Fiche technique SMD LED série 19-237B - Boîtier 2.0x1.6x0.9mm - Tension 1.7-3.3V - Multi-couleurs - Documentation technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La série 19-237B est une LED à montage en surface (SMD) compacte et multi-couleurs, conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant une miniaturisation et une haute fiabilité. Ce composant représente une avancée significative par rapport aux LED traditionnelles à broches, permettant des réductions substantielles de l'empreinte sur le circuit imprimé (PCB), une densité de composants accrue, et contribuant finalement au développement d'équipements finaux plus petits et plus légers. Sa construction légère la rend particulièrement adaptée aux applications où l'espace et le poids sont des contraintes critiques.

1.1 Avantages principaux et positionnement produit

Les principaux avantages de la LED SMD 19-237B découlent de son empreinte miniature et de sa technologie de montage en surface. Le boîtier est fourni sur bande de 8mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, garantissant une compatibilité totale avec les équipements automatisés de placement, standard dans la fabrication en grande série. Cette compatibilité rationalise le processus de production, réduit le temps d'assemblage et minimise les risques d'erreur humaine. De plus, le composant est qualifié pour les procédés de soudage par refusion infrarouge (IR) et à la vapeur, offrant une flexibilité dans la configuration des lignes de production. Une caractéristique clé est sa capacité multi-couleurs dans une seule empreinte de boîtier, fournie par différents matériaux de puce semi-conductrice. Le produit est également fabriqué sans plomb et conçu pour rester conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), répondant ainsi aux exigences environnementales et réglementaires mondiales.

1.2 Marché cible et applications

La 19-237B cible un large éventail d'électronique grand public, industrielle et de communication. Ses principaux domaines d'application incluent le rétroéclairage des tableaux de bord et des interrupteurs à membrane, fournissant un éclairage uniforme. Dans les équipements de télécommunication, elle sert d'indicateur d'état et de rétroéclairage de clavier dans des appareils tels que les téléphones et les télécopieurs. Elle est également bien adaptée comme source de rétroéclairage plat pour les affichages à cristaux liquides (LCD), les panneaux de commutation et les icônes symboliques. Enfin, sa conception polyvalente en fait un choix versatile pour diverses tâches d'indication et d'éclairage de faible niveau dans de multiples industries.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des paramètres électriques, optiques et thermiques spécifiés dans la fiche technique, qui sont critiques pour une conception de circuit fiable et une intégration système.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les Valeurs Maximales Absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement. Pour la série 19-237B, toutes les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. La tension inverse maximale (V_R) est de 5V pour tous les codes couleur. Le courant direct continu maximal (I_F) est de 25 mA. Le courant direct de crête (I_FP), applicable avec un rapport cyclique de 1/10 et une fréquence de 1 kHz, varie : 60 mA pour la puce R6 (Rouge) et 100 mA pour les puces GH (Vert) et BH (Bleu). La dissipation de puissance maximale (P_d) est de 60 mW pour R6 et 95 mW pour GH/BH. La tension de tenue aux décharges électrostatiques (ESD) selon le modèle du corps humain (HBM) est de 2000V pour R6 et 1500V pour GH/BH, indiquant que la puce rouge peut avoir une protection ESD légèrement plus robuste. La plage de température de fonctionnement (T_opr) est de -40°C à +85°C, et la plage de température de stockage (T_stg) est de -40°C à +90°C. Le profil de température de soudure est critique : pour le soudage par refusion, le composant peut supporter 260°C pendant 10 secondes ; pour le soudage manuel, la limite est de 350°C pendant 3 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les Caractéristiques Électro-Optiques sont mesurées à Ta=25°C et un courant de test standard (I_F) de 5mA, fournissant les métriques de performance clés pour la conception.

• Intensité lumineuse (I_v) :C'est la puissance lumineuse perçue par unité d'angle solide. Les plages typiques sont : R6 : 18.0-57.0 mcd ; GH : 28.5-112 mcd ; BH : 11.5-28.5 mcd. La variante verte offre typiquement le rendement le plus élevé.
• Angle de vision (2θ_1/2) :L'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité maximale. Il est typiquement de 120 degrés, indiquant un motif d'émission large et diffus, adapté à l'éclairage de zone et aux indicateurs.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :La longueur d'onde à laquelle l'émission spectrale est maximale. Les valeurs typiques sont : R6 : 632 nm ; GH : 518 nm ; BH : 468 nm.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :La longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond à la couleur de la LED. Plages : R6 : 613-627 nm ; GH : 520-535 nm ; BH : 465-475 nm. Les tolérances sont de ±1nm.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :La largeur spectrale à mi-hauteur de l'intensité. Typique : R6 : 20 nm ; GH : 35 nm ; BH : 25 nm. Une largeur de bande plus large, comme pour le vert, peut affecter la pureté de la couleur.
• Tension directe (V_F) :La chute de tension aux bornes de la LED au courant de test. Plages : R6 : 1.7-2.2 V ; GH : 2.6-3.3 V ; BH : 2.6-3.3 V. La tolérance est de ±0.10V. Ce paramètre est crucial pour le calcul de la résistance de limitation de courant.
• Courant inverse (I_R) :Le courant de fuite lorsqu'une polarisation inverse de 5V est appliquée. Max : R6 : 10 μA ; GH/BH : 50 μA.

3. Explication du système de tri (Binning)

La fiche technique définit un système de tri pour catégoriser les LED en fonction de paramètres optiques clés, assurant une cohérence en production de masse. Les concepteurs doivent spécifier les "bins" pour garantir l'uniformité de couleur et de luminosité dans leur application.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont triées en "bins" en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à I_F=5mA.

• R6 (Rouge) :Bins M (18.0-28.5 mcd), N (28.5-45.0 mcd), P (45.0-57.0 mcd).
• GH (Vert) :Bins N (28.5-45.0 mcd), P (45.0-72.0 mcd), Q (72.0-112 mcd).
• BH (Bleu) :Bins L (11.5-18.0 mcd), M (18.0-28.5 mcd).

La tolérance pour l'intensité lumineuse est de ±11% à l'intérieur d'un bin.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante (pour le vert GH)

Pour la LED GH (Vert), un tri supplémentaire est fourni pour la longueur d'onde dominante : Bin 1 (520-525 nm), Bin 2 (525-530 nm), Bin 3 (530-535 nm). La tolérance est de ±1nm. Cela permet une sélection précise de la couleur, ce qui est critique dans des applications comme les indicateurs d'état où la signification des couleurs est standardisée.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut des courbes caractéristiques typiques pour chaque couleur de LED (R6, GH, BH), qui sont inestimables pour comprendre le comportement du composant dans des conditions non standard.

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

Les courbes montrent la relation exponentielle entre le courant direct et la tension directe. Pour toutes les couleurs, la tension augmente avec le courant. La LED rouge (R6) a une tension directe significativement plus basse pour un courant donné par rapport aux LED verte et bleue, ce qui est caractéristique des différents matériaux semi-conducteurs (AlGaInP vs. InGaN). Cette différence doit être prise en compte dans la conception du circuit de pilotage, en particulier dans les réseaux multi-couleurs.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Ces graphiques démontrent que l'intensité lumineuse augmente approximativement de manière linéaire avec le courant direct dans la plage de fonctionnement typique (jusqu'à ~20mA). Cependant, l'efficacité (lumens par watt) peut atteindre un pic à un courant spécifique puis diminuer en raison de l'échauffement et d'autres effets. Les concepteurs ne doivent pas supposer que la luminosité augmente indéfiniment de manière linéaire.

4.3 Intensité lumineuse vs. Température ambiante

C'est une courbe critique pour la gestion thermique. L'intensité lumineuse pour toutes les couleurs diminue lorsque la température ambiante augmente. La déclassement est significatif, en particulier pour les LED verte et bleue à base d'InGaN, qui sont généralement plus sensibles à la température que les LED rouges AlGaInP. Cela nécessite un dissipateur thermique ou un déclassement du courant dans les environnements à haute température pour maintenir la luminosité et la longévité.

4.4 Courbe de déclassement du courant direct

Cette courbe spécifie le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température augmente, le courant maximal autorisé doit être réduit pour éviter de dépasser la limite de dissipation de puissance du composant et de provoquer un emballement thermique. Le respect de cette courbe est essentiel pour la fiabilité.

4.5 Distribution spectrale

Les graphiques spectraux montrent l'intensité relative de la lumière émise en fonction des longueurs d'onde. La LED rouge (R6) a un pic plus étroit et mieux défini autour de 632 nm. La verte (GH) a un pic plus large autour de 518 nm, et la bleue (BH) a un pic autour de 468 nm. La forme et la largeur de ces spectres influencent le rendu des couleurs et la pureté de la lumière.

4.6 Diagramme de rayonnement

Les diagrammes de rayonnement polaires illustrent la distribution spatiale de la lumière. Les diagrammes fournis pour chaque couleur montrent un motif lambertien ou quasi-lambertien typique, cohérent avec l'angle de vision de 120 degrés. L'intensité est maximale à 0 degré (perpendiculaire à la face de la LED) et diminue vers les bords.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED 19-237B a un boîtier rectangulaire compact. Les dimensions clés (en mm) sont : Longueur : 2.0 ±0.2, Largeur : 1.6 ±0.2, Hauteur : 0.9 ±0.1. La cathode est identifiée par un marquage sur le boîtier. Un dessin coté détaillé est fourni, incluant l'espacement des plots et la géométrie des pastilles de soudure.

5.2 Empattement suggéré et identification de polarité

Un empreinte suggérée (land pattern) pour la conception PCB est incluse à titre de référence, avec des dimensions de 1.4mm x 0.8mm pour les pastilles. La fiche technique note explicitement qu'il s'agit d'une suggestion et que les concepteurs doivent la modifier en fonction de leur procédé d'assemblage spécifique et de leurs exigences de fiabilité. Une identification claire de la polarité (marquage de l'anode) est indiquée sur le dessus du boîtier pour éviter un placement incorrect.

6. Consignes de soudage et d'assemblage

Une manipulation et un soudage appropriés sont cruciaux pour les composants SMD. La 19-237B est conçue pour des profils de soudage par refusion standard avec une température de pointe de 260°C pendant un maximum de 10 secondes. Pour les réparations manuelles, le soudage à la main avec un fer à une température de 350°C est autorisé jusqu'à 3 secondes. Il est critique de suivre ces consignes pour éviter d'endommager la puce LED ou le boîtier plastique par une chaleur excessive. Le composant doit être stocké dans son emballage d'origine résistant à l'humidité jusqu'à son utilisation. S'il est exposé à une humidité ambiante au-delà des spécifications, un processus de séchage (baking) peut être requis avant la refusion pour éviter l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier due à la pression de vapeur pendant le soudage).

7. Conditionnement et informations de commande

Les LED sont fournies dans un conditionnement résistant à l'humidité sur bande porteuse embossée. Les dimensions de la bande sont spécifiées. La bobine a un diamètre standard de 7 pouces. Une étiquette sur la bobine fournit les informations clés pour la traçabilité et la vérification : Numéro de pièce client (CPN), Numéro de pièce fabricant (P/N), Quantité par conditionnement (QTY), Classe d'intensité lumineuse (CAT), Classe de chromaticité/longueur d'onde dominante (HUE), Classe de tension directe (REF), et Numéro de lot (LOT No). Ce système d'étiquetage assure une gestion correcte des matériaux et un contrôle des stocks.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

Lors de la conception avec la LED 19-237B, plusieurs facteurs doivent être pris en compte. Premièrement, toujours utiliser une résistance de limitation de courant en série avec la LED. Calculer la valeur de la résistance en fonction de la tension d'alimentation (V_supply), de la tension directe de la LED (V_F - utiliser la valeur max pour la fiabilité), et du courant direct souhaité (I_F). Formule : R = (V_supply - V_F) / I_F. Considérer la puissance nominale de la résistance. Deuxièmement, tenir compte des effets thermiques. Si l'application fonctionne à des températures ambiantes élevées, déclasser le courant direct selon la courbe fournie pour maintenir la longévité et un flux lumineux stable. Troisièmement, pour les applications multi-couleurs ou en réseau, spécifier des codes de tri stricts (CAT, HUE) pour assurer une uniformité visuelle sur toutes les LED. Quatrièmement, s'assurer que la conception des pastilles PCB fournit un cordon de soudure adéquat et une résistance mécanique suffisante. Enfin, considérer l'angle de vision (120°) lors de la conception de guides de lumière ou de lentilles pour l'application.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED traversantes plus grandes, le principal avantage de la 19-237B est son empreinte SMD miniature, permettant un assemblage automatisé et une miniaturisation des produits. Dans le paysage des LED SMD, ses principaux points de différenciation incluent sa taille de boîtier spécifique de 2.0x1.6mm, son large angle de vision de 120 degrés, et la disponibilité de trois couleurs primaires distinctes (rouge, vert, bleu) dans un même contour de boîtier. La puissance nominale différente (60mW pour le rouge, 95mW pour le vert/bleu) et les différentes tenues ESD la distinguent également des offres génériques. Sa compatibilité avec la refusion IR/vapeur standard et sa structure de tri claire la rendent adaptée à la fois au prototypage et à la production en grande série soucieuse de la qualité.

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

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?

R : 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 la longueur d'onde unique perçue qui correspond à la couleur vue par l'œil humain. Elles sont souvent proches mais pas identiques, en particulier pour les LED à spectre large.

Q : Pourquoi la tension directe est-elle différente pour la LED rouge par rapport aux LED verte et bleue ?

R : La tension directe est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. Les LED rouges utilisent typiquement de l'AlGaInP qui a une bande interdite plus basse (~1.8-2.0 eV) que l'InGaN utilisé pour les LED verte et bleue (~2.4-3.4 eV). Une bande interdite plus élevée nécessite une tension plus élevée pour "pousser" les électrons à la traverser.

Q : Comment interpréter les codes de tri (CAT, HUE, REF) sur l'étiquette de la bobine ?

R : Ces codes correspondent aux "bins" de performance définis dans la fiche technique. "CAT" est le bin d'intensité lumineuse (ex. : N, P, Q pour le vert). "HUE" est le bin de longueur d'onde dominante/chromaticité (ex. : 1, 2, 3 pour le vert). "REF" est le bin de tension directe. Spécifier ces codes garantit de recevoir des LED avec des caractéristiques étroitement regroupées.

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

R : La Valeur Maximale Absolue pour le courant direct continu (I_F) est de 25 mA. Par conséquent, 20mA est dans les spécifications. Cependant, vous devez vérifier que la dissipation de puissance résultante (P_d = V_F * I_F) ne dépasse pas la valeur nominale de 60 mW (R6) ou 95 mW (GH/BH), en particulier à haute température ambiante, en consultant la courbe de déclassement.

11. Étude de cas pratique de conception

Scénario : Conception d'un indicateur d'état multi-couleurs pour un appareil grand public.L'appareil nécessite un seul indicateur tri-couleurs (Rouge/Vert/Bleu) pour afficher l'alimentation, la veille et les défauts. En utilisant la série 19-237B, un concepteur placera trois LED (R6, GH, BH) à proximité sur le PCB. Pour assurer une cohérence de couleur, il spécifiera des bins stricts : par exemple, CAT=P pour toutes afin d'obtenir une luminosité élevée similaire, et HUE=2 pour la LED verte pour obtenir une teinte spécifique. Il concevra trois circuits de pilotage séparés, chacun avec une résistance de limitation de courant calculée pour la V_F spécifique de chaque couleur (ex. : 1.8V pour le rouge, 3.0V pour le vert/bleu à partir d'une alimentation 5V à 10mA). Il s'assurera également que le placement PCB prévoit une dissipation thermique adéquate et suit les dimensions de pastilles suggérées pour faciliter un soudage fiable lors de l'assemblage automatisé.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les Diodes Électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons du matériau de type n se recombinent avec les trous du matériau de type p dans la région active. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (particules de lumière). La couleur (longueur d'onde) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé dans la région active. La 19-237B utilise de l'AlGaInP pour l'émission rouge et de l'InGaN pour les émissions verte et bleue. Le boîtier plastique sert à protéger la puce semi-conductrice fragile, à façonner le faisceau lumineux (lentille) et à fournir les contacts électriques pour le montage en surface.

13. Tendances technologiques

Le marché des LED SMD continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une densité de puissance accrue et des tailles de boîtier encore plus petites. Il existe une forte tendance vers un meilleur rendu des couleurs et une meilleure cohérence (tri plus strict). De plus, l'intégration de l'électronique de contrôle, comme les pilotes à courant constant ou les contrôleurs à modulation de largeur d'impulsion (PWM), directement dans le boîtier LED ("LED intelligentes") devient plus courante. Les réglementations environnementales continuent de pousser à l'élimination des substances dangereuses et à l'amélioration de la recyclabilité. Les principes incarnés par la 19-237B—miniaturisation, compatibilité avec l'automatisation et capacité multi-couleurs—restent au cœur de ces développements en cours dans la technologie d'éclairage et d'indication à semi-conducteurs.