Fiche technique FR - LED traversante 3,1mm Super Rouge 639nm - 2,4V 20mA - 400mcd

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une lampe LED traversante haute performance d'un diamètre de 3,1 mm. Le dispositif utilise la technologie AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour produire une lumière Super Rouge. Il est conçu pour des applications d'indication et d'éclairage général dans divers équipements électroniques, offrant un équilibre entre haute intensité lumineuse, faible consommation d'énergie et fonctionnement fiable.

Les principaux avantages de cette LED incluent son haut rendement, qui permet une sortie lumineuse brillante avec des courants d'alimentation relativement faibles, la rendant compatible avec les circuits intégrés. Son boîtier polyvalent permet un montage simple sur cartes de circuits imprimés (PCB) ou panneaux. Les marchés cibles principaux sont l'électronique grand public, les contrôles industriels, les dispositifs de communication et les équipements de bureau où des indicateurs visuels clairs et fiables sont requis.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les limites opérationnelles du dispositif sont définies pour garantir une fiabilité à long terme. La dissipation de puissance continue maximale est de 75 mW à une température ambiante (T_A) de 25°C. Le courant direct continu ne doit pas dépasser 30 mA. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct crête de 90 mA est autorisé sous conditions spécifiques : un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. La tension inverse maximale est de 5 V. Les plages de température de fonctionnement et de stockage vont de -40°C à +100°C. Pour le soudage, les broches peuvent supporter 260°C pendant 5 secondes mesurées à 1,6 mm du corps de la LED. Un facteur de déclassement de 0,4 mA/°C s'applique pour le courant direct au-dessus de 50°C de température ambiante.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Les paramètres de performance clés sont mesurés à T_A=25°C et I_F=20mA. L'intensité lumineuse (I_V) a une valeur typique de 400 millicandelas (mcd), avec un minimum de 140 mcd. La distribution de la lumière est caractérisée par un angle de vision de 45 degrés (2θ_1/2), défini comme l'angle hors axe où l'intensité chute à la moitié de sa valeur axiale.

Les caractéristiques spectrales incluent une longueur d'onde d'émission de pic (λ_P) de 639 nm et une longueur d'onde dominante (λ_d) de 631 nm, qui définit la couleur perçue. La demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) est de 20 nm. Électriquement, la tension directe (V_F) mesure typiquement 2,4 V, avec un maximum de 2,4 V à 20mA. Le courant inverse (I_R) est au maximum de 100 µA sous une polarisation inverse de 5 V, et la capacité de jonction (C) est de 40 pF mesurée à 0V et 1MHz.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir la cohérence dans les applications, les LED sont triées en classes (bins) selon des paramètres clés.

3.1 Classement par intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est classée en catégories désignées par des codes à deux lettres. Par exemple, la classe 'GH' couvre les intensités de 140 mcd à 240 mcd, 'JK' de 240 mcd à 400 mcd, et 'LM' de 400 mcd à 680 mcd, toutes mesurées à 20mA. Une tolérance de ±15% s'applique à chaque limite de classe. Le code de classe spécifique est marqué sur chaque sachet d'emballage pour la traçabilité.

3.2 Classement par longueur d'onde dominante

La longueur d'onde dominante, qui définit le point de couleur, est également classée. Des codes comme H29 à H33 représentent des plages de longueur d'onde spécifiques en nanomètres (ex. : H31 : 629,0 – 633,0 nm). La tolérance pour chaque limite de classe est de ±1 nm. Ce classement précis permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec une cohérence de couleur très serrée pour leurs projets.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes de performance typiques qui sont cruciales pour l'analyse de conception. Ces courbes, tracées en fonction de la température ambiante sauf indication contraire, représentent visuellement la relation entre les paramètres clés. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas reproduits en texte, ils incluent typiquement :

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct :Montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, souvent de manière non linéaire, mettant en évidence le point de rendement optimal.
• Tension directe en fonction du courant direct :Illustre la caractéristique I-V de la diode, essentielle pour calculer les valeurs de résistance série et la dissipation de puissance.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante :Démontre le déclassement thermique de la sortie lumineuse, ce qui est critique pour les applications en environnement à haute température.
• Distribution spectrale :Un graphique de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant la concentration de la sortie lumineuse autour du pic de 639 nm et de la demi-largeur de 20 nm.

Ces courbes permettent aux ingénieurs de prédire le comportement du dispositif dans des conditions non standard (courants, températures différents) et sont fondamentales pour une conception de circuit robuste.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

La LED est logée dans un boîtier rond de 3,1 mm de diamètre avec une lentille transparente. Les notes dimensionnelles clés incluent : toutes les dimensions sont en millimètres (avec équivalents en pouces), avec une tolérance standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. La résine sous la collerette peut dépasser jusqu'à 1,0 mm maximum. L'espacement des broches est mesuré au point où les broches sortent du corps du boîtier. Un dessin coté détaillé montrerait typiquement le diamètre du corps, la forme de la lentille, la longueur et le diamètre des broches, qui sont critiques pour la conception de l'empreinte PCB et le dimensionnement des découpes de panneau.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Formage des broches

Si les broches doivent être pliées, cela doit être fait avant le soudage et à température ambiante normale. Le pli doit être effectué à un point situé à au moins 3 mm de la base de la lentille de la LED. Il est crucial de ne pas utiliser la base du cadre de broches lui-même comme point d'appui pendant le pliage, car cela peut solliciter l'attache interne de la puce.

6.2 Paramètres de soudage

Un espace minimum de 2 mm doit être maintenu entre la base de la lentille et le point de soudure. La lentille ne doit jamais être immergée dans la soudure. Les conditions recommandées sont :

• Soudage manuel (fer à souder) :Température maximale 300°C, temps maximum 3 secondes par broche (une seule fois).
• Soudage à la vague :Température de préchauffage maximale 100°C pendant jusqu'à 60 secondes. Température de la vague de soudure maximale 260°C avec un temps de contact maximum de 10 secondes.

Dépasser ces limites de température ou de temps peut provoquer une déformation de la lentille ou une défaillance catastrophique de la LED.

6.3 Stockage et manipulation

Pour un stockage à long terme hors de l'emballage d'origine, il est recommandé de placer les LED dans un conteneur scellé avec un dessiccant ou dans une atmosphère d'azote. Les composants hors de leur emballage d'origine devraient idéalement être utilisés dans les trois mois. L'environnement de stockage ne doit pas dépasser 30°C et 70% d'humidité relative. Pour le nettoyage, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique doivent être utilisés.

7. Emballage et informations de commande

La spécification d'emballage standard est échelonnée : 1000, 500 ou 250 pièces par sachet anti-statique. Dix de ces sachets sont placés dans un carton intérieur, totalisant 10 000 pièces. Huit cartons intérieurs sont ensuite emballés dans un carton extérieur principal, résultant en une quantité d'expédition standard de 80 000 pièces par lot. Il est noté qu'à l'intérieur d'un lot d'expédition, seul l'emballage final peut contenir une quantité non complète. Le numéro de pièce spécifique listé est LTL1CHKRKNN.

8. Recommandations d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Pour garantir une luminosité uniforme lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle, il est fortement recommandé d'utiliser une résistance limitatrice de courant individuelle en série avec chaque LED. L'alternative, connecter plusieurs LED en parallèle directement à une seule résistance (Circuit B dans la fiche technique), est déconseillée car de petites variations de la tension directe (V_F) caractéristique de chaque LED peuvent entraîner des différences significatives dans le partage du courant et, par conséquent, dans la luminosité perçue.

8.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Cette LED est sensible aux dommages causés par les décharges électrostatiques. Un programme complet de contrôle ESD doit être mis en œuvre pendant la manipulation et l'assemblage. Cela inclut : l'utilisation de bracelets de mise à la terre ou de gants anti-statiques ; s'assurer que tous les équipements, postes de travail et racks de stockage sont correctement mis à la terre ; et employer des ioniseurs pour neutraliser la charge statique qui peut s'accumuler sur la surface de la lentille plastique en raison du frottement lors de la manipulation.

8.3 Champ d'application et précautions

Cette LED est destinée à des équipements électroniques ordinaires. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (ex. : aviation, dispositifs médicaux, systèmes de sécurité critiques), une consultation et une qualification spécifiques sont nécessaires avant utilisation.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED rouges standard GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), cette LED Super Rouge à base d'AlInGaP offre un rendement lumineux significativement plus élevé. Cela signifie qu'elle peut atteindre une sortie lumineuse beaucoup plus grande (mesurée en mcd) pour le même courant d'alimentation de 20mA, ou qu'elle peut fournir une luminosité similaire à un courant plus faible, réduisant ainsi la consommation électrique globale du système. Le diamètre de 3,1 mm est une norme industrielle courante, garantissant une large compatibilité avec les dispositions de PCB existantes et les découpes de panneau conçues pour les LED de taille "T-1". La lentille transparente, par opposition à une lentille diffusante, fournit l'intensité lumineuse axiale la plus élevée possible, la rendant adaptée aux applications nécessitant un point de lumière brillant et focalisé.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

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

R : Non. Avec un V_Ftypique de 2,4V, la connecter directement à 5V ferait circuler un courant excessif, détruisant la LED. Une résistance série doit toujours être utilisée pour limiter le courant à la valeur souhaitée (ex. : 20mA). La valeur de la résistance est calculée comme R = (V_alimentation- V_F) / I_F.

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de pic et la longueur d'onde dominante ?

R : La longueur d'onde de pic (λ_P) est la longueur d'onde unique où la sortie spectrale est physiquement la plus forte (639 nm ici). La longueur d'onde dominante (λ_d) est une valeur calculée (631 nm ici) dérivée des coordonnées de couleur sur le diagramme de chromaticité CIE ; elle représente la longueur d'onde unique de la lumière spectrale pure qui serait perçue par l'œil humain comme ayant la même couleur que la sortie mixte de la LED.

Q : Comment interpréter l'angle de vision ?

R : Un angle de vision de 45 degrés (2θ_1/2= 45°) signifie que le point de demi-intensité est à 22,5 degrés de l'axe central. La lumière est visible au-delà de cet angle mais à une intensité plus faible. Cela définit la largeur du faisceau de la LED.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

Exemple 1 : Indicateur d'état sur une alimentation.Une seule LED avec une résistance série peut indiquer "sous tension". En utilisant le V_Ftypique de 2,4V et un I_Fsouhaité de 20mA depuis une ligne de 12V, la valeur de la résistance serait (12V - 2,4V) / 0,02A = 480 Ohms. Une résistance standard de 470 Ohm ou 510 Ohm conviendrait. La puissance dissipée dans la résistance est (12V-2,4V)*0,02A = 0,192W, donc une résistance de 1/4 de watt est suffisante.

Exemple 2 : Affichage à barres graphiques multi-LED.Pour un affichage à barres de 10 segments, la conception recommandée est d'utiliser 10 résistances limitatrices de courant séparées, chacune connectée en série avec sa propre LED. Toutes les paires LED-résistance sont ensuite connectées en parallèle à la source de tension d'alimentation. Cela garantit que chaque LED reçoit le courant correct indépendamment des variations mineures de V_F, garantissant une luminosité uniforme des segments.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Cette LED est une diode semi-conductrice basée sur des matériaux AlInGaP. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel de jonction de la diode (environ 2,0-2,4V) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active depuis les matériaux de type n et de type p, respectivement. Ces porteurs de charge se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique du réseau cristallin AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, dans le spectre rouge autour de 639 nm. La lentille en époxy transparente encapsule la puce semi-conductrice, fournit une protection mécanique et façonne le motif de sortie de la lumière.

13. Tendances technologiques

Le développement des matériaux AlInGaP a représenté une avancée significative par rapport aux technologies de LED rouges antérieures, offrant un rendement et une luminosité considérablement améliorés. La tendance générale des LED indicatrices continue vers un rendement plus élevé (plus de lumière par watt d'entrée électrique), ce qui permet une consommation d'énergie plus faible et une génération de chaleur réduite dans les produits finaux. Il y a également une poussée vers des tolérances de classement plus serrées pour la couleur et l'intensité afin de répondre aux exigences des applications nécessitant une grande cohérence visuelle, comme les affichages couleur complets et les combinés d'instruments automobiles. Bien que les boîtiers CMS (Composants Montés en Surface) dominent les nouvelles conceptions pour la miniaturisation, les LED traversantes comme celle-ci restent pertinentes pour le prototypage, la réparation, les systèmes hérités et les applications où la robustesse mécanique et la facilité de soudage manuel sont prioritaires.