Fiche technique LED CMS 19-213/G6W-FN1P1B/3T - Jaune Vert Brillant - 2.0x1.25x1.1mm - 2.35V Max - 60mW

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 19-213/G6W-FN1P1B/3T est une LED à montage en surface (CMS) conçue pour les assemblages électroniques à haute densité. Son facteur de forme compact permet des conceptions de circuits imprimés (PCB) plus petites, réduit les besoins en stockage et contribue à la miniaturisation des équipements finaux. Sa construction légère la rend particulièrement adaptée aux applications où l'espace et le poids sont des contraintes critiques.

Cette LED est monochrome, émettant une lumière jaune-vert brillant. Elle est fabriquée à partir de matériau semi-conducteur AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium), réputé pour son efficacité élevée dans le spectre des longueurs d'onde du jaune au rouge. Le composant est logé dans un boîtier en résine diffusante à l'eau, ce qui contribue à obtenir un large angle de vision.

Le produit est conforme aux principales normes environnementales et de sécurité, notamment sans plomb, conforme RoHS, conforme REACH UE et sans halogène, avec une teneur en brome (Br) et chlore (Cl) strictement contrôlée en dessous des limites spécifiées (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm).

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Seuils absolus maximums

Les seuils absolus maximums définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Ces valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C et ne doivent jamais être dépassées en fonctionnement.

• Tension inverse (VR) :5 V. L'application d'une tension supérieure dans le sens inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct continu (IF) :25 mA. C'est le courant continu maximum qui peut traverser la LED en permanence.
• Courant direct de crête (IFP) :60 mA. Cette valeur s'applique en conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 à 1 kHz. Elle permet des courants instantanés plus élevés pendant de courtes durées, comme dans les circuits multiplexés.
• Dissipation de puissance (Pd) :60 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le composant peut dissiper sous forme de chaleur. Dépasser cette limite peut entraîner une surchauffe et réduire la durée de vie.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C. La LED est conçue pour fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +90°C. Le composant peut être stocké dans cette plage lorsqu'il n'est pas en service.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du corps humain (HBM) :2000 V. Cela indique la sensibilité de la LED à l'électricité statique. Des procédures de manipulation ESD appropriées doivent être suivies lors de l'assemblage et de la manipulation.
• Température de soudage (Tsol) :Le composant peut supporter un soudage par refusion à 260°C pendant un maximum de 10 secondes ou un soudage manuel à 350°C pendant un maximum de 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les caractéristiques électro-optiques sont mesurées à Ta=25°C et un IF de 20 mA, condition de test typique. Ces paramètres définissent la sortie lumineuse et le comportement électrique de la LED.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 28,5 mcd à un maximum de 57,0 mcd. La valeur réelle est déterminée par le processus de tri (voir section 3). Une tolérance de ±11% s'applique à l'intensité lumineuse.
• Angle de vision (2θ1/2) :Typiquement 130 degrés. C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité à 0 degré (sur l'axe). Le large angle de vision résulte de la résine diffusante à l'eau, la rendant adaptée aux applications nécessitant un éclairage large.
• Longueur d'onde de crête (λp) :Typiquement 575 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance de la lumière émise est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λd) :S'étend de 570,0 nm à 574,5 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond le mieux à la couleur de la lumière émise. Elle a une tolérance de ±1 nm.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Typiquement 20 nm. Ce paramètre indique la largeur spectrale de la lumière émise, mesurée à la moitié de l'intensité maximale (Largeur à mi-hauteur - FWHM).
• Tension directe (VF) :S'étend de 1,75 V à 2,35 V à IF=20mA. La valeur spécifique est déterminée par le tri de tension (voir section 3). Une tolérance de ±0,1V s'applique.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 μA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée. Il est crucial de noter que ce composant n'est pas conçu pour fonctionner en inverse ; cette condition de test est uniquement pour la caractérisation.

3. Explication du système de tri

Pour garantir la cohérence de la couleur et de la luminosité, les LED sont triées en catégories (bins) basées sur des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques d'uniformité pour l'application.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en trois bins (N1, N2, P1) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à IF=20mA.

• Bin N1 :28,5 mcd (Min) à 36,0 mcd (Max)
• Bin N2 :36,0 mcd (Min) à 45,0 mcd (Max)
• Bin P1 :45,0 mcd (Min) à 57,0 mcd (Max)

Sélectionner un bin plus serré (ex. P1 uniquement) garantit que toutes les LED d'un réseau auront une luminosité très similaire.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

Les LED sont triées en trois bins (CC2, CC3, CC4) pour contrôler la teinte précise de la lumière jaune-vert.

• Bin CC2 :570,0 nm (Min) à 571,5 nm (Max)
• Bin CC3 :571,5 nm (Min) à 573,0 nm (Max)
• Bin CC4 :573,0 nm (Min) à 574,5 nm (Max)

Ce tri est crucial pour les applications où la cohérence des couleurs est primordiale, comme dans les indicateurs multi-LED ou les unités de rétroéclairage.

3.3 Tri par tension directe

Les LED sont regroupées en trois bins de tension (0, 1, 2) pour gérer la conception de l'alimentation et l'équilibrage du courant dans les circuits série/parallèle.

• Bin 0 :1,75 V (Min) à 1,95 V (Max)
• Bin 1 :1,95 V (Min) à 2,15 V (Max)
• Bin 2 :2,15 V (Min) à 2,35 V (Max)

Utiliser des LED du même bin de tension simplifie le calcul de la résistance de limitation et améliore l'uniformité du courant de commande.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques illustrant le comportement de la LED dans différentes conditions. Leur compréhension est clé pour une conception de circuit robuste.

4.1 Courbe courant direct vs tension directe (Courbe I-V)

La courbe I-V montre la relation exponentielle entre courant et tension. Pour cette LED, à un courant de fonctionnement typique de 20 mA, la tension directe se situe entre 1,75V et 2,35V selon le bin. La courbe souligne l'importance d'utiliser un dispositif de limitation de courant (résistance ou pilote à courant constant) plutôt qu'une source de tension constante, car une petite augmentation de tension peut provoquer une augmentation importante et potentiellement destructrice du courant.

4.2 Intensité lumineuse relative vs température ambiante

Cette courbe démontre la dépendance de la sortie lumineuse à la température. L'intensité lumineuse diminue généralement lorsque la température ambiante augmente. Par exemple, à la température de fonctionnement maximale de +85°C, la sortie lumineuse peut être significativement plus faible qu'à 25°C. Les concepteurs doivent tenir compte de ce déclassement dans les applications fonctionnant à haute température ambiante pour garantir une luminosité suffisante.

4.3 Intensité lumineuse relative vs courant direct

Ce graphique montre que la sortie lumineuse augmente avec le courant direct, mais la relation n'est pas parfaitement linéaire, surtout aux courants élevés. Fonctionner au-dessus du courant continu recommandé (25 mA) peut donner des rendements lumineux décroissants tout en augmentant significativement la génération de chaleur et en accélérant la dépréciation des lumens.

4.4 Distribution spectrale

La courbe de distribution spectrale confirme la nature monochromatique de la LED, avec un pic unique autour de 575 nm (jaune-vert) et une FWHM typique de 20 nm. La bande passante étroite est caractéristique des LED à base d'AlGaInP.

4.5 Courbe de déclassement du courant direct

Cette courbe critique dicte le courant direct maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température augmente, le courant maximal permis doit être réduit pour rester dans les limites de dissipation de puissance et thermiques du composant. Pour un fonctionnement fiable à long terme, la courbe de déclassement doit être strictement suivie.

4.6 Diagramme de rayonnement

Le diagramme de rayonnement (ou distribution spatiale) est typiquement Lambertien ou quasi-Lambertien pour un boîtier diffusant, confirmant le large angle de vision de 130 degrés. Ce profil est idéal pour les applications nécessitant un éclairage large et uniforme plutôt qu'un faisceau focalisé.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La LED a un encombrement CMS compact. Les dimensions clés (en mm, tolérance ±0,1mm sauf indication contraire) incluent :

• Longueur totale : 2,0 mm
• Largeur totale : 1,25 mm
• Hauteur totale : 1,1 mm
• Les dimensions et l'espacement des bornes sont fournis pour la conception du plot de soudure sur PCB.

La cathode est généralement identifiée par un marquage sur le boîtier ou une géométrie spécifique du plot (ex. une encoche ou un marquage vert). Les concepteurs doivent consulter le dessin dimensionnel détaillé pour identifier correctement la polarité et concevoir le motif de pastilles de soudure.

5.2 Conditionnement résistant à l'humidité et informations sur la bobine

Les LED sont fournies dans un conditionnement résistant à l'humidité pour éviter les dommages dus à l'humidité ambiante, ce qui est crucial pour la conformité MSL (Niveau de Sensibilité à l'Humidité).

• Conditionnement :Les composants sont conditionnés sur une bande porteuse de 8 mm de large, enroulée sur une bobine de 7 pouces de diamètre.
• Quantité :3000 pièces par bobine.
• Sac barrière à l'humidité :La bobine est scellée dans un sac étanche en aluminium avec un dessiccant et une carte indicateur d'humidité.
• Informations sur l'étiquette :L'étiquette de la bobine inclut des informations critiques telles que le numéro de pièce (P/N), la quantité (QTY) et les codes de tri spécifiques pour l'Intensité Lumineuse (CAT), la Longueur d'Onde Dominante (HUE) et la Tension Directe (REF).

6. Directives de soudage et d'assemblage

Une manipulation et un soudage appropriés sont essentiels pour la fiabilité.

6.1 Stockage et manipulation

• Ne pas ouvrir le sac étanche avant d'être prêt à l'emploi.
• Après ouverture, les LED non utilisées doivent être stockées à ≤30°C et ≤60% d'Humidité Relative.
• La "Durée de vie hors sac" après ouverture est de 168 heures (7 jours). Si elle est dépassée, ou si l'indicateur de dessiccant montre une saturation, les LED doivent être séchées à 60 ±5°C pendant 24 heures avant utilisation.
• Toujours suivre les précautions ESD (Décharge Électrostatique) lors de la manipulation.

6.2 Profil de soudage par refusion (sans plomb)

Le profil de refusion recommandé est crucial pour les alliages de soudure sans plomb (SAC).

• Préchauffage :150-200°C pendant 60-120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (TAL) :60-150 secondes au-dessus de 217°C.
• Température de crête :Maximum de 260°C, maintenue pendant un maximum de 10 secondes.
• Taux de montée/descente :Taux de chauffage maximum de 6°C/sec jusqu'au pic ; taux de refroidissement maximum de 3°C/sec.
• Important :Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois sur le même composant.

6.3 Soudage manuel

Si une réparation manuelle est nécessaire, une extrême prudence est requise :

• Utiliser un fer à souder avec une température de pointe ≤350°C.
• Appliquer la chaleur sur chaque borne pendant ≤3 secondes.
• Utiliser un fer basse puissance (≤25W).
• Laisser un minimum de 2 secondes entre le soudage de chaque borne pour éviter un choc thermique.
• Pour le retrait, un fer à souder à double pointe est recommandé pour chauffer les deux bornes simultanément et éviter les contraintes mécaniques sur la LED.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage :Idéal pour le rétroéclairage d'interrupteurs, de symboles et de petits indicateurs de tableau de bord dans l'automobile et l'électronique grand public.
• Voyants d'état :Parfait pour les indicateurs d'alimentation, de connectivité ou d'état dans les équipements de télécommunication (téléphones, fax), le matériel réseau et les panneaux de contrôle industriel.
• Éclairage général :Adapté pour des usages généraux d'indication de faible niveau dans une grande variété de dispositifs électroniques.
• Rétroéclairage plat pour LCD :Peut être utilisé en réseaux pour fournir un éclairage latéral à de petits afficheurs LCD monochromes.

7.2 Considérations et précautions de conception

• La limitation de courant est obligatoire :Une résistance de limitation de courant externe ou un pilote à courant constant DOIT toujours être utilisé en série avec la LED. La caractéristique I-V exponentielle signifie qu'un petit changement de tension provoque un grand changement de courant, ce qui peut détruire instantanément la LED.
• Gestion thermique :Bien que le boîtier soit petit, la dissipation de puissance (jusqu'à 60mW) génère de la chaleur. Assurez-vous d'utiliser une surface de cuivre PCB adéquate ou des vias thermiques, surtout en fonctionnement à haute température ambiante ou près du courant maximum.
• Conception optique :Le large angle de vision de 130 degrés fournit une émission étendue. Pour une lumière plus directionnelle, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires.
• Tri pour l'uniformité :Pour les applications multi-LED (réseaux, rétroéclairages), spécifiez des bins serrés pour la Longueur d'Onde Dominante (HUE) et l'Intensité Lumineuse (CAT) pour obtenir une couleur et une luminosité uniformes.
• Éviter les contraintes mécaniques :Ne pas plier ou appliquer de force sur le PCB à proximité de la LED soudée, car cela peut fissurer la puce semi-conductrice ou les fils de liaison à l'intérieur du boîtier.

8. Comparaison et différenciation techniques

La LED 19-213 offre plusieurs avantages clés dans sa catégorie :

• Avantage de taille :Son empreinte de 2,0 x 1,25 mm est significativement plus petite que les LED à broches traditionnelles (ex. rondes 3mm ou 5mm), permettant une densité de composants plus élevée sur les PCB.
• Large angle de vision :L'angle de 130 degrés d'un boîtier diffusant à l'eau est supérieur à celui de nombreuses LED CMS à lentille claire, fournissant un éclairage plus uniforme sur une zone plus large sans optique secondaire.
• Conformité environnementale :La conformité totale aux normes RoHS, REACH et Sans Halogène la rend adaptée aux dernières réglementations environnementales mondiales et aux applications sensibles comme les intérieurs automobiles.
• Tri robuste :Une matrice de tri 3x3x3 bien définie (Intensité, Longueur d'onde, Tension) donne aux concepteurs un contrôle précis sur les performances optiques et électriques de leur produit final, améliorant le rendement et la cohérence.
• Compatibilité :Conditionnée sur bande standard de 8mm et compatible avec les machines de placement automatique, elle s'intègre parfaitement dans les lignes d'assemblage automatisées à grand volume.

9. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

9.1 Pourquoi une résistance de limitation de courant est-elle absolument nécessaire ?

La tension directe de la LED a une plage (1,75V-2,35V) et un coefficient de température négatif (VF diminue lorsque la température augmente). Si elle est connectée directement à une source de tension même légèrement supérieure à son VF, le courant augmentera de manière incontrôlable, limité seulement par la résistance parasite du circuit, dépassant presque certainement le seuil absolu maximum de 25mA et provoquant une défaillance immédiate. La résistance fixe un courant de fonctionnement prévisible et sûr.

9.2 Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 3,3V ou 5V ?

Oui, mais vous devez utiliser une résistance en série. Par exemple, avec une alimentation 3,3V et un courant cible de 20mA, en supposant un VF typique de 2,1V : R = (Valim - VF) / IF = (3,3V - 2,1V) / 0,020A = 60 Ohms. Vous sélectionneriez la valeur standard la plus proche (ex. 62 Ohms) et calculeriez le courant réel et la dissipation dans la résistance. Utilisez toujours le VF maximum du bin pour une conception conservatrice afin que le courant ne soit pas trop faible, ou le VF minimum pour qu'il ne soit pas trop élevé.

9.3 Que se passe-t-il si j'utilise la LED à son courant de crête (60mA) en continu ?

Fonctionner en continu au courant de crête pulsé constitue une violation des seuils absolus maximums. Cela provoquera une surchauffe sévère, accélérera dramatiquement la dépréciation des lumens (la LED s'assombrira rapidement) et conduira presque certainement à une défaillance catastrophique en peu de temps. Le rating 60mA est uniquement pour de très courtes impulsions.

9.4 Comment interpréter les codes de tri sur l'étiquette de la bobine ?

L'étiquette contient des codes comme CAT:N2, HUE:CC3, REF:1. Cela vous indique que toutes les LED sur cette bobine ont une intensité lumineuse entre 36,0 et 45,0 mcd (N2), une longueur d'onde dominante entre 571,5 et 573,0 nm (CC3), et une tension directe entre 1,95 et 2,15V (1). Vous pouvez spécifier ces bins exacts lors de la commande pour garantir la cohérence des performances pour votre application.

9.5 Pourquoi la procédure de stockage et de séchage est-elle si importante ?

Les boîtiers CMS peuvent absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée se transforme rapidement en vapeur, créant une pression interne immense. Cela peut provoquer l'effet "pop-corn" – la délamination de la résine époxy du cadre de sortie ou même la fissuration de la puce de silicium. Le sac étanche et les règles strictes de durée de vie hors sac/séchage préviennent ce mode de défaillance.

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

10.1 Conception d'un panneau de voyants multi-LED

Scénario :Conception d'un panneau de contrôle avec 10 voyants d'état jaune-vert identiques.

Étapes de conception :

1. Spécifier les bins :Pour garantir que les 10 LED paraissent identiques, spécifiez un bin unique et serré à la fois pour l'Intensité Lumineuse (ex. P1 : 45-57mcd) et la Longueur d'Onde Dominante (ex. CC3 : 571,5-573,0nm). Cela peut coûter légèrement plus cher mais garantit l'uniformité visuelle.
2. Conception du circuit :Prévoyez de piloter chaque LED indépendamment avec sa propre résistance de limitation depuis un rail commun 5V. Cela évite les problèmes d'accaparement de courant qui peuvent survenir en connexion parallèle. Calculez la valeur de la résistance en utilisant le VF maximum du bin de tension spécifié (ex. Bin 1 VF Max=2,15V). R = (5V - 2,15V) / 0,020A = 142,5Ω. Utilisez une résistance standard 150Ω. Le IF réel sera d'environ 19mA, ce qui est sûr et offre une légère marge.
3. Implantation PCB :Placez les LED avec une orientation cohérente. Prévoyez une petite zone de cuivre sous la pastille thermique de la LED (si applicable) ou autour de ses bornes pour aider à la dissipation thermique, surtout si le panneau fonctionne dans un environnement chaud.
4. Assemblage :Suivez précisément le profil de refusion. Après assemblage, inspectez visuellement sous faible grossissement pour vérifier les congés de soudure et l'alignement.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Cette LED fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. La région active est composée d'AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium). Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Là, ils se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlGaInP détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise – dans ce cas, environ 575 nm (jaune-vert). L'encapsulant en résine diffusante à l'eau diffuse la lumière, élargissant le profil d'émission pour obtenir le large angle de vision de 130 degrés.

12. Tendances et contexte technologiques

Les LED CMS comme le 19-213 représentent la tendance actuelle en optoélectronique vers la miniaturisation, une fiabilité accrue et la compatibilité avec les processus de fabrication automatisés à grand volume. Le passage du montage traversant au montage en surface a été motivé par le besoin d'assemblages électroniques plus petits, plus légers et plus robustes. L'utilisation du matériau AlGaInP fournit une haute efficacité et une excellente saturation des couleurs dans le spectre ambre-rouge. Les tendances futures pour cette classe de dispositif pourraient inclure une réduction supplémentaire de la taille, des augmentations de l'efficacité lumineuse (plus de lumière par watt électrique) et des boîtiers aux performances thermiques améliorées pour permettre des courants de commande et une luminosité plus élevés à partir d'empreintes toujours plus petites. L'accent mis sur la conformité environnementale (RoHS, Sans Halogène) est également une tendance permanente et croissante dans toute l'industrie électronique.