Fiche technique de lampe LED rouge diffuse de 3,1mm - Diamètre 3,1mm - Tension directe 2,4V - Puissance dissipée 75mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes pour une lampe LED à montage traversant avec lentille diffuse. Le dispositif est conçu pour des applications d'indication et d'éclairage général où des performances fiables et une facilité d'assemblage sont requises. Le matériau principal du composant est l'AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), réputé pour son efficacité élevée et sa stabilité dans la production de lumière rouge. Le produit est conforme aux directives RoHS, indiquant qu'il est exempt de substances dangereuses comme le plomb (Pb).

Les avantages principaux de cette LED incluent sa sortie d'intensité lumineuse élevée, garantissant une bonne visibilité même dans des environnements modérément éclairés. Elle se caractérise par une faible consommation d'énergie, la rendant adaptée aux appareils alimentés par batterie ou aux applications où l'efficacité énergétique est prioritaire. Le dispositif est compatible avec les circuits intégrés grâce à son faible besoin en courant, permettant un pilotage direct depuis les broches GPIO d'un microcontrôleur ou des sorties logiques avec des résistances de limitation de courant appropriées. Le boîtier de 3,1mm de diamètre offre un facteur de forme polyvalent pour le montage sur cartes de circuits imprimés (PCB) ou panneaux.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Ces valeurs sont spécifiées à une température ambiante (T_A) de 25°C. La puissance dissipée continue maximale est de 75 mW. Le courant direct de crête, autorisé en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms), est de 90 mA. Le courant continu DC direct maximal recommandé est de 30 mA. Un facteur de déclassement de 0,4 mA/°C s'applique linéairement à partir de 50°C, ce qui signifie que le courant de fonctionnement sûr diminue lorsque la température augmente. Le dispositif peut fonctionner dans une plage de température ambiante de -40°C à +100°C et peut être stocké à des températures de -55°C à +100°C. Pour la soudure, les broches peuvent supporter 260°C pendant un maximum de 5 secondes lorsqu'elles sont mesurées à 2,0 mm du corps de la LED.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Les caractéristiques de fonctionnement typiques sont mesurées à T_A=25°C et un courant direct (I_F) de 20 mA, ce qui est la condition de test standard.

• Intensité lumineuse (I_V):S'étend d'un minimum de 85 mcd à un maximum de 310 mcd, avec une valeur typique de 240 mcd. Cette mesure utilise un capteur et un filtre approximant la courbe de réponse photopique de l'œil CIE.
• Angle de vision (2θ_1/2):60 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur axiale (sur l'axe), caractéristique d'une lentille diffuse qui répartit la lumière.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P):632 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est la plus élevée.
• Longueur d'onde dominante (λ_d):S'étend de 617 nm à 629 nm, avec une valeur typique de 621 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur (rouge) de la LED, dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ):20 nm. Cela indique la pureté spectrale ; une valeur plus petite indiquerait une source lumineuse plus monochromatique.
• Tension directe (V_F):Typiquement 2,4 V, avec un maximum de 2,4 V à I_F=20mA. Le minimum est de 2,0 V.
• Courant inverse (I_R):Maximum de 100 μA lorsqu'une tension inverse (V_R) de 5V est appliquée. Il est crucial de noter que le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement en inverse ; cette condition de test est uniquement pour la caractérisation.

3. Explication du système de tri

Le produit est trié en catégories basées sur des paramètres de performance clés pour assurer la cohérence au sein d'un lot de production ou pour des besoins d'application spécifiques.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont classées en trois catégories d'intensité, mesurées en millicandelas (mcd) à 20mA :

• Catégorie EF :Minimum 85 mcd, Maximum 140 mcd.
• Catégorie GH :Minimum 140 mcd, Maximum 240 mcd.
• Catégorie J :Minimum 240 mcd, Maximum 310 mcd.

La tolérance pour chaque limite de catégorie est de ±15%.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

Les LED sont également triées par leur longueur d'onde dominante pour contrôler la cohérence des couleurs :

• Catégorie H28 :617,0 nm à 621,0 nm.
• Catégorie H29 :621,0 nm à 625,0 nm.
• Catégorie H30 :625,0 nm à 629,0 nm.

La tolérance pour chaque limite de catégorie est de ±1 nm. Les codes de catégorie spécifiques pour l'intensité et la longueur d'onde sont généralement marqués sur l'emballage ou disponibles auprès du fournisseur pour permettre une sélection précise pour des applications critiques en couleur ou en luminosité.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que le PDF fasse référence à des courbes caractéristiques typiques, le texte fourni n'inclut pas les graphiques réels. Sur la base du comportement standard des LED et des paramètres donnés, on peut déduire la nature de ces courbes. Lacourbe I-V (Courant-Tension)montrerait une relation exponentielle, avec une tension directe d'environ 2,0-2,4V au courant de test de 20mA. Lacourbe Intensité lumineuse vs. Courant direct (I_V-I_F)est généralement linéaire dans la plage de fonctionnement normale, indiquant que la sortie lumineuse est directement proportionnelle au courant. Lacourbe Intensité lumineuse vs. Température ambiantemontrerait un coefficient négatif, ce qui signifie que la sortie lumineuse diminue lorsque la température de jonction augmente. Lacourbe de Distribution spectraleserait une courbe en forme de cloche centrée autour de la longueur d'onde de crête de 632 nm avec une demi-largeur de 20 nm, définissant la sortie de couleur rouge.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif est logé dans un boîtier rond de 3,1mm de diamètre avec une lentille diffuse. Les notes dimensionnelles clés incluent : toutes les dimensions sont en millimètres (pouces) ; la tolérance standard est de ±0,25mm sauf indication contraire ; la saillie maximale de la résine sous la collerette est de 1,0mm ; et l'espacement des broches est mesuré là où les broches émergent du corps du boîtier. Un dessin dimensionné détaillé montrerait généralement le diamètre du corps, la forme de la lentille, la longueur des broches et le diamètre des broches.

5.2 Identification de la polarité

Pour les LED traversantes, la polarité est généralement indiquée par la longueur des broches (la broche la plus longue est l'anode, positive) ou par un méplat sur le bord de la lentille ou la collerette en plastique. La cathode (négative) est généralement associée à la broche la plus courte ou au côté avec le méplat.

5.3 Spécification d'emballage

Les LED sont emballées dans des sacs anti-statiques. Les quantités d'emballage standard sont de 1000, 500, 200 ou 100 pièces par sac. Dix de ces sacs sont placés dans un carton intérieur, totalisant 10 000 pièces. Enfin, huit cartons intérieurs sont emballés dans un carton d'expédition extérieur, résultant en un total de 80 000 pièces par carton extérieur. Il est noté que dans chaque lot d'expédition, seul l'emballage final peut ne pas être un emballage complet.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Conditions de stockage

Les LED doivent être stockées dans un environnement ne dépassant pas 30°C et 70% d'humidité relative. Si elles sont retirées de leur emballage d'origine à barrière d'humidité, il est recommandé de les utiliser dans les trois mois. Pour un stockage à plus long terme en dehors du sac d'origine, elles doivent être conservées dans un récipient scellé avec un dessiccant ou dans un dessiccateur à atmosphère d'azote pour éviter l'absorption d'humidité.

6.2 Formage des broches

Si les broches doivent être pliées, cela doit être fait à température ambiante normale etavantla soudure. Le pli doit être effectué à un point situé à au moins 3mm de la base de la lentille de la LED. La base du cadre de broches ne doit pas être utilisée comme point d'appui pendant le pliage pour éviter les contraintes sur le joint époxy. Pendant l'assemblage du PCB, une force de clinchage minimale doit être utilisée.

6.3 Processus de soudure

Pour ce type de lampe traversante, la soudure à la vague ou la soudure manuelle au fer sont des processus adaptés.Le refusion infrarouge (IR) n'est pas recommandée.Un dégagement minimum de 3mm doit être maintenu entre la base de la lentille et le point de soudure pour empêcher l'époxy de monter le long des broches et éviter les dommages thermiques. La lentille de la LED ne doit pas être trempée dans la soudure.

Conditions de soudure recommandées :

• Fer à souder :Température maximale 350°C, temps de soudure maximal 3 secondes par broche (une seule fois).
• Soudure à la vague :Température de préchauffage maximale 100°C pendant jusqu'à 60 secondes. Température maximale de la vague de soudure 260°C, avec un temps de contact maximal de 5 secondes.

Une température ou un temps excessif peut provoquer une déformation de la lentille ou une défaillance catastrophique.

7. Recommandations d'application

7.1 Utilisation prévue et précautions

Cette LED est conçue pour des équipements électroniques ordinaires, y compris les équipements de bureau, les dispositifs de communication et les applications domestiques. Son utilisation n'est pas recommandée pour des applications critiques pour la sécurité ou à haute fiabilité où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (par exemple, l'aviation, les dispositifs médicaux de maintien de la vie, le contrôle des transports) sans consultation et qualification préalables.

7.2 Conception du circuit de commande

Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Pour assurer une luminosité uniforme lors du pilotage de plusieurs LED en parallèle, il estfortement recommandéd'utiliser une résistance de limitation de courant individuelle en série avec chaque LED (Modèle de circuit A). Le pilotage de LED en parallèle directement depuis une source de tension (Modèle de circuit B) est déconseillé car de petites variations dans la caractéristique de tension directe (V_F) entre les LED individuelles peuvent causer des différences significatives dans le partage du courant et, par conséquent, une luminosité inégale. La valeur de la résistance série peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F, où I_Fest le courant direct souhaité (par exemple, 20mA).

7.3 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Ces LED sont sensibles aux dommages causés par les décharges électrostatiques. Des précautions doivent être prises pendant la manipulation et l'assemblage :

• Les opérateurs doivent porter des bracelets de mise à la terre ou des gants anti-statiques.
• Tous les équipements, postes de travail et racks de stockage doivent être correctement mis à la terre.
• Utiliser un ioniseur pour neutraliser la charge statique qui peut s'accumuler sur la surface de la lentille en plastique.

Les dommages ESD peuvent se manifester par un courant de fuite inverse élevé, une tension directe anormalement basse ou un défaut d'éclairage à faible courant.

8. Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après la soudure, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique doivent être utilisés. Des produits chimiques agressifs ou un nettoyage par ultrasons peuvent endommager la lentille époxy ou la structure interne.

9. Comparaison et considérations techniques

Comparé aux technologies plus anciennes comme les LED rouges GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), ce dispositif AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée, résultant en une plus grande luminosité pour le même courant d'entrée. La lentille diffuse offre un angle de vision plus large et plus uniforme par rapport à une lentille claire ou transparente, ce qui est idéal pour les indicateurs d'état qui doivent être vus sous différents angles. La taille de 3,1mm est une norme industrielle courante, offrant un bon équilibre entre la sortie lumineuse et la consommation d'espace sur la carte, comparée aux LED plus petites de 2mm ou 3mm, ou aux types plus grands de 5mm et 10mm.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

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

R : La Longueur d'onde de crête (λ_P=632nm) est le pic physique du spectre lumineux émis par la LED. La Longueur d'onde dominante (λ_d=~621nm) est une valeur calculée basée sur la perception des couleurs humaines (diagramme CIE) qui définit la couleur visuelle. Elles sont souvent différentes.

Q : Puis-je piloter cette LED sans résistance série ?

R : Non. Connecter une LED directement à une source de tension est susceptible de provoquer un courant excessif, une surchauffe et une défaillance immédiate. Une résistance série est obligatoire pour la régulation du courant.

Q : Pourquoi existe-t-il un système de tri ?

R : Les variations de fabrication provoquent de légères différences de performance. Le tri classe les LED en groupes avec des paramètres strictement contrôlés (luminosité, couleur), permettant aux concepteurs de sélectionner la catégorie appropriée pour des applications nécessitant de la cohérence.

Q : Que se passe-t-il si je dépasse les Valeurs maximales absolues ?

R : Fonctionner au-delà de ces limites, même brièvement, peut causer des dommages irréversibles, tels qu'une réduction de la sortie lumineuse, un décalage de couleur ou une défaillance complète. Conçoivez toujours avec une marge de sécurité.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau multi-indicateurs pour un amplificateur audio grand public.Le panneau nécessite 10 indicateurs de puissance/état rouges. Pour garantir que toutes les LED aient une luminosité et une couleur identiques, le concepteur spécifie des LED de la même catégorie d'intensité (par exemple, catégorie GH : 140-240 mcd) et de la même catégorie de longueur d'onde (par exemple, H29 : 621-625 nm) auprès du fournisseur. Une ligne 5V est disponible sur la carte. En utilisant la V_Ftypique de 2,4V et un I_Fcible de 20mA, la résistance série est calculée : R = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ohms. Une résistance standard de 130Ω ou 150Ω est choisie. Chaque LED reçoit sa propre résistance connectée à la ligne 5V, contrôlée par un transistor ou une broche GPIO du microcontrôleur de l'amplificateur. Pendant l'assemblage, les techniciens utilisent des pratiques ESD-sûres et soudent manuellement les LED à 320°C pendant moins de 2 secondes par broche, en veillant à maintenir le dégagement de 3mm de la lentille.

12. Principe de fonctionnement

Une LED est une diode semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant sa bande interdite est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active (la couche AlInGaP dans ce cas). Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique du matériau (AlInGaP) détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, dans le spectre rouge. La lentille époxy diffuse contient des particules de diffusion qui randomisent la direction des photons émis, créant un faisceau plus large et plus doux par rapport à une lentille claire.

13. Tendances technologiques

La tendance générale de la technologie LED va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), un rendu des couleurs amélioré et une fiabilité accrue. Pour les LED de type indicateur, la miniaturisation se poursuit (par exemple, boîtiers de 1,6mm, 1,0mm). Il y a également un accent croissant sur des angles de vision plus larges et plus cohérents et des tolérances de tri plus serrées pour répondre aux demandes de l'électronique grand public et des applications automobiles. De plus, la quête de durabilité pousse vers des matériaux et des processus ayant un impact environnemental plus faible tout au long du cycle de vie.