Fiche technique LED Ultra-Bright T-13/4 (5mm) - Diamètre 5mm - Tension 2.0-2.4V - Puissance 120mW - Couleurs du Rouge Super au Jaune - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une série de diodes électroluminescentes (LED) ultra lumineuses de diamètre T-13/4 (5mm). Ce sont des composants traversants conçus pour être montés sur des cartes de circuits imprimés (PCB) ou des panneaux. Les LED sont fabriquées en utilisant la technologie des semi-conducteurs à base de Phosphure d'Aluminium Indium Gallium (AlInGaP) sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs), encapsulées dans un boîtier en époxy "water clear". Cette série se caractérise par sa haute intensité lumineuse et sa faible consommation d'énergie, la rendant adaptée aux applications nécessitant une grande visibilité et une haute efficacité.

1.1 Avantages principaux

• Haute intensité lumineuse :Délivre une sortie très lumineuse, avec des valeurs spécifiques variant selon le modèle et la couleur.
• Faible consommation d'énergie :Fonctionne efficacement avec un courant direct typique de 20mA.
• Haute efficacité :Fournit un flux lumineux significatif par rapport à l'apport électrique.
• Montage polyvalent :Conception traversante standard compatible avec un montage sur PCB ou panneau.
• Compatible CI :Peut être pilotée directement par des circuits intégrés en raison de ses faibles besoins en courant.
• Boîtier standard :Facteur de forme populaire de diamètre T-13/4 (5mm).

1.2 Marché cible & Applications

Ces LED sont principalement destinées aux applications nécessitant un signalisation claire et lumineuse. Les utilisations typiques incluent les affichages de messages et divers types de signalisation, tels que les panneaux de signalisation routière, où une haute visibilité à distance est cruciale.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les performances de ces LED sont définies par plusieurs paramètres électriques et optiques clés, qui varient entre les différentes séries de produits (F, H, P, R) distinguées par leur angle de vision.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Toutes les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (T_A) de 25°C.

• Dissipation de puissance (P_D) :120 mW maximum.
• Courant direct de crête (I_FP) :Varie de 90 mA à 130 mA selon la variante de couleur, en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms).
• Courant direct continu (I_F) :50 mA pour toutes les variantes.
• Facteur de déclassement :0.6 mA/°C linéairement à partir de 70°C pour le courant direct.
• Tension inverse (V_R) :5 V maximum (à I_R= 100 µA).
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +100°C.
• Plage de température de stockage :-55°C à +100°C.
• Température de soudure des broches :260°C pendant 5 secondes, mesurée à 1.6mm (0.063\") du corps de la LED.

2.2 Caractéristiques électriques & optiques

Ce sont les paramètres de fonctionnement typiques mesurés à T_A=25°C et I_F=20mA. Les séries sont définies par l'angle de vision : Série F (8°), Série H (15°), Série P (22°) et Série R (30°). L'intensité lumineuse est inversement proportionnelle à l'angle de vision.

2.2.1 Série F (Angle de vision 8°)

• Intensité lumineuse (I_v) :Varie de 3200-5500 mcd (Rouge Super) à 4200-7800 mcd (autres couleurs).
• Tension directe (V_F) :Typiquement 2.0V à 2.4V, le Rouge Super étant à 1.9V à 2.3V.
• Longueur d'onde de crête (λ_P) :S'étend de 588 nm (Jaune) à 639 nm (Rouge Super).
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :S'étend de 587 nm (Jaune) à 631 nm (Rouge Super).
• Demi-largeur spectrale (Δλ) :Varie de 15 nm à 20 nm.

2.2.2 Série H (Angle de vision 15°)

• Intensité lumineuse (I_v) :Varie de 1500-2400 mcd (Rouge Super) à 1900-3400 mcd (autres couleurs).
• Les caractéristiques électriques et spectrales (V_F, λ_P, λ_d, Δλ) sont identiques aux Séries F et H.

2.2.3 Série P (Angle de vision 22°)

• Intensité lumineuse (I_v) :Varie de 880-1400 mcd (Rouge Super) à 1150-2000 mcd (autres couleurs).
• Les caractéristiques électriques et spectrales (V_F, λ_P, λ_d, Δλ) are identical to the F and H Series.

2.2.4 Paramètres communs

• Courant inverse (I_R) :100 µA maximum à V_R= 5V.
• Capacité (C) :40 pF typique à V_F= 0V, f = 1 MHz.

2.3 Explication du système de classement

La fiche technique indique un système de classement par intensité lumineuse.

• Classement par intensité lumineuse :Les produits sont classés en deux rangs (ex. valeurs Min. et Typ.). Le code de classification spécifique est marqué sur chaque sachet d'emballage individuel.
• Classement par couleur/longueur d'onde :La structure du numéro de pièce définit précisément la couleur et ses caractéristiques de longueur d'onde correspondantes (ex. \"RK\" pour Rouge Super, \"EK\" pour Rouge). Il n'y a pas de classement supplémentaire à l'intérieur d'un code couleur.

3. Informations mécaniques & sur le boîtier

3.1 Dimensions du boîtier

La LED présente un boîtier radial à broches standard avec une lentille de 5mm (T-13/4) de diamètre.

• Diamètre du corps :5.0mm typique.
• Espacement des broches :Mesuré là où les broches émergent du corps du boîtier.
• Résine en saillie :Sous la collerette, maximum 1.0mm (0.04\").
• Tolérance :±0.25mm (0.010\") sauf indication contraire.

3.2 Identification de la polarité

Le composant utilise la polarité standard des LED. La broche la plus longue est typiquement l'anode (positive), et la broche la plus courte est la cathode (négative). La cathode peut également être indiquée par un méplat sur le bord de la lentille en plastique. Vérifiez toujours la polarité avant la soudure pour éviter les dommages par polarisation inverse.

4. Recommandations de soudure & d'assemblage

4.1 Soudure manuelle ou à la vague

Pour le montage traversant, les techniques de soudure standard à la vague ou manuelle peuvent être utilisées.

• Limite de température :Les broches peuvent supporter 260°C pendant un maximum de 5 secondes. Cette mesure est prise à 1.6mm (0.063\") du corps plastique de la LED.
• Gestion thermique :Évitez une application prolongée de la chaleur pour prévenir les dommages au boîtier en époxy et à la puce semi-conductrice interne. Utilisez un dissipateur thermique (ex. pince) sur la broche entre le point de soudure et le corps de la LED si nécessaire.

4.2 Conditions de stockage

Pour maintenir la soudabilité et l'intégrité du composant, stockez les LED dans leurs sachets barrière à l'humidité d'origine dans un environnement contrôlé dans la plage de température de stockage spécifiée de -55°C à +100°C. Évitez les environnements à forte humidité ou contenant des gaz corrosifs.

5. Suggestions d'application

5.1 Scénarios d'application typiques

• Panneaux de messages & affichages :Idéales pour les indicateurs d'état, les affichages à texte défilant ou les panneaux d'information où une haute luminosité est nécessaire pour la visibilité en plein jour.
• Signalisation routière & panneaux :Adaptées pour les feux de signalisation auxiliaires, les indicateurs de passage piéton ou d'autres applications liées à la circulation nécessitant des couleurs spécifiques (rouge, ambre, jaune).
• Indicateurs industriels :Voyants d'état des machines, indicateurs d'avertissement sur les tableaux de commande.
• Électronique grand public :Indicateurs de mise sous tension, rétroéclairage pour petits affichages.

5.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance de limitation de courant en série. Calculez la valeur de la résistance en fonction de la tension d'alimentation (V_CC), de la tension directe de la LED (V_F), et du courant direct souhaité (I_F, typiquement 20mA). Formule : R = (V_CC- V_F) / I_F.
• Sélection de l'angle de vision :Choisissez la série en fonction du faisceau lumineux requis. Utilisez un angle étroit (8° Série F) pour une vision directionnelle et longue distance. Utilisez des angles plus larges (22° Série P, 30° Série R) pour un éclairage plus large et diffus.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurez-vous que la température ambiante de fonctionnement ne dépasse pas 100°C. Pour les conceptions avec plusieurs LED ou dans des environnements à haute température, considérez l'espacement et une éventuelle circulation d'air.
• Protection contre la tension inverse :Bien que la LED puisse tolérer jusqu'à 5V en inverse, il est recommandé d'éviter de l'exposer à une polarisation inverse. Dans les circuits CA ou à inversion de polarité, incluez une diode en parallèle inverse pour la protection.

6. Comparaison & différenciation technique

Comparée aux LED 5mm standard d'une génération précédente (ex. utilisant la technologie GaP ou GaAsP), cette série basée sur l'AlInGaP offre des avantages significatifs :

• Efficacité & luminosité supérieures :La technologie AlInGaP offre une efficacité lumineuse supérieure, résultant en une intensité lumineuse beaucoup plus élevée pour le même courant de commande.
• Saturation des couleurs améliorée :Les caractéristiques spectrales (demi-largeur plus étroite) peuvent donner des couleurs plus pures et saturées, particulièrement dans la gamme du rouge à l'ambre.
• Options d'angle de vision élargies :La disponibilité de multiples angles de vision bien définis (8°, 15°, 22°, 30°) à partir de la même technologie de base permet aux concepteurs d'adapter précisément la distribution de la lumière pour leur application sans changer les propriétés électriques ou de couleur de la LED.

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

7.1 Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de crête et la Longueur d'onde dominante ?

La Longueur d'onde de crête (λ_P)est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance de la lumière émise par la LED est à son maximum.La Longueur d'onde dominante (λ_d)est dérivée du diagramme de chromaticité CIE ; c'est la longueur d'onde unique de la couleur spectrale pure qui correspond à la couleur perçue de la lumière de la LED. Pour les LED à large spectre, ces valeurs peuvent différer. La longueur d'onde dominante est souvent plus représentative de la couleur perçue par l'œil humain.

7.2 Comment choisir entre les séries F, H, P ?

Le choix est principalement basé sur le faisceau lumineux et l'intensité requis. LaSérie F (8°)concentre la lumière en un faisceau très étroit et intense, idéal pour l'indication à longue portée. LaSérie H (15°)offre un bon équilibre entre intensité et diffusion. LaSérie P (22°)et laSérie R (30°)fournissent une lumière beaucoup plus large et diffuse, adaptée à l'éclairage de zone ou à la vision grand angle. L'intensité lumineuse diminue à mesure que l'angle de vision augmente.

7.3 Puis-je piloter ces LED sans résistance de limitation de courant ?

No.Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Leur tension directe a une tolérance et un coefficient de température négatif (diminue lorsque la température augmente). Une connexion directe à une source de tension provoquera un courant excessif, risquant de dépasser la Valeur Maximale Absolue pour le Courant Direct Continu (50mA) et de détruire le composant. Une résistance en série est obligatoire pour un fonctionnement stable et sûr.

7.4 Que signifie une lentille "Water Clear" ?

Une lentille "Water Clear" ou non diffusante est parfaitement transparente. Cela permet à l'intensité complète de la puce LED d'être projetée, résultant en l'intensité lumineuse la plus élevée possible et un faisceau plus défini (comme on le voit dans les variantes à angle de vision étroit). Elle ne diffuse pas la lumière comme le ferait une lentille diffusante (laiteuse).

8. Cas pratique de conception

Scénario :Conception d'un indicateur "ON" haute visibilité, alimenté par batterie, pour un équipement extérieur qui doit être visible en plein soleil. La couleur de l'indicateur doit être rouge.

Choix de conception :

1. Sélection de la LED :Choisir laLTL2F3VEKNT(Rouge, angle de vision 8°, Série F). Le faisceau étroit de 8° concentre l'intensité lumineuse (1900-3100 mcd typique) en un point précis, maximisant la luminosité perçue pour un observateur directement en face. La couleur rouge est standard pour les indicateurs "sous tension".
2. Circuit de commande :L'appareil est alimenté par un rail 5V. En utilisant la V_Ftypique de 2.4V et un I_Fcible de 20mA : R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω. Une résistance standard de 130Ω ou 150Ω 1/4W serait utilisée en série.
3. Implantation :La LED traversante est placée sur le panneau avant. La résistance de limitation de courant peut être placée sur le PCB principal. Assurez-vous que la polarité de la LED est correctement orientée lors de l'assemblage.
4. Résultat :Un indicateur rouge ponctuel très lumineux et focalisé qui ne consomme que 20mA * 2.4V = 48mW de puissance, bien dans la limite de 120mW du composant, assurant une fiabilité à long terme.

9. Introduction au principe technologique

Ces LED sont basées sur le matériau semi-conducteurPhosphure d'Aluminium Indium Gallium (AlInGaP)cultivé sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs). Le principe de fonctionnement est l'électroluminescence.

1. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active.
2. Dans la couche active d'AlInGaP, les électrons et les trous se recombinent. L'énergie libérée lors de cette recombination est émise sous forme de photons (lumière).
3. La couleur spécifique de la lumière (longueur d'onde) est déterminée par l'énergie de la bande interdite de l'alliage AlInGaP, qui est contrôlée par les rapports précis d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphore pendant la croissance cristalline. Ajouter plus d'Aluminium et d'Indium augmente la bande interdite, décalant la lumière émise du rouge vers le jaune/vert.
4. Le boîtier en époxy "water clear" agit comme une lentille, façonnant la sortie lumineuse et fournissant une protection mécanique et environnementale pour la puce semi-conductrice délicate.

10. Tendances de développement

Bien que cette fiche technique représente un produit mature et largement utilisé, la technologie LED continue d'évoluer. Les tendances pertinentes pour cette classe de dispositif incluent :

• Efficacité accrue :Les améliorations continues en science des matériaux et des procédés de fabrication conduisent à une plus grande efficacité lumineuse (plus de lumens par watt), permettant soit une sortie plus lumineuse au même courant, soit la même luminosité avec une consommation d'énergie réduite.
• Cohérence des couleurs & Classement :Les progrès dans la croissance épitaxiale et le contrôle des procédés permettent des distributions de longueur d'onde et d'intensité lumineuse plus serrées, réduisant le besoin d'un classement étendu et fournissant des performances plus cohérentes d'un composant à l'autre.
• Innovations en matière de boîtiers :Bien que le boîtier T-13/4 reste standard pour les applications traversantes, l'industrie évolue généralement vers les boîtiers CMS (Composants Montés en Surface) pour la plupart des nouvelles conceptions en raison de leur taille plus petite et de leur adéquation à l'assemblage automatisé. Cependant, les LED traversantes conservent leur importance dans le prototypage, les kits éducatifs et les applications nécessitant une haute fiabilité ou un assemblage manuel.
• Gamme de couleurs élargie :Le développement de nouveaux matériaux semi-conducteurs (comme l'InGaN pour le bleu/vert/blanc) a complété l'AlInGaP, permettant des affichages en couleur complète. Pour les indicateurs monochromes, l'AlInGaP reste la technologie dominante pour les LED rouge, orange et ambre haute luminosité.