Spécification de la LED Blanche RF-WUD191DS-DD - Dimensions 1,6x0,8x0,98 mm - Tension directe 2,8-3,7 V - Puissance 111 mW - Document Technique

1. Présentation du produit

Ce document fournit une spécification technique complète pour une diode électroluminescente (DEL) blanche à haute performance pour montage en surface. Le composant est conçu pour les applications électroniques modernes nécessitant des solutions d'éclairage fiables, efficaces et compactes.

1.1 Positionnement et description générale du produit

La DEL est une source de lumière blanche fabriquée à l'aide d'une puce semi-conductrice bleue combinée à un revêtement de phosphore pour obtenir une émission de lumière blanche à large spectre. Son principal positionnement est celui d'un composant rentable et très fiable pour les dispositifs électroniques produits en grande série. Ses dimensions de boîtier ultra-compactes, 1,6 mm de longueur, 0,8 mm de largeur et 0,98 mm de hauteur, la rendent idéale pour les applications où l'espace est limité. Le produit est classé comme article de série, indiquant sa maturité et son adéquation à une fabrication en grande quantité.

1.2 Avantages et caractéristiques principales

La DEL offre plusieurs avantages distincts qui en font un choix privilégié pour les concepteurs :

• Angle de vision extrêmement large :Avec un angle de vision typique (2θ½) de 140 degrés, elle fournit un éclairage uniforme et large, éliminant les points chauds et assurant une visibilité constante sous divers angles.
• Compatibilité CMS :Le composant est entièrement compatible avec tous les procédés standard d'assemblage et de soudage par la Technologie CMS (Montage en Surface), y compris le soudage par refusion, facilitant l'assemblage automatisé et rapide des circuits imprimés.
• Robustesse environnementale :Elle possède un Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) de Niveau 3, qui définit des exigences spécifiques de manipulation et de pré-séchage pour prévenir les dommages dus à l'humidité pendant le soudage, améliorant ainsi la fiabilité.
• Conformité environnementale :Le produit est conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), garantissant qu'il répond aux normes environnementales internationales pour les composants électroniques.

1.3 Marché cible et applications

Cette DEL cible un large éventail de marchés dans les secteurs de l'électronique grand public, du contrôle industriel et de l'instrumentation. Ses applications principales incluent :

• Indicateurs optiques :Servant de voyants d'état, d'indicateurs de marche et de DEL de notification dans des appareils tels que routeurs, imprimantes, appareils électroménagers et tableaux de bord automobiles.
• Éclairage de commutateurs et symboles :Rétroéclairage pour boutons, claviers et symboles de panneaux pour améliorer la visibilité de l'interface utilisateur en conditions de faible luminosité.
• Rétroéclairage d'affichage :Utilisée comme éclairage auxiliaire pour petits afficheurs LCD ou panneaux d'information.
• Éclairage à usage général :Convient à toute application nécessitant une source de lumière blanche compacte et à faible consommation.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques spécifiés pour la DEL, essentiels pour une conception de circuit et une prévision de performances correctes.

2.1 Caractéristiques photodélectriques

Les performances photodélectriques sont définies à un courant de test standard (I_F) de 20 mA et une température ambiante (T_s) de 25°C.

• Intensité lumineuse (I_V) :Ce paramètre mesure la luminosité perçue de la DEL. Il est divisé en plusieurs codes de tri (J20, K10, K20, L10, L20), avec des valeurs allant d'un minimum de 430 millicandelas (mcd) à un maximum de 1200 mcd. Le tri L20 représente le niveau de luminosité le plus élevé. La tolérance de mesure est de ±10 %.
• Angle de vision (2θ½) :La largeur totale à mi-hauteur (FWHM) est typiquement de 140 degrés. Cet angle large est une caractéristique clé, assurant que la lumière émise est diffuse plutôt que focalisée en un faisceau étroit.
• Coordonnées de chromaticité :Le point de couleur blanc est défini sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. La spécification inclut des codes de tri spécifiques (K11, K21, K12, K22, K51, K61) avec des limites de coordonnées définies (x, y), garantissant la constance des couleurs entre les lots de production. La tolérance pour la mesure des coordonnées est de ±0,005.

2.2 Paramètres électriques

• Tension directe (V_F) :La chute de tension aux bornes de la DEL lorsqu'elle conduit un courant de 20 mA. Elle est soigneusement triée en codes allant de G1 (2,8 V - 2,9 V) à K1 (3,6 V - 3,7 V). Ce triage permet aux concepteurs de sélectionner des DEL avec des caractéristiques de tension cohérentes, ce qui est vital pour la conception du circuit limiteur de courant et la planification de l'alimentation. La tolérance de mesure est de ±0,1 V.
• Courant inverse (I_R) :Le courant de fuite lorsqu'une tension inverse de 5 V est appliquée pendant 10 ms. La valeur maximale spécifiée est de 10 µA, indiquant une bonne intégrité de jonction et une protection contre les événements de tension inverse mineurs.
• Conditions limites absolues :Ce sont les limites de contrainte qui ne doivent en aucun cas être dépassées pour éviter des dommages permanents.
  • Courant direct continu maximal (I_F) : 30 mA.
  • Courant direct de crête pulsé (I_FP) : 60 mA (dans des conditions de largeur d'impulsion de 0,1 ms, cycle de service de 1/10).
  • Dissipation de puissance maximale (P_d) : 111 mW. Le dépassement peut entraîner une surchauffe et une dégradation accélérée.
  • Immunité aux décharges électrostatiques (ESD) : 1000 V (Modèle du corps humain), indiquant un niveau de protection de base contre l'électricité statique.

2.3 Caractéristiques thermiques

La gestion thermique est cruciale pour la longévité et la stabilité des performances de la DEL.

• Résistance thermique (R_THJ-S) :La résistance thermique jonction-point de soudure est spécifiée à 450 °C/W. Cette valeur quantifie l'efficacité avec laquelle la chaleur est transférée de la jonction semi-conductrice à la pastille du circuit imprimé. Une valeur inférieure est meilleure. Avec cette R_th, l'élévation de température de la jonction (ΔT_j) peut être calculée comme P_d* R_THJ-S. Par exemple, à la puissance maximale de 111 mW, l'élévation de température serait d'environ 50°C au-dessus de la température de la pastille.
• Limites de température :
  • Température de jonction maximale (T_j) : 95 °C. Le courant de fonctionnement réel doit être déclassé en fonction de la capacité du circuit imprimé à dissiper la chaleur pour maintenir T_jen dessous de cette limite.
  • Plage de température de fonctionnement (T_opr) : -40 °C à +85 °C.
  • Plage de température de stockage (T_stg) : -40 °C à +85 °C.

3. Explication du système de tri

La DEL est caractérisée et triée selon des paramètres clés pour assurer l'uniformité des lots de production, ce qui est crucial pour les applications nécessitant des performances visuelles ou électriques cohérentes.

3.1 Tri par tension directe

La tension directe est triée en dix catégories distinctes (G1, G2, H1, H2, I1, I2, J1, J2, K1). Chaque catégorie couvre une plage de 0,1 V, de 2,8 V à 3,7 V. Les concepteurs peuvent spécifier une catégorie de tension pour l'adapter aux caractéristiques de sortie de leur circuit de commande, améliorant ainsi l'efficacité et l'uniformité de luminosité entre plusieurs DEL dans un réseau.

3.2 Tri par flux/intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est triée en cinq codes (J20, K10, K20, L10, L20), chacun représentant une plage spécifique de sortie en millicandelas. Cela permet une sélection basée sur les exigences de luminosité, offrant des niveaux de lumière prévisibles dans l'application finale.

3.3 Tri par chromaticité (couleur)

Le point blanc est défini sur le diagramme de chromaticité CIE à l'aide de six codes de tri (K11, K21, K12, K22, K51, K61). Chaque catégorie est un quadrilatère défini par quatre ensembles de coordonnées (x, y). Ce triage précis garantit une variation de couleur visible minimale entre les DEL d'une même catégorie, ce qui est particulièrement important pour les applications utilisant plusieurs DEL côte à côte.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que le PDF fasse référence à des courbes de caractéristiques optiques typiques, les données fournies permettent d'analyser les relations clés.

4.1 Relation courant-tension implicite

Les catégories de tension directe et les valeurs nominales de courant impliquent une courbe IV standard de diode. La tension augmente de manière logarithmique avec le courant. Un fonctionnement au-dessus du 20 mA recommandé entraînera une V_Fplus élevée et une augmentation significative de la dissipation de puissance et de la température de jonction, qui doivent être gérées par un dissipateur thermique ou un déclassement du courant.

4.2 Caractéristiques de température

Les paramètres spécifiés le sont à 25°C. En pratique, les performances de la DEL changent avec la température. Typiquement, la tension directe diminue légèrement avec l'augmentation de la température (coefficient de température négatif), tandis que la sortie lumineuse diminue également. La température de jonction maximale de 95°C est une limite de conception critique. La résistance thermique de 450°C/W signifie que la conception du circuit imprimé et la surface de cuivre sont vitales pour la dissipation thermique. Pour un fonctionnement fiable à long terme, la température de jonction doit être maintenue aussi basse que possible, bien en dessous du maximum absolu.

4.3 Distribution spectrale

En tant que DEL blanche à conversion par phosphore, son spectre se compose d'un pic provenant de la puce bleue (typiquement autour de 450-460 nm) et d'une bande d'émission plus large provenant du phosphore jaune. Le spectre combiné définit sa Température de Couleur Corrélée (TCC) et ses propriétés de rendu des couleurs, qui sont encapsulées dans les catégories de chromaticité spécifiées sur le diagramme CIE.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Schémas dimensionnels et tolérances

Le boîtier est un composant rectangulaire pour montage en surface. Les dimensions clés incluent une taille de corps de 1,60 mm x 0,80 mm et une hauteur de 0,98 mm. Les dimensions et l'espacement des terminaisons (pastilles) sont clairement définis dans le motif de soudage recommandé. Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0,2 mm sauf indication contraire, ce qui est standard pour cette classe de composant.

5.2 Conception de pastille recommandée

La fiche technique fournit un motif de pastille (motif de soudage) suggéré pour la conception du circuit imprimé. Ce motif est crucial pour obtenir une soudure fiable, un alignement correct et un transfert de chaleur efficace de la DEL vers le circuit imprimé. Suivre cette recommandation aide à prévenir l'effet \"tombstoning\" et assure la stabilité mécanique.

5.3 Identification de la polarité

La DEL est polarisée. La cathode est typiquement marquée, souvent par un indicateur vert ou une encoche sur le boîtier. L'orientation correcte lors de l'assemblage est essentielle pour le fonctionnement du composant. Le schéma de la fiche technique montre les positions de l'anode et de la cathode par rapport au marquage du boîtier.

6. Consignes de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion

Une section dédiée fournit des instructions pour le soudage par refusion CMS. Bien que les détails spécifiques du profil de température ne soient pas dans l'extrait, les directives générales pour les composants sensibles à l'humidité de Niveau 3 s'appliquent. Celles-ci impliquent généralement :

• Un pré-séchage des composants si le sac barrière à l'humidité a été ouvert plus longtemps que la durée de vie spécifiée (généralement 168 heures pour MSL 3) pour éliminer l'humidité absorbée.
• L'utilisation d'un profil de refusion standard sans plomb (ou avec plomb) avec une température de pic ne dépassant pas la limite maximale du composant (liée à T_jet à l'intégrité du boîtier).
• Le contrôle des vitesses de montée et de refroidissement pour minimiser le choc thermique.

6.2 Précautions de manipulation et de stockage

Les précautions clés incluent :

• Protection contre l'ESD :Manipuler en utilisant les pratiques standard de protection contre l'ESD (bracelets, tapis conducteurs) car la tenue ESD est de 1000 V HBM.
• Sensibilité à l'humidité :Respecter les protocoles MSL Niveau 3. Stocker dans les sacs barrières d'origine non ouverts avec dessiccant. Une fois ouvert, utiliser dans le délai spécifié ou re-sécher avant soudage.
• Contraintes mécaniques :Éviter d'appliquer une force directe sur la lentille ou le corps de la DEL pendant la manipulation ou le placement.
• Nettoyage :Si un nettoyage est nécessaire après soudage, utiliser des solvants compatibles qui n'endommagent pas la lentille en époxy.

6.3 Conditions de stockage

Les composants doivent être stockés dans leur emballage d'origine dans un environnement avec une température comprise entre -40°C et +85°C et une faible humidité, conformément à la spécification de température de stockage.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de l'emballage

Les DEL sont fournies dans un emballage standard de l'industrie pour l'assemblage automatisé :

• Ruban porteur :Les composants sont insérés dans un ruban porteur gaufré avec des dimensions de poches spécifiques pour maintenir fermement le corps de 1,6x0,8 mm.
• Bobine :Le ruban est enroulé sur une bobine. Les dimensions standard de bobine (par ex., 7 pouces ou 13 pouces) sont spécifiées pour être compatibles avec les machines de placement CMS.
• Boîte en carton :Les bobines sont emballées dans des boîtes en carton pour l'expédition et le stockage, offrant une protection physique.

7.2 Spécifications des étiquettes et barrière à l'humidité

L'emballage inclut des étiquettes contenant les informations sur le produit, les codes de lot et les indicateurs de niveau de sensibilité à l'humidité (MSL 3). Les composants sont emballés dans un sac barrière à l'humidité avec dessiccant pour maintenir le niveau d'humidité spécifié pendant le stockage et le transport, ce qui est critique pour les pièces MSL 3.

7.3 Numérotation des modèles et sélection des tris

Le numéro de modèle de base est RF-WUD191DS-DD. Lors de la commande, des codes de tri spécifiques pour la tension directe (par ex., G1, H2) et l'intensité lumineuse (par ex., L10, K20) doivent être spécifiés pour obtenir les caractéristiques électriques et optiques souhaitées. Les codes de tri de chromaticité peuvent également être sélectionnables.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Au-delà des utilisations listées (indicateurs, rétroéclairage de commutateurs), cette DEL est adaptée pour :

• Électronique grand public :Voyants d'état sur les appareils de domotique, les wearables et les périphériques USB.
• Intérieurs automobiles :Éclairage de faible niveau pour commandes et affichages (sous réserve de qualifications automobiles supplémentaires).
• IHM industrielles :Indicateurs de panneau sur machines et équipements de test où la fiabilité est primordiale.
• Dispositifs médicaux :Voyants indicateurs non critiques sur instruments portatifs.

8.2 Considérations critiques de conception

• Limitation de courant :Toujours utiliser une résistance série limitant le courant ou un pilote à courant constant. La valeur doit être calculée sur la base de la tension d'alimentation et de la catégorie de tension directe de la DEL pour s'assurer que le courant ne dépasse pas la valeur nominale continue maximale (30 mA).
• Gestion thermique :En raison de la résistance thermique de 450°C/W, la conception du circuit imprimé est critique. Utiliser une surface de cuivre adéquate (pastilles thermiques) connectée aux terminaisons de la DEL pour servir de dissipateur thermique. Pour les réseaux ou applications à température ambiante élevée, effectuer une analyse thermique approfondie pour s'assurer que T_j
• Conception optique :L'angle de vision de 140 degrés est intrinsèquement diffus. Pour les applications nécessitant une lumière plus dirigée, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires.
• Uniformité des tris :Pour les applications multi-DEL, spécifier des catégories de tension et de chromaticité strictes pour garantir une luminosité et une apparence de couleur uniformes.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux DEL génériques non triées ou aux DEL à boîtier plus grand, ce composant offre des facteurs de différenciation clés :

• Avantage de taille :Le boîtier 1608 (1,6x0,8 mm) est significativement plus petit que les boîtiers courants 3528 ou 5050, permettant la miniaturisation.
• Cohérence des performances :Le système de tri complet pour V_F, l'intensité et la couleur offre un niveau de prévisibilité et d'uniformité que les composants non triés ou faiblement triés n'ont pas, réduisant les marges de conception requises.
• Émission grand angle :L'angle de vision de 140 degrés est plus large que beaucoup de DEL CMS concurrentes, qui vont souvent de 120 à 130 degrés, offrant un éclairage plus uniforme sans optique secondaire.
• Spécifications équilibrées :Elle offre un bon équilibre entre luminosité (jusqu'à 1200 mcd), gestion de puissance (111 mW) et performances thermiques pour sa catégorie de taille.

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

Q1 : Puis-je alimenter cette DEL directement à partir d'une alimentation 5V sans résistance ?

R : Non. Sans résistance limitant le courant, la DEL tirerait un courant excessif, dépassant rapidement ses valeurs nominales maximales de puissance et de courant, conduisant à une défaillance immédiate ou rapide due à la surchauffe.

Q2 : Quelle est la durée de vie typique de cette DEL ?

R : La durée de vie d'une DEL est typiquement définie comme le point où la sortie lumineuse se dégrade à 70 % de sa valeur initiale (L70). Bien que non explicitement indiqué ici, la durée de vie dépend fortement des conditions de fonctionnement, principalement de la température de jonction. Un fonctionnement bien en dessous de la T_jmaximale de 95°C (par ex., en dessous de 70-80°C) assurera une durée de vie opérationnelle très longue, dépassant souvent 50 000 heures.

Q3 : Comment sélectionner la valeur correcte de la résistance limitant le courant ?

R : Utiliser la Loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utiliser la V_Fmaximale de votre catégorie de tension sélectionnée pour une conception conservatrice afin de s'assurer que le courant ne dépasse pas votre cible (par ex., 20 mA). Pour une alimentation 5V et une catégorie V_Fmax de 3,2 V : R = (5 - 3,2) / 0,02 = 90 ohms. Une résistance standard de 91 ohms ou 100 ohms serait appropriée.

Q4 : Pourquoi le Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL 3) est-il important ?

R : Lorsque des composants sensibles à l'humidité sont soumis aux hautes températures de soudage par refusion, l'humidité piégée peut se vaporiser rapidement, provoquant un délaminage interne ou un \"effet pop-corn\", qui fissure le boîtier. Le MSL 3 dicte qu'après ouverture du sac, les composants doivent être soudés dans les 168 heures (7 jours) ou être séchés pour éliminer l'humidité.

11. Exemple de cas d'utilisation pratique

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs multi-états

Un concepteur crée un panneau de commande avec dix indicateurs à DEL blanches. L'uniformité de la luminosité et de la couleur est critique pour l'expérience utilisateur.

Mise en œuvre :

1. Sélection des tris :Spécifier le même tri d'intensité lumineuse (par ex., L10 pour haute luminosité) et le même tri de chromaticité (par ex., K21) pour les dix DEL afin d'assurer l'uniformité visuelle.
2. Conception du circuit :Sélectionner une catégorie de tension directe (par ex., H1 : 3,0-3,1 V). Concevoir un circuit de commande avec dix branches identiques de résistances limitant le courant, chacune calculée en utilisant la V_Fmaximale de la catégorie H1 pour garantir un courant et une luminosité cohérents sur toutes les DEL même avec de légères variations de V_F variations.
3. Conception du circuit imprimé :Pour chaque DEL, prévoir une zone de cuivre autour des pastilles de soudage comme dissipateur thermique. S'assurer que le circuit imprimé a suffisamment de couches de cuivre ou de vias thermiques pour dissiper la chaleur totale des dix DEL.
4. Assemblage :Suivre les procédures de manipulation MSL 3. Utiliser le profil de refusion recommandé pour assurer des soudures fiables sans endommager les composants.

Cette approche tire parti du système de tri pour obtenir un résultat professionnel et cohérent.

12. Introduction au principe de fonctionnement

La génération de lumière blanche dans cette DEL est basée sur le principe de la conversion par phosphore. Le cœur est une puce semi-conductrice faite de matériaux comme le nitrure de gallium-indium (InGaN) qui émet de la lumière bleue lorsqu'elle est polarisée en direct (électroluminescence). Cette lumière bleue est partiellement absorbée par une couche de phosphore émettrice de jaune (typiquement YAG:Ce) déposée sur la puce. Le phosphore ré-émet l'énergie absorbée sous forme d'un large spectre de lumière jaune. Le mélange de la lumière bleue restante non absorbée et de la lumière jaune convertie résulte en la perception de lumière blanche par l'œil humain. Les proportions exactes de bleu et de jaune déterminent la Température de Couleur Corrélée (TCC), plaçant le point blanc dans une région spécifique du diagramme de chromaticité CIE, comme défini par les codes de tri.

13. Tendances et contexte de l'industrie

Le développement de DEL comme celle-ci fait partie de tendances plus larges en optoélectronique :

• Miniaturisation :Poussée continue vers des tailles de boîtier plus petites (par ex., de 3528 à 2016 à 1608) pour permettre des produits finaux plus fins et compacts.
• Efficacité accrue :Améliorations continues de la technologie des puces et de l'efficacité des phosphores conduisent à une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt d'entrée électrique), bien que cette fiche technique se concentre sur l'intensité à courant fixe.
• Cohérence des couleurs améliorée :Des tris plus stricts et des procédés de fabrication améliorés assurent une meilleure uniformité des couleurs, de plus en plus demandée dans les applications d'éclairage et d'affichage professionnelles.
• Fiabilité et standardisation :Les composants sont conçus pour répondre à des normes internationales strictes pour le soudage (IPC), la sensibilité à l'humidité (MSL JEDEC) et la conformité environnementale (RoHS, REACH), comme reflété dans cette fiche technique.

Ce composant représente une solution mature et bien caractérisée dans le cadre de ces demandes de marché en évolution, offrant un équilibre fiable entre taille, performances et coût pour la production en série.