Fiche technique de la LED CMS 15-21/GHC-XS1T1/2T - Dimensions 1,6x0,8x0,6mm - Tension 3,3V - Couleur Vert Brillant - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La 15-21/GHC-XS1T1/2T est une LED à montage en surface (CMS) conçue pour des applications miniatures et à haute densité. Elle présente une couleur vert brillant émise par une puce InGaN encapsulée dans un boîtier en résine transparente. Ce composant est nettement plus petit que les LED traditionnelles à broches, permettant des conceptions de circuits imprimés plus compactes, une densité d'intégration plus élevée et une réduction de la taille globale des équipements. Sa construction légère la rend idéale pour les appareils portables et à encombrement limité.

Les principaux avantages incluent la compatibilité avec les équipements standards de placement automatique et les procédés de soudage par refusion (infrarouge et phase vapeur). Le produit est fabriqué sans plomb (Pb-free), conforme aux directives européennes RoHS et REACH, et répond aux exigences sans halogène (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Le composant ne doit pas être utilisé au-delà de ces limites pour éviter des dommages permanents. La tension inverse maximale (VR) est de 5V. Le courant direct continu (IF) nominal est de 25 mA, avec un courant direct de crête (IFP) de 100 mA autorisé en conditions pulsées (rapport cyclique 1/10 @ 1kHz). La dissipation de puissance maximale (Pd) est de 95 mW. Le composant peut résister à une décharge électrostatique (ESD) de 150V selon le modèle du corps humain (HBM). La plage de température de fonctionnement (Topr) est de -40°C à +85°C, tandis que la température de stockage (Tstg) s'étend de -40°C à +90°C. Les limites de température de soudure sont définies pour la refusion (260°C max pendant 10 secondes) et le soudage manuel (350°C max pendant 3 secondes).

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées dans des conditions de test standard à Ta=25°C et IF=20mA, le composant présente une intensité lumineuse (Iv) allant d'un minimum de 180,0 mcd à un maximum de 360,0 mcd. L'angle de vision typique (2θ1/2) est de 130 degrés, offrant un large diagramme d'émission. Les caractéristiques spectrales incluent une longueur d'onde de crête typique (λp) de 518 nm et une plage de longueur d'onde dominante (λd) de 515,0 nm à 530,0 nm, définissant sa couleur vert brillant. La largeur de bande spectrale typique (Δλ) est de 35 nm. La tension directe (VF) mesure typiquement 3,3V, avec une plage de 2,70V à 3,70V. Le courant inverse maximal (IR) est de 50 μA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée. Notez que le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; la cote VR est uniquement destinée aux tests IR.

3. Explication du système de classement

Les LED sont triées en classes (bins) en fonction de paramètres de performance clés pour garantir la cohérence dans la conception des applications.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Dans la condition IF=20mA, l'intensité lumineuse est classée en trois catégories : S1 (180,0 - 225,0 mcd), S2 (225,0 - 285,0 mcd) et T1 (285,0 - 360,0 mcd). Une tolérance de ±11% s'applique à l'intensité lumineuse.

3.2 Classement par longueur d'onde dominante

Également mesurée à IF=20mA, la longueur d'onde dominante est classée comme suit : W (515,0 - 520,0 nm), X (520,0 - 525,0 nm) et Y (525,0 - 530,0 nm). Une tolérance de ±1nm s'applique à la longueur d'onde dominante.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut des courbes caractéristiques électro-optiques typiques. Ces graphiques représentent visuellement la relation entre le courant direct et l'intensité lumineuse, l'effet de la température ambiante sur l'intensité lumineuse, la tension directe en fonction du courant direct, et la distribution spectrale de puissance. L'analyse de ces courbes est cruciale pour comprendre le comportement du composant dans des conditions non standard, telles que différents courants d'alimentation ou températures de fonctionnement, ce qui est essentiel pour une conception de circuit robuste et une gestion thermique efficace.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED possède un boîtier CMS compact. Les dimensions sont de 1,6mm de longueur, 0,8mm de largeur et 0,6mm de hauteur, avec une tolérance typique de ±0,1mm sauf indication contraire. Le dessin technique fournit des mesures détaillées pour la position des plots, la forme de la lentille et l'empreinte globale. Une marque de cathode est clairement indiquée sur le boîtier pour une orientation de polarité correcte lors de l'assemblage.

5.2 Conditionnement en bande et bobine

Les composants sont fournis dans un emballage résistant à l'humidité. Ils sont logés dans une bande transporteuse de 8mm de large, enroulée sur une bobine de 7 pouces de diamètre. Chaque bobine contient 2000 pièces. Des dessins dimensionnels détaillés pour les alvéoles de la bande transporteuse et la bobine sont fournis, garantissant la compatibilité avec les machines de placement automatique. L'emballage inclut un dessiccant et est scellé dans un sac étanche à l'humidité en aluminium pour protéger les LED de l'humidité ambiante pendant le stockage et le transport.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Stockage et manipulation

Les composants sensibles à l'humidité doivent être stockés dans leurs sacs étanches non ouverts. Une fois ouvert, les LED doivent être utilisées dans les 168 heures (7 jours) si elles sont conservées dans un environnement à 30°C ou moins et 60% d'humidité relative ou moins. Les LED non utilisées doivent être rescellées avec un dessiccant. Si le temps de stockage est dépassé ou si l'indicateur d'humidité a changé de couleur, un traitement de séchage à 60 ±5°C pendant 24 heures est requis avant utilisation.

6.2 Procédé de soudage

Pour le soudage par refusion sans plomb, un profil de température spécifique doit être suivi : préchauffage entre 150-200°C pendant 60-120 secondes, un temps au-dessus du liquidus (217°C) de 60-150 secondes, avec une température de pic ne dépassant pas 260°C pendant un maximum de 10 secondes. La vitesse de montée maximale au-dessus de 255°C est de 3°C/sec, et la vitesse de refroidissement maximale est de 6°C/sec. Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois. Pendant le soudage manuel, la température de la pointe du fer doit être inférieure à 350°C, appliquée pendant pas plus de 3 secondes par borne, avec une puissance du fer à souder inférieure à 25W. Un intervalle minimum de 2 secondes doit être laissé entre le soudage de chaque borne. Il faut éviter toute contrainte sur le corps de la LED pendant le chauffage et la déformation du PCB après soudage. La réparation après soudage initial n'est pas recommandée, mais si elle est inévitable, un fer à souder à deux pointes doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes, et l'impact sur les caractéristiques du composant doit être vérifié au préalable.

7. Informations sur le conditionnement et la commande

L'étiquette sur la bobine fournit des informations essentielles pour la traçabilité et l'application correcte : Numéro de produit client (CPN), Numéro de produit (P/N), Quantité par conditionnement (QTY), Classe d'intensité lumineuse (CAT), Coordonnées chromatiques & Classe de longueur d'onde dominante (HUE), Classe de tension directe (REF), et Numéro de lot (LOT No). Ces données de classement permettent aux concepteurs de sélectionner des composants avec des paramètres étroitement contrôlés pour leurs besoins d'application spécifiques.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED est bien adaptée aux applications de rétroéclairage dans les tableaux de bord et commutateurs automobiles. Dans les télécommunications, elle sert d'indicateur ou de rétroéclairage pour les téléphones et télécopieurs. Elle est également idéale pour le rétroéclairage plat des écrans LCD, des commutateurs et des symboles, ainsi que pour une utilisation générale comme indicateur.

8.2 Considérations de conception

Une résistance de limitation de courant est obligatoire en série avec la LED. La tension directe a une plage (2,7V à 3,7V), et l'intensité lumineuse dépend du courant. Par conséquent, la valeur de la résistance doit être calculée en fonction de la tension d'alimentation et du courant direct souhaité, en considérant le pire cas de VF pour garantir que le courant ne dépasse jamais la valeur maximale absolue de 25mA. De légers décalages de tension peuvent provoquer de grands changements de courant, pouvant entraîner une destruction. Le composant n'est pas destiné aux applications de haute fiabilité telles que militaire/aérospatiale, systèmes de sécurité automobile ou équipements médicaux sans consultation et qualification préalables.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED traversantes plus grandes, le principal avantage de ce composant CMS est son empreinte et sa hauteur minimales, permettant des conceptions ultra-compactes. Le large angle de vision de 130 degrés est bénéfique pour les applications nécessitant un éclairage ou une visibilité étendue. L'utilisation de la technologie InGaN fournit une couleur vert saturée et brillante. Sa compatibilité avec les profils de refusion sans plomb standards s'aligne avec les pratiques de fabrication modernes et respectueuses de l'environnement. Le système de classement détaillé offre aux concepteurs un niveau de contrôle plus élevé sur la cohérence de la couleur et de la luminosité dans leurs produits finaux par rapport aux alternatives non classées ou faiblement classées.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quel est l'objectif des codes de classement (S1, T1, W, X, etc.) ?

R : Le classement garantit la cohérence des paramètres électriques et optiques. Les concepteurs peuvent spécifier un code de classe pour garantir que les LED de différents lots de production répondent aux mêmes spécifications minimales de luminosité (code CAT) et de couleur (code HUE), ce qui est crucial pour des applications comme les matrices de rétroéclairage multi-LED où l'uniformité est clé.

Q : Pourquoi le stockage dans un sac étanche à l'humidité est-il si important ?

R : Les boîtiers CMS peuvent absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut se dilater rapidement, provoquant un délaminage interne ou un effet "pop-corn", qui fissure le boîtier et détruit la LED. Le sac et les procédures de séchage préviennent ce mode de défaillance.

Q : Puis-je piloter cette LED sans résistance série ?

R : Non. Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Leur tension directe a un coefficient de température négatif et varie d'une unité à l'autre. Une connexion directe à une source de tension provoquera une surintensité non contrôlée et probablement destructrice. Une résistance série est la forme la plus simple de régulation de courant.

Q : Comment interpréter la cote "Courant direct de crête" ?

R : La cote de crête de 100mA avec un rapport cyclique de 1/10 et une fréquence de 1kHz permet de brèves impulsions de courant plus élevé, qui peuvent être utilisées pour un atténuation PWM afin d'obtenir une luminosité moyenne inférieure au courant de test standard de 20mA. Le courant moyen dans le temps doit toujours respecter la cote continue de 25mA.

11. Exemple d'application pratique

Considérons la conception d'un panneau d'indicateur d'état avec plusieurs LED vert brillant. Le concepteur sélectionne la classe de luminosité T1 et la classe de longueur d'onde X pour garantir une apparence uniforme et cohérente. Le circuit est alimenté par une tension de 5V. En tenant compte de la tension directe maximale (3,7V) et en visant un courant direct de 20mA, la valeur de la résistance série requise est calculée comme suit : R = (Valim - VF) / IF = (5V - 3,7V) / 0,020A = 65 Ohms. Une résistance standard de 68 Ohms serait choisie, résultant en un courant légèrement inférieur, environ 19,1mA, ce qui est sûr et conforme aux spécifications. Le placement des composants sur le PCB aligne les LED avec la polarité correcte par rapport à la marque de cathode et prévoit un espacement adéquat pour la dissipation thermique. La carte assemblée subirait ensuite un processus de soudage par refusion contrôlé suivant le profil de température spécifié.

12. Principe de fonctionnement

Cette LED est basée sur une puce semi-conductrice en Nitrure de Gallium Indium (InGaN). Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active du semi-conducteur. Leur recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage InGaN détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le vert brillant. La résine encapsulante transparente protège la puce et agit comme une lentille, façonnant le faisceau lumineux pour obtenir l'angle de vision spécifié de 130 degrés.

13. Tendances technologiques

La tendance pour les LED CMS continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par watt électrique), des tailles de boîtier plus petites pour une densité accrue, et une amélioration de la restitution des couleurs et de la saturation. Il y a également un fort accent sur l'amélioration de la fiabilité et des performances thermiques pour supporter des courants d'alimentation plus élevés dans des espaces compacts. L'adoption généralisée de la fabrication sans plomb et sans halogène reflète l'engagement de l'industrie électronique envers la durabilité environnementale. De plus, un classement plus serré et des données de caractérisation plus détaillées fournies dans les fiches techniques permettent aux concepteurs de créer des systèmes optiques plus précis et cohérents pour des applications avancées dans l'électronique grand public, l'éclairage automobile et l'éclairage général.