Fiche Technique Série LED 67-21 - Boîtier P-LCC-2 2.0x1.25x1.1mm - Tension Directe 1.75-2.35V - Rouge Brillant - 60mW - Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série 67-21 représente une famille de LED montées en surface, de type top-view, logées dans un boîtier compact P-LCC-2. Ce composant se caractérise par son boîtier blanc et sa fenêtre transparente incolore, ce qui contribue à sa fonction d'indicateur optique efficace. Une caractéristique de conception clé est le large angle de vision, obtenu grâce à la géométrie du boîtier et à un réflecteur interne intégré. Cette conception optimise le couplage lumineux, rendant la LED particulièrement adaptée aux applications utilisant des guides de lumière. Le dispositif fonctionne à faible courant, ce qui renforce son attrait pour les applications sensibles à la consommation d'énergie, telles que l'électronique portable. Il est conforme aux normes de fabrication sans plomb et respecte la directive RoHS.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette série de LED incluent son facteur de forme compact, son excellent angle de vision et sa compatibilité avec les processus d'assemblage automatisés. Le large angle de vision de 120 degrés assure une visibilité depuis diverses orientations. Le dispositif est compatible avec les processus standards de refusion en phase vapeur, refusion infrarouge et soudure à la vague, facilitant la fabrication en grande série. Il est fourni sur bande de 8 mm et bobine, répondant aux exigences des équipements de placement automatique. La faible exigence en courant direct le rend idéal pour les appareils à piles où l'économie d'énergie est cruciale. Les marchés cibles incluent les équipements de télécommunications (téléphones, télécopieurs), l'électronique grand public, les panneaux de contrôle industriels et les applications d'indicateurs généraux nécessitant une indication d'état fiable et à faible puissance.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les performances de la LED sont définies dans des conditions spécifiques de température ambiante (Ta=25°C). La compréhension de ces paramètres est cruciale pour la conception du circuit et pour garantir la fiabilité à long terme.

2.1 Valeurs limites absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Il est déconseillé de fonctionner en dehors de ces limites.

• Tension inverse (V_R) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer une rupture de jonction.
• Courant direct continu (I_F) :25 mA.
• Courant direct de crête (I_FP) :60 mA, admissible en conditions pulsées (rapport cyclique 1/10, fréquence 1 kHz).
• Puissance dissipée (P_d) :60 mW. C'est la perte de puissance maximale admissible sous forme de chaleur.
• Décharge électrostatique (ESD) HBM :2000 V. Cette valeur indique la sensibilité du dispositif à l'électricité statique ; les procédures de manipulation ESD appropriées doivent être suivies.
• Température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C.
• Température de stockage (T_stg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudure :Pour le soudage par refusion, un pic de température de 260°C pendant un maximum de 10 secondes est spécifié. Pour le soudage manuel, la température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 350°C pendant 3 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à un courant de test standard de I_F= 20 mA.

• Intensité lumineuse (I_v) :S'étend de 57 mcd (minimum) à 140 mcd (maximum), avec une valeur typique impliquée par le système de tri. La tolérance est de ±11%.
• 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 de crête.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :632 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle l'émission spectrale est la plus forte.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Entre 617,5 nm et 633,5 nm, définissant la couleur perçue (rouge brillant). La tolérance est de ±1 nm.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :20 nm (typique). Cela indique la pureté spectrale de la lumière émise.
• Tension directe (V_F) :Entre 1,75 V et 2,35 V à 20 mA, avec une tolérance de ±0,1 V. Ce paramètre est critique pour déterminer la valeur de la résistance de limitation de courant requise.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 μA lorsqu'une polarisation inverse de 5 V est appliquée.

3. Explication du système de tri

Pour garantir la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en catégories (bins) basées sur des paramètres clés.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en quatre bins (P2, Q1, Q2, R1) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à 20 mA. Par exemple, le bin R1 contient les LED dont l'intensité est comprise entre 112 mcd et 140 mcd.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La couleur (longueur d'onde dominante) est triée en quatre groupes (E4, E5, E6, E7), chacun couvrant 4 nm. Le groupe A, bin E7, par exemple, couvre les longueurs d'onde de 629,5 nm à 633,5 nm.

3.3 Tri par tension directe

La tension directe est triée en trois groupes (0, 1, 2) au sein du Groupe B. Le bin 0 couvre 1,75V à 1,95V, le bin 1 couvre 1,95V à 2,15V, et le bin 2 couvre 2,15V à 2,35V. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des tolérances de tension plus serrées pour les applications nécessitant une distribution de courant uniforme dans des chaînes parallèles.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques qui illustrent le comportement du dispositif dans différentes conditions.

4.1 Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct

Cette courbe montre que la sortie lumineuse augmente avec le courant direct mais pas de manière linéaire. Elle souligne l'importance d'alimenter la LED à ou près de son courant nominal pour une efficacité optimale. L'alimentation nettement au-dessus du courant nominal entraîne des rendements décroissants en luminosité et une chaleur excessive.

4.2 Tension directe en fonction du courant direct

La courbe IV démontre la relation exponentielle de la diode. La tension directe augmente avec le courant. La courbe est essentielle pour l'analyse de la gestion thermique, car la puissance dissipée (V_F* I_F) génère de la chaleur.

4.3 Courbe de déclassement du courant direct

Ce graphique dicte le courant direct continu maximal admissible en fonction de la température ambiante. Lorsque la température ambiante augmente, le courant maximal autorisé doit être réduit pour éviter de dépasser la limite de température de jonction et la puissance dissipée nominale de 60 mW. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximal est nettement inférieur au courant nominal de 25 mA à 25°C.

4.4 Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante

La sortie lumineuse de la LED dépend de la température. Cette courbe montre généralement une diminution de l'intensité lumineuse lorsque la température ambiante (et donc de jonction) augmente. Cette caractéristique doit être prise en compte dans les conceptions fonctionnant sur une large plage de températures.

4.5 Distribution spectrale

Le tracé spectral confirme la nature monochromatique de la puce AlGaInP, montrant un pic dominant dans la région rouge (~632 nm) avec une largeur de bande définie.

4.6 Diagramme de rayonnement

Le diagramme polaire représente visuellement l'angle de vision de 120 degrés, montrant la distribution spatiale de l'intensité lumineuse. Le diagramme est typiquement lambertien ou quasi-lambertien pour ce type de boîtier.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier P-LCC-2 a un encombrement compact. Les dimensions clés incluent une taille de corps d'environ 2,0 mm de longueur, 1,25 mm de largeur et une hauteur de 1,1 mm. La cathode est identifiée par une encoche ou un marquage vert sur le boîtier. Des dessins détaillés spécifient les recommandations de disposition des pastilles pour la conception de PCB afin d'assurer un soudage correct et une stabilité mécanique. Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0,1 mm.

5.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette du dispositif contient des codes pour ses caractéristiques triées : CAT indique le rang d'intensité lumineuse, HUE indique le rang de longueur d'onde dominante, et REF indique le rang de tension directe. Cela permet une traçabilité et une sélection précises.

5.3 Dimensions de la bobine et de la bande

Les LED sont fournies sur bande porteuse de 8 mm enroulée sur des bobines standard de 180 mm. Les dimensions de la bande porteuse (taille de poche, pas) sont spécifiées pour être compatibles avec les équipements d'assemblage automatisés. Chaque bobine contient 2000 pièces.

5.4 Conditionnement résistant à l'humidité

Pour un stockage prolongé et pour prévenir les problèmes liés à l'humidité des composants sensibles, les bobines sont conditionnées dans des sacs étanches à l'humidité en aluminium avec du dessiccant et des cartes indicateurs d'humidité.

6. Directives de soudage et d'assemblage

Le dispositif est conçu pour les processus de soudage CMS standard.

• Soudage par refusion :Un profil de température de pic de 260°C ±5°C pendant une durée ne dépassant pas 10 secondes est recommandé.
• Soudage manuel :Si nécessaire, une température de pointe de fer à souder ne dépassant pas 350°C doit être appliquée pendant un maximum de 3 secondes par borne.
• Stockage :Après ouverture du sac étanche à l'humidité scellé, les composants doivent être utilisés dans un délai spécifié (non explicitement indiqué mais impliqué par le conditionnement) ou être séchés selon les procédures standard de manipulation des MSD s'ils sont exposés à une humidité ambiante au-delà des limites de sécurité.

7. Fiabilité et qualification

Le produit subit des tests de fiabilité rigoureux avec un niveau de confiance de 90% et un LTPD de 10%. Les tests standard incluent :

• Résistance au soudage par refusion :Résiste à 260°C pour la soudabilité et l'intégrité du boîtier.
• Cyclage thermique :300 cycles entre -40°C et +100°C.
• Choc thermique :300 cycles entre -10°C et +100°C avec des transitions rapides.
• Stockage à haute température :1000 heures à 100°C.
• Stockage à basse température :1000 heures à -40°C.

Ces tests garantissent la robustesse du dispositif dans les conditions environnementales sévères couramment rencontrées dans les produits électroniques.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

• Indicateurs d'état :Indicateurs d'alimentation, de connectivité ou de mode dans les équipements de télécom, le matériel réseau et les appareils grand public.
• Rétroéclairage :Rétroéclairage latéral ou direct pour panneaux LCD, touches de clavier et symboles, souvent couplé à des guides de lumière.
• Systèmes à guides de lumière :Le large angle de vision et le couplage lumineux optimisé en font une source idéale pour les guides de lumière en plastique ou acrylique.
• Appareils portables / à piles :En raison de sa faible consommation de courant, elle est excellente pour les smartphones, tablettes, télécommandes et la technologie portable.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance en série pour limiter le courant direct à la valeur souhaitée (par exemple, 20 mA pour une luminosité typique). Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alim- V_F) / I_F. Considérez le pire cas de V_F(minimum) pour éviter un surcourant.
• Gestion thermique :Respectez la courbe de déclassement du courant. Pour les applications à haute température ambiante ou en fonctionnement continu, assurez une surface de cuivre de PCB ou des vias thermiques adéquats pour dissiper la chaleur, surtout si l'alimentation est proche des valeurs maximales.
• Protection ESD :Implémentez une protection ESD sur les lignes de signal connectées à la LED dans les applications accessibles à l'utilisateur.
• Conception optique :Lors de l'utilisation de guides de lumière, considérez le diagramme de rayonnement de la LED et son alignement pour maximiser l'efficacité de couplage.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée à d'autres LED indicateurs CMS, les principaux points de différenciation de la série 67-21 sont sa géométrie spécifique de boîtier P-LCC-2, qui procure un angle de vision très large de 120 degrés, et son utilisation du matériau semi-conducteur AlGaInP pour la couleur rouge brillant. L'AlGaInP offre généralement une efficacité lumineuse plus élevée et une meilleure stabilité thermique pour les couleurs rouge et ambre par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP. La combinaison d'une fenêtre transparente (par opposition à diffusante) et de la conception avec réflecteur interne fournit une intensité lumineuse axiale plus élevée, ce qui est bénéfique pour les applications à guides de lumière où la lumière doit être injectée efficacement dans une petite ouverture.

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

Q : Quelle valeur de résistance dois-je utiliser avec une alimentation de 5V ?

R : En utilisant la V_Fmaximale de 2,35V pour une conception prudente à 20mA : R = (5V - 2,35V) / 0,02A = 132,5Ω. Une résistance standard de 130Ω ou 150Ω conviendrait. Vérifiez toujours le courant avec la V_Fréelle de vos composants triés.

Q : Puis-je alimenter cette LED à 30 mA pour plus de luminosité ?

R : Non. Le courant direct continu absolu maximum est de 25 mA. Dépasser cette valeur viole les spécifications, réduit la durée de vie en raison d'une dépréciation accélérée du flux lumineux et risque d'endommagement thermique. Utilisez le courant de crête (60 mA pulsé) uniquement pour un clignotement de courte durée.

Q : Comment la température affecte-t-elle les performances ?

R : Lorsque la température augmente, l'intensité lumineuse diminue (voir la courbe de performance), et la tension directe diminue généralement légèrement. Plus critique encore, le courant continu maximal autorisé doit être déclassé selon la courbe de déclassement pour éviter la surchauffe.

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 la longueur d'onde physique de la puissance spectrale maximale. La longueur d'onde dominante (λ_d=617,5-633,5nm) est la longueur d'onde d'une lumière monochromatique qui correspondrait à la couleur perçue de la LED. La longueur d'onde dominante est plus pertinente pour la spécification de la couleur.

11. Exemple d'application pratique

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un routeur.

Le panneau a cinq LED (Alimentation, Internet, Wi-Fi, LAN1, LAN2) derrière une façade acrylique teintée foncée avec des guides de lumière moulés. La LED rouge brillant 67-21 est sélectionnée pour l'indicateur \"Alimentation\".

Étapes de conception :

1. Électrique :L'alimentation logique interne du routeur est de 3,3V. En supposant une V_Ftypique de 2,0V et visant 15 mA pour une luminosité adéquate et une puissance plus faible : R = (3,3V - 2,0V) / 0,015A ≈ 86,7Ω. Une résistance de 82Ω ou 100Ω est choisie.

2. Optique :Le large angle de vision de la LED assure que la lumière est capturée efficacement par la face d'entrée du guide de lumière, même avec un léger désalignement de placement dû au placement automatique.

3. Thermique :Le courant de fonctionnement de 15 mA est bien inférieur au maximum de 25 mA, et la température ambiante à l'intérieur du boîtier du routeur est estimée à 50°C. En consultant la courbe de déclassement, le courant admissible à 50°C est toujours supérieur à 20 mA, donc la conception est sûre.

4. Tri :Pour garantir une luminosité uniforme sur les cinq indicateurs du panneau, il est recommandé de spécifier un bin d'intensité lumineuse serré (par exemple, Q2 ou R1) et un bin de longueur d'onde dominante cohérent lors de l'approvisionnement.

12. Principe de fonctionnement

La LED est une diode semi-conductrice basée sur le matériau Phosphure d'Aluminium Gallium Indium (AlGaInP). Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel de jonction de la diode (environ 1,8-2,2V pour l'AlGaInP rouge) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active depuis les matériaux de type n et p, respectivement. Ces porteurs de charge se recombinent de manière radiative, libérant de l'énergie sous forme de photons. L'énergie spécifique de la bande interdite de l'alliage AlGaInP détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, qui dans ce cas est dans le spectre du rouge brillant. Le boîtier encapsule la puce, fournit une protection mécanique, abrite le réflecteur interne pour façonner la sortie lumineuse et incorpore la lentille (fenêtre transparente) pour contrôler le faisceau.

13. Tendances technologiques

La tendance générale pour les LED indicateurs CMS comme le format P-LCC-2 est vers une efficacité lumineuse toujours plus élevée (plus de lumière par unité de puissance électrique d'entrée), permettant des courants de fonctionnement plus faibles pour une luminosité perçue identique, ce qui est crucial pour les conceptions écoénergétiques. Il y a également une poussée continue vers la miniaturisation tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques. Les processus de fabrication sont optimisés pour un rendement plus élevé et des tolérances de tri plus serrées, offrant aux concepteurs une couleur et une luminosité plus cohérentes d'un lot de production à l'autre. De plus, une fiabilité accrue sous des profils de refusion à plus haute température (par exemple, pour le soudage sans plomb) et une robustesse ESD améliorée sont des attentes standard pour les composants modernes. La technologie sous-jacente AlGaInP pour les LED rouge/orange/ambre est mature mais continue de voir des améliorations incrémentielles en efficacité et durée de vie.