Fiche technique LED SMD 19-218/GHC-YR1S2M/3T - Vert Brillant - 20mA - 3.2V Typ - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications techniques d'une LED à montage en surface (SMD) émettant une lumière verte brillante. Le composant est conçu pour un montage haute densité sur cartes de circuits imprimés (PCB), offrant des avantages en termes de miniaturisation et de processus d'assemblage automatisé.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

La LED est fournie sur bande de 8mm enroulée sur une bobine de 7 pouces de diamètre, la rendant compatible avec les équipements standards de placement automatique. Elle convient aux processus de soudure par refusion infrarouge et à phase vapeur. Il s'agit d'une LED monochrome. Le produit est conforme aux réglementations environnementales : il est sans plomb, conforme à la directive RoHS, aux règlements REACH de l'UE et répond aux exigences sans halogène (Brome <900 ppm, Chlore <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

Le boîtier SMD compact offre des avantages de conception significatifs par rapport aux composants à broches traditionnels. Ceux-ci incluent une réduction de l'espace sur carte, une densité de composants plus élevée, des besoins de stockage minimisés et, in fine, la possibilité d'équipements finaux plus petits. La légèreté du boîtier le rend également idéal pour les applications miniatures et portables.

1.2 Applications cibles

Cette LED convient à diverses fonctions d'indication et de rétroéclairage, notamment :

• Rétroéclairage de tableau de bord et d'interrupteurs dans les commandes automobiles ou industrielles.
• Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les appareils de télécommunication tels que téléphones et télécopieurs.
• Rétroéclairage plat pour affichages à cristaux liquides (LCD), interrupteurs et symboles.
• Applications d'indication à usage général.

2. Spécifications techniques

2.1 Sélection du dispositif et matériau

La puce LED est fabriquée à partir de matériau semi-conducteur Nitrure de Gallium-Indium (InGaN), qui produit une couleur verte brillante. La résine d'encapsulation est transparente comme de l'eau.

2.2 Valeurs maximales absolues

Les valeurs suivantes définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement sous ou à ces conditions n'est pas garanti.

• Tension inverse (V_R) :5 V
• Courant direct (I_F) :25 mA (Continu)
• Courant direct de crête (I_FP) :100 mA (Rapport cyclique 1/10 @ 1 kHz)
• Puissance dissipée (P_d) :110 mW
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle Corps Humain (HBM) :150 V
• Température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C
• Température de stockage (T_stg) :-40°C à +90°C
• Température de soudure (T_sol) :
  • Soudure par refusion : Pic à 260°C maximum pendant 10 secondes.
  • Soudure manuelle : 350°C maximum pendant 3 secondes.

2.3 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont spécifiés à une température ambiante de 25°C et représentent les performances typiques de fonctionnement.

• Intensité lumineuse (I_v) :112 - 285 mcd (mesurée à I_F= 20 mA). Tolérance de ±11%.
• Angle de vision (2θ_1/2) :120 degrés (typique).
• Longueur d'onde de pic (λ_p) :518 nm (typique).
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :520 - 535 nm. Tolérance de ±1 nm.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :20 nm (typique).
• Tension directe (V_F) :2.75 - 3.95 V (à I_F= 20 mA). Tolérance de ±0.05 V.
• Courant inverse (I_R) :50 μA maximum (à V_R= 5 V).

3. Explication du système de classification

Pour assurer la cohérence de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en classes basées sur des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants correspondant à des exigences d'application spécifiques.

3.1 Classification par intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en quatre classes (R1, R2, S1, S2) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à 20 mA.

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

3.2 Classification par longueur d'onde dominante

La longueur d'onde dominante, qui correspond à la couleur perçue, est classée en trois groupes (X, Y, Z).

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

3.3 Classification par tension directe

La tension directe est classée en quatre codes (5, 6, 7, 8) au sein du groupe M. Ceci est important pour la conception des circuits de limitation de courant.

• 5 :2.75 - 3.05 V
• 6 :3.05 - 3.35 V
• 7 :3.35 - 3.65 V
• 8 :3.65 - 3.95 V

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques illustrant le comportement du dispositif dans différentes conditions. Celles-ci sont cruciales pour une conception de circuit robuste.

4.1 Intensité lumineuse relative vs Température ambiante

Cette courbe montre comment le flux lumineux diminue lorsque la température ambiante augmente. Les concepteurs doivent en tenir compte, en particulier dans les environnements à haute température ou les applications haute puissance, pour garantir le maintien d'une luminosité suffisante.

4.2 Courbe de déclassement du courant direct

Ce graphique définit le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température augmente, le courant maximal sûr diminue pour éviter la surchauffe et garantir la fiabilité à long terme. Le maximum absolu de 25 mA n'est valable qu'à une température ambiante de 25°C ou moins.

4.3 Intensité lumineuse vs Courant direct

Cette courbe représente la relation non linéaire entre le courant d'alimentation et le flux lumineux. Bien qu'augmenter le courant accroisse la luminosité, cela augmente également la dissipation de puissance et la température de jonction, impactant l'efficacité et la durée de vie.

4.4 Distribution spectrale

La courbe de sortie spectrale montre l'intensité de la lumière émise à différentes longueurs d'onde, centrée autour de la longueur d'onde de pic d'environ 518 nm. La bande passante étroite est caractéristique des LED vertes à base d'InGaN.

4.5 Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V)

Cette courbe fondamentale montre la relation exponentielle entre la tension et le courant dans une diode. La tension de "genou" est le point où la conduction commence significativement. La pente dans la région de fonctionnement indique la résistance dynamique.

4.6 Diagramme de rayonnement

Le diagramme polaire illustre la distribution spatiale de l'intensité lumineuse. L'angle de vision de 120 degrés indique un profil d'émission large, de type lambertien, adapté à l'éclairage de surface et aux indicateurs à large champ de vision.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La fiche technique inclut un dessin dimensionnel détaillé du boîtier LED. Les dimensions critiques incluent la longueur, la largeur, la hauteur du corps et le placement des bornes cathode/anode. Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0.1 mm.

5.2 Configuration recommandée des pastilles de soudure

Une empreinte suggérée pour le PCB est fournie pour assurer une soudure fiable et une stabilité mécanique. Les dimensions recommandées des pastilles sont données à titre indicatif ; les concepteurs doivent les modifier en fonction de leur processus de fabrication PCB spécifique et des exigences thermiques.

6. Informations d'étiquetage et d'emballage

6.1 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient plusieurs codes pour la traçabilité et l'identification :

• CPN :Numéro de produit du client.
• P/N :Numéro de produit du fabricant (ex. : 19-218/GHC-YR1S2M/3T).
• QTY :Quantité d'emballage.
• CAT :Classe d'intensité lumineuse (ex. : R1, S2).
• HUE :Coordonnées de chromaticité & Classe de longueur d'onde dominante (ex. : X, Y, Z).
• REF :Classe de tension directe (ex. : 5, 6, 7, 8).
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

6.2 Dimensions de la bobine et de la bande

Les dimensions de la bande porteuse et de la bobine de 7 pouces de diamètre sont spécifiées. La quantité standard chargée est de 3000 pièces par bobine.

6.3 Emballage résistant à l'humidité

Les LED sont emballées dans un sac barrière à l'humidité (sac étanche en aluminium) avec un dessiccant pour absorber l'humidité ambiante. Une étiquette sur le sac indique le niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) et les instructions de manipulation. Cet emballage est crucial pour les composants sensibles aux dommages induits par l'humidité pendant la soudure par refusion (effet "pop-corn").

7. Directives de soudure et d'assemblage

7.1 Précautions critiques

Protection contre les surintensités :Les LED sont des dispositifs à commande par courant. Une résistance de limitation de courant externedoitêtre utilisée en série. Un petit changement de tension directe peut provoquer un grand changement de courant, pouvant entraîner une défaillance immédiate (grillage).

7.2 Stockage et manipulation

• Ne pas ouvrir le sac étanche avant que les composants ne soient prêts à être utilisés.
• Avant ouverture : Stocker à ≤30°C et ≤90% d'Humidité Relative (HR).
• Après ouverture : La "durée de vie au sol" (temps pendant lequel les composants peuvent être exposés à l'air ambiant de l'usine) est de 1 an à ≤30°C et ≤60% HR. Les pièces non utilisées doivent être rescellées dans un emballage étanche avec dessiccant.
• Si l'indicateur de dessiccant a changé de couleur ou si le temps de stockage est dépassé, un traitement de séchage est requis : 60 ±5°C pendant 24 heures.

7.3 Conditions de soudure

Profil de soudure par refusion (sans plomb) :

• 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.
• Taux de chauffage : 3°C/sec maximum (du préchauffage au pic).
• Taux de refroidissement : 6°C/sec maximum.

La soudure par refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois. Éviter les contraintes mécaniques sur la LED pendant le chauffage, et ne pas déformer le PCB après soudure.

Soudure manuelle :Utiliser un fer à souder avec une température de pointe <350°C pendant pas plus de 3 secondes par borne. La puissance du fer doit être de 25W ou moins. Laisser un intervalle d'au moins 2 secondes entre la soudure de chaque borne. La soudure manuelle présente un risque plus élevé de dommage thermique.

Réparation :La réparation après soudure n'est pas recommandée. Si elle est inévitable, utiliser un fer à souder double pointe pour chauffer simultanément les deux bornes et soulever le composant uniformément pour éviter d'endommager les pastilles de soudure ou la LED elle-même. Vérifier la fonctionnalité du dispositif après toute réparation.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Conception de circuit

Toujours utiliser une résistance en série pour limiter le courant direct. Calculer la valeur de la résistance en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alim- V_F) / I_F. Utiliser la V_Fmaximale de la classe ou de la fiche technique pour garantir que le courant ne dépasse pas les limites dans les pires conditions. Considérer la puissance nominale de la résistance (P = I_F²* R). Pour piloter plusieurs LED, une configuration en série est préférable pour l'égalisation du courant, mais nécessite une tension d'alimentation plus élevée. Les configurations en parallèle nécessitent des résistances de limitation de courant individuelles pour chaque LED pour éviter l'inégalité de courant.

8.2 Gestion thermique

Bien qu'il s'agisse d'un petit composant SMD, la gestion thermique est vitale pour la longévité et la stabilité des performances. Les courbes de déclassement montrent clairement la perte de performance avec la température. Assurer une surface de cuivre PCB adéquate (pastilles de décharge thermique) pour dissiper la chaleur, en particulier lors d'un fonctionnement près des courants nominaux maximaux ou à des températures ambiantes élevées. Éviter de placer les LED près d'autres composants générateurs de chaleur.

8.3 Intégration optique

Le large angle de vision de 120 degrés rend cette LED adaptée aux applications nécessitant un éclairage large. Pour une lumière plus directionnelle, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires. La résine transparente fournit une couleur de base neutre pour les applications où la LED pourrait être utilisée avec des filtres de couleur ou des diffuseurs.

9. Comparaison et positionnement technique

Cette LED verte à base d'InGaN offre une solution typique sur le marché des LED d'indication SMD. Ses principaux points de différenciation sont sa conformité aux normes environnementales modernes (sans halogène, REACH) et ses spécifications pour les processus de refusion sans plomb. Les informations de classification fournissent un niveau de cohérence de couleur et de luminosité important pour les réseaux ou affichages multi-LED. La combinaison d'une intensité lumineuse relativement élevée (jusqu'à 285 mcd à 20mA) et d'une empreinte SMD standard en fait un choix polyvalent pour les tâches d'indication et de rétroéclairage de faible niveau. Les concepteurs doivent comparer la classification de tension directe et les classes d'intensité lumineuse avec les exigences spécifiques de l'application en matière de marge de tension et d'uniformité de luminosité.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quel est le but des codes de classification ?

R : La classification assure la cohérence électrique et optique. Par exemple, utiliser des LED de la même classe V_Fgarantit une luminosité uniforme lorsqu'elles sont pilotées par une résistance de limitation de courant commune. Utiliser des LED de la même classe de longueur d'onde assure l'homogénéité des couleurs.

Q : Puis-je piloter cette LED sans résistance de limitation de courant si mon alimentation est exactement de 3,2V ?

R : Non. La tension directe a une plage (2,75V-3,95V). Une alimentation de 3,2V pourrait provoquer un courant excessif dans une LED avec une V_Fbasse, entraînant une défaillance. Une résistance en série est toujours obligatoire pour les alimentations à tension constante.

Q : Comment interpréter la valeur nominale de "Courant direct de crête" de 100mA ?

R : Il s'agit d'une valeur nominale de courant pulsé (rapport cyclique 1/10 à 1kHz). Elle ne doit pas être utilisée pour un fonctionnement continu. Le courant continu DC ne doit pas dépasser 25mA.

Q : Pourquoi l'emballage sensible à l'humidité est-il important ?

R : L'humidité absorbée dans le boîtier plastique peut se vaporiser rapidement pendant le processus de soudure par refusion à haute température, provoquant un délaminage interne, des fissures ou un effet "pop-corn", ce qui détruit le composant.

11. Exemple de cas d'utilisation en conception

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état avec 10 LED vertes uniformément lumineuses.

1. Réglage du courant :Choisir un courant de pilotage. Pour un équilibre entre luminosité et longévité, sélectionner I_F= 20 mA.
2. Sélection de la classe de tension :Pour garantir une luminosité uniforme avec une seule valeur de résistance de limitation, spécifier des LED de la même classe de tension directe (ex. : Classe 6 : 3,05-3,35V). Utiliser la V_Fmaximale de cette classe (3,35V) pour le calcul de la résistance dans le pire des cas.
3. Sélection de la classe de luminosité :Spécifier la classe d'intensité lumineuse requise (ex. : S1 : 180-225 mcd) pour garantir un niveau de luminosité minimum.
4. Conception du circuit :Avec une alimentation de 5V (V_alim), calculer la résistance série : R = (5V - 3,35V) / 0,020A = 82,5Ω. Utiliser la valeur standard la plus proche, 82Ω. Puissance de la résistance : P = (0,020A)²* 82Ω = 0,0328W. Une résistance standard de 1/10W (0,1W) est suffisante.
5. Implantation :Placer les LED sur le PCB en utilisant la configuration de pastilles recommandée. Connecter toutes les LED en parallèle, chacune avec sa propre résistance série de 82Ω pour éviter un déséquilibre de courant.
6. Assemblage :Suivre les directives du profil de refusion. Stocker les bobines ouvertes dans un armoire sèche si elles ne sont pas utilisées immédiatement.

12. Principe de fonctionnement

Cette LED est un dispositif photonique à semi-conducteur. Son cœur est une puce faite de matériaux InGaN (Nitrure de Gallium-Indium), formant une jonction p-n. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la jonction est appliquée, des électrons et des trous sont injectés à travers la jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage InGaN détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, le vert brillant (~518-535 nm). La résine époxy transparente encapsule la puce, fournissant une protection mécanique, façonnant le diagramme de rayonnement et agissant comme un milieu réfringent.

13. Tendances technologiques

Le développement des LED SMD comme celle-ci est motivé par les tendances de miniaturisation électronique, d'automatisation et d'efficacité énergétique. Il y a une poussée continue pour une plus grande efficacité lumineuse (plus de flux lumineux par watt électrique), ce qui améliore l'efficacité du système et réduit la charge thermique. Les avancées dans la technologie des phosphores et la conception des puces élargissent la gamme de couleurs et les capacités de rendu des couleurs des LED. De plus, l'intégration est une tendance clé, avec des boîtiers multi-puces (RV B, blanc) et même des circuits intégrés de pilotage combinés en modules uniques. L'accent mis sur la conformité environnementale (sans halogène, REACH) et les processus de fabrication haute fiabilité pour les applications automobiles et industrielles continue de façonner les spécifications des composants et les exigences de test.