LED Vue de Dessus Série 67-21 - Boîtier P-LCC-2 - Blanc - 1,75-2,35V - 120mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série 67-21 représente une famille de LED Vue de Dessus conçues pour les applications d'indication et de rétroéclairage. Ces composants sont logés dans un boîtier compact P-LCC-2 (Porteur de Puce à Broches Plastique) de couleur blanche avec une fenêtre transparente incolore, ce qui contribue à un large angle de vision. L'objectif principal de conception est d'optimiser le couplage lumineux grâce à un réflecteur interne, rendant ces LED particulièrement adaptées à une utilisation avec des guides de lumière. Leur faible besoin en courant direct en fait un excellent choix pour les applications sensibles à la consommation d'énergie telles que les appareils électroniques portables, les tableaux de bord automobiles et les équipements de télécommunications.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les avantages clés de cette série de LED incluent un large angle de vision typique de 120 degrés, une compatibilité avec les équipements de placement automatisé et les procédés de soudage par refusion en phase vapeur, et une disponibilité sur bande et bobine de 8mm pour la fabrication en grande série. Le produit est sans plomb et conforme à la réglementation RoHS. Les marchés cibles sont divers, englobant l'automobile (rétroéclairage du tableau de bord et des commutateurs), les télécommunications (indicateurs de téléphone et de fax), le rétroéclairage plat général pour les LCD et les symboles, et toute application d'indication générale nécessitant un éclairage fiable et à faible puissance.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une ventilation détaillée des paramètres électriques, optiques et thermiques critiques qui définissent les limites de performance et les conditions de fonctionnement de la LED.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les Valeurs Maximales Absolues définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement recommandées. La tension inverse maximale (VR) est de 5V. Le courant direct continu (IF) ne doit pas dépasser 50mA, tandis qu'un courant direct de crête (IFP) de 100mA est autorisé en conditions pulsées (rapport cyclique de 1/10 à 1kHz). La dissipation de puissance maximale (Pd) est de 120mW. Le composant peut résister à une décharge électrostatique (ESD) de 2000V selon le Modèle du Corps Humain (HBM). La plage de température de fonctionnement (Topr) est de -40°C à +85°C, et la plage de température de stockage (Tstg) est de -40°C à +90°C. Les températures de soudure sont spécifiées pour le refusion (260°C pendant 10 secondes) et la soudure manuelle (350°C pendant 3 secondes).

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les Caractéristiques Électro-Optiques sont mesurées dans des conditions de test standard de Ta=25°C et IF=20mA. L'intensité lumineuse (Iv) a une plage typique, avec un minimum de 180 mcd et un maximum de 565 mcd, soumis à une tolérance de ±11%. La longueur d'onde dominante (λd) pour les données fournies est dans le spectre rouge, allant de 621nm à 631nm, avec une tolérance de ±1nm. La tension directe (VF) varie de 1,75V à 2,35V, avec une tolérance de ±0,1V. L'angle de vision (2θ1/2) est typiquement de 120 degrés. Le courant inverse (IR) est au maximum de 10µA à VR=5V.

3. Explication du système de tri

Pour garantir la cohérence de la luminosité, de la couleur et des caractéristiques électriques, les LED sont triées en catégories (bins). Cela permet aux concepteurs de sélectionner les composants répondant à des exigences d'application spécifiques.

3.1 Tri par intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est catégorisée en cinq classes : S1 (180-225 mcd), S2 (225-285 mcd), T1 (285-360 mcd), T2 (360-450 mcd) et U1 (450-565 mcd). Toutes les mesures sont effectuées à IF=20mA.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La longueur d'onde dominante est regroupée sous le code 'F', avec deux sous-classes : FF1 (621-626 nm) et FF2 (626-631 nm).

3.3 Tri par tension directe

La tension directe est regroupée sous le code 'B', avec trois sous-classes : 0 (1,75-1,95V), 1 (1,95-2,15V) et 2 (2,15-2,35V).

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques donnent un aperçu du comportement de la LED dans des conditions variables, ce qui est crucial pour une conception de circuit robuste.

4.1 Courbe de déclassement du courant direct

Une courbe montre le courant direct maximal autorisé diminuant à mesure que la température ambiante augmente au-dessus de 25°C. Ceci est critique pour la gestion thermique et pour garantir la fiabilité à long terme.

4.2 Courant direct vs. Tension directe

Cette courbe caractéristique IV montre la relation entre le courant direct et la tension directe à 25°C. Elle est non linéaire, typique d'une diode, et est essentielle pour concevoir le circuit de limitation de courant.

4.3 Intensité lumineuse relative vs. Courant direct

Cette courbe démontre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant direct. Elle aide les concepteurs à équilibrer les exigences de luminosité avec la consommation d'énergie et la contrainte sur le composant.

4.4 Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante

Ce graphique montre la réduction de la sortie lumineuse lorsque la température de jonction augmente, soulignant l'importance de la dissipation thermique pour maintenir une luminosité constante.

4.5 Distribution spectrale

Le graphique de sortie spectrale montre une longueur d'onde de crête autour de 632nm, confirmant l'émission de couleur rouge, avec une largeur de bande spectrale typique (Δλ) de 20nm.

4.6 Diagramme de rayonnement

Un diagramme polaire illustre la distribution spatiale de l'intensité lumineuse, confirmant le large angle de vision de 120 degrés. L'intensité est relativement uniforme sur une large région centrale.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

Le dessin technique spécifie les dimensions physiques du boîtier P-LCC-2. Les mesures critiques incluent la longueur, la largeur et la hauteur totales, l'espacement des broches et la taille de l'ouverture de la lentille. Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0,1mm.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est généralement identifiée par une encoche ou un marquage vert sur le boîtier. La polarité correcte doit être respectée lors du montage pour éviter la défaillance du composant.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudure par refusion

La LED est adaptée à la soudure par refusion en phase vapeur. La température de crête maximale recommandée est de 260°C, et le composant ne doit pas être exposé à des températures supérieures pendant plus de 10 secondes. Un profil de refusion standard pour les soudures sans plomb est applicable.

6.2 Soudure manuelle

Si une soudure manuelle est nécessaire, la température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 350°C, et le temps de contact par broche doit être limité à 3 secondes ou moins.

6.3 Conditions de stockage

Les composants sont emballés dans des sacs barrières résistants à l'humidité avec un dessiccant pour éviter l'absorption d'humidité. Une fois le sac ouvert, les composants doivent être utilisés dans un délai spécifié (non explicitement indiqué dans le PDF fourni mais c'est une pratique standard) ou être séchés selon les directives du Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) avant le refusion pour éviter les dommages par effet "pop-corn" pendant la soudure.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse de 8mm. Les dimensions de la bobine et le pas des alvéoles de la bande porteuse sont détaillés dans les dessins. Chaque bobine contient 2000 pièces.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient plusieurs codes : CAT (Classe d'Intensité Lumineuse), HUE (Classe de Longueur d'Onde Dominante) et REF (Classe de Tension Directe). Ceux-ci correspondent directement aux informations de tri, permettant la traçabilité et garantissant l'utilisation de la variante de produit correcte.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Automobile :Rétroéclairage pour les combinés d'instruments, les commutateurs de tableau de bord et les panneaux de contrôle.
• Télécommunications :Indicateurs d'état sur les téléphones, les télécopieurs et les équipements de réseau.
• Électronique grand public :Rétroéclairage pour les commutateurs à membrane, les claviers et les panneaux LCD dans les appareils électroménagers.
• Indication générale :Indicateurs d'état d'alimentation, de sélection de mode et d'alerte dans une large gamme d'appareils électroniques.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance en série ou un pilote à courant constant pour limiter le courant direct à la valeur souhaitée (par exemple, 20mA pour une luminosité typique). Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (Valim - Vf) / If.
• Gestion thermique :Pour un fonctionnement continu à des températures ambiantes élevées ou près du courant maximal, considérez la disposition du PCB pour la dissipation thermique. Évitez de placer les LED près d'autres sources de chaleur.
• Couplage avec guide de lumière :Le large angle de vision et la conception du boîtier sont optimisés pour les guides de lumière. Assurez un alignement correct et un espace minimal entre la LED et le point d'entrée du guide de lumière pour un couplage lumineux efficace.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Bien que classé pour 2000V HBM, mettez en œuvre les précautions ESD standard pendant la manipulation et l'assemblage.

9. Tests de fiabilité

La fiabilité du produit est validée par une série de tests menés avec un niveau de confiance de 90% et un LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) de 10%. Les tests clés incluent :

• Soudure par refusion :Résistance à 260°C ±5°C pendant un maximum de 10 secondes.
• Cyclage thermique :300 cycles entre -40°C et +100°C.
• Choc thermique :Transitions rapides entre -40°C et +100°C.

Ces tests garantissent la robustesse du composant dans les environnements de fabrication et opérationnels typiques.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quel est le but des codes de tri (CAT, HUE, REF) ?

Les codes de tri sont utilisés pour catégoriser les LED en fonction de leur intensité lumineuse mesurée (CAT), de leur longueur d'onde/couleur dominante (HUE) et de leur tension directe (REF). Cela permet aux fabricants et aux concepteurs de sélectionner des composants aux caractéristiques étroitement contrôlées, garantissant la cohérence de la luminosité et de la couleur du produit final, en particulier lorsque plusieurs LED sont utilisées dans un réseau.

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

Non. Une LED est un dispositif piloté par le courant. La connecter directement à une source de tension supérieure à sa tension directe provoquera un courant excessif, risquant de détruire instantanément la LED en raison d'un emballement thermique. Une résistance en série ou un circuit à courant constant actif est obligatoire.

10.3 Comment la température ambiante affecte-t-elle les performances ?

Lorsque la température ambiante augmente, la température de jonction de la LED augmente. Cela entraîne une diminution de l'efficacité lumineuse (sortie lumineuse plus faible pour le même courant) et une légère diminution de la tension directe. La courbe de déclassement spécifie comment le courant maximal autorisé doit être réduit à des températures plus élevées pour éviter la surchauffe et la défaillance prématurée.

10.4 Cette LED est-elle adaptée aux applications extérieures ?

La plage de température de fonctionnement de -40°C à +85°C la rend adaptée à de nombreux environnements extérieurs et automobiles. Cependant, pour une exposition directe à l'extérieur, des considérations de conception supplémentaires sont nécessaires, telles que la protection contre les rayons UV (qui peuvent jaunir l'époxy avec le temps), l'étanchéité à l'humidité de l'ensemble de l'assemblage et une gestion thermique robuste sous la lumière directe du soleil.

11. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un panneau de commutateur à membrane rétroéclairé pour une unité de contrôle industriel nécessitant 10 LED indicateurs rouges. Le panneau fonctionne avec une alimentation de 5V dans un environnement allant jusqu'à 60°C.

Étapes de conception :

1. Sélection du courant :Choisissez un courant direct de 20mA pour un bon équilibre entre luminosité et longévité.
2. Calcul de la résistance :En utilisant la tension directe maximale de la classe B2 (2,35V) pour une conception au pire cas : R = (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5Ω. Une résistance standard de 130Ω ou 150Ω peut être utilisée. La puissance nominale de la résistance doit être d'au moins (5V-2,35V)*0,02A = 0,053W, donc une résistance standard de 1/8W (0,125W) est suffisante.
3. Vérification thermique :À 60°C ambiant, consultez la courbe de déclassement. Le courant maximal autorisé est réduit. Assurez-vous que 20mA est toujours dans la zone de fonctionnement sûre à 60°C. Sinon, réduisez le courant de pilotage ou améliorez la dissipation thermique.
4. Sélection du tri :Pour une apparence uniforme, spécifiez des classes étroites pour HUE (longueur d'onde) et CAT (intensité), par exemple, HUE : FF1 et CAT : T1 ou T2, selon le niveau de luminosité requis.
5. Disposition :Placez les LED uniformément. Si vous utilisez un guide de lumière, suivez les dessins mécaniques pour un alignement précis. Assurez-vous que les pastilles du PCB correspondent à l'empreinte recommandée.

12. Introduction au principe technique

La LED fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans un matériau semi-conducteur. Pour la variante rouge décrite, le matériau de la puce est AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium). 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 composition spécifique de l'alliage AlGaInP détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour définit la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, dans le spectre rouge (~632nm de crête). Le boîtier P-LCC-2 encapsule la puce semi-conductrice, fournit une protection mécanique, abrite le réflecteur interne pour façonner la sortie lumineuse et forme les broches électriques pour la connexion.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

Le marché des LED indicateurs comme la série 67-21 continue d'évoluer. Les tendances clés incluent :

• Efficacité accrue :Les améliorations continues en science des matériaux et en conception de puces conduisent à une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt d'entrée électrique), permettant une consommation d'énergie plus faible ou des indicateurs plus brillants.
• Miniaturisation :Bien que le P-LCC-2 soit un boîtier standard, il y a une volonté constante de réduire l'encombrement (par exemple, les boîtiers à l'échelle de la puce) pour économiser de l'espace sur des PCB de plus en plus denses, en particulier dans les appareils portables.
• Fiabilité améliorée :Les demandes de durées de vie plus longues et de fonctionnement dans des environnements plus sévères (température, humidité plus élevées) poussent aux améliorations des matériaux d'encapsulation, des méthodes de fixation de la puce et de la technologie des phosphores (pour les LED blanches).
• Intégration intelligente :Une tendance croissante est l'intégration de circuits de contrôle (comme des pilotes à courant constant ou des contrôleurs PWM) dans le boîtier LED lui-même, simplifiant la conception du circuit externe.
• Gamme de couleurs élargie et cohérence :Les progrès dans la technologie de tri et les matériaux phosphores permettent un contrôle plus précis des couleurs et une gamme plus large de couleurs saturées, répondant aux exigences du design esthétique et des indicateurs codés par couleur.