Fiche technique LED CMS 19-137/R6GHBHC-A01/2T - Multicolore - 20mA - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La série 19-137 est une LED à montage en surface compacte conçue pour les applications à haute densité. Son facteur de forme réduit permet des réductions significatives de la taille de la carte et de l'encombrement de l'équipement. La série est disponible en plusieurs couleurs (rouge vif, vert et bleu) utilisant différents matériaux semi-conducteurs, offrant une flexibilité de conception pour divers besoins d'indication et de rétroéclairage.

1.1 Avantages principaux

• Miniaturisation :Significativement plus petite que les LED à broches, permettant une densité de montage plus élevée et des produits finaux plus compacts.
• Légèreté :Idéale pour les applications miniatures et portables.
• Compatibilité :Conditionnée en bande de 8mm sur bobines de 7 pouces pour une compatibilité avec les équipements de placement automatique.
• Robuste compatibilité de processus :Adaptée aux processus de soudage par refusion infrarouge et en phase vapeur.
• Conformité environnementale :Sans plomb et conforme RoHS. Inclut une protection ESD (2000V HBM).

1.2 Applications cibles

• Rétroéclairage pour tableaux de bord, interrupteurs et symboles.
• Indicateurs pour équipements de télécommunication (téléphones, télécopieurs).
• Rétroéclairage plat pour panneaux LCD.
• Applications d'indication à usage général.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Tous les paramètres sont spécifiés à une température ambiante (Ta) de 25°C. Dépasser ces limites peut causer des dommages permanents.

• Tension inverse (V_R) :5V
• Courant direct continu (I_F) :25 mA
• Courant direct de crête (I_FP) :60 mA (R6/Rouge), 100 mA (GH/Vert, BH/Bleu) à un cycle de service de 1/10, 1kHz.
• Dissipation de puissance (P_d) :60 mW (R6), 95 mW (GH, BH).
• Température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C
• Température de stockage (T_stg) :-40°C à +90°C
• Température de soudage :Refusion : 260°C pendant 30 secondes. Soudage manuel : 350°C pendant 3 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesuré à Ta=25°C et I_F=20mA, sauf indication contraire. Les valeurs typiques sont fournies à titre indicatif ; la conception doit être basée sur les spécifications minimum/maximum.

Note sur les tolérances :Intensité lumineuse (±11%), Longueur d'onde dominante (±1nm), Tension directe (±0.10V).

3. Explication du système de tri

Les LED sont triées en catégories (bins) en fonction de leur intensité lumineuse à I_F=20mA pour garantir l'homogénéité au sein d'un lot de production.

3.1 Tri par intensité lumineuse

• R6 (Rouge) :Bin Q (72.0-112 mcd), Bin R (112-180 mcd).
• GH (Vert) :Bin R (112-180 mcd), Bin S (180-285 mcd), Bin T (285-450 mcd).
• BH (Bleu) :Bin N (28.5-45.0 mcd), Bin P (45.0-72.0 mcd), Bin Q (72.0-112 mcd).

Ce tri permet aux concepteurs de sélectionner le grade de luminosité approprié pour leur application, en équilibrant coût et performance.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit des courbes caractéristiques typiques pour chaque variante de couleur (R6, GH, BH). Ces courbes sont essentielles pour comprendre le comportement du composant dans différentes conditions de fonctionnement.

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

Les courbes montrent la relation exponentielle entre le courant et la tension. La LED rouge (R6) a une tension directe typique significativement plus basse (~2.0V) que les LED verte et bleue (~3.3V), en raison des différents matériaux semi-conducteurs (AlGaInP vs. InGaN). C'est un paramètre critique pour la conception du circuit de pilotage et le calcul de la consommation d'énergie.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

L'intensité lumineuse augmente avec le courant direct mais pas de manière linéaire. Les courbes montrent que l'intensité a tendance à saturer à des courants plus élevés. Fonctionner au courant recommandé de 20mA offre un bon équilibre entre luminosité et efficacité/durée de vie. Dépasser le courant continu maximum (25mA) n'est pas conseillé car cela peut accélérer la dégradation.

4.3 Intensité lumineuse vs. Température ambiante

Le flux lumineux des LED dépend de la température. Les courbes démontrent une diminution de l'intensité lumineuse lorsque la température ambiante augmente. Pour la LED rouge (R6), la baisse est plus prononcée à haute température par rapport aux LED verte/bleue (GH/BH). Ce déclassement thermique doit être pris en compte dans les conceptions où des températures ambiantes élevées ou une mauvaise gestion thermique sont attendues.

4.4 Courbe de déclassement du courant direct

Cette courbe dicte le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Pour garantir la fiabilité, le courant direct doit être réduit lors d'un fonctionnement au-dessus de 25°C. Le respect de cette courbe est obligatoire pour éviter la surchauffe et une défaillance prématurée.

4.5 Distribution spectrale

Les tracés spectraux montrent les bandes d'émission étroites caractéristiques des LED. Le rouge (R6) culmine autour de 632nm, le vert (GH) autour de 518nm et le bleu (BH) autour de 468nm. La largeur de bande spectrale (Δλ) est d'environ 20nm pour le rouge, 35nm pour le vert et 25nm pour le bleu, indiquant une bonne pureté de couleur.

4.6 Diagramme de rayonnement

Les diagrammes polaires confirment un diagramme d'émission large, de type Lambertien, avec un angle de vision typique de 120 degrés. Cela procure un éclairage large et uniforme adapté aux applications de rétroéclairage et d'indication où de larges angles de vision sont requis.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier CMS est conçu pour un assemblage standard par pick-and-place. Les dimensions clés (en mm) incluent la taille du corps, l'espacement des plots et la hauteur totale. Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0.1mm. L'empreinte exacte et la disposition recommandée des pastilles doivent être dérivées du dessin de dimension détaillé pour assurer un soudage et un alignement corrects.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

• Soudage par refusion :Une température de crête maximale de 260°C pendant 30 secondes est spécifiée. Les profils de refusion standard sans plomb (IPC/JEDEC J-STD-020) sont applicables.
• Soudage manuel :Si nécessaire, une température maximale de pointe de fer de 350°C pendant 3 secondes est autorisée. Utilisez un minimum de chaleur pour éviter d'endommager la lentille en plastique ou les liaisons internes.
• Précautions ESD :Bien que le composant ait une protection ESD de 2000V HBM, les procédures de manipulation ESD standard doivent être suivies pendant l'assemblage.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications d'emballage

Les composants sont fournis dans un emballage résistant à l'humidité.

• Bande porteuse :Largeur de 8mm, sur bobines de 7 pouces de diamètre.
• Quantité par bobine :2000 pièces.
• Protection contre l'humidité :Conditionné avec un dessiccant dans un sac étanche à l'humidité en aluminium.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des informations critiques pour la traçabilité et l'application correcte :

• P/N :Numéro de produit (ex. : 19-137/R6GHBHC-A01/2T).
• QTY :Quantité d'emballage.
• CAT :Classe d'intensité lumineuse (Code de tri).
• HUE :Coordonnées de chromaticité & Classe de longueur d'onde dominante.
• REF :Classe de tension directe.
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

8. Considérations de conception pour l'application

8.1 Conception du circuit de pilotage

En raison de la caractéristique exponentielle I-V de la diode, une régulation de courant (et non de tension) est essentielle pour un flux lumineux stable. Une simple résistance en série peut être utilisée pour des applications à faible coût avec une alimentation stable. Pour des performances et une efficacité optimales, en particulier avec des tensions d'alimentation variables ou des variations de température, un pilote à courant constant est recommandé. La différence de tension directe entre les LED rouges (~2.0V) et vertes/bleues (~3.3V) doit être prise en compte lors de la conception de circuits pour des réseaux multicolores.

8.2 Gestion thermique

Bien que les LED CMS soient efficaces, une partie de la puissance d'entrée est convertie en chaleur. La courbe de déclassement montre clairement l'impact de la température. Pour un fonctionnement fiable, en particulier à haute température ambiante ou avec des courants de commande élevés, assurez-vous d'utiliser une surface de cuivre de PCB adéquate ou d'autres méthodes de dissipation thermique pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres. Une mauvaise conception thermique entraînera une réduction du flux lumineux et une durée de vie raccourcie.

8.3 Conception optique

L'angle de vision de 120 degrés offre une large couverture. Pour les applications nécessitant une lumière plus directionnelle, des optiques secondaires (lentilles, guides de lumière) peuvent être nécessaires. La couleur de la résine transparente de ces LED convient aux applications où la couleur émise réelle est souhaitée sans teinte provenant du boîtier.

9. Comparaison et différenciation techniques

Le principal différentiateur de cette série est sa capacité multicolore dans une seule empreinte de boîtier, rendue possible par différents matériaux de puce (AlGaInP pour le rouge, InGaN pour le vert/bleu). Comparé aux anciennes LED traversantes, le format CMS offre des économies d'espace substantielles, une meilleure adéquation à l'assemblage automatisé et généralement une fiabilité améliorée grâce à l'absence de contrainte de flexion sur les broches. L'inclusion d'une protection ESD et la conformité aux normes RoHS et de soudage sans plomb le rendent adapté à la fabrication électronique moderne.

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

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

Non. La valeur maximale absolue pour le courant direct continu (I_F) est de 25mA. Fonctionner à 30mA dépasse cette spécification et risque d'endommager immédiatement ou à long terme le composant. Pour une luminosité plus élevée, sélectionnez une LED d'une catégorie (bin) avec une intensité lumineuse plus élevée ou envisagez un modèle de LED différent conçu pour un courant plus élevé.

10.2 Pourquoi la tension directe est-elle différente pour la LED rouge ?

La tension directe est une propriété fondamentale liée à la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur. Les LED rouges de cette série utilisent l'AlGaInP, qui a une énergie de bande interdite plus faible que l'InGaN utilisé pour les LED verte et bleue. Une bande interdite plus basse se traduit par une tension directe plus faible nécessaire pour "allumer" la diode et provoquer l'émission de lumière.

10.3 Que signifie le "Code de tri" et pourquoi est-il important ?

En raison des variations de fabrication, les LED sont triées (binned) après production en fonction de paramètres clés comme l'intensité lumineuse et la couleur. Le code de tri (ex. : R, S, T pour le vert) spécifie le minimum et le maximum garantis pour ce groupe. Pour une apparence cohérente dans une application (ex. : un affichage multi-LED), il est crucial d'utiliser des LED de la même catégorie ou de catégories adjacentes.

11. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un panneau d'indicateurs d'état avec des LED rouge, verte et bleue pour un appareil grand public.

1. Réglage du courant :Choisissez un courant de commande de 20mA, qui est la condition de test standard et offre un bon équilibre de performance.
2. Résistances de limitation de courant :En supposant une alimentation de 5V (V_CC) :
   • Pour le Rouge (V_F~2.0V) : R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150Ω. Utilisez la valeur standard la plus proche (ex. : 150Ω ou 160Ω).
   • Pour le Vert/Bleu (V_F~3.3V) : R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85Ω. Utilisez 82Ω ou 91Ω.
3. Équilibrage de la luminosité :Vérifiez les catégories d'intensité lumineuse. Pour obtenir une parité de luminosité perçue (la sensibilité de l'œil humain varie selon la couleur), vous devrez peut-être sélectionner différentes catégories ou ajuster légèrement les courants. Par exemple, une LED bleue de la catégorie Q (72-112 mcd) peut paraître moins lumineuse qu'une LED verte de la catégorie T (285-450 mcd) au même courant.
4. Considération thermique :Si le panneau est à l'intérieur d'un espace clos qui chauffe, consultez la courbe de déclassement. À 60°C ambiant, le courant continu maximal autorisé est nettement inférieur à 25mA. Vous devrez peut-être réduire le courant de commande ou améliorer la ventilation.

12. 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 et les trous se recombinent dans la région active. 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 : AlGaInP pour le rouge/orange, et InGaN pour le vert, le bleu et le blanc.

13. Tendances technologiques

Le marché des LED CMS continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une densité de puissance accrue et un rendu des couleurs amélioré. La miniaturisation reste une tendance clé, permettant des affichages et des réseaux d'éclairage toujours plus petits et à plus haute résolution. Il y a également un fort accent sur l'amélioration de la fiabilité et de la longévité dans diverses conditions de fonctionnement. L'adoption généralisée de la technologie InGaN a été déterminante pour réaliser des LED verte et bleue de haute luminosité, essentielles pour les affichages en couleur et l'éclairage LED blanc (souvent créé en combinant une LED bleue avec un phosphore).