Fiche technique LED CMS 18-225/R6G6C-A01/3T - Dimensions 1,6x0,8x0,5mm - Tension 2,0V - Puissance 60mW - Rouge vif / Vert jaune vif - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

La série 18-225 représente un composant LED CMS compact, conçu pour les applications électroniques modernes nécessitant une miniaturisation et une haute fiabilité. Cette fiche technique couvre deux variantes principales identifiées par leurs codes de puce : R6 (Rouge Vif) et G6 (Vert Jaune Vif). L'avantage principal de ce produit réside dans son empreinte significativement réduite par rapport aux LED traditionnelles à broches, permettant aux concepteurs d'obtenir des cartes de circuits imprimés (PCB) plus petites, une densité de composants plus élevée et, in fine, des équipements finaux plus compacts. Sa construction légère en fait également un choix idéal pour les applications portables et miniatures.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

Le composant est fourni sur bande de 8 mm enroulée sur bobine de 7 pouces de diamètre, garantissant la compatibilité avec les équipements standards d'assemblage automatique par pick-and-place, ce qui rationalise les processus de fabrication en grande série. Il est qualifié pour les techniques de soudage par refusion infrarouge (IR) et en phase vapeur, respectant les exigences courantes d'assemblage sans plomb. Le produit est conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses). Étant de type monochrome, chaque composant émet une longueur d'onde lumineuse unique et spécifique, définie par son matériau de puce.

1.2 Applications et marchés cibles

La LED 18-225 trouve son utilité dans un large éventail d'applications nécessitant un éclairage indicateur petit et fiable. Les principaux domaines d'application incluent le rétroéclairage des tableaux de bord d'instrumentation et des claviers à membrane. Dans les équipements de télécommunication, elle sert de voyant d'état et de rétroéclairage de clavier. Elle convient également pour le rétroéclairage plat des écrans à cristaux liquides (LCD), des légendes d'interrupteurs et des symboles. Sa nature polyvalente en fait un composant de choix pour l'électronique grand public, les contrôles industriels et divers systèmes embarqués.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des paramètres électriques, optiques et thermiques spécifiés pour la LED 18-225, essentiels pour une conception de circuit fiable et une prédiction des performances.

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 normal. Pour les deux variantes R6 et G6, le courant direct continu maximal (I_F) est de 25 mA. Un courant direct de crête (I_FP) plus élevé de 60 mA est autorisé en conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 à 1 kHz. La tension inverse maximale (V_R) est de 5 V. La dissipation de puissance (P_d) pour chaque LED est limitée à 60 mW. Le composant peut résister à une décharge électrostatique (ESD) de 2000 V selon le modèle du corps humain (HBM). La plage de température de fonctionnement (T_opr) est spécifiée de -40°C à +85°C, avec une plage de température de stockage (T_stg) légèrement plus large de -40°C à +90°C. Les profils de température de soudage sont critiques : la soudure par refusion ne doit pas dépasser 260°C pendant 10 secondes, tandis que la soudure manuelle doit être limitée à 350°C pendant 3 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les caractéristiques électro-optiques sont mesurées à une température de jonction standard (T_a) de 25°C et un courant direct (I_F) de 20 mA, sauf indication contraire. Elles représentent les conditions de fonctionnement typiques.

2.2.1 Intensité lumineuse et angle de vision

L'intensité lumineuse (I_v) est la luminosité perçue de la LED. Pour la puce R6 (Rouge), l'intensité minimale est de 45,0 mcd, avec un maximum de 112 mcd. La puce G6 (Vert Jaune) a un minimum de 28,5 mcd et un maximum de 72,0 mcd. La fiche technique indique une tolérance de ±11% sur l'intensité lumineuse. Les deux LED présentent un large angle de vision (2θ1/2) de 120 degrés, offrant un motif d'émission de lumière large et diffus, adapté aux applications de voyants.

2.2.2 Caractéristiques spectrales

La longueur d'onde de crête (λ_p) pour la puce R6 est typiquement de 632 nm, et pour la puce G6, de 575 nm. La longueur d'onde dominante (λ_d), qui corrèle plus étroitement avec la couleur perçue, est spécifiée avec une plage : 617,0 nm à 625,0 nm pour R6, et 567,5 nm à 575,5 nm pour G6, avec une tolérance de ±1 nm. La largeur de bande spectrale (Δλ) pour les deux est d'environ 20 nm, indiquant la pureté spectrale de la lumière émise.

2.2.3 Paramètres électriques

La tension directe (V_F) pour les deux types de LED à 20 mA a une valeur typique de 2,0 V, avec un minimum de 1,7 V et un maximum de 2,4 V. La tolérance est notée à ±0,10 V. Le courant inverse (I_R) est spécifié à un maximum de 10 μA lorsqu'une polarisation inverse de 5 V est appliquée, indiquant de bonnes caractéristiques de diode.

3. Explication du système de classement (binning)

Pour garantir l'uniformité de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en classes (bins) en fonction des paramètres mesurés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences d'uniformité spécifiques pour l'application.

3.1 Classement par intensité lumineuse

La LED R6 (Rouge) est classée en quatre groupes d'intensité lumineuse : P1 (45,0-57,0 mcd), P2 (57,0-72,0 mcd), Q1 (72,0-90,0 mcd) et Q2 (90,0-112 mcd). La LED G6 (Vert Jaune) est classée en quatre groupes : N1 (28,5-36,0 mcd), N2 (36,0-45,0 mcd), P1 (45,0-57,0 mcd) et P2 (57,0-72,0 mcd).

3.2 Classement par longueur d'onde dominante (G6 uniquement)

Pour la variante G6, un classement supplémentaire est effectué sur la base de la longueur d'onde dominante. Les classes sont C15 (567,5-569,5 nm), C16 (569,5-571,5 nm), C17 (571,5-573,5 nm) et C18 (573,5-575,5 nm). Cela permet un appariement précis des couleurs dans les applications où des teintes vert-jaune spécifiques sont critiques.

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques donnent un aperçu de la façon dont les performances de la LED varient avec les conditions de fonctionnement, ce qui est essentiel pour une conception robuste.

4.1 Courant direct vs. Tension directe (Courbe IV)

La courbe typique montre la relation exponentielle entre le courant direct et la tension directe. Pour les deux types R6 et G6, au point de fonctionnement recommandé de 20 mA, la tension est typiquement de 2,0V. Les concepteurs doivent utiliser une résistance de limitation de courant ou un pilote à courant constant pour garantir que la LED fonctionne dans sa plage de courant spécifiée, car une petite augmentation de tension peut entraîner une augmentation importante et potentiellement dommageable du courant.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Cette courbe démontre que l'intensité lumineuse augmente approximativement de manière linéaire avec le courant direct jusqu'à un certain point. Le fonctionnement au courant spécifié de 20 mA fournit le flux lumineux nominal. Dépasser le courant continu maximal peut augmenter temporairement la luminosité mais réduira la durée de vie et la fiabilité en raison de l'augmentation de la température de jonction.

4.3 Intensité lumineuse vs. Température ambiante

Le flux lumineux d'une LED diminue lorsque la température ambiante (et par conséquent, de jonction) augmente. La courbe de déclassement thermique est cruciale pour les applications fonctionnant dans des environnements à température élevée. Le flux lumineux de la LED peut chuter significativement lorsque la température approche la limite maximale de fonctionnement de 85°C. Les concepteurs doivent en tenir compte pour garantir une luminosité suffisante dans toutes les conditions de fonctionnement.

4.4 Distribution spectrale

Les graphiques spectraux pour R6 et G6 montrent l'intensité relative de la lumière émise en fonction des longueurs d'onde. Le graphique R6 est centré autour de 632 nm (rouge), tandis que le graphique G6 est centré autour de 575 nm (vert-jaune). La largeur de bande de 20 nm indique une émission de couleur relativement étroite et saturée.

4.5 Diagramme de rayonnement

Le diagramme de rayonnement polaire confirme visuellement l'angle de vision de 120 degrés. L'intensité est maximale le long de l'axe central (0°) et diminue symétriquement jusqu'à 50% de sa valeur de crête à ±60° de l'axe.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions et dessins du boîtier

La LED 18-225 a un boîtier CMS compact. Les dimensions clés incluent une longueur de corps de 1,6 mm, une largeur de 0,8 mm et une hauteur de 0,5 mm (avec une tolérance de ±0,1 mm sauf indication contraire). Le boîtier comporte deux électrodes sur la face inférieure.

5.2 Identification de la polarité et conception des pastilles

La polarité est clairement marquée. La cathode est identifiée par un marquage vert sur le dessus du boîtier pour la LED G6 et un marquage rouge pour la LED R6. Sur la face inférieure, la cathode est la pastille la plus grande ou celle avec un coin chanfreiné. Un schéma de pastilles de soudure recommandé est fourni, suggérant des dimensions pour assurer une soudure fiable et un bon alignement pendant la refusion. La fiche technique souligne que ces dimensions de pastilles sont données à titre indicatif uniquement et doivent être modifiées en fonction des règles de conception PCB spécifiques et des exigences du processus.

6. Guide de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Pour l'assemblage sans plomb, un profil de température spécifique doit être suivi. La zone de préchauffage doit être entre 150°C et 200°C pendant 60-120 secondes. Le temps au-dessus de la température de liquidus de la soudure (217°C) doit être de 60-150 secondes. La température maximale du corps du boîtier ne doit pas dépasser 260°C, et le temps au-dessus de 255°C doit être limité à un maximum de 30 secondes. Le taux de chauffage maximal doit être de 6°C/sec, et le taux de refroidissement maximal de 3°C/sec. Le respect de ce profil prévient les chocs thermiques et assure des connexions de soudure fiables sans endommager la résine époxy de la LED ou la puce semi-conductrice.

6.2 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans un sac résistant à l'humidité avec un dessicant. Le sac ne doit pas être ouvert avant que les composants ne soient prêts à être utilisés. Avant ouverture, les conditions de stockage doivent être de 30°C ou moins et 90% d'humidité relative (HR) ou moins. Après ouverture, les composants ont une "durée de vie au sol" d'un an s'ils sont stockés à 30°C/60% HR ou moins. Les LED non utilisées doivent être rescellées dans un emballage étanche à l'humidité. Si l'indicateur de dessicant montre une absorption d'humidité ou si le temps de stockage est dépassé, un traitement de séchage à 60°C ±5°C pendant 24 heures est requis pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant la soudure par refusion.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bobine et de la bande

Les composants sont fournis sur bande porteuse embossée d'une largeur de 8 mm, enroulée sur une bobine standard de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 3000 pièces. Les dimensions détaillées de la bobine et de la bande sont fournies pour assurer la compatibilité avec les chargeurs automatiques.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient plusieurs codes clés : CPN (Numéro de produit client), P/N (Numéro de produit du fabricant, ex. : 18-225/R6G6C-A01/3T), QTY (Quantité par conditionnement), CAT (Classe d'intensité lumineuse / Code de bin), HUE (Coordonnées chromatiques & Classe de longueur d'onde dominante), REF (Classe de tension directe) et LOT No (Numéro de lot traçable). Comprendre ces codes est essentiel pour le contrôle des stocks et pour garantir l'utilisation du bon classe de composant en production.

8. Considérations de conception d'application

8.1 La limitation de courant est obligatoire

Une note de conception critique est la nécessité d'utiliser une résistance série de limitation de courant (ou un pilote à courant constant actif) avec cette LED. La tension directe a une tolérance et un coefficient de température négatif (diminue lorsque la température augmente). Sans limitation de courant, même une petite augmentation de la tension d'alimentation ou une diminution de V_F due à l'échauffement peut provoquer une augmentation incontrôlée du courant, entraînant une défaillance rapide. La valeur de la résistance peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alim - V_F) / I_F, où V_F est la valeur typique ou maximale de la fiche technique, et I_F est le courant de fonctionnement souhaité (par exemple, 20 mA).

8.2 Gestion thermique

Bien que le boîtier soit petit, la gestion de la chaleur est importante pour la longévité et la stabilité du flux lumineux. La dissipation de puissance maximale est de 60 mW. À 20 mA et une V_F typique de 2,0V, la puissance dissipée est de 40 mW, ce qui est dans les limites. Cependant, dans des environnements à température ambiante élevée ou si elle est pilotée à des courants plus élevés, une attention particulière doit être portée au routage du PCB. Fournir une surface de cuivre adéquate autour des pastilles de la LED aide à évacuer la chaleur de la jonction. La courbe de déclassement thermique doit être consultée pour estimer la perte de luminosité dans les environnements chauds.

8.3 Conception optique

L'angle de vision de 120 degrés fournit une lueur large et diffuse. Pour les applications nécessitant un faisceau plus directionnel, des optiques secondaires telles que des lentilles ou des guides de lumière peuvent être employées. La petite taille de la LED la rend adaptée à une intégration dans des espaces restreints derrière des panneaux ou des écrans.

9. Comparaison et différenciation techniques

La principale différenciation de la LED 18-225 réside dans son empreinte miniature de 1,6x0,8mm, qui est plus petite que de nombreuses LED CMS traditionnelles comme les boîtiers 0603 (1,6x0,8mm) ou 0402 (1,0x0,5mm), bien que son profil de hauteur soit similaire. Son avantage clé est la disponibilité d'une couleur vert-jaune vif spécifique (G6) avec un classement de longueur d'onde précis, ce qui est moins courant que le vert standard. La combinaison d'un large angle de vision de 120 degrés et d'une intensité lumineuse relativement élevée pour sa taille (surtout la variante R6) offre un bon équilibre entre luminosité et couverture de la zone de vision. Sa compatibilité avec les processus standards de refusion sans plomb et sa conformité RoHS l'alignent sur les réglementations environnementales modernes.

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 à laquelle le spectre d'émission a son intensité maximale. La longueur d'onde dominante (λ_d) est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui correspondrait à la couleur perçue de la LED. Pour les LED à spectre étroit, elles sont souvent proches, mais λ_d est plus pertinente pour la spécification de couleur dans des applications comme les voyants et les affichages.

10.2 Puis-je piloter cette LED à 30 mA pour plus de luminosité ?

Piloter la LED à 30 mA dépasse la valeur maximale absolue pour le courant direct continu (25 mA). Bien que cela puisse produire plus de lumière initialement, cela augmentera significativement la température de jonction, accélérera la dépréciation du flux lumineux (décroissance de la lumière dans le temps) et réduira drastiquement la durée de vie opérationnelle. Ce n'est pas recommandé pour une conception fiable.

10.3 Comment interpréter les codes de classe (CAT, HUE) sur l'étiquette ?

Le code CAT correspond à la classe d'intensité lumineuse (ex. : P1, N2). Le code HUE correspond à la classe de couleur/longueur d'onde (ex. : C16 pour G6). Utiliser des composants de la même classe dans un produit garantit une uniformité de luminosité et d'apparence de couleur. Pour les applications non critiques, n'importe quelle classe dans les spécifications peut être utilisée, mais pour la cohérence, spécifier et contrôler le code de classe lors de l'approvisionnement est essentiel.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

11.1 Exemple : Circuit de voyant de tableau de bord

Considérons la conception d'un voyant de tableau de bord automobile 12V utilisant la LED R6. En supposant une V_F typique de 2,0V et un I_F souhaité de 20 mA. La résistance série requise est R = (12V - 2,0V) / 0,020A = 500 Ohms. La valeur standard la plus proche est 510 Ohms. Recalcul du courant : I_F = (12V - 2,0V) / 510Ω ≈ 19,6 mA, ce qui est sûr et conforme aux spécifications. La puissance dissipée dans la résistance est (10V)^2 / 510Ω ≈ 0,196W, donc une résistance de 1/4 de watt est suffisante. Le large angle de vision garantit que le voyant est visible depuis différentes positions du conducteur.

11.2 Exemple : Rétroéclairage multi-LED avec couleur uniforme

Pour un rétroéclairage de clavier nécessitant plusieurs LED G6 de couleur identique, il est impératif de spécifier le code de classe HUE (ex. : C17) lors de l'approvisionnement. De plus, piloter toutes les LED depuis la même source de courant constant ou utiliser des résistances individuelles avec une tolérance serrée (1%) aide à minimiser les variations de luminosité causées par les différences de tension directe. La taille compacte permet un espacement serré entre les touches.

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. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé. La LED R6 utilise une puce AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium), conçue pour produire de la lumière rouge. La LED G6 utilise également une puce AlGaInP mais avec une composition différente pour produire de la lumière vert-jaune. La résine époxy d'encapsulation sert à protéger la puce, à façonner le faisceau lumineux et peut inclure des luminophores ou des colorants, bien que dans cette version "Water Clear", elle soit transparente.

13. Tendances et contexte technologiques

La LED 18-225 représente un produit mature dans le paysage des LED indicateurs CMS. La tendance générale dans ce secteur continue vers des tailles de boîtier encore plus petites (ex. : 01005, 0,4x0,2mm), une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt) et une fiabilité améliorée. Il y a également une intégration croissante de l'électronique de pilotage au sein du boîtier LED lui-même ("LED intelligentes"). Cependant, des composants comme la 18-225 restent très pertinents en raison de leur fiabilité éprouvée, leur faible coût, leur facilité d'utilisation et leur large disponibilité. Ils servent de blocs de construction fondamentaux dans d'innombrables dispositifs électroniques où un éclairage indicateur simple et fiable est requis. L'accent mis sur la fabrication sans plomb et conforme RoHS, comme on le voit dans cette fiche technique, reflète le virage de l'industrie vers une production électronique respectueuse de l'environnement.