Fiche technique SMD LED 19-223/G6S2C-A01/2T - Multicolore - Tension 2,0V - Puissance 60mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La série 19-223 représente une solution LED CMS compacte, conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant une miniaturisation et une haute fiabilité. Ce type de LED multicolore est nettement plus petit que les composants traditionnels à broches, permettant des réductions substantielles de l'empreinte sur le circuit imprimé, une densité de placement accrue et contribuant finalement à des conceptions de produits finaux plus compacts. Sa construction légère la rend particulièrement adaptée aux applications portables et à espace restreint.

Les avantages principaux de ce produit incluent la compatibilité avec les équipements standards de placement automatisé et les procédés de soudage courants tels que le refusion infrarouge et en phase vapeur. Il est fabriqué sans plomb, conforme aux directives RoHS et sans halogène, adhérant aux réglementations environnementales strictes, y compris REACH de l'UE. Les limites spécifiées en halogènes sont : Brome (Br) <900 ppm, Chlore (Cl) <900 ppm, et Br+Cl < 1500 ppm.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti.

• Tension inverse (VR) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct (IF) :25 mA pour les deux types de puces G6 et S2. Il s'agit du courant continu maximal.
• Courant direct de crête (IFP) :60 mA (Rapport cyclique 1/10 @1KHz). Cette valeur s'applique au fonctionnement en impulsions, permettant un courant instantané plus élevé.
• Dissipation de puissance (Pd) :60 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper dans des conditions données.
• Décharge électrostatique (ESD) HBM :2000 V. Cela indique un niveau modéré de robustesse ESD ; des précautions de manipulation appropriées restent nécessaires.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40 à +85 °C. Le composant est conçu pour des applications dans la plage de température industrielle.
• Température de stockage (Tstg) :-40 à +90 °C.
• Température de soudage :Le soudage par refusion est spécifié à une température de pointe de 260°C pendant un maximum de 10 secondes. Le soudage manuel doit être limité à 350°C pendant 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à Ta=25°C et définissent les performances typiques du composant.

• Intensité lumineuse (Iv) :
  • G6 (Jaune-Vert Brillant) : Min 30,0 mcd, Max 60,0 mcd @ IF=20mA.
  • S2 (Orange Brillant) : Min 90,0 mcd, Max 180,0 mcd @ IF=20mA.
  • Tolérance : ±11 %.
• Angle de vision (2θ1/2) :Typique 130 degrés. Cet angle de vision large est adapté aux applications d'indication et de rétroéclairage nécessitant une grande visibilité.
• Longueur d'onde de crête (λp) :
  • G6 : Typique 575 nm.
  • S2 : Typique 611 nm.
• Longueur d'onde dominante (λd) :
  • G6 : 568,5 à 574,5 nm.
  • S2 : 602,0 à 608,0 nm.
  • Tolérance : ±1 nm.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :
  • G6 : Typique 20 nm.
  • S2 : Typique 17 nm.
• Tension directe (VF) :
  • G6 & S2 : Min 1,70 V, Typ 2,00 V, Max 2,40 V @ IF=20mA.
  • Tolérance : ±0,1V.
• Courant inverse (IR) :Max 10 μA @ VR=5V pour les deux types. Le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse.

3. Explication du système de classement (Binning)

Le produit utilise un système de classement pour catégoriser les LED en fonction de l'intensité lumineuse. Cela garantit l'homogénéité au sein d'un lot de production.

• Puce G6 (Jaune-Vert Brillant) :Toutes les unités appartiennent à une seule classe (Code de classe 1) avec une intensité lumineuse comprise entre 30,0 et 60,0 mcd à 20mA.
• Puce S2 (Orange Brillant) :Toutes les unités appartiennent à une seule classe (Code de classe 1) avec une intensité lumineuse comprise entre 90,0 et 180,0 mcd à 20mA.

La fiche technique n'indique pas de classes distinctes pour la longueur d'onde dominante ou la tension directe pour cette référence spécifique, suggérant un contrôle serré ou une sélection unique pour ces paramètres.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut des courbes caractéristiques typiques pour les puces G6 et S2. Bien que les points graphiques exacts ne soient pas fournis dans le texte, les courbes illustrent généralement les relations suivantes, essentielles pour la conception :

• Intensité lumineuse relative vs. Courant direct :Montre comment le flux lumineux augmente avec le courant, généralement de manière sous-linéaire, surtout lorsque le courant approche la valeur maximale.
• Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante :Démontre l'effet d'extinction thermique, où le flux lumineux diminue lorsque la température de jonction augmente. Ceci est crucial pour la conception de la gestion thermique.
• Tension directe vs. Courant direct :La courbe IV, montrant la relation exponentielle. La Vf typique de 2,0V à 20mA est un paramètre clé pour le calcul de la résistance de limitation de courant.
• Spectre/Longueur d'onde :Montre probablement le spectre d'émission normalisé, mettant en évidence les longueurs d'onde de crête et dominante.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le boîtier est de type CMS (Composant Monté en Surface) standard. Le dessin de cotes (non reproduit ici mais référencé dans le PDF) fournit les mesures critiques pour la conception des pastilles du circuit imprimé et le placement des composants. Les points clés incluent :

• La LED a une empreinte compacte adaptée aux cartes haute densité.
• Les tolérances sur la plupart des cotes sont de ±0,1mm sauf indication contraire.
• Le dessin définit le contour du composant, la position des bornes et le motif de pastilles recommandé sur le PCB.
• L'identification de la polarité est généralement marquée sur le composant ou implicite par la conception des pastilles.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de température de soudage sans plomb est spécifié :

• Préchauffage :150~200°C pendant 60~120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (217°C) :60~150 secondes.
• Température de pointe :Maximum 260°C.
• Temps à la pointe :Maximum 10 secondes.
• Taux de montée en température :Maximum 6°C/sec.
• Temps au-dessus de 255°C :Maximum 30 secondes.
• Taux de refroidissement :Maximum 3°C/sec.

Note critique :Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois sur le même composant.

6.2 Soudage manuel

Si le soudage manuel est inévitable :

• La température de la panne du fer doit être inférieure à 350°C.
• Le temps de contact par borne doit être inférieur à 3 secondes.
• La puissance du fer à souder doit être inférieure à 25W.
• Laisser un intervalle de plus de 2 secondes entre le soudage de chaque borne.
• Utiliser un fer à souder à double panne pour tout travail de réparation afin d'éviter les contraintes thermiques.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les composants sont emballés dans des sacs résistants à l'humidité avec dessiccant.

• Avant utilisation :Ne pas ouvrir le sac anti-humidité avant d'être prêt pour l'assemblage.
• Après ouverture :Stocker à ≤30°C et ≤60% d'humidité relative.
• Durée de vie hors sac :Utiliser dans les 168 heures (7 jours) après ouverture. Refermer les pièces non utilisées dans un emballage anti-humidité.
• Séchage (Baking) :Si le temps de stockage est dépassé ou si le dessiccant indique de l'humidité, sécher à 60 ±5°C pendant 24 heures avant utilisation.

7. Conditionnement et informations de commande

Le produit est fourni dans un format compatible avec l'assemblage automatisé.

• Bande et bobine :Conditionné en bande de 8 mm de large sur une bobine de 7 pouces de diamètre.
• Quantité :2000 pièces par bobine.
• Dimensions de la bande porteuse :Des dessins détaillés spécifient la taille des alvéoles et le pas d'avancement de la bande.
• Dimensions de la bobine :Les dimensions standard de la bobine sont fournies pour la compatibilité avec les chargeurs.
• Informations sur l'étiquette :L'étiquette de la bobine comprend des champs pour le numéro de produit client (CPN), le numéro de produit (P/N), la quantité (QTY) et les classes techniques pour l'intensité lumineuse (CAT), la chromaticité/longueur d'onde dominante (HUE) et la tension directe (REF).

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage :Indicateurs de tableau de bord, rétroéclairage de commutateurs, rétroéclairage plat pour écrans LCD et symboles.
• Équipements de télécommunication :Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones et télécopieurs.
• Indication générale :Toute application nécessitant une source de lumière colorée compacte et fiable.

8.2 Considérations de conception critiques

• Limitation de courant :Une résistance série externe est OBLIGATOIRE. La caractéristique exponentielle tension-courant de la LED signifie qu'un petit changement de tension provoque un grand changement de courant, entraînant une défaillance rapide sans régulation de courant.
• Gestion thermique :Bien que le boîtier soit petit, la dissipation de puissance (max 60mW) et le coefficient de température négatif du flux lumineux nécessitent de prendre en compte la conception du circuit imprimé pour la dissipation thermique, surtout à haute température ambiante ou à fort courant de commande.
• Protection ESD :Bien que classé pour 2000V HBM, mettre en œuvre les précautions ESD standard lors de la manipulation et de l'assemblage.
• Soudage à la vague :Non recommandé. Le composant est spécifié uniquement pour le refusion ou un soudage manuel soigneux.
• Contrainte sur la carte :Éviter les contraintes mécaniques sur le corps de la LED pendant le soudage ou dans l'application finale. Ne pas déformer le PCB après l'assemblage.

9. Comparaison et différenciation technique

La série 19-223, avec sa technologie de puce AlGaInP (pour G6 et S2), offre des avantages distincts :

• vs. Anciennes LED traversantes :L'avantage principal est la réduction spectaculaire de la taille et du poids, permettant des conceptions modernes miniaturisées. Elle élimine également le besoin de pliage des broches et d'insertion manuelle.
• vs. Autres couleurs CMS :Le Jaune-Vert Brillant (G6, ~575nm) et l'Orange Brillant (S2, ~611nm) occupent des points de couleur spécifiques dans le spectre visible. La technologie AlGaInP offre généralement une haute efficacité et une bonne saturation des couleurs dans les régions rouge, orange et jaune-vert.
• Conformité :Sa pleine conformité aux réglementations sans plomb, RoHS, sans halogène et REACH la rend adaptée aux marchés mondiaux aux exigences environnementales strictes.

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

10.1 Quelle valeur de résistance dois-je utiliser avec cette LED ?

Calculer en utilisant la loi d'Ohm : R = (Valim - Vf_LED) / If. Pour une alimentation de 5V et une Vf typique=2,0V à If=20mA : R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ω. Utiliser la Vf max (2,4V) pour s'assurer que le courant minimum est sûr : R_min = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ω. Une résistance standard de 150 Ω est un bon point de départ. Toujours considérer la puissance nominale de la résistance : P = I^2 * R = (0,02)^2 * 150 = 0,06W, donc une résistance de 1/8W (0,125W) est suffisante.

10.2 Puis-je l'alimenter avec une tension de 3,3V ?

Oui. Recalcul : R = (3,3V - 2,0V) / 0,020A = 65 Ω. Vérifier avec Vf max : (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45 Ω. Une résistance de 68 Ω serait appropriée. S'assurer que l'alimentation peut fournir le courant requis.

10.3 Pourquoi le processus de stockage et de séchage est-il si important ?

Les boîtiers CMS peuvent absorber l'humidité de l'atmosphère. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut se transformer rapidement en vapeur, provoquant un délaminage interne, des fissures ou un "effet pop-corn" du boîtier plastique, entraînant une défaillance immédiate ou latente. Les procédures de stockage et de séchage prescrites préviennent ce mode de défaillance.

10.4 Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de crête et la Longueur d'onde dominante ?

La Longueur d'onde de crête (λp)est la longueur d'onde à laquelle le spectre d'émission a son intensité maximale.La Longueur d'onde dominante (λd)est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui correspondrait à la couleur perçue de la LED lorsqu'elle est combinée avec une source de référence blanche spécifiée. λd est plus étroitement liée à la perception de la couleur par l'œil humain, tandis que λp est une mesure physique du spectre.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs multiples pour un dispositif médical portable.

Exigences :Taille compacte, faible consommation d'énergie, différenciation claire des couleurs pour "Prêt" (Vert) et "Alerte" (Orange), capacité à fonctionner dans une plage de température étendue, et conformité aux réglementations des équipements médicaux.

Mise en œuvre de la solution :

1. Sélection des composants :La série 19-223 est choisie. Le G6 (Jaune-Vert) sert d'indicateur "Prêt", et le S2 (Orange) sert d'indicateur "Alerte". Leur large angle de vision de 130 degrés assure une visibilité sous divers angles.
2. Conception du circuit :Une tension système de 3,3V est utilisée. Les résistances de limitation de courant sont calculées comme dans la FAQ 10.2 (ex. : 68Ω). Les LED sont commandées via les broches GPIO d'un microcontrôleur, permettant des motifs de clignotement contrôlés par logiciel pour améliorer l'état d'alerte.
3. Conception du PCB :L'empreinte CMS compacte permet de placer plusieurs LED d'état dans une petite zone sur le PCB du panneau avant. Des pastilles de décharge thermique sont utilisées dans les connexions de soudure pour faciliter le soudage, mais une petite quantité de cuivre est maintenue connectée pour aider à la dissipation thermique.
4. Processus d'assemblage :Les LED, livrées en bande et bobine, sont chargées dans une machine de placement. La carte entière subit une seule passe de refusion en utilisant le profil sans plomb spécifié, assurant que tous les composants, y compris les LED, sont soudés simultanément et de manière fiable.
5. Résultat :Un système d'indicateurs robuste, fiable et compact répondant à toutes les exigences initiales, tirant parti de la petite taille, des performances spécifiées et des certifications de conformité des LED 19-223.

12. Introduction au principe technologique

Les LED 19-223 utilisent le matériau semi-conducteur AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium) pour la puce émettrice de lumière. Ce système de matériaux est particulièrement efficace pour produire de la lumière dans les régions rouge, orange, ambre et jaune-vert du spectre (environ 560nm à 650nm).

Principe de fonctionnement :Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n de la LED, des électrons et des trous sont injectés dans la région active. Leur recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du semi-conducteur AlGaInP, qui est conçue en contrôlant précisément les rapports d'Aluminium, de Gallium, d'Indium et de Phosphore pendant la croissance du cristal. La lentille en résine "water clear" permet à la lumière colorée intrinsèque de la puce d'être émise sans filtrage significatif ni conversion de longueur d'onde.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

Le marché des LED CMS comme la série 19-223 continue d'évoluer. Les tendances clés influençant ce segment de produit incluent :

• Miniaturisation accrue :La demande pour des tailles de boîtier encore plus petites (ex. : 0402, 0201 métrique) continue de croître pour les dispositifs ultra-compacts.
• Efficacité plus élevée :Les améliorations continues dans la croissance épitaxiale et la conception des puces conduisent à une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par unité d'entrée électrique), réduisant la consommation d'énergie pour une luminosité donnée.
• Fiabilité et robustesse améliorées :Les améliorations des matériaux et de la construction des boîtiers visent à augmenter la résistance à l'humidité, les performances en cyclage thermique et la longévité globale, en particulier pour les applications automobiles et industrielles.
• Intégration :Une tendance vers l'intégration de plusieurs puces LED (RGB, ou plusieurs monochromes) dans un seul boîtier, ou la combinaison de LED avec des circuits de commande (comme des pilotes à courant constant) pour former des modules lumineux plus intelligents et plus simples à utiliser.
• Conformité stricte :Les réglementations environnementales et de sécurité (RoHS, REACH, sans halogène) deviennent plus strictes et plus répandues, faisant de la conformité une exigence de base plutôt qu'un facteur de différenciation.

La série 19-223 représente une solution mature et fiable qui répond aux besoins fondamentaux de miniaturisation, d'assemblage automatisé et de conformité réglementaire pour un large éventail d'applications d'indication et de rétroéclairage.