Fiche technique LED CMS 19-237/R6GHBHC-A04/2T - Boîtier 2.0x1.4x0.9mm - Tension 1.7-3.0V - Multi-couleur - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série 19-237 est une LED à montage en surface (CMS) multicolore et compacte, conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant une miniaturisation et une haute fiabilité. Ce composant est nettement plus petit que les LED traditionnelles à broches, permettant des réductions substantielles de l'empreinte sur circuit imprimé, une densité de composants accrue et des besoins de stockage minimisés. Sa construction légère la rend particulièrement adaptée aux appareils portables et aux espaces restreints.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

Les caractéristiques clés de cette famille de produits incluent sa compatibilité avec la bande transporteuse standard de 8 mm sur bobines de 7 pouces de diamètre, la rendant parfaitement adaptée aux lignes d'assemblage automatisées par pick-and-place. Elle est conçue pour résister aux processus de soudage par refusion infrarouge et en phase vapeur, standards dans la fabrication électronique de grande série. La série est proposée en configuration multicolore (Rouge, Vert, Bleu) et est fabriquée sans plomb et conforme à la directive RoHS, garantissant le respect des réglementations environnementales.

Les avantages principaux découlent de son boîtier CMS miniature. Cela conduit directement à des tailles de produits finaux plus petites, une densité de composants plus élevée sur les cartes de circuits et des réductions globales de la taille et du poids de l'équipement final. Ces caractéristiques sont essentielles pour les applications dans l'électronique grand public, l'habitacle automobile et les dispositifs de communication.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Une compréhension approfondie des spécifications électriques et optiques est essentielle pour une conception de circuit fiable et une prédiction des performances.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées au fonctionnement normal.

• Tension inverse (V_R) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct continu (I_F) :25 mA pour tous les types de couleur.
• Courant direct de crête (I_FP) :Variable selon la puce : 60 mA pour le Rouge (R6), 100 mA pour le Vert (GH) et le Bleu (BH). Cette valeur est spécifiée avec un rapport cyclique de 1/10 et une fréquence de 1 kHz.
• Dissipation de puissance (P_d) :60 mW pour le Rouge (R6), 95 mW pour le Vert (GH) et le Bleu (BH). Cette limite est cruciale pour la gestion thermique.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du corps humain (HBM) :2000 V pour le Rouge (R6), 150 V pour le Vert (GH) et le Bleu (BH). Cela indique que la puce Rouge est plus robuste contre l'ESD, tandis que les puces Verte et Bleue nécessitent des précautions de manipulation plus strictes.
• Température de fonctionnement et de stockage :-40°C à +85°C (fonctionnement), -40°C à +90°C (stockage).
• Température de soudage :Soudage par refusion à 260°C pendant 10 secondes maximum ; soudage manuel à 350°C pendant 3 secondes maximum.

2.2 Caractéristiques électro-optiques à 25°C

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test standard (T_a=25°C, I_F=5 mA).

• Intensité lumineuse (I_v) :Rouge (R6) : 18,0-57,0 mcd ; Vert (GH) : 28,5-112 mcd ; Bleu (BH) : 11,5-28,5 mcd. La variante Verte offre le débit typique le plus élevé.
• Angle de vision (2θ_1/2) :120 degrés, typique. Cet angle de vision large est adapté aux applications d'indication et de rétroéclairage.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :Rouge : 632 nm ; Vert : 518 nm ; Bleu : 468 nm.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Rouge : 613-627 nm ; Vert : 520-530 nm ; Bleu : 465-475 nm. C'est la couleur perçue par l'œil humain.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Rouge : 20 nm ; Vert : 35 nm ; Bleu : 25 nm. Cela indique la pureté spectrale de la lumière émise.
• Tension directe (V_F) :Rouge : 1,7-2,2 V ; Vert & Bleu : 2,6-3,0 V. La V_Fplus basse de la LED Rouge est due au matériau semi-conducteur différent (AlGaInP vs. InGaN).
• Courant inverse (I_R) :Mesuré à V_R=5 V. Rouge : 10 μA max ; Vert : 50 μA max ; Bleu : 50 μA max.

Note sur les tolérances :L'intensité lumineuse a une tolérance de ±11 %, la longueur d'onde dominante de ±1 nm et la tension directe de ±0,1 V. Celles-ci doivent être prises en compte dans la conception.

3. Explication du système de tri

Les LED sont triées (binned) en fonction de paramètres clés pour assurer l'homogénéité au sein d'un lot de production. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de luminosité et électriques.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Chaque couleur a des codes de tri spécifiques définissant une plage d'intensité lumineuse à I_F=5 mA.

• Rouge (R6) :Tri M (18,0-28,5 mcd), N (28,5-45,0 mcd), P (45,0-57,0 mcd).
• Vert (GH) :Tri N (28,5-45,0 mcd), P (45,0-72,0 mcd), Q (72,0-112 mcd).
• Bleu (BH) :Tri L (11,5-18,0 mcd), M (18,0-28,5 mcd).

3.2 Tri par tension directe (Vert et Bleu uniquement)

Pour les LED Vertes (GH) et Bleues (BH), un tri supplémentaire est effectué sur la tension directe.

• Tri 1 : V_F= 2,6 - 2,8 V
• Tri 2 : V_F= 2,8 - 3,0 V

Ce tri de tension est crucial pour les applications où la consommation de courant uniforme ou l'autonomie de la batterie est une préoccupation, en particulier lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit des courbes caractéristiques pour chaque type de LED (R6, GH, BH), illustrant les performances dans des conditions variables.

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 de seuil plus basse (~1,8 V) par rapport aux LED Vertes et Bleues (~3,0 V), ce qui est cohérent avec leurs différences de matériau. Cette courbe est essentielle pour concevoir le circuit de limitation de courant.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Ce graphique démontre que le flux lumineux augmente approximativement de manière linéaire avec le courant dans la plage de fonctionnement typique (jusqu'à ~20 mA). Cependant, un fonctionnement au-delà du courant continu recommandé réduira l'efficacité et la durée de vie en raison de l'augmentation de la chaleur.

4.3 Intensité lumineuse vs. Température ambiante

Toutes les LED présentent une diminution du flux lumineux lorsque la température ambiante augmente. La dégradation est significative, avec une sortie pouvant chuter de plus de 50 % lorsque la température approche la limite de fonctionnement maximale (+85°C). Une conception thermique appropriée sur le circuit imprimé est nécessaire pour maintenir une luminosité constante.

4.4 Courbe de déclassement du courant direct

Cette courbe critique dicte le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Pour garantir la fiabilité, le courant de fonctionnement doit être réduit lorsque la température ambiante dépasse 25°C.

4.5 Distribution spectrale

Les graphiques affichent l'intensité relative de la lumière émise en fonction des longueurs d'onde. Ils confirment les longueurs d'onde de crête et dominantes et montrent la largeur de bande spectrale, qui affecte la pureté de la couleur.

4.6 Diagramme de rayonnement (Diagramme d'angle de vision)

Les diagrammes polaires visualisent la distribution spatiale de l'intensité lumineuse, confirmant l'angle de vision de 120 degrés. Le diagramme est approximativement lambertien, ce qui signifie que l'intensité est maximale en vision frontale et diminue à des angles plus larges.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est logée dans un boîtier CMS compact avec les dimensions clés suivantes (en mm) : Longueur : 2,0 ±0,2 ; Largeur : 1,4 ±0,2 ; Hauteur : 0,9. La cathode est identifiée par un marquage sur le boîtier. Le dessin dimensionnel inclut des caractéristiques critiques telles que la forme de la lentille et la position des plots.

5.2 Empattement recommandé et identification de la polarité

Un empattement de circuit imprimé (layout des plots) suggéré est fourni à titre de référence : Largeur du plot : 0,8 mm ; Longueur du plot : 1,35 mm ; Espacement entre les plots : 0,35 mm. Il est conseillé aux concepteurs de le modifier en fonction de leur processus d'assemblage spécifique et de leurs exigences thermiques. Une identification claire des plots anode et cathode est cruciale pour éviter une installation en polarisation inverse.

6. Directives de soudage et d'assemblage

Le respect des spécifications de soudage est vital pour la fiabilité à long terme et pour éviter d'endommager la lentille en époxy de la LED ou la puce semi-conductrice.

• Soudage par refusion :Température de pic maximale de 260°C pendant une durée n'excédant pas 10 secondes. Un profil de refusion standard sans plomb est applicable.
• Soudage manuel :Si nécessaire, la température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 350°C, et le temps de contact doit être limité à 3 secondes par plot. Utiliser un dissipateur thermique si possible.
• Stockage :Les composants sont emballés dans des sacs résistants à l'humidité. Une fois ouverts, ils doivent être utilisés dans un délai spécifié ou être séchés selon les normes IPC s'ils ont été exposés à l'humidité ambiante, pour éviter l'effet \"pop-corn\" pendant la refusion.

7. Emballage et informations de commande

Le produit est fourni sur bande transporteuse gaufrée de 8 mm de large enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, compatible avec les équipements d'assemblage automatisés. La bobine a des dimensions standard : Diamètre extérieur de la bobine : 180,0 mm ; Largeur de la bobine : 12,4 mm ; Diamètre du trou central : 44,0 mm.

L'étiquette sur la bobine contient des informations essentielles pour la traçabilité et l'identification, y compris des champs pour le numéro de produit, la quantité, le rang d'intensité lumineuse (CAT), le rang de chromaticité/longueur d'onde (HUE), le rang de tension directe (REF) et le numéro de lot. Le numéro de pièce spécifique 19-237/R6GHBHC-A04/2T suit un système de codage indiquant la série, le mélange de couleurs (R6=Rouge, GH=Vert, BH=Bleu) et probablement des codes de tri ou de variante.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage :Idéal pour le rétroéclairage des interrupteurs, symboles et petits écrans LCD dans les tableaux de bord automobiles, les commandes industrielles et les appareils grand public.
• Indicateurs d'état :Parfait pour les indicateurs d'alimentation, de connectivité et d'état de fonction dans les équipements de télécommunication (téléphones, fax, routeurs), les périphériques informatiques et les dispositifs médicaux.
• Éclairage à usage général :Adapté à toute application nécessitant une source de lumière colorée, fiable, de faible puissance et de petite taille.

8.2 Considérations et notes de conception

• Limitation de courant :Toujours utiliser une résistance de limitation de courant en série ou un pilote à courant constant. Calculer la valeur de la résistance en fonction de la tension d'alimentation, de la tension directe de la LED (utiliser V_Fmax pour une conception sûre) et du courant direct souhaité (par exemple, 5-20 mA).
• Gestion thermique :Bien que de faible puissance, la dissipation thermique doit être prise en compte, en particulier à des courants plus élevés ou dans des températures ambiantes élevées. Assurer une surface de cuivre adéquate sur le circuit imprimé connectée au plot thermique de la LED (s'il y en a un) ou aux plots.
• Protection ESD :Mettre en œuvre des mesures de protection ESD sur les lignes d'entrée du circuit imprimé et appliquer des procédures de manipulation appropriées pendant l'assemblage, en particulier pour les variantes Verte et Bleue qui ont une résistance ESD plus faible.
• Conception optique :Le large angle de vision de 120 degrés offre une bonne visibilité hors axe. Pour une lumière focalisée, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires.

9. Comparaison et différenciation technique

La série 19-237 se différencie par la combinaison d'une empreinte très compacte (2,0x1,4 mm), d'un boîtier standardisé à large angle de vision et de la disponibilité de trois couleurs primaires au sein d'une même famille de boîtiers. Comparée aux LED CMS plus grandes ou aux LED traversantes, elle offre des économies d'espace supérieures. La fourniture de données de tri détaillées pour l'intensité lumineuse et la tension directe (pour le Vert/Bleu) offre aux concepteurs un plus grand contrôle sur l'uniformité des couleurs et les performances électriques de leurs produits finaux, ce qui est un avantage clé dans les applications nécessitant un aspect uniforme ou une gestion de puissance précise.

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

Q1 : Puis-je alimenter cette LED en continu à 25 mA ?

R1 : Bien que la valeur maximale absolue soit de 25 mA, un fonctionnement continu à ce courant générera un maximum de chaleur et peut réduire la durée de vie. Pour une fiabilité et une efficacité optimales, concevez pour un courant de fonctionnement typique de 5-20 mA, comme utilisé dans les tableaux de spécifications, et référez-vous à la courbe de déclassement du courant direct pour les températures élevées.

Q2 : Pourquoi la résistance ESD est-elle différente pour la LED Rouge par rapport aux LED Verte et Bleue ?

R2 : Les différents matériaux semi-conducteurs (AlGaInP pour le Rouge, InGaN pour le Vert/Bleu) ont des différences inhérentes dans leur sensibilité aux décharges électrostatiques. Les puces à base d'InGaN sont généralement plus sensibles, nécessitant une manipulation plus stricte (150 V HBM contre 2000 V HBM).

Q3 : Comment interpréter les codes de tri lors de la commande ?

R3 : Spécifiez le tri d'intensité lumineuse souhaité (par exemple, \"GH en Tri Q\" pour le Vert le plus lumineux) et, pour le Vert/Bleu, le tri de tension directe (par exemple, \"BH en Tri M, V_FTri 1\"). Cela garantit que vous recevez des LED dont les performances se situent dans les plages étroites spécifiées.

Q4 : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?

R4 : La longueur d'onde de crête (λ_p) est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique émise 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.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs multi-états pour un dispositif médical portable.

Le panneau nécessite des indicateurs Rouge (Erreur), Vert (Prêt) et Bleu (Actif). La série 19-237 est sélectionnée pour sa petite taille, permettant à trois LED de tenir dans un espace restreint. Le concepteur choisit :

- R6 en Tri N pour un rouge de luminosité moyenne constante.

- GH en Tri P, V_FTri 1 pour un vert lumineux avec une chute de tension plus faible pour correspondre aux contraintes d'alimentation.

- BH en Tri M, V_FTri 1 pour le bleu.

Une seule ligne d'alimentation de 3,3 V est utilisée. Des résistances de limitation de courant séparées sont calculées pour chaque couleur : une résistance plus petite pour la LED Rouge (V_Fplus basse) et des résistances identiques plus grandes pour les LED Verte et Bleue (V_Fsimilaire). Le layout du circuit imprimé inclut un petit plot de décharge thermique connecté à chaque plot de cathode pour aider à la dissipation thermique. Des diodes de protection ESD sont placées sur les lignes de signal menant aux pilotes de LED.

12. Introduction au principe technologique

L'émission de lumière dans ces LED est basée sur l'électroluminescence dans les matériaux semi-conducteurs. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active. Leur recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La couleur de la lumière est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur :

- Rouge (R6) :Utilise un semi-conducteur composé d'AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium), qui a une bande interdite correspondant à la lumière rouge/orange.

- Vert & Bleu (GH, BH) :Utilisent de l'InGaN (Nitrures d'Indium Gallium) avec différents rapports indium/gallium pour ajuster la bande interdite pour la lumière verte et bleue, respectivement. Atteindre une émission bleue et verte efficace avec l'InGaN a été une avancée technologique significative.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

Le marché des LED CMS comme la série 19-237 continue d'être tiré par la demande de miniaturisation, d'efficacité énergétique et de haute fiabilité dans tous les secteurs de l'électronique. Les tendances incluent :

- Efficacité accrue :Les améliorations continues en science des matériaux et en croissance épitaxiale conduisent à une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt électrique).

- Uniformité des couleurs améliorée :Des tolérances de tri plus serrées et des contrôles de fabrication avancés assurent une meilleure uniformité des couleurs au sein et entre les lots de production.

- Fiabilité améliorée :Les améliorations des matériaux de boîtier (époxy, silicone) et des technologies de collage des puces conduisent à des durées de vie opérationnelles plus longues et à de meilleures performances sous haute température et humidité.

- Intégration :Une tendance vers l'intégration de plusieurs puces LED (RGB, RGBW) dans un seul boîtier pour les applications en couleurs complètes, bien que les composants discrets comme le 19-237 restent essentiels pour les solutions monochromes rentables.