Fiche technique LED Top View série 67-21 - Boîtier 3.2x2.8x1.9mm - Tension directe 1.75-2.35V - Jaune brillant - Puissance 100mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La série 67-21 représente une famille de LED Top View à montage en surface conçues pour les applications d'indication et de rétroéclairage. Cette variante spécifique, identifiée par le suffixe du numéro de pièce indiquant une émission jaune brillant, est conçue pour offrir des performances fiables dans un boîtier compact et standardisé de type P-LCC-2. Le composant présente un boîtier blanc avec une fenêtre transparente incolore, ce qui contribue à son large angle de vision et le rend particulièrement adapté à une utilisation avec des guides de lumière pour diriger l'éclairage vers des zones spécifiques d'un panneau ou d'un afficheur.

L'avantage principal de cette LED réside dans sa conception optique optimisée. Un réflecteur interne au sein du boîtier améliore l'efficacité du couplage lumineux, garantissant une sortie lumineuse brillante et uniforme. De plus, sa faible exigence en courant direct en fait un choix idéal pour les équipements portables alimentés par batterie ou sensibles à la consommation d'énergie, où la minimisation de la consommation est critique. Le dispositif est entièrement conforme aux exigences de fabrication sans plomb (Pb-free) et respecte les directives RoHS, le rendant adapté aux marchés mondiaux soumis à des réglementations environnementales strictes.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Tension inverse (V_R):5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct continu (I_F):50 mA. Le courant continu maximal qui peut être appliqué en continu.
• Courant direct de crête (I_FP):120 mA. Il s'agit du courant pulsé maximal autorisé, spécifié sous un rapport cyclique de 1/10 à 1 kHz. Il est crucial pour les applications impliquant des flashs brefs et de haute intensité.
• Dissipation de puissance (P_d):100 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur, calculée comme la Tension directe (V_F) multipliée par le Courant direct (I_F).
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du corps humain (HBM) :2000 V. Cette valeur indique la sensibilité de la LED à l'électricité statique. Des procédures de manipulation ESD appropriées sont nécessaires pendant l'assemblage.
• Température de fonctionnement (T_opr):-40°C à +85°C. La plage de température ambiante sur laquelle le dispositif est garanti de respecter ses spécifications électro-optiques.
• Température de stockage (T_stg):-40°C à +90°C.
• Température de soudage :Le dispositif peut supporter un soudage par refusion avec une température de crête de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes, ou un soudage manuel à 350°C pendant jusqu'à 3 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard à une température ambiante de 25°C et un courant direct (I_F) de 20 mA, qui est le point de fonctionnement typique.

• Intensité lumineuse (I_V):S'étend d'un minimum de 140 mcd à un maximum de 360 mcd. La valeur typique se situe dans cette plage, et la luminosité spécifique est déterminée par le processus de classement (binning).
• Angle de vision (2θ_1/2):120 degrés (typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur maximale (sur l'axe). Le large angle est une caractéristique clé pour les applications nécessitant une visibilité depuis des positions hors axe.
• Longueur d'onde de crête (λ_p):591 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est à son maximum.
• Longueur d'onde dominante (λ_d):588,5 nm à 594,5 nm. C'est la perception monocromatique de la couleur de la LED par l'œil humain et c'est le paramètre principal pour le classement par couleur (binning).
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :15 nm (typique). La largeur du spectre émis à la moitié de sa puissance maximale (Largeur à mi-hauteur - FWHM).
• Tension directe (V_F):1,75 V à 2,35 V à I_F=20mA. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit. Cette plage est importante pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (I_R):Maximum 10 μA à V_R=5V. Un courant de fuite très faible lorsque la LED est polarisée en inverse.

3. Explication du système de classement (binning)

Pour garantir la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en classes (bins) en fonction de paramètres clés. La série 67-21 utilise un système de classement tridimensionnel.

3.1 Classement par longueur d'onde dominante (HUE)

Ceci détermine la teinte précise de jaune. Les classes sont étiquetées avec le groupe "B" et les codes D4 et D5.

• Classe D4 :Longueur d'onde dominante de 588,5 nm à 591,5 nm.
• Classe D5 :Longueur d'onde dominante de 591,5 nm à 594,5 nm.

Une tolérance de ±1nm est appliquée à ces limites de classe.

3.2 Classement par intensité lumineuse (CAT)

Ceci détermine le niveau de luminosité. Les classes sont définies par les codes R2, S1, S2 et T1.

• Classe R2 :140 mcd à 180 mcd.
• Classe S1 :180 mcd à 225 mcd.
• Classe S2 :225 mcd à 285 mcd.
• Classe T1 :285 mcd à 360 mcd.

Une tolérance de ±11% est appliquée à l'intensité lumineuse.

3.3 Classement par tension directe (REF)

Ceci regroupe les LED ayant des caractéristiques électriques similaires, ce qui peut simplifier la conception de l'alimentation. Les classes sont étiquetées avec le groupe "B" et les codes 0, 1 et 2.

• Classe 0 : V_Fde 1,75 V à 1,95 V.
• Classe 1 : V_Fde 1,95 V à 2,15 V.
• Classe 2 : V_Fde 2,15 V à 2,35 V.

Une tolérance de ±0,1V est appliquée à la tension directe.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques essentielles pour comprendre le comportement de la LED dans différentes conditions.

4.1 Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante

Cette courbe montre que le flux lumineux de la LED diminue lorsque la température ambiante augmente. À la température de fonctionnement maximale de +85°C, l'intensité lumineuse relative est nettement inférieure à celle à 25°C. Cette dégradation thermique doit être prise en compte dans les conceptions où des températures ambiantes élevées sont attendues, comme dans les applications automobiles ou à proximité de composants générateurs de chaleur.

4.2 Courant direct en fonction de la tension directe (Courbe I-V)

La courbe I-V est non linéaire, typique d'une diode. Elle montre la relation entre le courant traversant la LED et la tension à ses bornes. La courbe est essentielle pour sélectionner une résistance de limitation de courant appropriée ou concevoir un pilote à courant constant. Le "coude" de la courbe, où la conduction commence, se situe autour de 1,6V à 1,8V pour ce dispositif.

4.3 Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct

Cette courbe démontre que le flux lumineux augmente avec le courant direct, mais pas de manière parfaitement linéaire, surtout à des courants plus élevés. Elle souligne également l'importance de fonctionner dans les limites des Valeurs Maximales Absolues ; pousser la LED au-delà de son courant spécifié ne produira pas d'augmentation proportionnelle de la luminosité et générera une chaleur excessive, réduisant la durée de vie.

4.4 Distribution spectrale

Le graphique spectral montre un pic unique et dominant centré autour de 591 nm, confirmant la couleur jaune brillant. La bande passante étroite indique une bonne pureté de couleur. Il y a une émission minimale dans les régions du rouge profond ou du vert, ce qui est souhaitable pour un indicateur jaune pur.

4.5 Diagramme de rayonnement

Le diagramme polaire confirme visuellement le large angle de vision de 120°. La distribution d'intensité est approximativement lambertienne (de type cosinus), ce qui signifie qu'elle est la plus brillante vue de face et diminue progressivement vers les bords du cône de vision.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est logée dans un boîtier P-LCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Les dimensions clés incluent une taille de corps d'environ 3,2mm x 2,8mm, avec une hauteur de 1,9mm. Le boîtier comporte deux pattes en ailes de mouette pour le montage en surface. La cathode est généralement identifiée par une encoche ou un marquage vert sur le boîtier. Des dessins dimensionnels détaillés avec des tolérances de ±0,1mm sont fournis dans la fiche technique pour la conception de l'empreinte PCB.

5.2 Identification de la polarité

La polarité correcte est critique pour le fonctionnement. Le boîtier intègre des marqueurs visuels. La patte de la cathode (-) est souvent indiquée par un point vert ou une petite encoche sur le corps du boîtier. Les concepteurs doivent recouper le dessin du boîtier avec l'empreinte PCB recommandée pour s'assurer que les pastilles de l'anode et de la cathode sont correctement orientées.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion

Le dispositif est compatible avec les procédés de refusion à phase vapeur et infrarouge. Le profil recommandé a une température de crête de 260°C, qui ne doit pas être dépassée pendant plus de 10 secondes. Il s'agit d'un profil standard pour les pâtes à souder sans plomb (SnAgCu). Les taux de préchauffage et de refroidissement doivent être contrôlés pour minimiser la contrainte thermique sur le boîtier.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, la température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 350°C, et le temps de contact avec chaque patte doit être limité à un maximum de 3 secondes. Un dissipateur thermique peut être utilisé sur la patte entre le joint et le corps du boîtier pour protéger la puce LED d'une chaleur excessive.

6.3 Conditions de stockage

Les LED sont conditionnées dans des sacs barrières résistants à l'humidité avec un dessiccant pour éviter l'absorption d'humidité, ce qui peut provoquer un "effet pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant la refusion. Une fois le sac scellé ouvert, les composants doivent être utilisés dans un délai spécifié (typiquement 168 heures dans les conditions d'usine) ou être reséchés selon la spécification du niveau de sensibilité à l'humidité (MSL), qui doit être obtenue auprès du fabricant.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis sur une bande porteuse gaufrée de 8 mm de large. Chaque bobine contient 2000 pièces. Des dimensions détaillées pour les alvéoles de la bande porteuse et de la bobine sont fournies pour assurer la compatibilité avec les équipements automatisés de prélèvement et de placement.

7.2 Explication de l'étiquette et numérotation des pièces

L'étiquette de la bobine contient des informations critiques pour la traçabilité et l'assemblage correct :

• CAT :Le code de classe d'intensité lumineuse (ex. : S1, T1).
• HUE :Le code de classe de longueur d'onde dominante (ex. : D4, D5).
• REF :Le code de classe de tension directe (ex. : 0, 1, 2).
• Numéro de pièce (PN), Numéro de pièce client (CPN), Quantité (QTY) et Numéro de lot pour le suivi.

Le numéro de pièce complet (ex. : 67-21/Y2C-BR2T1B/2T) encode la série, la couleur, la classe de luminosité et d'autres attributs spécifiques au système du fabricant.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Électronique automobile :Rétroéclairage pour les instruments de tableau de bord, les interrupteurs et les panneaux de commande. Le large angle de vision et la fiabilité sur une large plage de températures le rendent adapté à cet environnement exigeant.
• Équipements de télécommunication :Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones, télécopieurs et matériels réseau.
• Électronique grand public :Indicateurs d'alimentation, éclairage de boutons et voyants d'état dans les appareils portables, les appareils ménagers et l'équipement audio/vidéo.
• Indicateurs de panneau généraux :Toute application nécessitant un indicateur d'état lumineux, fiable et compact.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance en série ou un pilote à courant constant pour définir le courant direct. Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique pour garantir que le courant ne dépasse pas la limite même avec des variations d'un composant à l'autre.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurez une surface de cuivre PCB adéquate ou des vias thermiques sous la pastille thermique (si présente) pour évacuer la chaleur, en particulier dans les applications à température ambiante élevée ou lors d'un fonctionnement à des courants plus élevés.
• Couplage avec guide de lumière :Pour les applications avec guide de lumière, positionnez la LED aussi près que possible de l'entrée du guide. Le large angle de vision aide à capturer plus de lumière, mais un alignement précis reste essentiel pour maximiser l'efficacité et obtenir un éclairage uniforme en sortie.
• Protection ESD :Implémentez une protection ESD sur les lignes d'entrée si la LED est directement accessible aux utilisateurs (ex. : sur un panneau avant). Pendant la manipulation et l'assemblage, suivez les précautions ESD standard.

9. Comparaison et différenciation technique

La série 67-21 se différencie sur le marché des LED d'indication CMS grâce à plusieurs caractéristiques clés. Comparée aux boîtiers plus anciens et plus petits (comme 0402 ou 0603), elle offre une luminosité nettement supérieure et un angle de vision beaucoup plus large grâce à sa puce plus grande et à son réflecteur interne optimisé. Par rapport à d'autres boîtiers P-LCC-2, sa combinaison spécifique d'une couleur jaune brillant (basée sur le matériau AlGaInP pour une haute efficacité), d'une structure de classement bien définie pour la cohérence et de spécifications robustes pour le soudage par refusion en font un choix fiable pour la production en volume. Sa faible exigence en tension directe est également un avantage distinct dans les conceptions alimentées par batterie, car elle réduit la marge de tension nécessaire de la source d'alimentation, pouvant potentiellement prolonger l'autonomie de la batterie.

10. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

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 physique à laquelle la LED émet le plus de puissance optique. La Longueur d'onde dominante (λ_d) est une valeur calculée qui représente la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui semblerait avoir la même couleur pour l'œil humain. La longueur d'onde dominante est plus pertinente pour la perception des couleurs et est utilisée pour le classement (binning).

10.2 Puis-je alimenter cette LED avec une source 3,3V sans résistance ?

Non, ce n'est pas recommandé et cela risque de détruire la LED.Une LED est un dispositif piloté par le courant. Sans mécanisme de limitation de courant (une résistance ou un pilote actif), la connecter directement à une source de tension comme 3,3V provoquera un courant excessif, dépassant largement la valeur maximale de 50mA, entraînant une surchauffe immédiate et une défaillance.

10.3 Pourquoi l'intensité lumineuse diminue-t-elle à haute température ?

C'est une caractéristique fondamentale des sources lumineuses à semi-conducteurs. Lorsque la température augmente, les processus de recombinaison non radiatifs au sein du matériau semi-conducteur deviennent plus dominants, réduisant l'efficacité quantique interne (le nombre de photons générés par électron). Cela se traduit par un flux lumineux plus faible pour le même courant d'attaque.

10.4 Comment choisir le bon classement (bin) pour mon application ?

La sélection dépend de vos exigences :

• Pour la cohérence de couleurentre plusieurs LED dans un produit, spécifiez une classe HUE étroite (ex. : uniquement D4).
• Pour la cohérence de luminosité, spécifiez une classe CAT étroite (ex. : uniquement T1 pour la luminosité la plus élevée).
• Pour simplifier la conception de l'alimentationdans les systèmes à tension constante, spécifier une classe REF étroite (ex. : uniquement la classe 1) garantit une consommation de courant plus prévisible.

Consultez le fournisseur de composants pour la disponibilité et les implications en termes de coût des combinaisons de classes spécifiques.

11. Étude de cas pratique de conception

Scénario :Conception d'un indicateur d'état pour un dispositif médical portable. L'indicateur doit être clairement visible dans diverses conditions d'éclairage, consommer un minimum d'énergie pour maximiser l'autonomie de la batterie et résister à un nettoyage occasionnel avec des désinfectants.

Mise en œuvre :La LED jaune brillant 67-21 est sélectionnée. Un guide de lumière est conçu pour canaliser la lumière de la LED, montée sur la carte principale, vers une petite fenêtre sur le panneau avant scellé de l'appareil. Cela protège la LED du contact physique et des liquides. Le circuit de commande utilise une broche GPIO d'un microcontrôleur, une résistance de limitation de courant de 100Ω connectée à une ligne 3,3V, résultant en un courant direct d'environ (3,3V - 2,0V)/100Ω = 13mA, bien dans la zone de fonctionnement sûre. Cela fournit une luminosité suffisante tout en minimisant la consommation d'énergie. Le large angle de vision de la LED assure que le guide de lumière est efficacement rempli, donnant une lueur uniforme au niveau du panneau.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Cette LED est basée sur une puce semi-conductrice en Phosphure d'Aluminium Gallium Indium (AlGaInP). Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de conduction de la diode est appliquée, des électrons sont injectés de la région de type n et des trous de la région de type p dans la région active. Ces porteurs de charge se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlGaInP détermine l'énergie de la bande interdite du semi-conducteur, qui dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Pour le jaune brillant, la bande interdite correspond à des photons d'une énergie d'environ 2,1 eV (longueur d'onde ~590 nm). La lumière générée est ensuite extraite par le haut de la puce, façonnée et dirigée par le réflecteur interne et la lentille en époxy transparente du boîtier P-LCC-2.

13. Tendances et évolutions technologiques

La tendance générale pour les LED d'indication CMS comme la série 67-21 est vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par milliampère de courant), ce qui permet soit des indicateurs plus brillants, soit une consommation d'énergie plus faible. Il y a également une volonté d'améliorer la cohérence des couleurs et d'avoir un classement plus serré d'une tranche de semi-conducteur à l'autre. La technologie de conditionnement continue d'évoluer, avec des développements futurs potentiels incluant des profils encore plus fins pour les applications à espace restreint et des matériaux à conductivité thermique plus élevée pour mieux gérer la chaleur à des courants d'attaque plus élevés. De plus, l'intégration avec un contrôle embarqué, comme avoir un minuscule circuit intégré pour le gradateur PWM ou la séquence de couleurs dans le même boîtier, est une tendance croissante sur le marché plus large des LED, bien qu'elle puisse être plus pertinente pour les LED multicolores ou adressables que pour les indicateurs monochromes standard.