Fiche technique de la série 67-21 - LED Top View - Boîtier P-LCC-2 - 1,75-2,35V - 25mA - Rouge/Orange/Vert/Bleu/Jaune - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série 67-21 représente une famille de LED Top View conçues pour des applications générales de signalisation et de rétroéclairage. Ces composants sont logés dans un boîtier compact P-LCC-2 (Porteur de Puces à Broches Plastique) de couleur blanche avec une fenêtre transparente incolore. Cette conception est optimisée pour offrir un angle de vision large, rendant ces LED particulièrement adaptées aux applications où la lumière doit être visible sous différents angles, comme dans les guides de lumière. La série est disponible en plusieurs couleurs d'émission, dont l'orange doux, le vert, le bleu et le jaune, le modèle spécifique de cette fiche technique étant une variante rouge vif basée sur une puce en matériau AlGaInP. Un avantage clé de cette série est sa faible exigence en courant, ce qui en fait un excellent choix pour les équipements portables alimentés par batterie ou sensibles à la consommation d'énergie.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

Les caractéristiques principales des LED de la série 67-21 contribuent à leur polyvalence et à leur facilité d'utilisation dans la fabrication électronique moderne. Le boîtier monté en surface P-LCC-2 facilite le placement automatisé à l'aide d'équipements standard de pick-and-place, améliorant significativement l'efficacité et la cohérence de l'assemblage. Le boîtier est conçu avec un réflecteur interne qui optimise le couplage et la sortie de la lumière, améliorant la luminosité et l'uniformité. De plus, ces LED sont fabriquées avec une composition sans plomb et sont conformes aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), répondant ainsi aux normes environnementales et réglementaires contemporaines. Leur compatibilité avec divers procédés de soudage, y compris la refusion en phase vapeur, la refusion infrarouge et le soudage à la vague, offre une flexibilité dans la configuration des lignes de production. Les composants sont fournis sur bande de 8 mm et bobine, standard pour les lignes d'assemblage automatisées, garantissant une manipulation et un alimentation fluides lors de la fabrication.

1.2 Applications et marchés cibles

Les LED de la série 67-21 trouvent leur utilité dans un large éventail d'applications grâce à leurs performances fiables et leur facteur de forme compact. Un marché principal est celui des télécommunications, où elles servent de voyants d'état et de rétroéclairage pour les touches ou les affichages d'appareils comme les téléphones et les télécopieurs. Elles sont également couramment employées pour le rétroéclairage plat des écrans LCD et pour l'éclairage des interrupteurs et symboles sur les panneaux de commande. Leur angle de vision large et leur couplage lumineux efficace en font le choix idéal pour les applications de guides de lumière, où la lumière doit être guidée de la LED vers un point visible sur l'extérieur de l'appareil. Enfin, leur nature polyvalente les rend adaptées à d'innombrables autres rôles d'indicateur dans l'électronique grand public, les contrôles industriels, l'habitacle automobile et les appareils électroménagers.

2. Analyse des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques spécifiés dans la fiche technique. Comprendre ces valeurs est crucial pour une conception de circuit appropriée et pour garantir la fiabilité à long terme.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les Valeurs Maximales Absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents à la LED peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement normal. La tension inverse maximale (V_R) est de 5V, indiquant que la LED peut supporter une polarisation inverse brève jusqu'à ce niveau. Le courant direct continu (I_F) nominal est de 25 mA. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct de crête (I_FP) de 60 mA est autorisé sous un cycle de service de 1/10 à 1 kHz. La dissipation de puissance maximale (P_d) est de 60 mW, calculée à partir de la tension et du courant directs. Le composant peut supporter une décharge électrostatique (ESD) de 2000V selon le Modèle du Corps Humain (HBM), un niveau standard pour la manipulation de base des composants. La plage de température de fonctionnement (T_opr) est de -40°C à +85°C, et la température de stockage (T_stg) s'étend légèrement de -40°C à +90°C.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les Caractéristiques Électro-Optiques sont mesurées dans des conditions de test standard à une température ambiante de 25°C et un courant direct de 10 mA. Pour la variante rouge vif, l'intensité lumineuse (I_v) a une valeur typique, avec un minimum de 36 mcd et un maximum de 90 mcd. L'angle de vision (2θ1/2), défini comme l'angle où l'intensité tombe à la moitié de sa valeur de crête, est un large 120 degrés. La longueur d'onde de crête (λ_p) est typiquement de 632 nm, tandis que la longueur d'onde dominante (λ_d) varie de 621 nm à 631 nm. La largeur de bande spectrale (Δλ) est typiquement de 20 nm. La tension directe (V_F) à 10 mA varie d'un minimum de 1,75V à un maximum de 2,35V, une valeur typique étant implicite dans cette plage. Le courant inverse (I_R) est garanti à 10 μA ou moins lorsqu'une polarisation inverse de 5V est appliquée.

2.3 Caractéristiques thermiques et de soudage

La gestion thermique est abordée indirectement via la courbe de déclassement du courant direct, qui montre comment le courant direct continu maximal autorisé doit être réduit à mesure que la température ambiante augmente au-dessus de 25°C. La fiche technique spécifie les profils de température de soudage pour éviter les dommages thermiques pendant l'assemblage. Pour le soudage par refusion, la LED peut supporter une température de crête de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes. Pour le soudage manuel, une température de 350°C à la pointe du fer est autorisée pour un maximum de 3 secondes. Le respect de ces directives est essentiel pour maintenir l'intégrité du boîtier plastique et des liaisons internes par fil.

3. Explication du système de tri

Pour garantir la cohérence en production de masse, les LED sont triées en lots (bins) en fonction de paramètres clés. La série 67-21 utilise un système de tri pour l'intensité lumineuse, la longueur d'onde dominante et la tension directe.

3.1 Tri par intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est regroupée en plusieurs lots identifiés par des codes comme N2, P1, P2 et Q1. Chaque lot définit une plage spécifique de valeurs d'intensité minimale et maximale mesurées en millicandelas (mcd) à 10 mA. Par exemple, le lot Q1 couvre les intensités de 72 mcd à 90 mcd. Les concepteurs peuvent sélectionner un code de lot spécifique pour garantir un niveau de luminosité minimum pour leur application.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La longueur d'onde dominante, qui correspond à la couleur perçue, est également triée. Les lots, tels que FF1 et FF2, définissent des plages étroites en nanomètres (nm). Par exemple, le lot FF1 couvre les longueurs d'onde de 621 nm à 626 nm, et FF2 couvre de 626 nm à 631 nm. Cela permet un appariement précis des couleurs entre plusieurs LED dans un même produit, ce qui est crucial pour les applications nécessitant une apparence uniforme.

3.3 Tri par tension directe

La tension directe est triée en groupes étiquetés 0, 1 et 2 sous un groupe principal 'B'. Le groupe 0 couvre 1,75V à 1,95V, le groupe 1 couvre 1,95V à 2,15V et le groupe 2 couvre 2,15V à 2,35V. Connaître le lot de tension peut être important pour concevoir des circuits de limitation de courant efficaces, en particulier dans les appareils alimentés par batterie où chaque millivolt compte.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend plusieurs courbes caractéristiques typiques qui fournissent un aperçu plus approfondi du comportement de la LED dans différentes conditions.

4.1 Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct

Cette courbe montre que la sortie lumineuse n'est pas proportionnelle linéairement au courant. Elle augmente rapidement aux courants plus faibles mais tend à saturer aux courants plus élevés. Cette non-linéarité est importante pour les conceptions d'atténuation par MLI (Modulation de Largeur d'Impulsion), où le courant moyen contrôle la luminosité.

4.2 Tension directe en fonction du courant direct & Déclassement du courant direct

La courbe V-I démontre la relation exponentielle de la diode. La courbe de déclassement est cruciale pour la fiabilité ; elle impose une réduction du courant direct continu maximal autorisé lorsque la température ambiante dépasse 25°C pour éviter la surchauffe et une dégradation accélérée.

4.3 Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante & Distribution spectrale

La courbe intensité/température montre que la sortie lumineuse diminue généralement lorsque la température augmente, une caractéristique de la plupart des LED. Le graphique de distribution spectrale confirme la nature monochromatique de la lumière, centrée autour de la longueur d'onde de crête avec la largeur de bande spécifiée.

4.4 Diagramme de rayonnement

Ce diagramme polaire confirme visuellement le large angle de vision de 120 degrés, montrant comment l'intensité lumineuse est distribuée spatialement. Le motif est typiquement Lambertien ou quasi-Lambertien pour ce type de boîtier.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier et tolérances

Le boîtier de la LED a des dimensions spécifiques, y compris la taille du corps, l'espacement des broches et la hauteur globale. Le dessin indique un empreinte typique P-LCC-2. Sauf indication contraire, les tolérances dimensionnelles sont de ±0,1 mm, ce qui est standard pour les composants plastiques moulés. La cathode est généralement identifiée par un marqueur sur le boîtier ou une forme de broche spécifique.

5.2 Spécifications de la bande et de la bobine

Pour l'assemblage automatisé, les LED sont fournies sur une bande porteuse de 8 mm de large enroulée sur des bobines. La fiche technique fournit les dimensions détaillées de la poche de la bande, du pas et du moyeu de la bobine. Chaque bobine contient 2000 pièces. Des dimensions de bobine appropriées sont nécessaires pour la compatibilité avec les systèmes d'alimentation automatisés sur les machines de placement.

5.3 Conditionnement sensible à l'humidité

Les composants sont conditionnés dans un sac en aluminium résistant à l'humidité avec un dessiccant à l'intérieur. Une carte indicateur d'humidité (CIH) est incluse pour indiquer si l'humidité interne du sac a dépassé les niveaux de sécurité. Ce conditionnement est essentiel pour prévenir l'effet "pop-corn" ou le délaminage pendant le processus de soudage par refusion à haute température, qui peut se produire si l'humidité est absorbée par le boîtier plastique.

6. Directives de soudage et d'assemblage

Une manipulation et un soudage corrects sont vitaux pour le rendement et la fiabilité. Les LED sont compatibles avec les procédés de soudage par refusion en phase vapeur, infrarouge et à la vague. Le profil de refusion spécifié avec un pic de 260°C pendant 10 secondes doit être respecté. Pour le soudage manuel, un fer contrôlé à 350°C doit être en contact avec la broche pendant pas plus de 3 secondes. Les composants doivent être stockés dans leurs sacs étanches à l'humidité d'origine jusqu'à leur utilisation. Une fois le sac ouvert, si l'indicateur d'humidité montre un avertissement, les pièces doivent être séchées (baked) selon les directives standard IPC/JEDEC avant le soudage.

7. Tests de fiabilité

La fiche technique énumère un ensemble complet de tests de fiabilité effectués dans des conditions spécifiques avec un niveau de confiance de 90% et un LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) de 10%. Les tests incluent la résistance au soudage par refusion, le cyclage thermique (-40°C à +100°C), le choc thermique, le stockage à haute et basse température, la durée de vie en fonctionnement continu (DC) à courant élevé (20mA), et les tests de haute température/haute humidité (85°C/85% HR). Chaque test est réalisé pendant une durée spécifiée (par exemple, 1000 heures) sur un échantillon de 22 pièces avec zéro défaut autorisé (Ac/Re = 0/1). La réussite de ces tests indique un produit robuste adapté à des applications exigeantes.

8. Considérations de conception d'application

8.1 Conception de circuit

Une résistance de limitation de courant est obligatoire lors de l'alimentation de la LED à partir d'une source de tension. La valeur de la résistance (R) est calculée comme suit : R = (V_alim - V_F) / I_F, où V_F est la tension directe de la LED (utiliser la valeur max pour une conception sûre) et I_F est le courant direct souhaité (ne pas dépasser 25 mA continu). Par exemple, avec une alimentation de 5V et une V_F de 2,35V à 20 mA, R = (5 - 2,35) / 0,02 = 132,5 Ω (utiliser une valeur standard de 130 Ω ou 150 Ω). Pour la protection contre les tensions inverses, en particulier dans les circuits à couplage AC ou mal régulés, une diode de protection en parallèle peut être envisagée, bien que la LED elle-même puisse tolérer jusqu'à 5V en inverse.

8.2 Gestion thermique

Bien que la LED elle-même ait une faible dissipation de puissance, une conception de PCB appropriée peut aider à la dissipation de chaleur. Assurez-vous que les pastilles de soudure connectées au plot thermique de la LED (s'il est présent) ou aux broches ont une surface de cuivre suffisante pour servir de dissipateur thermique. Évitez de fonctionner simultanément au courant absolu maximum et à la température maximale ; reportez-vous à la courbe de déclassement.

8.3 Intégration optique

Pour les applications de guides de lumière, la LED doit être positionnée avec précision sous la surface d'entrée du guide. L'angle de vision large aide à capturer plus de lumière dans le guide. Considérez les fuites de lumière potentielles et utilisez des barrières opaques si nécessaire pour éviter la diaphonie entre les indicateurs adjacents. La fenêtre transparente incolore garantit une distorsion de couleur minimale.

9. Comparaison et différenciation

Comparée aux LED à broches radiales plus simples, la série 67-21 offre l'avantage significatif de la technologie de montage en surface (SMT), permettant un assemblage plus petit, plus léger et plus automatisé. Son large angle de vision de 120 degrés est supérieur à celui de nombreuses LED SMT à angle plus étroit, la rendant particulièrement adaptée aux guides de lumière et à l'indication sur de grandes surfaces. La faible tension directe (en particulier dans les lots inférieurs) est avantageuse pour le fonctionnement sur batterie basse tension par rapport à certaines LED bleues ou blanches qui ont une V_F plus élevée. Le système de tri complet offre une meilleure cohérence de couleur et de luminosité que les LED génériques non triées ou triées de manière approximative.

10. Questions Fréquemment Posées (FAQ)

10.1 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 est maximale. La longueur d'onde dominante (λ_d) est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui correspondrait à la couleur perçue de la LED. Pour les LED à spectre étroit comme cette LED rouge, elles sont souvent très proches, mais λ_d est plus pertinente pour la spécification de la couleur.

10.2 Puis-je piloter cette LED sans résistance de limitation de courant ?

Non. Une LED est un dispositif piloté par courant. La connecter directement à une source de tension provoquera un courant excessif, dépassant rapidement la valeur maximale (25 mA) et détruisant le composant. Une résistance en série ou un pilote à courant constant est toujours requis.

10.3 Comment interpréter l'étiquette sur la bobine ou le sac ?

L'étiquette comprend des codes pour CAT (Classe d'Intensité Lumineuse), HUE (Classe de Longueur d'Onde Dominante) et REF (Classe de Tension Directe). Ceux-ci correspondent directement aux codes de lot décrits dans les sections 3.1, 3.2 et 3.3. Par exemple, une étiquette indiquant CAT : Q1, HUE : FF2, REF : 1 spécifie une LED du lot de luminosité la plus élevée (72-90 mcd), du lot de longueur d'onde supérieure (626-631 nm) et du lot de tension moyenne (1,95-2,15V).

10.4 Cette LED est-elle adaptée à une utilisation en extérieur ?

La plage de température de fonctionnement de -40°C à +85°C couvre la plupart des conditions extérieures. Cependant, le boîtier n'est pas spécifiquement classé pour l'étanchéité ou une haute résistance aux UV. Pour une exposition directe en extérieur, une protection environnementale supplémentaire (revêtement conformant, boîtiers étanches) serait nécessaire pour la protéger contre l'humidité, la poussière et la dégradation due à la lumière du soleil.

11. Exemple pratique d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau de voyants d'état pour un routeur réseau.Le panneau comporte plusieurs icônes (Alimentation, Internet, Wi-Fi) qui doivent être éclairées. L'espace sur le PCB est limité. La LED de la série 67-21 est un choix idéal. Son boîtier SMT P-LCC-2 économise de l'espace par rapport aux LED traversantes. Le large angle de vision de 120 degrés garantit que les icônes sont clairement visibles sous différents angles dans une pièce. Un guide de lumière est conçu pour chaque icône pour guider la lumière de la LED montée sur le PCB principal vers le panneau avant. Le concepteur sélectionne des LED des mêmes lots d'intensité (par exemple, P2) et de longueur d'onde (par exemple, FF2) pour garantir une luminosité et une couleur uniformes sur tous les indicateurs. Un circuit de pilotage simple avec une résistance de limitation de courant est utilisé pour chaque LED, connecté à une broche GPIO du microcontrôleur du routeur pour un contrôle individuel. La faible consommation de courant (par exemple, 10 mA par LED) minimise la charge sur l'alimentation du système.

12. Introduction au principe technique

Les Diodes Électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons de la région de type n se recombinent avec les trous de la région de type p dans la couche active. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé. La LED rouge de la série 67-21 utilise une puce AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium), un système de matériaux courant pour produire une lumière rouge, orange et jaune à haute efficacité. Le boîtier plastique sert à protéger la puce semi-conductrice fragile, à fournir une structure mécanique pour les broches et à incorporer une lentille ou un dôme qui façonne le faisceau lumineux de sortie, résultant en la caractéristique d'angle de vision large.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

L'industrie des LED continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée, des boîtiers plus petits et une plus grande intégration. Bien que la série 67-21 représente une technologie mature et fiable, les tendances pour les LED indicateurs incluent le développement de facteurs de forme encore plus petits (par exemple, les boîtiers à l'échelle de la puce), une luminosité plus élevée à des courants plus faibles, et une adoption plus large des LED multicolores (RGB) dans un seul boîtier pour une indication de couleur dynamique. Il y a également un accent croissant sur l'amélioration de la cohérence des couleurs et un tri plus serré directement par les fabricants pour réduire les besoins d'étalonnage pour les utilisateurs finaux. De plus, la volonté de durabilité pousse à une réduction supplémentaire de l'utilisation des matériaux et de la consommation d'énergie tout au long du cycle de vie du composant. Les principes d'angle de vision large, de performance fiable et de compatibilité avec l'assemblage automatisé observés dans la série 67-21 restent fondamentaux pour ces avancées.