptable. Si la température ambiante est susceptible d'atteindre 85°C, la courbe de déclassement indiquera un courant continu maximal autorisé plus faible pour assurer un fonctionnement fiable. Concevez toujours en tenant compte de la pire température ambiante possible.

10.2 Pourquoi une résistance de limitation de courant est-elle obligatoire ?

Une LED est une diode avec une relation courant-tension non linéaire et exponentielle. Une petite augmentation de tension (par exemple, due à une ondulation ou une tolérance de l'alimentation) peut provoquer une augmentation très importante, potentiellement destructrice, du courant. La résistance fournit une relation linéaire (Loi d'Ohm) qui domine le circuit, rendant le courant prévisible et stable malgré de petites variations de tension.

10.3 Comment interpréter les codes de bac lors de la commande ?

Pour assurer une apparence uniforme dans votre produit, vous devez spécifier les bacs autorisés pour votre commande. Par exemple, vous pourriez spécifier "CAT : U1 ou T2" pour une luminosité élevée et "HUE : B16-B18" pour une teinte de vert spécifique. Votre distributeur ou fabricant peut fournir des pièces correspondant à ces critères de bac. Commander sans spécifier de bacs peut entraîner un mélange de couleurs et de niveaux de luminosité.

11. Études de cas pratiques de conception et d'utilisation

11.1 Étude de cas : Rétroéclairage de commutateur de tableau de bord automobile

Dans cette application, plusieurs commutateurs sur un tableau de bord incurvé doivent être rétroéclairés uniformément. Le large angle de vision de 120° de la LED 67-21 assure que la lumière est émise vers le conducteur même lorsque la LED est montée à plat sur le PCB derrière une calotte de commutateur inclinée. Un guide de lumière peut même ne pas être nécessaire, simplifiant l'assemblage. La LED est alimentée à 10-15mA via le système 12V du véhicule en utilisant une résistance de chute appropriée ou une ligne régulée 3,3V/5V. La plage de température de fonctionnement (-40°C à +85°C) couvre confortablement l'environnement intérieur automobile.

11.2 Étude de cas : Indicateur d'état de panneau industriel avec guide de lumière

Un panneau de commande a des indicateurs d'état (Alimentation, Défaut, Prêt) qui doivent être visibles à plusieurs mètres et depuis diverses positions de l'opérateur. Les LED sont montées sur un PCB principal profondément à l'intérieur du boîtier. Des guides de lumière en acrylique transparent canalisent la lumière vers des icônes étiquetées sur le panneau avant. La couleur verte brillante (518nm) de la LED 67-21 fournit un contraste visuel élevé. La conception de l'inter-réflecteur maximise la quantité de lumière couplée dans la base du guide de lumière, assurant un indicateur lumineux et clair même dans des pièces bien éclairées.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les Diodes Électroluminescentes (LED) 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. La série 67-21 utilise une puce AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium), qui est un système de matériaux courant pour produire des LED rouges, orange, jaunes et vertes à haute efficacité. L'encapsulant résine "eau claire" ne contient pas de phosphore et permet à la couleur native de la puce d'être émise, résultant en un vert brillant saturé.

13. Tendances technologiques et contexte

La série 67-21 s'inscrit dans des tendances industrielles plus larges. Le passage aux boîtiers compacts montés en surface comme le P-LCC-2 reflète la demande de miniaturisation et d'assemblage automatisé. L'accent mis sur les angles de vision larges répond au besoin d'une meilleure expérience utilisateur dans l'électronique grand public et automobile. La conformité aux normes RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), REACH (Enregistrement, Évaluation, Autorisation et Restriction des produits Chimiques) et Halogène-Free est désormais une exigence de base pour l'accès au marché mondial, motivée par les réglementations environnementales et les préférences des consommateurs. Le système de tri détaillé met en évidence l'attention de l'industrie sur la cohérence des couleurs et la prévisibilité des performances, qui sont critiques pour l'image de marque dans les produits finaux. Les tendances futures pourraient pousser vers une efficacité encore plus élevée (plus de mcd/mA), des tolérances de couleur plus étroites et des boîtiers permettant une meilleure gestion thermique pour des courants d'alimentation plus élevés.