Fiche technique LED SMD Orange - Hauteur 0,55 mm - Tension directe typique 1,8 V - Puissance dissipée 75 mW - Documentation technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED orange haute performance pour montage en surface. Le composant se caractérise par son profil exceptionnellement bas, le rendant adapté aux applications où l'espace vertical est une contrainte critique. La LED utilise un matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium), réputé pour offrir une efficacité lumineuse élevée et une excellente pureté de couleur dans le spectre orange-rouge. Conforme à la directive RoHS et produit écologique, elle respecte les normes environnementales contemporaines. Le composant est fourni sur bande porteuse de 8 mm standard, enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, facilitant la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatisés à grande vitesse et les processus de soudage par refusion infrarouge.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Tous les paramètres sont spécifiés à une température ambiante (Ta) de 25°C sauf indication contraire. La compréhension de ces paramètres est cruciale pour une conception de circuit fiable et une prédiction des performances.

2.1 Caractéristiques absolues maximales

Ces caractéristiques définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Un fonctionnement à ces limites ou au-delà n'est pas garanti et doit être évité pour une fiabilité à long terme.

• Puissance dissipée (Pd) :75 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur. Dépasser cette limite risque d'endommager thermiquement la jonction semi-conductrice et la lentille en époxy.
• Courant direct continu (IF) :30 mA. Le courant direct continu maximal qui peut être appliqué.
• Courant direct de crête :80 mA. Ceci n'est permis que dans des conditions pulsées avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. C'est utile pour des flashs brefs et de haute intensité.
• Tension inverse (VR) :5 V. L'application d'une tension inverse supérieure à cette valeur peut provoquer une défaillance immédiate et catastrophique de la jonction de la LED.
• Plage de température de fonctionnement :-30°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le composant est conçu pour fonctionner.
• Plage de température de stockage :-40°C à +85°C.
• Condition de soudage infrarouge :Résiste à 260°C pendant 10 secondes, ce qui est typique pour les profils de soudage par refusion sans plomb.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres définissent la sortie lumineuse et le comportement électrique dans des conditions de fonctionnement normales (typiquement à IF = 2 mA).

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 2,80 mcd à un maximum de 18,00 mcd. La valeur réelle dépend du code de tri spécifique (voir Section 3). L'intensité est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse de l'œil humain photopique (CIE).
• 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 mesurée sur l'axe (0 degré). Un large angle de vision comme celui-ci fournit un motif d'éclairage large et diffus, adapté aux indicateurs d'état et au rétroéclairage.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :611,0 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :605,0 nm. C'est un paramètre colorimétrique dérivé du diagramme de chromaticité CIE. Il représente la longueur d'onde unique qui décrit le mieux la couleur perçue de la lumière. C'est le paramètre le plus pertinent pour la spécification de la couleur.
• Demi-largeur spectrale (Δλ) :17 nm. Cela indique la pureté spectrale. Une valeur plus petite signifie une lumière plus monochromatique (couleur pure). 17 nm est typique pour les LED AlInGaP dans la gamme orange.
• Tension directe (V_F) :Typiquement 1,80 V, avec une plage de 1,60 V à 2,20 V à 2 mA. Cette faible tension directe est un avantage clé de la technologie AlInGaP et contribue à une efficacité plus élevée.
• Courant inverse (I_R) :10 μA maximum lorsqu'une polarisation inverse de 5 V est appliquée.

3. Explication du système de tri

En raison des variations inhérentes à la fabrication des semi-conducteurs, les LED sont triées en catégories de performance. Ce système permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences de tolérance spécifiques pour leur application.

3.1 Tri par tension directe

Les unités sont en Volts (V) mesurées à IF = 2 mA. La tolérance dans chaque catégorie est de ±0,1 V.

• D1 :1,60 V (Min) à 1,80 V (Max)
• D2 :1,80 V (Min) à 2,00 V (Max)
• D3 :2,00 V (Min) à 2,20 V (Max)

Sélectionner une catégorie de tension plus serrée (par exemple, D1 uniquement) peut être important pour les applications alimentées directement par une batterie basse tension afin d'assurer une luminosité constante lors de la décharge de la batterie, ou dans les réseaux de LED en parallèle pour assurer le partage du courant.

3.2 Tri par intensité lumineuse

Les unités sont en millicandelas (mcd) mesurées à IF = 2 mA. La tolérance dans chaque catégorie est de ±15 %.

• H :2,80 mcd (Min) à 4,50 mcd (Max)
• J :4,50 mcd (Min) à 7,10 mcd (Max)
• K :7,10 mcd (Min) à 11,20 mcd (Max)
• L :11,20 mcd (Min) à 18,00 mcd (Max)

Ce tri est crucial pour les applications nécessitant une luminosité uniforme sur plusieurs LED, comme dans les affichages multi-segments ou les panneaux de rétroéclairage.

3.3 Tri par longueur d'onde dominante

Les unités sont en nanomètres (nm) mesurées à IF = 2 mA. La tolérance pour chaque catégorie est de ±1 nm.

• N :597,0 nm (Min) à 600,0 nm (Max) – Orange ambré
• P :600,0 nm (Min) à 603,0 nm (Max) – Orange
• Q :603,0 nm (Min) à 606,0 nm (Max) – Orange
• R :606,0 nm (Min) à 609,0 nm (Max) – Orange-rouge
• S :609,0 nm (Min) à 612,0 nm (Max) – Rouge-orange

Cela permet un appariement de couleur précis, essentiel dans des applications comme les feux de signalisation, l'éclairage automobile ou l'éclairage décoratif où une teinte spécifique est imposée.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques soient référencés dans la fiche technique, leurs implications sont standard. La courbe courant direct (I_F) en fonction de la tension directe (V_F) est exponentielle. L'intensité lumineuse (I_V) est approximativement linéaire avec le courant dans la plage de fonctionnement normale mais saturera à des courants très élevés en raison des effets thermiques et de la baisse d'efficacité. La longueur d'onde dominante a un léger coefficient de température négatif, ce qui signifie que la couleur peut légèrement se déplacer vers des longueurs d'onde plus longues (décalage vers le rouge) lorsque la température de jonction augmente. Une dissipation thermique et une gestion du courant appropriées sont nécessaires pour maintenir une couleur et une sortie lumineuse constantes tout au long de la durée de vie du composant.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier et polarité

Le composant présente un empreinte de boîtier standard de l'industrie EIA. La cathode est généralement indiquée par un marquage vert sur le boîtier ou une encoche dans la lentille. Le profil ultra-mince de 0,55 mm est une caractéristique mécanique déterminante. Des dessins cotés détaillés sont fournis dans la fiche technique pour la conception du motif de pastilles sur le circuit imprimé.

5.2 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur une bande porteuse en relief de 8 mm de large scellée avec une bande de couverture supérieure, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. La quantité standard par bobine est de 5 000 pièces. Le conditionnement suit les spécifications ANSI/EIA 481-1-A-1994. Ce format est optimisé pour les lignes d'assemblage automatisées, garantissant une manipulation et un placement efficaces.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion suggéré pour les processus sans plomb est fourni. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :150°C à 200°C.
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes pour permettre une activation correcte de la flux et une stabilisation de la température.
• Température de crête :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :10 secondes maximum (recommandé pour une soudure fiable).
• Nombre de cycles de refusion :Maximum deux fois.

Le profil est basé sur les normes JEDEC. Il est essentiel de caractériser le profil pour la conception spécifique du circuit imprimé, la pâte à souder et le four utilisés en production.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, utilisez un fer à souder à température contrôlée réglé au maximum à 300°C. Limitez le temps de contact à un maximum de 3 secondes par pastille. Appliquez la chaleur sur la pastille du circuit imprimé, et non directement sur le corps de la LED, pour éviter un choc thermique.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est requis, 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 nettoyage par ultrasons ou de nettoyants chimiques non spécifiés, car ils peuvent endommager la lentille en époxy ou les liaisons internes.

7. Stockage et manipulation

Un stockage approprié est vital pour éviter l'absorption d'humidité, qui peut provoquer un "effet pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant la refusion.

• Emballage scellé :Stocker à ≤30°C et ≤90% HR. Utiliser dans l'année suivant la date d'emballage.
• Emballage ouvert :Pour les composants retirés de leur sac anti-humidité, l'ambiance de stockage ne doit pas dépasser 30°C et 60% HR. Il est fortement recommandé de terminer le soudage par refusion infrarouge dans les 672 heures (28 jours) suivant l'exposition.
• Stockage prolongé (ouvert) :Stocker dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote.
• Séchage :Si les LED ont été exposées pendant plus de 672 heures, elles doivent être séchées à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

• Indicateurs d'état :Son large angle de vision et sa sortie lumineuse brillante le rendent idéal pour les indicateurs d'alimentation, de connectivité ou d'activité sur les appareils électroniques grand public, les équipements réseau et les panneaux de contrôle industriel.
• Rétroéclairage :Peut être utilisé pour éclairer par la tranche de petits panneaux, icônes ou symboles dans les tableaux de bord automobiles, les appareils électroménagers et les appareils portables.
• Éclairage décoratif :Adapté pour l'éclairage d'accentuation dans la signalétique, les éléments architecturaux ou les jouets où une teinte orange spécifique est souhaitée.
• Systèmes de capteurs :Peut servir de source lumineuse dans les capteurs optiques, les interrupteurs ou les détecteurs d'objets réfléchissants.

8.2 Considérations de conception de circuit

• Limitation de courant :Une LED est un dispositif piloté par le courant. Utilisez toujours une résistance série limitant le courant ou un circuit de pilotage à courant constant. La valeur de la résistance peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique pour une conception conservatrice.
• Gestion thermique :Bien que la puissance dissipée soit faible, assurer une surface de cuivre adéquate sur le circuit imprimé autour des plots thermiques (le cas échéant) et éviter le placement près d'autres composants générateurs de chaleur aidera à maintenir une température de jonction plus basse, conduisant à une durée de vie plus longue et des performances stables.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Bien que non explicitement déclaré comme sensible, la mise en œuvre d'une protection ESD de base sur les lignes de signal connectées aux LED est une bonne pratique de conception pour la robustesse.

9. Comparaison technique et avantages

Comparée aux technologies plus anciennes comme le GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), cette LED AlInGaP offre des avantages significatifs :

• Efficacité plus élevée :L'AlInGaP fournit plus de lumens par watt, ce qui se traduit par une sortie plus lumineuse pour le même courant de pilotage ou une consommation d'énergie plus faible pour la même luminosité.
• Meilleure pureté de couleur :La demi-largeur spectrale est plus étroite, produisant une couleur orange plus saturée et visuellement distincte.
• Dégradation thermique réduite :L'AlInGaP maintient mieux sa sortie lumineuse et sa stabilité de couleur en fonction de la température et du temps par rapport aux technologies plus anciennes.
• Profil ultra-mince :La hauteur de 0,55 mm est un facteur différenciant clé, permettant la conception dans des appareils grand public et mobiles de plus en plus fins.

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 physique à laquelle la LED émet le plus de puissance optique.La longueur d'onde dominante (λ_d)est une valeur calculée basée sur la façon dont l'œil humain perçoit la couleur. Pour les sources monochromatiques comme les LED, elles sont souvent proches, mais λ_dest le paramètre utilisé pour la spécification de la couleur et le tri.

10.2 Puis-je piloter cette LED en continu à 20 mA ?

Oui. Le courant direct continu absolu maximal est de 30 mA. Fonctionner à 20 mA est dans la limite spécifiée. Cependant, vous devez vous assurer que la puissance dissipée (V_F* I_F) ne dépasse pas 75 mW. Avec une V_Ftypique de 1,8 V et 20 mA, la dissipation est de 36 mW, ce qui est sûr.

10.3 Pourquoi l'humidité de stockage est-elle si importante ?

Le matériau d'encapsulation en époxy peut absorber l'humidité de l'air. Pendant le chauffage rapide du soudage par refusion, cette humidité piégée se vaporise et se dilate, créant une pression interne immense. Cela peut entraîner une délamination (séparation de l'époxy du cadre de sortie) ou une fissuration du boîtier, connue sous le nom d'"effet pop-corn", qui détruit le composant.

11. Étude de cas d'intégration : Un indicateur de batterie faible

Scénario :Conception d'un dispositif médical portable compact avec une pile bouton de 3,0 V. Une LED orange claire et visible doit s'allumer lorsque la tension de la batterie descend en dessous de 2,7 V.

Choix de conception :

1. Sélection du composant :Cette LED est idéale en raison de son profil bas (s'adapte à un boîtier fin), de sa faible tension directe (~1,8 V) et de sa luminosité élevée.
2. Tri :Sélectionnez une catégorie de longueur d'onde dominante "P" ou "Q" pour un orange standard. Sélectionnez une catégorie d'intensité lumineuse "K" ou "L" pour une visibilité élevée. Une catégorie de tension directe plus serrée "D1" garantit que la LED s'allume de manière constante à mesure que la tension de la batterie diminue.
3. Circuit :Un simple circuit comparateur surveille la tension de la batterie. Lorsqu'il se déclenche, il active un transistor qui pilote la LED via une résistance limitant le courant. R = (2,7 V - 1,8 V) / 0,002 A = 450 Ω. Une résistance standard de 470 Ω serait utilisée, fournissant I_F≈ 1,9 mA, ce qui est suffisant pour l'indication.
4. Implantation :La LED est placée sur le panneau avant. Le boîtier ultra-mince lui permet de se placer derrière un cadre ou un diffuseur très fin.

12. Introduction au principe technologique

Cette LED est basée sur la technologie semi-conductrice AlInGaP. La région active est une structure à puits quantiques multiples cultivée par épitaxie sur un substrat. Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent de manière radiative, émettant des photons. Le rapport spécifique d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphure dans le réseau cristallin détermine l'énergie de la bande interdite, et donc la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, l'orange. La lumière est extraite à travers une lentille en époxy en forme de dôme qui protège également la puce semi-conductrice et les fils de liaison.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance pour les LED d'indication et de petit signal continue vers :

1. Miniaturisation :Des boîtiers encore plus fins et plus petits (par exemple, 0,3 mm de hauteur) pour permettre de nouvelles conceptions dans les wearables et l'électronique ultra-compacte.
2. Efficacité plus élevée :Des améliorations continues dans les techniques de croissance épitaxiale et d'extraction de lumière poussent à une plus grande sortie lumineuse par milliampère, réduisant la consommation d'énergie du système.
3. Amélioration de la cohérence des couleurs :Des tolérances de tri plus serrées et des tests avancés au niveau de la plaquette assurent une meilleure uniformité de couleur et de luminosité en production de masse.
4. Intégration :Développement de boîtiers multi-puces (RVB, bicolores) et de modules LED avec pilotes intégrés ou logique de contrôle dans un seul boîtier.

Ce composant représente un point mature et optimisé dans l'évolution de la technologie LED SMD AlInGaP, équilibrant performance, taille et fabricabilité pour un large éventail d'applications d'éclairage général et d'indication.