Fiche technique LED bleue CMS - Hauteur 0,8mm - Tension max 3,8V - Puissance 76mW - Lentille transparente - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'un composant LED bleue à montage en surface ultra-mince. Le dispositif est conçu pour les assemblages électroniques modernes et compacts nécessitant une source lumineuse à faible encombrement. Son application principale concerne le rétroéclairage, les indicateurs d'état et l'éclairage décoratif dans l'électronique grand public, les équipements de bureau et les dispositifs de communication.

Les principaux avantages de ce composant incluent son profil exceptionnellement fin de 0,80 mm, permettant une intégration dans des conceptions à espace limité. Il utilise une puce à base de InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium), connue pour produire une lumière bleue de haute luminosité. Le produit est conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), le classant comme produit vert. Il est conditionné sur bande de 8 mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, le rendant entièrement compatible avec les équipements automatisés de placement à grande vitesse utilisés dans la fabrication en volume.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Les limites opérationnelles du dispositif sont définies à une température ambiante (Ta) de 25°C. Dépasser ces valeurs peut causer des dommages permanents.

• Dissipation de puissance (Pd) :76 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dégrader ses performances ou sa fiabilité.
• Courant direct de crête (I_FP) :100 mA. C'est le courant instantané maximal autorisé en conditions pulsées, spécifié avec un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Il est nettement supérieur au courant continu nominal.
• Courant direct continu (I_F) :20 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement normal, garantissant une fiabilité à long terme et une sortie lumineuse stable.
• Plage de température de fonctionnement :-20°C à +80°C. Le dispositif est garanti de fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage :-30°C à +100°C. Le dispositif peut être stocké sans alimentation dans cette plage de température plus large.
• Condition de soudage infrarouge :260°C pendant 10 secondes. Ceci définit la température de pic et la tolérance de temps pour les processus de soudage reflow sans plomb (Pb-free).

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés à Ta=25°C et définissent les performances typiques du dispositif.

• Intensité lumineuse (I_V) :28,0 - 180,0 mcd (millicandela) à I_F=20mA. Cette large plage indique que le dispositif est disponible dans différents bins de luminosité (voir Section 3). La mesure est effectuée avec un capteur/filtre approximant la courbe de réponse photopique de l'œil 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 sur l'axe central (0°). Un large angle de vision est typique pour une lentille transparente sans dôme diffusant.
• Longueur d'onde d'émission de pic (λ_P) :468 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :465,0 - 475,0 nm à I_F=20mA. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur de la lumière, dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
• Demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) :25 nm. Ceci indique la pureté spectrale ; une valeur plus petite signifie une lumière plus monochromatique. 25nm est typique pour une LED bleue InGaN.
• Tension directe (V_F) :2,8 - 3,8 V à I_F=20mA. La chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement. Cette plage correspond à différents bins de tension directe.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (max) à V_R=5V. Le faible courant de fuite lorsqu'une polarisation inverse est appliquée.Important :Le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement en inverse ; cette condition de test est uniquement pour la caractérisation.

3. Explication du système de binning

Pour assurer la cohérence des séries de production, les LED sont triées en bins selon des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences d'application spécifiques pour la couleur et les performances électriques.

3.1 Binning de tension directe

Unités : Volts (V) @ 20mA. Tolérance sur chaque bin : ±0,1V.
Bin D7 : 2,80 - 3,00V
Bin D8 : 3,00 - 3,20V
Bin D9 : 3,20 - 3,40V
Bin D10 : 3,40 - 3,60V
Bin D11 : 3,60 - 3,80V

3.2 Binning d'intensité lumineuse

Unités : millicandela (mcd) @ 20mA. Tolérance sur chaque bin : ±15%.
Bin N : 28,0 - 45,0 mcd
Bin P : 45,0 - 71,0 mcd
Bin Q : 71,0 - 112,0 mcd
Bin R : 112,0 - 180,0 mcd

3.3 Binning de longueur d'onde dominante

Unités : nanomètres (nm) @ 20mA. Tolérance pour chaque bin : ±1nm.
Bin AC : 465,0 - 470,0 nm (bleu légèrement plus vert)
Bin AD : 470,0 - 475,0 nm (bleu légèrement plus pur)

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (ex. Fig.1, Fig.6), leur comportement typique peut être décrit sur la base de la technologie.

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

Le semi-conducteur InGaN a une tension de seuil caractéristique d'environ 2,8V. Au-dessus de ce seuil, le courant augmente de manière exponentielle avec une faible augmentation de tension. La courbe présentera un coude marqué, typique du comportement d'une diode. Fonctionner au 20mA recommandé assure que le dispositif est bien au-delà du point de coude pour une émission lumineuse stable.

4.2 Intensité lumineuse vs Courant direct (Courbe L-I)

La sortie lumineuse (intensité lumineuse) est approximativement proportionnelle au courant direct jusqu'à un certain point. Cependant, l'efficacité peut chuter à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la génération de chaleur dans la puce (effet de droop). Le courant nominal de 20mA est choisi pour équilibrer la luminosité avec l'efficacité et la longévité.

4.3 Caractéristiques thermiques

Les performances des LED dépendent de la température. Typiquement, lorsque la température de jonction augmente :
- La tension directe (V_F) diminue légèrement.
- L'intensité lumineuse diminue. Le facteur de déclassement exact dépend de l'application mais doit être pris en compte pour les conceptions fonctionnant à haute température ambiante ou avec des courants d'attaque élevés.
- La longueur d'onde dominante peut se décaler légèrement (généralement vers des longueurs d'onde plus longues pour les LED bleues).

4.4 Distribution spectrale

Le spectre d'émission est une courbe de type gaussienne centrée autour de la longueur d'onde de pic (468 nm) avec une demi-largeur de 25 nm. La lentille transparente n'altère pas significativement ce spectre, contrairement aux lentilles avec revêtement de phosphore utilisées dans les LED blanches.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif est conforme à un contour de boîtier standard EIA (Electronic Industries Alliance). Les dimensions clés incluent une hauteur totale (H) de 0,80 mm, ce qui en fait un composant \"extra mince\". Les autres dimensions critiques pour la conception de l'empreinte PCB sont fournies dans les dessins de la fiche technique, avec une tolérance générale de ±0,10 mm sauf indication contraire.

5.2 Identification de la polarité

Comme toutes les diodes, la LED a une borne anode (positive) et une borne cathode (négative). Le boîtier utilise généralement un marqueur visuel, tel qu'une encoche, un point ou un coin chanfreiné du côté cathode. Le schéma de pastilles de soudure suggéré dans la fiche technique indiquera l'orientation correcte pour la conception du PCB.

5.3 Spécifications de la bande et de la bobine

Le composant est fourni dans une bande porteuse gaufrée avec une bande de protection, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. La quantité standard par bobine est de 3000 pièces. Le conditionnement suit les spécifications ANSI/EIA-481. Les notes clés incluent : les poches vides sont scellées, une quantité d'emballage minimale de 500 pièces pour les restes, et un maximum de deux composants manquants consécutifs autorisés par bobine.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage reflow

Le dispositif est compatible avec les processus de soudage reflow infrarouge (IR), essentiels pour l'assemblage sans plomb. Un profil suggéré est fourni, conforme aux normes JEDEC. Les paramètres clés incluent :
- Préchauffage :150–200°C
- Temps de préchauffage :Maximum 120 secondes pour permettre un chauffage uniforme et l'évaporation des solvants.
- Température de pic :Maximum 260°C.
- Temps au-dessus du liquidus (TAL) :Le profil suggéré montre un temps spécifique dans la zone critique de reflow ; la fiche technique spécifie un maximum de 10 secondes à la température de pic.
- Nombre de passages :Maximum deux cycles de reflow.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, utilisez un fer à souder à température contrôlée.
- Température du fer :Maximum 300°C.
- Temps de soudage :Maximum 3 secondes par pastille.
- Nombre de passages :Une seule fois. Une chaleur excessive peut endommager le boîtier plastique et la puce semi-conductrice.

6.3 Conditions de stockage

La sensibilité à l'humidité est un facteur critique pour les composants CMS.
- Emballage scellé :Stocker à ≤30°C et ≤90% d'Humidité Relative (HR). Utiliser dans l'année suivant la date de scellage du sachet lorsqu'il est emballé avec un dessiccant.
- Emballage ouvert :Pour les composants retirés du sachet barrière à l'humidité, l'ambiance de stockage ne doit pas dépasser 30°C / 60% HR. Il est recommandé de terminer le reflow IR dans la semaine suivant l'ouverture.
- Stockage prolongé (ouvert) :Stocker dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote.
- Séchage (Baking) :Si les composants ont été exposés aux conditions ambiantes pendant plus d'une semaine, les sécher à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter le \"popcorning\" pendant le reflow.

6.4 Nettoyage

N'utilisez pas de nettoyants chimiques non spécifiés. Si un nettoyage est requis après soudage, immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute. Des solvants agressifs peuvent endommager la lentille plastique et le boîtier.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage :Claviers, petits écrans LCD, éclairage d'icônes.
• Indicateurs d'état :Mise sous tension, veille, connectivité, état de charge de la batterie dans les appareils portables, routeurs et appareils électroménagers.
• Éclairage décoratif :Éclairage d'accentuation dans l'électronique grand public.
• Indicateurs de panneau :Panneaux avant d'équipements.

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Toujours utiliser une résistance série limitant le courant ou un pilote à courant constant. Calculer la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utiliser la V_Fmaximale du bin ou de la fiche technique pour garantir que le courant ne dépasse pas 20mA dans les pires conditions.
• Protection ESD :Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). Manipuler avec les précautions ESD appropriées (bracelets, postes de travail mis à la terre). Intégrer des diodes de protection ESD sur les PCB si la LED est dans un emplacement exposé.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer une surface de cuivre PCB adéquate ou des vias thermiques sous les pastilles de la LED pour évacuer la chaleur, en particulier dans des environnements à haute température ambiante ou lorsqu'elle est pilotée près du courant maximal.
• Conception optique :L'angle de vision de 130° offre une large couverture. Pour une lumière dirigée, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux anciennes LED traversantes ou aux boîtiers CMS plus grands (ex. 0603, 0805), le principal différentiateur de ce dispositif est sa hauteur de 0,8 mm, permettant des produits finaux plus fins. Comparé à d'autres LED \"puce\", l'utilisation de la technologie InGaN offre une luminosité et une efficacité plus élevées pour l'émission de lumière bleue que les anciennes technologies. La combinaison d'un profil fin, d'une haute luminosité et de la compatibilité avec l'assemblage automatisé sans plomb à haute température le rend adapté à une production de masse moderne, rentable et fiable.

9. Questions fréquemment posées (Basées sur les paramètres techniques)

Q : Puis-je alimenter cette LED avec 3,3V sans résistance ?
R : Non. La tension directe varie de 2,8V à 3,8V. Connecter 3,3V directement pourrait entraîner un courant excessif si la V_Fde la LED est à l'extrémité basse de la plage (ex. 2,9V), risquant de l'endommager. Utilisez toujours un mécanisme de limitation de courant.

Q : Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de Pic et la Longueur d'onde Dominante ?
R : La Longueur d'onde de Pic (λ_P) est le pic physique du spectre lumineux (468 nm). La Longueur d'onde Dominante (λ_d) est la longueur d'onde unique que l'œil humain perçoit comme la couleur (465-475 nm), calculée à partir des coordonnées de couleur. Pour les LED monochromatiques comme cette LED bleue, elles sont proches mais pas identiques.

Q : Pourquoi l'exigence d'humidité de stockage est-elle plus stricte pour les emballages ouverts ?
R : Les boîtiers plastiques CMS absorbent l'humidité de l'air. Pendant la chaleur élevée du soudage reflow, cette humidité piégée peut se vaporiser rapidement, créant une pression interne qui peut fissurer le boîtier (\"popcorning\" ou \"délaminage\"). Les limites plus strictes et les procédures de séchage préviennent ce mode de défaillance.

Q : Puis-je l'utiliser pour une indication de tension inverse ?
R : Non. La fiche technique indique explicitement que le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement en inverse. Le test de courant inverse à 5V est uniquement pour la caractérisation. Appliquer une polarisation inverse continue endommagera probablement la LED.

10. Cas pratique de conception

Scénario :Conception d'un indicateur d'état pour un appareil alimenté par USB (alimentation 5V).
Étape 1 - Sélection du composant :Choisir un bin de luminosité (ex. Bin P pour une luminosité moyenne) et un bin de tension directe (ex. Bin D9 pour le calcul de conception).
Étape 2 - Conception du circuit :Calculer la résistance série. En utilisant la V_Fmax du Bin D9 (3,4V) et un I_Fcible de 20mA : R = (5V - 3,4V) / 0,020A = 80 Ohms. Sélectionner la valeur standard la plus proche (82 Ohms). Recalculer le courant réel : I_F= (5V - 3,2V*) / 82Ω ≈ 21,95mA (sûr). *En utilisant la V_F.
typique.Étape 3 - Implantation PCB :
Placer la résistance de 82Ω en série avec l'anode de la LED. Suivre les dimensions de pastilles de soudure suggérées dans la fiche technique. Inclure un petit thermique ou un pourtour de cuivre supplémentaire pour la dissipation thermique.Étape 4 - Assemblage :

Suivre le profil reflow recommandé. Stocker les bobines ouvertes dans un armoire sèche si elles ne sont pas utilisées immédiatement.

11. Introduction au principe

Cette LED est basée sur une hétérostructure semi-conductrice en Nitrure de Gallium et d'Indium (InGaN). Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active du semi-conducteur. Ils se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage InGaN détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour dicte la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le bleu. La lentille en époxy transparente encapsule et protège la puce semi-conductrice tout en façonnant le faisceau lumineux de sortie.

12. Tendances de développement