Fiche technique LED SMD 1206 Rouge 639nm - Boîtier 3.2x1.6x1.1mm - Tension directe 1.6-2.4V - Intensité lumineuse 18-180mcd - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED rouge haute performance à montage en surface en AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium). Le composant est conçu pour des applications nécessitant une luminosité et une fiabilité élevées dans un format compact standardisé 1206. Ses principaux avantages incluent la compatibilité avec les équipements de placement automatique et les processus de soudage par refusion infrarouge (IR), le rendant adapté à la production en grande série.

La LED utilise une puce semi-conductrice AlInGaP, réputée pour son efficacité et sa stabilité dans la production de longueurs d'onde rouges, oranges et jaunes. Le matériau de lentille "Water Clear" offre un large angle de vision et contribue à atteindre l'intensité lumineuse spécifiée. Le produit est conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses).

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance (Pd) :62,5 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dépasser ses limites thermiques.
• Courant direct de crête (I_F(peak)) :60 mA. C'est le courant direct instantané maximal autorisé, généralement spécifié dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour éviter la surchauffe.
• Courant direct continu (I_F) :25 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Tension inverse (V_R) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-30°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle la LED fonctionnera conformément à ses spécifications.
• Plage de température de stockage (T_stg) :-40°C à +85°C.
• Condition de soudage infrarouge :260°C pendant 10 secondes. Le profil thermique maximal que le boîtier peut supporter pendant le soudage par refusion.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard de Ta=25°C et I_F=20mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_V) :18,0 - 180,0 mcd (millicandela). La quantité de lumière visible émise, mesurée sur l'axe. La large plage indique qu'un système de tri est utilisé (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés. C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête (sur l'axe). Un angle large de 130° indique un profil d'émission diffus, non focalisé, adapté à l'éclairage de zone.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :639 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :631 nm (typique à I_F=20mA). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui représente le mieux la couleur de la LED, dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm (typique). La largeur de bande du spectre émis mesurée à la moitié de l'intensité de crête. Une valeur de 20nm est caractéristique des LED rouges AlInGaP.
• Tension directe (V_F) :1,60 - 2,40 V à I_F=20mA. La chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement. La variation est due aux tolérances du procédé semi-conducteur.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (max) à V_R=5V. Le faible courant de fuite lorsque la LED est polarisée en inverse.

3. Explication du système de tri

Pour garantir la cohérence dans les applications, les LED sont triées (binnées) en fonction de paramètres clés. Ce composant est principalement trié selon l'Intensité Lumineuse.

3.1 Tri par intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est catégorisée en plusieurs bacs, chacun ayant une valeur minimale et maximale. La tolérance sur chaque bac est de +/-15%.

• Bac M :18,0 - 28,0 mcd
• Bac N :Bien que des graphiques spécifiques soient référencés dans la fiche technique (par ex., Fig.1, Fig.5), le comportement typique peut être décrit sur la base de la technologie.
• Bac P :45,0 - 71,0 mcd
• Bac Q :71,0 - 112,0 mcd
• Bac R :112,0 - 180,0 mcd

Les concepteurs doivent sélectionner le bac approprié en fonction de leurs exigences de luminosité. L'utilisation d'une résistance limitant le courant en série avec chaque LED (comme indiqué dans la section méthode de pilotage) est cruciale lors de la connexion de plusieurs LED en parallèle pour garantir une luminosité uniforme, car les variations de V_Fpeuvent provoquer un déséquilibre de courant.

4. Analyse des courbes de performance

While specific graphs are referenced in the datasheet (e.g., Fig.1, Fig.5), the typical behavior can be described based on the technology.

4.1 Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)

La LED AlInGaP présente une caractéristique I-V de diode typique. La tension directe (V_F) a un coefficient de température négatif, ce qui signifie qu'elle diminue légèrement lorsque la température de jonction augmente. La plage spécifiée de V_Fde 1,6V à 2,4V à 20mA doit être prise en compte pour la conception de l'alimentation.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

L'intensité lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement normale (jusqu'au courant direct continu nominal de 25mA). Un fonctionnement au-delà de ce courant entraîne une augmentation de la génération de chaleur, une baisse d'efficacité et une accélération de la dépréciation du flux lumineux.

4.3 Dépendance à la température

Le flux lumineux des LED AlInGaP diminue lorsque la température de jonction augmente. Cette caractéristique est cruciale pour les conceptions où la LED peut fonctionner à des températures ambiantes élevées ou où la gestion thermique est difficile. La plage de température de fonctionnement de -30°C à +85°C définit les limites pour maintenir les performances spécifiées.

4.4 Distribution spectrale

Le spectre d'émission est centré autour d'une longueur d'onde de crête de 639nm (typique) avec une demi-largeur de 20nm. La longueur d'onde dominante (631nm) définit la couleur rouge perçue. Ce spectre est stable sur la plage de courant de fonctionnement et de température, ce qui est important pour les applications critiques en termes de couleur.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est logée dans un boîtier à montage en surface standard 1206. Les dimensions clés (en millimètres) incluent une longueur de corps d'environ 3,2mm, une largeur de 1,6mm et une hauteur de 1,1mm. Toutes les tolérances dimensionnelles sont typiquement de ±0,10mm sauf indication contraire. Le boîtier comporte deux bornes anode/cathode pour le soudage.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est généralement marquée, souvent par une teinte verte sur le côté correspondant du boîtier ou par une encoche dans le corps en plastique. L'orientation correcte de la polarité est essentielle lors de la conception du PCB et de l'assemblage.

5.3 Schéma de pastilles de soudure recommandé

Un motif de pastilles recommandé (conception des plots de soudure) est fourni pour assurer une formation correcte des joints de soudure, une stabilité mécanique et une dissipation thermique pendant la refusion. Le respect de ce schéma aide à prévenir le phénomène de "tombstoning" (composant dressé sur une extrémité) et garantit une connexion électrique fiable.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

La LED est compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge (IR). Un profil suggéré est fourni, conforme aux normes JEDEC pour l'assemblage sans plomb. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :150-200°C pendant un maximum de 120 secondes pour chauffer progressivement la carte et les composants, activer la flux et minimiser le choc thermique.
• Température de crête :Maximum de 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Le composant doit être exposé à la température de crête pendant un maximum de 10 secondes. La refusion ne doit être effectuée que deux fois maximum.

Le profil doit être caractérisé pour la conception de PCB spécifique, les composants, la pâte à souder et le four utilisés.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, utilisez un fer à souder à température contrôlée réglé sur un maximum de 300°C. Le temps de soudage par borne ne doit pas dépasser 3 secondes, et cela ne doit être fait qu'une seule fois pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et à la puce semi-conductrice.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après le soudage, utilisez uniquement les solvants spécifiés. L'immersion de la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute est acceptable. N'utilisez pas de liquides chimiques non spécifiés car ils pourraient endommager la lentille en époxy ou le boîtier.

6.4 Stockage et manipulation

• Sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD) :Les LED sont sensibles aux ESD. Des précautions ESD appropriées doivent être prises lors de la manipulation, y compris l'utilisation de bracelets de mise à la terre, de tapis antistatiques et d'équipements mis à la terre.
• Sensibilité à l'humidité :Le boîtier est sensible à l'humidité. Lorsqu'il est stocké dans son sac d'origine étanche à l'humidité avec dessiccant, il a une durée de conservation d'un an à ≤30°C et ≤90% HR. Une fois le sac ouvert, les composants doivent être stockés à ≤30°C et ≤60% HR et idéalement refondus dans la semaine. Pour un stockage plus long hors du sac d'origine, utilisez un conteneur scellé avec dessiccant. Les composants stockés à l'air libre pendant plus d'une semaine doivent être cuits à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter le phénomène de "popcorning" pendant la refusion.

7. Conditionnement et commande

Les LED sont fournies dans un conditionnement standard pour l'assemblage automatisé.

• Rouleau et bande :Les composants sont conditionnés dans une bande porteuse gaufrée de 8 mm de large sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre.
• Quantité par bobine :4000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Standard de conditionnement :Conforme aux spécifications ANSI/EIA-481. Les poches vides de la bande sont scellées avec une bande de couverture supérieure.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Circuits d'application typiques

Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. La méthode de pilotage la plus fiable consiste à utiliser une résistance limitant le courant en série pour chaque LED, en particulier lors de la connexion de plusieurs LED en parallèle. Cela compense la variation naturelle de la tension directe (V_F) d'une LED à l'autre, garantissant un courant uniforme et donc une luminosité uniforme sur tous les dispositifs du réseau. Le pilotage des LED avec une source de courant constant fournit la sortie optique la plus stable.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit relativement faible (62,5 mW max), une conception thermique appropriée prolonge la durée de vie de la LED et maintient sa luminosité. Assurez-vous que le PCB dispose d'une surface de cuivre adéquate connectée aux pastilles de la LED pour servir de dissipateur thermique, en particulier lors d'un fonctionnement à ou près du courant continu maximal. Évitez de fonctionner à des températures ambiantes à la limite supérieure de la plage pendant de longues périodes.

8.3 Champ d'application

Cette LED convient aux équipements électroniques généraux nécessitant des indicateurs d'état, un rétroéclairage ou un éclairage décoratif. Cela inclut les applications dans l'électronique grand public, les équipements de bureau, les dispositifs de communication et les appareils ménagers. Elle n'est pas spécifiquement conçue ou qualifiée pour les applications où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la sécurité (par ex., aviation, dispositifs médicaux de maintien des fonctions vitales, contrôle de trafic critique). Pour de telles applications, une consultation avec le fabricant pour des composants spécialement qualifiés est nécessaire.

9. Comparaison et différenciation technologique

Cette LED utilise la technologie AlInGaP, qui offre des avantages distincts pour l'émission rouge/orange/jaune par rapport à d'autres technologies comme l'AllnGaP sur substrat absorbant ou les anciennes LED GaAsP.

• Haute efficacité et luminosité :L'AlInGaP offre une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt électrique) que les technologies traditionnelles, permettant une luminosité élevée (jusqu'à 180 mcd) dans un petit boîtier.
• Stabilité de la couleur :Le point de couleur (longueur d'onde dominante) des LED AlInGaP est plus stable sur les plages de courant de fonctionnement et de température et sur la durée de vie du dispositif par rapport à certaines alternatives.
• Large angle de vision :L'angle de vision de 130° avec une lentille "Water Clear" offre un éclairage large et uniforme par rapport aux lentilles focalisées ou à angle étroit.
• Compatibilité montage en surface :Le boîtier 1206 et la compatibilité avec la refusion IR représentent une solution moderne et industrialisable par rapport aux LED traversantes.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quelle valeur de résistance dois-je utiliser ?

La valeur de la résistance série (R_s) est calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R_s= (V_alim- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique (2,4 V) pour garantir que le courant ne dépasse pas le I_Fsouhaité (par ex., 20 mA) dans les pires conditions. Pour une alimentation de 5 V : R_s= (5 V - 2,4 V) / 0,020 A = 130 Ohms. Une résistance standard de 130 Ω ou 150 Ω serait appropriée.

10.2 Puis-je la piloter avec un signal PWM ?

Oui, la Modulation de Largeur d'Impulsion (PWM) est une excellente méthode pour atténuer l'intensité des LED. Elle maintient mieux les caractéristiques de couleur de la LED que l'atténuation analogique (courant). Assurez-vous que la fréquence PWM est suffisamment élevée pour éviter le scintillement visible (typiquement >100 Hz) et que le courant de crête dans chaque impulsion ne dépasse pas la valeur maximale absolue de 60 mA.

10.3 Pourquoi y a-t-il une si grande plage d'intensité lumineuse ?

La plage (18-180 mcd) représente l'étendue totale sur tous les bacs de production. Les LED individuelles sont triées dans des bacs spécifiques (M, N, P, Q, R) avec des plages beaucoup plus étroites. Vous devez spécifier le bac souhaité lors de la commande pour garantir le niveau de luminosité pour votre application.

10.4 Combien de temps la LED va-t-elle durer ?

La durée de vie de la LED (souvent définie comme le point où la sortie lumineuse se dégrade à 70 % de la valeur initiale, L70) n'est pas explicitement indiquée dans cette fiche technique. La durée de vie dépend fortement des conditions de fonctionnement, principalement de la température de jonction et du courant de pilotage. Un fonctionnement bien en dessous des valeurs maximales (par ex., à 15-20 mA et avec une bonne gestion thermique) prolongera considérablement la durée de vie opérationnelle, potentiellement jusqu'à des dizaines de milliers d'heures.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

11.1 Panneau d'indicateurs d'état

Dans un panneau d'indicateurs multi-états pour équipement industriel, plusieurs de ces LED (par ex., Bac P ou Q pour une luminosité moyenne-élevée) peuvent être disposées en ligne. Chacune est pilotée par une broche GPIO d'un microcontrôleur via une résistance série (par ex., 150 Ω pour un système 3,3 V ou 5 V). Le large angle de vision garantit que l'état est visible depuis diverses positions de l'opérateur. La compatibilité avec la refusion permet à l'ensemble de la carte, y compris les LED et le microcontrôleur, d'être soudé en une seule passe.

11.2 Rétroéclairage pour touches à membrane

Une seule LED du Bac R (luminosité la plus élevée) peut être placée à côté d'une icône de touche à membrane translucide pour fournir un rétroéclairage. La lumière diffuse et à large angle de la lentille "Water Clear" aide à éclairer uniformément l'icône. Le faible profil (1,1 mm de hauteur) lui permet de s'intégrer dans des conceptions d'appareils minces.

12. Introduction au principe technique

L'émission de lumière dans cette LED est basée sur l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice en AlInGaP. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active (la jonction). Lorsque les électrons et les trous se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'Aluminium, de l'Indium, du Gallium et du Phosphure dans le réseau cristallin détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le rouge à environ 639 nm. La lentille en époxy "Water Clear" encapsule la puce, fournissant une protection mécanique, façonnant le profil de sortie lumineuse et améliorant l'extraction de la lumière du matériau semi-conducteur.

13. Tendances et évolutions technologiques

La tendance générale pour les LED indicatrices SMD comme celle-ci est vers une efficacité encore plus élevée (plus de lumens par watt), ce qui permet la même luminosité à des courants de pilotage plus faibles, réduisant la consommation d'énergie et la génération de chaleur. Il y a également une volonté continue de miniaturisation tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques. De plus, les améliorations des matériaux de boîtier et des processus de fabrication améliorent la fiabilité et la compatibilité avec les profils de soudage de plus en plus exigeants requis pour l'assemblage sans plomb. La cohérence des couleurs et des tolérances de tri plus serrées sont également des domaines de développement continus pour répondre aux besoins des applications nécessitant un appariement précis des couleurs.