Fiche technique LED CMS 18-225A/R6GHW-B01/3T - Boîtier 3.2x1.6x1.3mm - Tension 2.0V/3.3V - Rouge/Verte Brillant - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série 18-225A représente une solution LED CMS (Dispositif à Montage en Surface) compacte et haute performance. Cette fiche technique couvre deux variantes principales de matériau de puce : la R6 (AlGaInP) pour une émission rouge brillant et la GH (InGaN) pour une émission verte brillant. Le composant est conditionné dans une résine blanche diffusante. Son avantage principal réside dans son empreinte significativement réduite par rapport aux LED traditionnelles à broches, permettant une densité de placement plus élevée sur les cartes de circuits imprimés (PCB), une réduction des besoins en espace de stockage, et contribuant finalement à la miniaturisation des équipements finaux. Sa construction légère en fait également un choix idéal pour les applications où l'espace et le poids sont des contraintes critiques.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Faire fonctionner le composant au-delà de ces limites peut causer des dommages permanents. Les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Tension inverse (V_R):5 V (pour R6 et GH). Dépasser cette valeur peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct (I_F):25 mA (DC continu pour R6 et GH).
• Courant direct de crête (I_FP):60 mA pour R6, 100 mA pour GH. Cette valeur est spécifiée pour un cycle de service de 1/10 et une fréquence de 1 kHz, adaptée à un fonctionnement en impulsions.
• Dissipation de puissance (P_d):60 mW pour R6, 95 mW pour GH. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sans dépasser ses limites thermiques.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du Corps Humain (HBM):2000 V pour R6, 150 V pour GH. La variante GH (InGaN) est plus sensible aux décharges électrostatiques, nécessitant des précautions de manipulation plus strictes.
• Température de fonctionnement (T_opr):-40°C à +85°C. Ceci définit la plage de température ambiante pour un fonctionnement fiable.
• Température de stockage (T_stg):-40°C à +90°C.
• Température de soudage (T_sol):Soudage par refusion : Pic à 260°C maximum pendant 10 secondes. Soudage manuel : 350°C maximum pendant 3 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à Ta=25°C et un courant de test standard de I_F=10mA, sauf indication contraire. Ils définissent la sortie lumineuse et le comportement électrique de la LED.

• Intensité lumineuse (I_v):R6 : 28,5 à 72,0 mcd (typique). GH : 72,0 à 180 mcd (typique). La puce GH produit une intensité lumineuse significativement plus élevée dans les mêmes conditions d'alimentation.
• Angle de vision (2θ_1/2):130 degrés (typique). Cet angle de vision large est caractéristique du boîtier en résine blanche diffusante, fournissant un diagramme d'émission quasi-lambertien adapté à l'éclairage de surface et aux indicateurs.
• Longueur d'onde de crête (λ_p):R6 : 632 nm (typique). GH : 518 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d):R6 : 615-625 nm. GH : 520-535 nm. C'est la perception monocromatique de la couleur de la LED par l'œil humain. Les tolérances sont de ±1nm.
• Largeur de bande spectrale (Δλ):R6 : 20 nm (typique). GH : 35 nm (typique). Ceci indique la pureté spectrale ; une largeur de bande plus petite signifie une couleur plus saturée.
• Tension directe (V_F):R6 : 1,7-2,4 V (Typique 2,0V). GH : 2,7-3,7 V (Typique 3,3V). La chute de tension est fonction de la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur. La tolérance est de ±0,10V.
• Courant inverse (I_R):R6 : 10 μA max à V_R=5V. GH : 50 μA max à V_R=5V.

3. Explication du système de tri (Binning)

Les LED sont triées (binning) en fonction de paramètres optiques clés pour assurer l'homogénéité au sein d'un lot de production et pour les besoins de conception.

3.1 Tri par intensité lumineuse

R6 (Rouge):

• Bin N : 28,5 - 45,0 mcd
• Bin P : 45,0 - 72,0 mcd

GH (Verte):

• Bin Q1 : 72,0 - 90,0 mcd
• Bin Q2 : 90,0 - 112 mcd
• Bin R1 : 112 - 140 mcd
• Bin R2 : 140 - 180 mcd

La tolérance sur l'intensité lumineuse est de ±11%.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante (GH verte uniquement)

Les LED vertes sont en outre triées par longueur d'onde dominante pour contrôler l'homogénéité de la couleur.

• Bin 1 : 520 - 525 nm
• Bin 2 : 525 - 530 nm
• Bin 3 : 530 - 535 nm

La tolérance sur la longueur d'onde dominante est de ±1nm.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Caractéristiques R6 (Rouge AlGaInP)

Les courbes fournies illustrent les relations clés :

• Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V) :Montre la relation exponentielle. La tension directe augmente avec le courant et diminue légèrement avec l'augmentation de la température.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :La sortie lumineuse augmente linéairement avec le courant dans la plage de fonctionnement normale avant les effets de saturation.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :La sortie lumineuse diminue lorsque la température ambiante augmente en raison de la réduction de l'efficacité quantique interne et de l'augmentation de la recombinaison non radiative. Cette déclassement est critique pour la gestion thermique.
• Courbe de déclassement du courant direct :Spécifie le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Le courant doit être réduit à des températures plus élevées pour rester dans la limite de dissipation de puissance.
• Distribution spectrale :Montre le pic d'émission autour de 632 nm avec une largeur de bande typique de 20 nm.
• Diagramme de rayonnement :Représente la distribution spatiale de l'intensité, confirmant le large angle de vision de 130 degrés avec un profil quasi-lambertien.

4.2 Caractéristiques GH (Verte InGaN)

Les courbes GH montrent des relations similaires mais avec des valeurs quantitatives différentes :

• Tension directe plus élevée (typique 3,3V contre 2,0V pour R6).
• Dépendance différente de l'intensité lumineuse et de la tension directe par rapport à la température.
• Spectre centré autour de 518 nm avec une largeur de bande plus large de 35 nm.
• Un profil de déclassement du courant direct différent en raison de sa puissance de dissipation nominale différente (95 mW contre 60 mW).

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier CMS a les dimensions clés suivantes (en mm, tolérance ±0,1mm sauf indication) :

• Longueur : 3,2 mm
• Largeur : 1,6 mm
• Hauteur : 1,3 mm ±0,2 mm
• Largeur des plots : 0,4 mm ±0,15 mm
• Longueur des plots : 0,7 mm ±0,1 mm
• Pas des plots : 1,6 mm

5.2 Identification de la polarité et conception des pastilles

La cathode est marquée. Une disposition recommandée des pastilles de soudure est fournie avec les dimensions : largeur de pastille 0,8mm, longueur 0,8mm, avec un espacement de 0,4mm entre les pastilles. Ceci est une suggestion ; la conception des pastilles doit être optimisée en fonction du procédé de fabrication spécifique du PCB et des exigences thermiques. Le document souligne que la dimension des pastilles peut être modifiée selon les besoins individuels.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Procédé de soudage

Le composant est compatible avec les procédés de refusion infrarouge et à vapeur de phase. Un profil de soudage par refusion sans plomb est spécifié :

• Préchauffage : 150-200°C pendant 60-120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (217°C) : 60-150 secondes.
• Température de pic : 260°C maximum.
• Temps à ±5°C du pic : 10 secondes maximum.
• Vitesse de montée en température : 3°C/sec maximum.
• Vitesse de refroidissement : 6°C/sec maximum.

Notes critiques :Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois. Aucune contrainte ne doit être appliquée sur le corps de la LED pendant le chauffage. Le PCB ne doit pas être déformé après le soudage.

6.2 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les composants sont conditionnés dans des sacs barrières résistants à l'humidité avec dessiccant.

• Avant ouverture :Conserver à ≤30°C et ≤90% d'HR.
• Après ouverture :La "durée de vie au sol" est de 1 an à ≤30°C et ≤60% d'HR. Les pièces non utilisées doivent être reconditionnées dans un emballage étanche à l'humidité.
• Séchage (Baking) :Si l'indicateur de dessiccant change ou si le temps de stockage est dépassé, sécher à 60±5°C pendant 24 heures avant utilisation pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications des bandes et des bobines

Les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée de 8 mm de large, enroulées sur des bobines de 7 pouces de diamètre. La quantité chargée est de 3000 pièces par bobine. Les dimensions détaillées de la bobine et de la bande porteuse sont fournies dans la fiche technique.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient plusieurs codes :

• P/N : Numéro de produit (ex. : 18-225A/R6GHW-B01/3T).
• QTY : Quantité conditionnée.
• CAT : Classe d'intensité lumineuse (Code de bin, ex. : P, R1).
• HUE : Coordonnées chromatiques & Classe de longueur d'onde dominante (ex. : Bin 2).
• REF : Classe de tension directe.
• LOT No : Numéro de lot traçable.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Comme listé dans la fiche technique :

• Rétroéclairage pour tableaux de bord et commutateurs automobiles.
• Équipements de télécommunication : Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones et télécopieurs.
• Rétroéclairage plat pour petits écrans LCD, commutateurs et symboles.
• Indicateur à usage général et voyants de statut dans l'électronique grand public, les contrôles industriels et les appareils électroménagers.

8.2 Considérations de conception critiques

Limitation de courant :Une résistance de limitation de courant externe estabsolument obligatoire. La tension directe de la LED a un coefficient de température négatif et une tolérance serrée. Une petite augmentation de la tension d'alimentation peut provoquer une augmentation importante, potentiellement destructrice, du courant direct. La valeur de la résistance doit être calculée sur la base de la tension d'alimentation (V_CC), de la tension directe typique de la LED (V_F), et du courant direct souhaité (I_F) : R = (V_CC- V_F) / I_F. Gestion thermique :Bien qu'il s'agisse d'un petit composant CMS, la dissipation de puissance (jusqu'à 95mW pour GH) doit être prise en compte, en particulier à haute température ambiante. Respectez la courbe de déclassement du courant direct. Assurez une surface de cuivre adéquate sur le PCB (en utilisant la conception de pastille thermique) pour évacuer la chaleur de la jonction de la LED.Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Mettez en œuvre les procédures standard de manipulation ESD, en particulier pour la variante GH (InGaN) plus sensible. Envisagez d'utiliser des dispositifs de protection ESD sur les lignes sensibles si la LED est dans une zone accessible à l'utilisateur.

9. Comparaison et différenciation technique

La série 18-225A offre un avantage clair par rapport aux LED traversantes plus grandes en termes d'espace sur carte et de compatibilité avec l'assemblage automatisé. Dans le paysage des LED CMS, ses principaux points de différenciation sont :

• Large angle de vision (130°) :La résine blanche diffusante fournit un diagramme d'émission très large et uniforme, idéal pour les applications nécessitant une visibilité grand angle plutôt qu'un faisceau focalisé.
• Options de deux matériaux de puce :Proposer à la fois l'AlGaInP (R6) et l'InGaN (GH) dans la même empreinte de boîtier offre une flexibilité de conception pour des paires d'indicateurs rouge/vert ou des applications multicolores.
• Tri détaillé :La fourniture de plusieurs classes d'intensité lumineuse et de longueur d'onde permet aux concepteurs de sélectionner des composants pour des applications nécessitant une homogénéité stricte de luminosité ou de couleur.
• Robuste compatibilité refusion :Des profils de refusion sans plomb clairement définis et des informations de manipulation de la sensibilité à l'humidité soutiennent les procédés de fabrication modernes à grand volume.

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

Q1 : Puis-je alimenter cette LED directement depuis une alimentation logique 5V ou 3,3V ?R :No.Vous devez toujours utiliser une résistance de limitation de courant en série. Par exemple, avec une alimentation 5V et une LED verte (V_F~3,3V) à I_F=20mA : R = (5V - 3,3V) / 0,020A = 85 Ohms. Utilisez la valeur standard supérieure (ex. : 82 ou 100 Ohms) et vérifiez le courant réel et la dissipation de puissance.

Q2 : Pourquoi la tenue aux décharges électrostatiques (ESD) de la LED verte (GH) est-elle inférieure à celle de la rouge (R6) ?R : C'est une propriété fondamentale du matériau. Les LED à base d'InGaN (bleu, vert, blanc) ont généralement des tensions de tenue ESD plus faibles que les LED à base d'AlGaInP (rouge, ambre). Cela nécessite une manipulation plus prudente pour la variante verte.

Q3 : Que signifie la couleur "blanche diffusante" de la résine pour la sortie lumineuse ?R : La résine diffusante disperse la lumière émise par la puce, créant un angle de vision plus large et plus uniforme (130°) et donnant à la LED non alimentée une apparence blanche. Elle adoucit la sortie lumineuse, la rendant moins ponctuelle et plus adaptée à l'éclairage de panneaux.

Q4 : Comment interpréter les codes de tri lors de la commande ?R : Spécifiez les codes de classe CAT (luminosité) et HUE (couleur pour le vert) requis en fonction de la tolérance de votre application aux variations de luminosité et de couleur. Pour les indicateurs non critiques, une classe plus large peut être acceptable et économique. Pour les réseaux de rétroéclairage où l'uniformité est clé, spécifier une classe serrée est crucial.

11. Étude de cas d'intégration

Scénario :Conception d'un panneau de commande compact avec des indicateurs de statut multiples.Exigence :Rouge pour "Défaut", Vert pour "Prêt". L'espace est extrêmement limité. Les indicateurs doivent être clairement visibles sous un large angle. Le processus d'assemblage utilise un placement CMS automatisé et un soudage par refusion.Mise en œuvre de la solution :

1. Sélection des composants :Utiliser 18-225A/R6 pour le rouge et 18-225A/GH pour le vert. L'empreinte identique de 3,2x1,6mm simplifie le placement sur le PCB.
2. Conception du circuit :Pour un rail système 3,3V :
   • LED rouge : R = (3,3V - 2,0V) / 0,010A = 130 Ohms. Utiliser une résistance de 130Ω ou 120Ω. Puissance dans R : (1,3V^2)/130Ω ≈ 13mW.
   • LED verte : R = (3,3V - 3,3V) / 0,010A = 0 Ohms. Ceci est problématique. Une alimentation 3,3V est à la V_Ftypique de la LED verte, ne laissant aucune marge de tension pour la résistance. Solution : a) Utiliser un courant plus faible (ex. : 5mA), b) Utiliser une tension d'alimentation plus élevée pour le circuit LED, ou c) Utiliser un pilote à courant constant.
3. Placement sur PCB :Placer les LED près du bord du panneau. Utiliser les pastilles de soudure recommandées ou légèrement plus grandes, connectées à une petite zone de cuivre pour la dissipation thermique. S'assurer que les marquages de polarité sur la sérigraphie correspondent au marquage de cathode sur la LED.
4. Fabrication :Programmer la machine de placement pour la taille de corps 3,2x1,6mm. Suivre précisément le profil de refusion spécifié. Stocker les bobines ouvertes dans des armoires sèches si elles ne sont pas utilisées immédiatement.
5. Tri (Binning) :Pour ce panneau avec plusieurs indicateurs identiques, spécifier une seule classe de luminosité (ex. : CAT P pour le rouge, CAT R1 pour le vert) pour assurer une apparence uniforme sur toutes les unités.

12. Introduction au principe technologique

Les LED sont des diodes semi-conductrices qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. L'énergie libérée lors de cette recombinaison est émise sous forme de photons (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.

• R6 (AlGaInP) :Le Phosphure d'Aluminium Gallium Indium est un système de matériau utilisé pour produire des LED à haute efficacité dans le spectre rouge, orange et ambre. Il possède une bande interdite directe adaptée à une émission lumineuse efficace.
• GH (InGaN) :Le Nitrure de Gallium Indium est le système de matériau pour les LED bleues, vertes et blanches. En faisant varier la teneur en indium, la bande interdite peut être ajustée. Atteindre une émission verte à haute efficacité ("fossé vert") a été un défi historique dans ce système de matériau.

La lumière de la minuscule puce semi-conductrice est encapsulée dans un boîtier en résine époxy ou silicone. La résine "blanche diffusante" contient des particules de diffusion qui randomisent la direction des photons, créant le diagramme d'émission large et uniforme. Le boîtier fournit également une protection mécanique, des contacts électriques et aide à la dissipation thermique.

13. Tendances de l'industrie

Le marché des LED CMS continue d'évoluer, poussé par les demandes de miniaturisation, d'efficacité accrue et de réduction des coûts. Les tendances pertinentes pour des composants comme le 18-225A incluent :

• Efficacité accrue :Les améliorations continues dans la croissance épitaxiale et la conception des puces conduisent à une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt électrique), permettant soit des indicateurs plus brillants, soit une consommation d'énergie plus faible.
• Amélioration de l'homogénéité des couleurs :Les progrès dans le contrôle de fabrication et des stratégies de tri plus sophistiquées permettent des tolérances de couleur et de luminosité plus serrées, ce qui est critique pour des applications comme les réseaux de rétroéclairage et les écrans couleur complets.
• Gamme de couleurs élargie :Le développement de nouveaux luminophores et d'émetteurs à bande étroite (comme les points quantiques) permet d'obtenir des LED avec des couleurs plus saturées, élargissant l'espace colorimétrique réalisable pour les écrans.
• Intégration :La tendance à intégrer plusieurs puces LED (RGB, RGBW), des circuits de contrôle et même des composants passifs dans un module de boîtier unique se poursuit, simplifiant l'assemblage des produits finaux.
• Accent sur la fiabilité :Alors que les LED pénètrent les marchés automobile, industriel et médical, l'accent est mis sur les données de fiabilité à long terme, l'analyse des modes de défaillance et la qualification dans des conditions environnementales sévères (haute température, humidité, cyclage thermique).

Bien que des formats de boîtier plus récents et plus petits (ex. : 0201, 01005) existent, l'empreinte 3,2x1,6mm reste un cheval de bataille populaire et robuste pour les applications d'indicateur et de rétroéclairage à usage général, offrant un bon équilibre entre taille, luminosité, facilité de manipulation et performance thermique.