Fiche technique de lampe LED traversante T-1 3/4 - 572nm Jaune-Vert - 20mA - 75mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une lampe LED traversante de format T-1 3/4 (environ 5mm). Le composant est conçu pour des applications d'indication de statut et de signalisation dans un large éventail d'équipements électroniques. Il utilise une puce semi-conductrice AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour produire une lumière dans le spectre jaune-vert, avec un pic spécifique à 572nm. La LED est encapsulée dans un dôme diffusant vert qui contribue à élargir l'angle de vision et à adoucir la sortie lumineuse. Ce type de boîtier est un facteur de forme standard de l'industrie, permettant un montage polyvalent sur des cartes de circuits imprimés (PCB) ou des panneaux en utilisant des techniques de soudure conventionnelles.

Les principaux avantages de cette LED incluent sa conformité aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), indiquant qu'elle est sans plomb. Elle offre un équilibre entre une intensité lumineuse élevée et une faible consommation d'énergie, la rendant adaptée aux appareils alimentés par batterie ou sur secteur. Sa conception est compatible avec les niveaux de commande des circuits intégrés (CI), simplifiant les exigences d'interface dans les systèmes numériques.

Les marchés cibles pour ce composant sont vastes, englobant les équipements de communication, les périphériques informatiques, l'électronique grand public, les appareils électroménagers et les systèmes de contrôle industriel. Sa fonction principale est de fournir un retour visuel clair et fiable concernant l'état du système, l'indication d'alimentation ou les modes opératoires.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Elles ne sont pas destinées au fonctionnement normal.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW maximum. C'est la puissance électrique totale qui peut être convertie en chaleur et en lumière de manière sûre par le boîtier de la LED à une température ambiante (TA) de 25°C.
• Courant direct continu (IF) :30 mA maximum en continu.
• Courant direct de crête :60 mA maximum, mais uniquement en conditions pulsées (rapport cyclique ≤ 1/10, largeur d'impulsion ≤ 10ms). Cela permet une suralimentation brève pour atteindre une luminosité instantanée plus élevée, par exemple dans des applications de stroboscope ou de clignotement.
• Déclassement thermique :Le courant direct continu maximal autorisé doit être réduit linéairement par rapport à sa valeur nominale de 30mA à 25°C de 0,57 mA pour chaque degré Celsius d'augmentation de la température ambiante au-dessus de 50°C. Ceci est crucial pour la gestion thermique dans les environnements à haute température.
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +85°C. Le composant est conçu pour fonctionner dans cette large plage de température.
• Plage de température de stockage :-40°C à +100°C.
• Température de soudure des broches :260°C pendant un maximum de 5 secondes, mesurée à un point situé à 2,0mm (0,079") du corps de la LED. Ceci définit la fenêtre de processus pour la soudure à la main ou à la vague.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à TA=25°C et IF=20mA, qui est la condition de test standard.

• Intensité lumineuse (Iv) :85 à 400 mcd (millicandela), avec une valeur typique de 180 mcd. Cette large plage est gérée via un système de classement (voir Section 4). La mesure utilise un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique (œil humain) (CIE). Une tolérance de test de ±15% est appliquée aux limites des classes.
• Angle de vision (2θ1/2) :40 degrés (typique). C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur mesurée sur l'axe central. Le dôme diffusant vert contribue à cet angle de vision modérément large.
• Longueur d'onde d'émission de pic (λP) :575 nm (typique). C'est la longueur d'onde au point le plus élevé de la courbe spectrale de sortie de la LED.
• Longueur d'onde dominante (λd) :566 à 578 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur, dérivée du diagramme de chromaticité CIE. La cible est 572nm.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :11 nm (typique). Cela indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise ; une valeur plus petite indique une source plus monochromatique.
• Tension directe (VF) :2,1 à 2,4 V (typique 2,4V) à IF=20mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement.
• Courant inverse (IR) :100 μA maximum lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée.Note critique :Cette condition de test est uniquement à des fins de caractérisation. La LED est une diode et n'est pas conçue pour fonctionner en polarisation inverse ; l'application d'une tension inverse peut l'endommager.

3. Spécification du système de classement

Pour assurer la cohérence de la production, les LED sont triées en classes de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques d'intensité et de couleur.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Les classes sont définies par un code (EF0, GH0, JK0) avec des valeurs d'intensité minimale et maximale à IF=20mA. Une tolérance de ±15% s'applique à chaque limite de classe.

• EF0 :85 - 140 mcd
• GH0 :140 - 240 mcd
• JK0 :240 - 400 mcd

Le code de classification Iv est marqué sur chaque sachet d'emballage pour la traçabilité.

3.2 Classement par longueur d'onde dominante

Les classes de longueur d'onde sont définies par les codes H06 à H11, chacune couvrant une plage de 2nm. Une tolérance de ±1nm s'applique à chaque limite de classe.

• H06 :566,0 - 568,0 nm
• H07 :568,0 - 570,0 nm
• H08 :570,0 - 572,0 nm
• H09 :572,0 - 574,0 nm
• H10 :574,0 - 576,0 nm
• H11 :576,0 - 578,0 nm

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (par ex. Fig.1 pour le pic spectral, Fig.6 pour l'angle de vision), les données fournies permettent d'analyser les relations clés.

Courant vs. Intensité lumineuse (Relation I-Iv) :Pour les LED AlInGaP, l'intensité lumineuse est généralement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement. Alimenter la LED au courant continu maximum (30mA) donnerait une intensité plus élevée que la condition de test à 20mA, mais les effets thermiques et la baisse d'efficacité doivent être pris en compte. Le courant pulsé nominal (60mA) permet une luminosité de crête encore plus élevée dans les applications à rapport cyclique.

Dépendance à la température :La spécification de déclassement (0,57 mA/°C au-dessus de 50°C) est un indicateur direct des limitations thermiques. Lorsque la température de jonction augmente, le courant maximal autorisé diminue pour éviter la surchauffe. De plus, la tension directe (VF) d'une LED a généralement un coefficient de température négatif, ce qui signifie qu'elle diminue légèrement avec l'augmentation de la température. La sortie lumineuse diminue également généralement avec l'augmentation de la température de jonction.

Caractéristiques spectrales :La longueur d'onde dominante (λd) de 572nm place cette LED dans la région jaune-vert, qui est proche du pic de sensibilité de la courbe de vision photopique humaine. Cela la rend très efficace en termes de luminosité perçue par unité de puissance rayonnante. La demi-largeur spectrale de 11nm indique une bande d'émission relativement étroite, caractéristique de la technologie AlInGaP, résultant en une couleur saturée.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions de contour

Le composant est conforme au profil standard du boîtier traversant radial T-1 3/4. Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres, avec une tolérance générale de ±0,25mm sauf indication contraire.
• La saillie maximale de la résine sous la collerette est de 1,0mm.
• L'espacement des broches est mesuré au point où les broches sortent du corps du boîtier, ce qui est critique pour la disposition du PCB.
• Le cadre de broches de la LED intègre une fonction de coupe, probablement pour la stabilité mécanique pendant l'assemblage ou dans le cadre du processus de fabrication.

5.2 Identification de la polarité

Pour les LED traversantes radiales, la cathode (broche négative) est généralement identifiée par un méplat sur le bord du dôme, une broche plus courte ou une encoche dans la collerette. La fiche technique implique une pratique standard de l'industrie ; la broche la plus longue est habituellement l'anode (+). Les concepteurs doivent vérifier la polarité pendant l'assemblage pour éviter une connexion inverse.

5.3 Spécification d'emballage

Les LED sont fournies dans des sachets antistatiques. Plusieurs options d'emballage sont disponibles par sachet : 1000, 500, 200 ou 100 pièces. Ces sachets sont ensuite regroupés en cartons :

• Carton intérieur :Contient 15 sachets d'emballage. Si des sachets de 1000 pièces sont utilisés, cela représente un total de 15 000 pièces.
• Carton extérieur :Contient 8 cartons intérieurs, ce qui donne un total de 120 000 pièces pour un envoi complet utilisant des sachets de 1000 pièces. Le dernier carton d'un lot d'expédition peut ne pas être complet.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Stockage

Pour un stockage à long terme, l'ambiance ne doit pas dépasser 30°C ou 70% d'humidité relative. Les LED retirées de leur sachet d'origine scellé et barrière à l'humidité doivent être utilisées dans les trois mois. Pour un stockage prolongé en dehors de l'emballage d'origine, elles doivent être conservées dans un contenant scellé avec un dessiccant ou dans un dessiccateur purgé à l'azote pour éviter l'absorption d'humidité, ce qui peut provoquer l'effet "pop-corn" pendant la soudure.

6.2 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après la soudure, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique (IPA) doivent être utilisés. Des produits chimiques agressifs pourraient endommager le dôme en époxy.

6.3 Formage des broches

Si les broches doivent être pliées pour le montage, cela doit être faitavantla soudure et à température ambiante. Le pli doit être effectué à au moins 3mm de la base du dôme de la LED. La base de la LED ne doit pas être utilisée comme point d'appui pendant le pliage, car cela peut solliciter les fils de liaison internes ou le joint d'étanchéité en époxy. Pendant l'insertion sur le PCB, utiliser une force de clinch minimale pour éviter les contraintes mécaniques.

6.4 Processus de soudure

Un espace libre minimum de 2mm doit être maintenu entre le point de soudure et la base du dôme de la LED. Le dôme ne doit jamais être immergé dans la soudure.

• Fer à souder :Température maximale 350°C, temps maximum 3 secondes par broche (soudure unique uniquement).
• Soudure à la vague :Préchauffage à un maximum de 100°C pendant jusqu'à 60 secondes. Température de la vague de soudure maximum 260°C, avec un temps d'immersion maximum de 5 secondes. La LED doit être positionnée de sorte que la vague de soudure ne s'approche pas à moins de 2mm de la base du dôme.
• Avertissement critique :Une température ou un temps excessif peut faire fondre ou déformer le dôme en époxy, dégrader les matériaux internes et provoquer une défaillance catastrophique. Le soudage par refusion infrarouge (IR) est explicitement indiqué comme inadapté pour ce type de boîtier traversant.

7. Recommandations d'application et de conception

7.1 Conception du circuit de commande

Une LED est un dispositif commandé en courant. Sa luminosité est contrôlée par le courant, et non par la tension. Pour assurer une luminosité uniforme lors de la commande de plusieurs LED, surtout en parallèle, il estfortement recommandéd'utiliser une résistance de limitation de courant individuelle en série avec chaque LED (Modèle de circuit A).

L'utilisation d'une seule résistance pour plusieurs LED en parallèle (Modèle de circuit B) n'est pas recommandée. De petites variations de la caractéristique de tension directe (VF) d'une LED à l'autre entraîneront des différences significatives du courant traversant chaque branche, conduisant à une luminosité inégale. La résistance série sert à stabiliser le courant et à compenser les variations de la tension d'alimentation et de la VF de la LED.

La valeur de la résistance (R) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Vcc - VF) / IF, où Vcc est la tension d'alimentation, VF est la tension directe de la LED (utiliser la valeur maximale de la fiche technique pour une conception prudente), et IF est le courant direct souhaité (par ex. 20mA).

7.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

La LED est sensible aux dommages causés par les décharges électrostatiques. Des précautions doivent être prises pendant la manipulation et l'assemblage :

• Le personnel doit porter des bracelets de mise à la terre ou des gants antistatiques.
• Tous les équipements, postes de travail et rayonnages de stockage doivent être correctement mis à la terre.
• Un ioniseur peut être utilisé pour neutraliser la charge statique qui peut s'accumuler sur le dôme en plastique en raison des frottements.
• Mettre en œuvre un programme de contrôle ESD avec formation et certification pour le personnel travaillant dans la zone d'assemblage.

7.3 Scénarios d'application typiques

Cette LED est bien adaptée à la fois pour la signalisation intérieure et extérieure (où sa luminosité et sa couleur sont efficaces) et pour l'équipement électronique général. Les utilisations spécifiques incluent :

• Indicateurs d'alimentation/statut :Lumières Marche/Arrêt, veille ou mode opérationnel sur les appareils électroménagers, ordinateurs et équipements réseau.
• Indicateurs de panneau :Rétroéclairage pour les interrupteurs, boutons ou légendes sur les panneaux de commande.
• Électronique grand public :Voyants lumineux sur les équipements audio/vidéo, chargeurs et jouets.
• Contrôles industriels :Indication de statut sur les machines, capteurs et instruments.

8. Comparaison technique et considérations

Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED vertes au GaP (Phosphure de Gallium), cette LED jaune-vert AlInGaP offre une efficacité lumineuse et une intensité nettement supérieures, résultant en une sortie plus lumineuse pour le même courant de commande. La longueur d'onde de 572nm offre une excellente visibilité car elle s'aligne étroitement avec le pic de sensibilité de l'œil humain en vision photopique (lumière du jour).

Lors de la sélection d'une LED pour une application, les concepteurs doivent considérer les compromis entre l'angle de vision et l'intensité axiale. L'angle de vision de 40 degrés de cette LED offre un bon compromis, fournissant un cône de vision raisonnablement large tout en maintenant une bonne luminosité sur l'axe. Pour les applications nécessitant un angle de vision extrêmement large, une forme de dôme différente (par ex. un boîtier à dôme plat ou latéral) serait plus appropriée.

Le boîtier traversant offre des avantages en prototypage, en assemblage manuel et dans les applications nécessitant une haute résistance mécanique du joint de soudure. Cependant, pour l'assemblage automatisé à grand volume, les boîtiers pour montage en surface (SMD) sont généralement préférés en raison de vitesses de placement plus rapides et d'une réduction de l'espace sur la carte.

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

Q : Puis-je commander cette LED directement depuis une sortie logique numérique 5V ?

R : Non. La tension directe typique est de 2,4V. La connecter directement à 5V ferait circuler un courant excessif, détruisant la LED. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série. Pour une alimentation de 5V et une cible de 20mA, une résistance d'environ (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohms serait un point de départ (utiliser la valeur standard la plus proche, par ex. 120 ou 150 Ohms).

Q : Que signifie la spécification de "déclassement" pour ma conception ?

R : Si votre application fonctionne dans une température ambiante supérieure à 50°C, vous devez réduire le courant continu maximum. Par exemple, à 70°C ambiant (20°C au-dessus de la référence de 50°C), vous devez réduire le courant de 20°C * 0,57 mA/°C = 11,4 mA. Par conséquent, le courant continu maximal sûr à 70°C serait de 30 mA - 11,4 mA = 18,6 mA.

Q : Pourquoi y a-t-il un courant de "crête" nominal séparé ?

R : La LED peut supporter un courant plus élevé en impulsions courtes car la chaleur générée n'a pas le temps d'élever la température de jonction à un niveau dommageable. Ceci est utile pour créer des flashs très lumineux ou pour des schémas de multiplexage où plusieurs LED sont commandées en séquence.

Q : Comment interpréter les codes de classement lors de la commande ?

R : Vous spécifieriez la classe d'intensité lumineuse souhaitée (par ex. GH0 pour 140-240 mcd) et la classe de longueur d'onde dominante (par ex. H08 pour 570-572nm) pour vous assurer que les LED que vous recevez ont une luminosité et une couleur cohérentes. Si votre application n'est pas critique en couleur, une classe de longueur d'onde plus large peut être acceptable et potentiellement plus économique.

10. Exemple d'étude de cas d'intégration

Scénario :Conception d'un panneau d'indicateurs de statut pour un contrôleur industriel fonctionnant dans un environnement allant jusqu'à 60°C. Le panneau a trois LED : Alimentation (allumée fixe), Défaut (clignotante) et Active (pulsée pendant la communication). Le système utilise un microcontrôleur 3,3V pour la commande.

Étapes de conception :

1. Sélection du courant :En raison de l'ambiance à 60°C, appliquer le déclassement. Température au-dessus de 50°C est de 10°C. Réduction de courant = 10°C * 0,57 mA/°C = 5,7 mA. Courant continu maximum = 30 mA - 5,7 mA = 24,3 mA. Une cible de conception de 15mA est choisie pour la fiabilité et la longévité, offrant une bonne luminosité tout en restant bien dans les limites.
2. Calcul de la résistance :En utilisant Vcc = 3,3V, VF(max) = 2,4V, IF = 15mA. R = (3,3V - 2,4V) / 0,015A = 60 Ohms. Une résistance standard de 62 ohms est sélectionnée.
3. Méthode de commande :Chaque LED est connectée entre une broche GPIO du microcontrôleur (configurée en sortie) et la masse, avec sa propre résistance série de 62 ohms. La LED "Défaut" est clignotée par logiciel. La LED "Active" est pulsée à une fréquence plus élevée pour un effet visuel distinct, en restant dans la limite de rapport cyclique de 1/10 si des impulsions au-dessus de 30mA sont utilisées.
4. Classement :Pour une apparence uniforme, spécifier la classe d'intensité GH0 et la classe de longueur d'onde H08 ou H09 pour s'assurer que les trois LED correspondent étroitement en luminosité et en teinte.
5. Disposition :Les trous du PCB sont placés selon la dimension d'espacement des broches. Une zone d'exclusion d'un rayon d'au moins 2mm autour du corps de la LED est maintenue pour éviter la remontée de soudure pendant le soudage à la vague.

11. Introduction au principe technologique

Cette LED est basée sur un matériau semi-conducteur AlInGaP cultivé sur un substrat. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique de la lumière (couleur) est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur, qui est conçue en ajustant les rapports d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphore pendant la croissance du cristal. L'émission jaune-vert à 572nm est obtenue avec une composition spécifique d'AlInGaP. Le dôme en époxy diffusant vert sert plusieurs objectifs : il encapsule et protège la puce semi-conductrice fragile et les fils de liaison, agit comme un élément réfractif pour façonner le faisceau lumineux de sortie (créant l'angle de vision de 40 degrés), et contient des particules diffusantes pour diffuser la lumière, rendant la surface émissive plus uniforme et moins éblouissante.

12. Tendances et contexte de l'industrie

Bien que les LED traversantes comme ce boîtier T-1 3/4 restent essentielles pour les marchés de la réparation, des amateurs et de certaines industries, la tendance dominante dans la fabrication électronique est vers la technologie de montage en surface (SMT). Les LED SMD offrent des avantages significatifs en vitesse d'assemblage automatisé, économie d'espace sur carte et profil plus bas. Cependant, les composants traversants sont appréciés pour leur robustesse mécanique, leur facilité de soudure manuelle et de retouche, et leur connexion thermique supérieure au PCB via les broches. En termes de technologie des matériaux, l'AlInGaP reste la norme pour les LED rouges, oranges, ambre et jaune-vert à haute efficacité. Pour les vraies couleurs vertes et bleues, l'InGaN (Nitrure d'Indium et de Gallium) est la technologie prédominante. L'effort de développement continue de se concentrer sur l'augmentation de l'efficacité lumineuse (lumens par watt), l'amélioration de la cohérence et de la stabilité des couleurs sur la température et la durée de vie, et l'amélioration de la fiabilité dans des conditions environnementales sévères.