Fiche technique LED CMS 22-21/GHC-YR1S2/2C - Vert Brillant - 2.2x2.1mm - 3.3V - 20mA - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La 22-21/GHC-YR1S2/2C est une LED à montage en surface (CMS) conçue pour les applications électroniques modernes et compactes. Cette LED vert brillant est fabriquée à l'aide de la technologie de puce InGaN et est encapsulée dans une résine transparente comme de l'eau. Son principal avantage réside dans son empreinte miniature, qui permet des réductions significatives de la taille des cartes de circuits imprimés (PCB), autorise une densité de composants plus élevée et contribue à la miniaturisation globale des équipements finaux. La légèreté du boîtier en fait en outre un choix idéal pour les applications portables et à espace limité.

Le produit est entièrement conforme aux normes environnementales et de fabrication contemporaines. Il est sans plomb (Pb-free), conforme à la directive RoHS, respecte les règlements REACH de l'UE et répond aux exigences sans halogène (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Il est fourni sur bande de 8 mm standard enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, le rendant entièrement compatible avec les équipements d'assemblage automatique pick-and-place et adapté aux processus de soudage par refusion infrarouge et à la vapeur.

2. Spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs suivantes définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement sous ou à ces conditions n'est pas garanti et doit être évité pour une performance fiable.

• Tension inverse (V_R) :5 V
• Courant direct continu (I_F) :25 mA
• Courant direct de crête (I_FP) :100 mA (Rapport cyclique 1/10 @ 1 kHz)
• Dissipation de puissance (P_d) :95 mW
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du corps humain (HBM) :150 V
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-40 °C à +85 °C
• Plage de température de stockage (T_stg) :-40 °C à +90 °C
• Température de soudure (T_sol) :Refusion : 260 °C max pendant 10 secondes ; Soudure manuelle : 350 °C max pendant 3 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante (T_a) de 25 °C et un courant direct standard (I_F) de 20 mA, sauf indication contraire. Ils définissent la performance typique de la LED.

• Intensité lumineuse (I_v) :Minimum 112 mcd, Valeur typique non spécifiée, Maximum 285 mcd. Tolérance : ±11%.
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés (typique).
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :518 nm (typique).
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Minimum 520 nm, Maximum 535 nm. Tolérance : ±1 nm.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :35 nm (typique).
• Tension directe (V_F) :Minimum 2.7 V, Typique 3.3 V, Maximum 3.7 V à I_F=20mA.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 50 μA à V_R=5V.

3. Système de tri par bacs

Pour garantir l'uniformité de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en bacs en fonction de l'intensité lumineuse et de la longueur d'onde dominante.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont classées en quatre rangs d'intensité (R1, R2, S1, S2) mesurés à I_F= 20 mA.

• R1 :112 mcd à 140 mcd
• R2 :140 mcd à 180 mcd
• S1 :180 mcd à 225 mcd
• S2 :225 mcd à 285 mcd

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

Les LED sont classées en trois rangs de longueur d'onde (X, Y, Z) mesurés à I_F= 20 mA.

• X :520 nm à 525 nm
• Y :525 nm à 530 nm
• Z :530 nm à 535 nm

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques cruciales pour la conception des circuits et la gestion thermique. Ces graphiques illustrent la relation entre les paramètres clés dans différentes conditions.

• Intensité lumineuse relative vs Température ambiante :Cette courbe montre comment le flux lumineux diminue lorsque la température de jonction augmente. Les concepteurs doivent tenir compte de cette dégradation dans les environnements à haute température.
• Intensité lumineuse relative vs Courant direct :Ce graphique démontre la relation non linéaire entre le courant d'alimentation et le flux lumineux. Fonctionner au-dessus du courant recommandé entraîne une efficacité réduite et un vieillissement accéléré.
• Tension directe vs Courant direct :La courbe IV est essentielle pour sélectionner la résistance de limitation de courant appropriée. La V_Ftypique de 3.3V à 20mA est un paramètre de conception clé.
• Courant direct vs Température ambiante :Cette courbe de déclassement indique le courant direct maximal autorisé en fonction de la température ambiante pour rester dans les limites de dissipation de puissance.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED CMS 22-21 a un boîtier rectangulaire compact. Les dimensions nominales sont de 2.2 mm de longueur et 2.1 mm de largeur, avec une hauteur typique d'environ 1.0-1.2 mm (la hauteur exacte doit être confirmée sur le dessin dimensionnel). Le boîtier comporte deux bornes anode/cathode sur le dessous. Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0.1 mm. Un modèle de pastilles est fourni pour la conception PCB, mais il est conseillé aux ingénieurs de le modifier en fonction de leur processus d'assemblage spécifique et de leurs exigences thermiques.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est généralement marquée, souvent par un point vert, une encoche dans le boîtier ou un coin chanfreiné. La polarité correcte doit être respectée lors de l'assemblage pour éviter les dommages par polarisation inverse.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

Un profil de refusion sans plomb (Pb-free) est recommandé :

• Préchauffage :150–200°C pendant 60–120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (217°C) :60–150 secondes.
• Température de crête :260°C maximum, maintenue au maximum 10 secondes.
• Taux de chauffage :Maximum 6°C/seconde.
• Temps au-dessus de 255°C :Maximum 30 secondes.
• Taux de refroidissement :Maximum 3°C/seconde.

6.2 Soudure manuelle

Si une soudure manuelle est nécessaire, une extrême prudence est de mise. La température de la pointe du fer à souder doit être inférieure à 350°C, et le temps de contact avec chaque borne ne doit pas dépasser 3 secondes. Utilisez un fer à faible puissance (≤25W) et laissez un intervalle de refroidissement d'au moins 2 secondes entre la soudure de chaque borne. Évitez d'appliquer une contrainte mécanique sur le corps de la LED pendant le chauffage.

6.3 Stockage et manipulation

Les LED sont conditionnées dans des sacs barrières sensibles à l'humidité avec dessiccant.

• Avant ouverture :Stockez à ≤30°C et ≤90% d'Humidité Relative (HR).
• Après ouverture (Durée de vie en atelier) :1 an à ≤30°C et ≤60% HR. Les pièces non utilisées doivent être rescellées dans le sac étanche à l'humidité.
• Séchage :Si l'indicateur de dessiccant change de couleur ou si le temps de stockage est dépassé, séchez à 60 ±5 °C pendant 24 heures avant utilisation.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le produit est fourni sur bande porteuse gaufrée d'une largeur de 8 mm, enroulée sur une bobine standard de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 2000 pièces. Les dimensions détaillées de la bobine et de la bande porteuse sont fournies pour la compatibilité avec les chargeurs automatiques.

7.2 Informations sur l'étiquette

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

• CPN :Numéro de produit du client
• P/N :Numéro de produit du fabricant (ex. : 22-21/GHC-YR1S2/2C)
• QTY :Quantité conditionnée
• CAT :Rang d'intensité lumineuse (ex. : S2)
• HUE :Chromaticité / Rang de longueur d'onde dominante (ex. : Y)
• REF :Rang de tension directe
• LOT No :Numéro de lot de fabrication

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Applications typiques

Cette LED convient à un large éventail de fonctions d'indication et de rétroéclairage basse consommation :

• Télécommunications :Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones et télécopieurs.
• Électronique grand public :Rétroéclairage plat pour petits écrans LCD, rétroéclairage pour interrupteurs et symboles sur panneaux de commande.
• Indication générale :État de l'alimentation, indication de mode et autres retours visuels dans divers appareils électroniques.

8.2 Considérations de conception critiques

La limitation de courant est obligatoire :Une résistance de limitation de courant externe doit toujours être utilisée en série avec la LED. La tension directe a un coefficient de température négatif et une plage de tolérance serrée. Une légère augmentation de la tension d'alimentation peut provoquer une forte augmentation, potentiellement destructrice, du courant direct s'il n'est pas correctement limité. La valeur de la résistance peut être calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (V_alim- V_F) / I_F. Utilisez toujours la V_Fmaximale de la fiche technique pour une conception conservatrice.

Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer une surface de cuivre PCB adéquate autour des pastilles de la LED aide à dissiper la chaleur, maintenant le flux lumineux et la longévité, en particulier dans des conditions de température ambiante élevée.

Protection ESD :Bien que classée pour 150V HBM, les précautions standard de manipulation ESD doivent être suivies pendant l'assemblage et la manipulation.

8.3 Restrictions d'application

Ce composant est conçu pour des applications commerciales et industrielles générales. Il n'est pas spécifiquement qualifié ou garanti pour une utilisation dans des systèmes à haute fiabilité ou critiques pour la sécurité tels que les équipements militaires/aérospatiaux, les systèmes de sécurité automobile (ex. : airbags, freinage) ou les équipements médicaux de maintien des fonctions vitales. Pour de telles applications, des composants avec les qualifications et données de fiabilité appropriées doivent être recherchés.

9. Comparaison et positionnement technique

Le boîtier 22-21 représente un équilibre entre la miniaturisation et la facilité de manipulation. Comparé aux LED à broches plus grandes (ex. : 3mm ou 5mm), il offre une empreinte considérablement plus petite et est adapté à l'assemblage automatique. Comparé aux boîtiers plus petits de type puce (CSP), il offre de meilleures caractéristiques de manipulation pour les processus SMT standard et a souvent un angle de vision plus défini grâce à sa lentille moulée. La couleur vert brillant, obtenue avec la technologie InGaN, offre une efficacité lumineuse plus élevée et une meilleure saturation des couleurs par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaP, ce qui la rend idéale pour les applications d'indicateur vifs.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

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 à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale. La longueur d'onde dominante (λ_d) est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui correspond à la couleur perçue de la LED. λ_dest plus pertinente pour la spécification de la couleur.

Q : Puis-je alimenter cette LED sans résistance si mon alimentation est exactement de 3.3V ?

R : Non. C'est extrêmement dangereux. La tension directe varie d'une unité à l'autre (2.7V à 3.7V) et diminue avec la température. Une alimentation de 3.3V pourrait facilement suralimenter une LED avec une V_Fbasse, entraînant une défaillance rapide. Utilisez toujours une résistance en série.

Q : Comment interpréter les codes de bac (ex. : S2/Y) lors de la commande ?

R : Le code de bac spécifie le grade de performance. \"S2/Y\" signifie que la LED provient du bac d'intensité lumineuse la plus élevée (225-285 mcd) et du bac de longueur d'onde dominante moyen (525-530 nm). Spécifier des bacs permet une uniformité plus stricte de l'apparence de votre produit.

Q : Le nettoyage après soudure est-il nécessaire ?

R : La résine transparente comme de l'eau est généralement résistante aux solvants de nettoyage courants, mais la compatibilité doit être vérifiée. Évitez le nettoyage par ultrasons car il peut endommager les fils de liaison internes.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un indicateur d'état pour un appareil portable

Un concepteur crée une enceinte Bluetooth compacte. Un indicateur de mise sous tension lumineux et fiable est nécessaire. La LED vert brillant 22-21 est sélectionnée pour sa petite taille et sa grande visibilité.

Étapes de conception :

1. L'appareil utilise une ligne d'alimentation USB 5V.

2. Le courant direct cible (I_F) est fixé à 15 mA pour un équilibre entre luminosité et consommation.

3. En utilisant la V_Fmaximale de 3.7V pour une conception conservatrice : R = (5V - 3.7V) / 0.015A = 86.7 Ω. La valeur standard la plus proche de 91 Ω est sélectionnée.

4. Puissance dans la résistance : P = I²R = (0.015)²* 91 = 0.0205 W. Une résistance standard de 1/10W ou 1/8W est suffisante.

5. Le layout PCB inclut des pastilles de décharge thermique modérées connectées à un petit plan de masse pour la dissipation de chaleur.

6. La nomenclature spécifie la LED avec le code de bac \"S1/Y\" pour garantir une couleur vert brillant uniforme sur toutes les unités de production.

Cette approche garantit un indicateur robuste et durable qui répond aux exigences esthétiques et fonctionnelles du produit.

12. Principe de fonctionnement

Cette LED est un dispositif photonique à semi-conducteur. Elle est basée sur une puce de Nitrure de Gallium-Indium (InGaN). Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel de jonction de la diode est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active depuis les couches semi-conductrices de type n et p, respectivement. Ces porteurs de charge se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage InGaN détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise—dans ce cas, le vert brillant autour de 518-535 nm. La résine époxy transparente encapsulante protège la puce, agit comme une lentille pour façonner le flux lumineux en un angle de vision de 130 degrés, et peut contenir des luminophores ou des diffuseurs (bien que pour ce type monochrome, elle soit probablement claire).

13. Tendances technologiques

Le boîtier 22-21 fait partie d'une tendance industrielle à long terme vers la miniaturisation, l'augmentation de l'efficacité et l'amélioration de la fabricabilité en optoélectronique. L'utilisation des matériaux InGaN pour les LED vertes représente une avancée significative par rapport aux technologies plus anciennes, offrant une efficacité plus élevée et une meilleure stabilité des couleurs. Les développements futurs de cette classe de dispositifs pourraient se concentrer sur l'augmentation encore de l'efficacité lumineuse (lumens par watt), l'amélioration de la restitution des couleurs pour des applications à spectre plus large et l'amélioration de la fiabilité dans des conditions de température et d'humidité plus élevées. La demande de matériaux sans halogène et respectueux de l'environnement continuera d'être une influence réglementaire et de marché forte. L'intégration avec des pilotes intelligents pour le gradation et le contrôle des couleurs est également un domaine en croissance, bien que généralement mis en œuvre au niveau du système plutôt qu'au sein du boîtier LED discret lui-même.