Fiche technique LED CMS 15-215/G7C-BN1P2B/2T - Vert Jaune Brillant - 20mA - 2.35V Max - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 15-215/G7C-BN1P2B/2T est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS) utilisant une puce semi-conductrice en AlGaInP (Phosphure d'Aluminium, de Gallium et d'Indium) pour émettre une lumière Vert Jaune Brillant. Cette LED se caractérise par sa taille compacte, ce qui facilite les conceptions de cartes de circuits imprimés (PCB) plus petites, une densité de composants plus élevée et permet in fine le développement d'équipements électroniques plus miniaturisés. Sa construction légère renforce son adéquation pour les applications où l'espace et le poids sont des contraintes critiques.

Le composant est conditionné sur une bande de 8 mm enroulée sur une bobine de 7 pouces de diamètre, le rendant entièrement compatible avec les équipements standards d'assemblage automatique par pick-and-place. Il est conçu pour être utilisé avec les procédés de soudage par refusion infrarouge et à phase vapeur. Le produit est conforme aux principales réglementations environnementales et de sécurité : il est sans plomb (Pb-free), conforme à la directive européenne RoHS, aux règlements REACH de l'UE, et répond aux normes sans halogènes (Brome <900 ppm, Chlore <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Ces valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. La tension inverse maximale (VR) est de 5V. Le courant direct continu maximal (IF) est de 25 mA. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct de crête (IFP) de 60 mA est autorisé sous un rapport cyclique de 1/10 à 1 kHz. La dissipation de puissance maximale (Pd) est de 60 mW. Le composant peut résister à une décharge électrostatique (ESD) de 2000V selon le modèle du corps humain (HBM). La plage de température de fonctionnement (Topr) est de -40°C à +85°C, tandis que la plage de température de stockage (Tstg) est de -40°C à +90°C. Pour le soudage, il peut supporter un soudage par refusion à 260°C pendant 10 secondes ou un soudage manuel à 350°C pendant un maximum de 3 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les performances principales sont définies dans des conditions de test standard (Ta=25°C, IF=20mA). L'intensité lumineuse (Iv) présente une plage typique. Le dispositif présente un large angle de vision (2θ1/2) d'environ 140 degrés. La longueur d'onde de crête (λp) est d'environ 575 nm, avec une longueur d'onde dominante (λd) allant de 567,5 nm à 575,5 nm. La largeur de bande spectrale (Δλ) est typiquement de 20 nm. La tension directe (VF) varie de 1,75V à 2,35V. Le courant inverse (IR) est d'un maximum de 10 μA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée. Il est crucial de noter que le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; la spécification VR est uniquement destinée au test du paramètre IR.

3. Explication du système de tri (Binning)

Pour garantir l'uniformité de la production, les LED sont triées en catégories (bins) en fonction de paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des critères de performance spécifiques pour leur application.

3.1 Tri par intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est catégorisée en quatre bins (N1, N2, P1, P2) mesurés à IF=20mA. Les bins définissent des valeurs minimales et maximales pour garantir un certain niveau de luminosité. Les concepteurs doivent prendre en compte une tolérance supplémentaire de ±11% sur l'intensité lumineuse à l'intérieur d'un bin.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La couleur, définie par la longueur d'onde dominante, est triée en quatre bins (C15, C16, C17, C18), chacun couvrant une plage de 2 nm de 567,5 nm à 575,5 nm. Une tolérance de ±1 nm s'applique à la longueur d'onde dominante à l'intérieur d'un bin.

3.3 Tri par tension directe

La tension directe est regroupée en trois bins (0, 1, 2), chacun couvrant une plage de 0,2V de 1,75V à 2,35V. Une tolérance de ±0,1V s'applique à la tension directe à l'intérieur d'un bin. Ce tri est essentiel pour concevoir des circuits d'alimentation en courant uniformes, en particulier lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques illustrant le comportement du composant dans différentes conditions. Lacourbe Intensité Lumineuse Relative en fonction du Courant Directmontre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, généralement de manière sous-linéaire aux courants élevés en raison de l'échauffement et de la baisse d'efficacité. LaCourbe de Dérating du Courant Directest essentielle pour la gestion thermique ; elle indique que le courant direct maximal autorisé doit être réduit lorsque la température ambiante dépasse 25°C pour éviter de dépasser la température de jonction maximale et les limites de dissipation de puissance. Legraphique de Distribution Spectralereprésente la puissance rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde, centrée autour de 575 nm avec la largeur de bande caractéristique de 20 nm. Lacourbe Courant Direct en fonction de la Tension Directe (Courbe I-V)démontre la relation exponentielle typique d'une diode ; une faible augmentation de la tension entraîne une forte augmentation du courant, soulignant la nécessité d'un circuit de limitation de courant. LeDiagramme de Radiation(diagramme polaire) représente visuellement la distribution spatiale de l'intensité lumineuse, confirmant l'angle de vision de 140 degrés.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le dessin du boîtier fournit les dimensions critiques pour la conception de l'empreinte PCB. Les mesures clés incluent la longueur et la largeur totales, la taille et la position des pastilles de soudure, et la hauteur du composant. Les tolérances sont généralement de ±0,1 mm sauf indication contraire. La polarité est indiquée sur le composant lui-même, qui doit être correctement aligné avec le marquage de polarité correspondant sur l'empreinte PCB pour assurer un fonctionnement correct.

6. Directives de soudage et d'assemblage

Une manipulation et un soudage appropriés sont essentiels pour la fiabilité. Le composant est fourni dans un emballage sensible à l'humidité. Le sachet ne doit pas être ouvert avant que les composants ne soient prêts à être utilisés. Une fois ouvert, les LED doivent être stockées à ≤30°C et ≤60% d'humidité relative et utilisées dans les 168 heures (7 jours). Si ce délai est dépassé ou si l'indicateur d'humidité (dessicant) montre une saturation, un traitement de séchage (baking) à 60±5°C pendant 24 heures est requis avant utilisation.

Pour le soudage par refusion sans plomb, un profil de température spécifique doit être suivi : préchauffage entre 150-200°C pendant 60-120 secondes, un temps au-dessus du liquidus (217°C) de 60-150 secondes, une température de pic ne dépassant pas 260°C maintenue pendant un maximum de 10 secondes, et des vitesses de refroidissement contrôlées. Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois. Pendant le soudage manuel, la température de la pointe du fer doit être inférieure à 350°C, le temps de contact par borne ne doit pas dépasser 3 secondes, et un intervalle approprié doit être laissé entre le soudage de chaque borne. La réparation après soudage initial est déconseillée, mais si elle est inévitable, un fer à souder spécialisé à double tête doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes et éviter les contraintes mécaniques.

7. Conditionnement et informations de commande

Les LED sont livrées dans un système d'emballage résistant à l'humidité. Elles sont chargées dans une bande porteuse, qui est ensuite enroulée sur une bobine de 7 pouces. Chaque bobine contient 2000 pièces. La bobine, avec le dessicant, est scellée dans un sachet étanche à l'humidité en aluminium. L'étiquette du sachet contient les informations essentielles pour la traçabilité et l'identification, y compris le numéro de produit, la quantité et les codes de bin spécifiques pour l'intensité lumineuse (CAT), la longueur d'onde dominante (HUE) et la tension directe (REF).

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

La couleur Vert Jaune Brillant et le format CMS rendent cette LED adaptée à divers rôles d'indication et de rétroéclairage. Les applications principales incluent le rétroéclairage des tableaux de bord de combinés d'instruments et des commutateurs à membrane, les indicateurs d'état et le rétroéclairage des claviers dans les appareils de télécommunication comme les téléphones et les télécopieurs, ainsi que le rétroéclairage plat pour les petits écrans LCD, les commutateurs et les symboles. Sa nature polyvalente permet également une utilisation dans l'électronique grand public, les contrôles industriels et les appareils portables.

8.2 Considérations de conception

Alimentation en Courant :Une résistance de limitation de courant externe est obligatoire. La caractéristique I-V exponentielle signifie que même une petite variation de la tension d'alimentation peut provoquer un changement important, potentiellement destructeur, du courant direct. La valeur de la résistance doit être calculée sur la base de la tension d'alimentation, de la tension directe de la LED (en tenant compte du bin et de la tolérance) et du courant de fonctionnement souhaité (ne dépassant pas 25 mA en continu).
Gestion Thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, une disposition PCB appropriée est importante. Assurez une surface de cuivre adéquate autour des pastilles de soudure pour servir de dissipateur thermique, surtout en fonctionnement à haute température ambiante ou près du courant maximal. Respectez la courbe de dérating du courant.
Protection contre les Décharges Électrostatiques (ESD) :Bien que classé pour 2000V HBM, les précautions ESD standard doivent être observées pendant la manipulation et l'assemblage.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED traditionnelles à broches, ce type CMS offre des avantages significatifs en termes de taille, de poids et d'adaptabilité à l'assemblage automatisé, conduisant à des coûts de fabrication globaux plus bas. Dans le paysage des LED CMS, l'utilisation du matériau AlGaInP pour l'émission vert-jaune offre généralement une efficacité lumineuse plus élevée et une meilleure saturation des couleurs que les technologies plus anciennes comme le GaP. Le large angle de vision de 140 degrés est une caractéristique clé pour les applications nécessitant une visibilité étendue, contrairement aux LED à angle plus étroit utilisées pour un éclairage focalisé. Sa conformité aux normes environnementales modernes (RoHS, sans halogène) est une exigence de base pour la plupart des produits électroniques contemporains.

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

Q : Quelle valeur de résistance dois-je utiliser avec une alimentation de 5V ?
A : Vous devez utiliser la tension directe maximale du bin (par exemple, 2,35V du Bin 2) et le courant souhaité (par exemple, 20mA). En utilisant la loi d'Ohm : R = (Valim - Vf) / If = (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5 Ohms. Une résistance standard de 130 ou 150 Ohms serait appropriée, en veillant à ce que le courant ne dépasse pas 25 mA même à la Vf minimale.

Q : Puis-je alimenter cette LED sans résistance de limitation de courant en utilisant une source de tension constante ?
A : Non. Cela détruirait presque certainement la LED en raison du flux de courant non contrôlé résultant de la caractéristique I-V exponentielle de la diode.

Q : Comment la température affecte-t-elle la luminosité ?
A : L'intensité lumineuse diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. La courbe de dérating reflète cela indirectement en exigeant des courants plus faibles à haute température ambiante pour éviter la surchauffe, ce qui réduirait encore l'efficacité et la durée de vie.

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?
A : La longueur d'onde de crête (λp) est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale. La longueur d'onde dominante (λd) est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui correspond à la couleur perçue de la LED. Pour un émetteur à bande étroite comme celui-ci, elles sont souvent proches, mais λd est plus pertinente pour la spécification de la couleur.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état à plusieurs LED.Un concepteur crée un panneau de contrôle avec 10 indicateurs d'état vert-jaune. Pour garantir une luminosité uniforme, il doit spécifier des LED du même bin d'intensité lumineuse (par exemple, toutes P1). Pour garantir une apparence de couleur cohérente, il doit spécifier des LED du même bin de longueur d'onde dominante (par exemple, toutes C17). Pour simplifier le circuit d'alimentation et assurer une distribution de courant uniforme si les LED sont placées en parallèle, il est fortement recommandé de spécifier des LED du même bin de tension directe (par exemple, toutes 1). Le circuit d'alimentation serait constitué d'un régulateur de tension (par exemple, 5V) et d'une résistance de limitation de courant unique pour chaque LED (ou d'un circuit intégré pilote de LED dédié pour un meilleur contrôle et une capacité de gradation). La disposition du PCB regrouperait les LED mais fournirait une surface de cuivre suffisante pour la dissipation thermique, surtout si elles doivent être allumées simultanément pendant de longues périodes.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Cette LED fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région n-type AlGaInP sont injectés à travers la jonction dans la région p-type, et les trous sont injectés dans la direction opposée. Ces porteurs de charge se recombinent dans la région active près de la jonction. Dans un semi-conducteur à bande interdite directe comme l'AlGaInP, cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique des atomes d'Aluminium, de Gallium, d'Indium et de Phosphure détermine l'énergie de la bande interdite, qui dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le Vert Jaune Brillant (~575 nm). La résine époxy d'encapsulation sert à protéger la puce semi-conductrice, à façonner le faisceau lumineux (créant l'angle de vision de 140 degrés) et à assurer la stabilité mécanique.

13. Tendances d'évolution

La tendance générale pour les LED CMS comme celle-ci continue vers une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt électrique), une meilleure cohérence des couleurs et des tolérances de tri plus serrées, ainsi qu'une fiabilité accrue dans des conditions environnementales sévères. Le conditionnement évolue pour permettre des empreintes encore plus petites et des profils plus bas tout en maintenant ou en améliorant les performances thermiques. Il existe également une forte impulsion vers la capacité de réglage sur tout le spectre et vers des LED intelligentes et adressables intégrées avec des circuits de contrôle. La science des matériaux sous-jacente pour les LED AlGaInP est mature, mais la recherche en cours se concentre sur l'optimisation de l'efficacité à des densités de courant plus élevées et l'amélioration de la longévité. L'accent mis sur la conformité environnementale (sans halogène, RoHS) est désormais standard et continuera d'être une exigence de base pour tous les composants électroniques.