Fiche technique LED CMS 17-21/GHC-YR1S2/3T - 1.6x0.8x0.6mm - 3.5V - 25mA - Vert Brillant - Documentation Technique Française

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 17-21/GHC-YR1S2/3T est une LED à montage en surface (CMS) conçue pour les applications électroniques modernes et compactes. Ce composant représente une avancée significative par rapport aux LED traditionnelles à broches, offrant des avantages substantiels en termes d'utilisation de l'espace sur la carte et d'efficacité d'assemblage.

1.1 Positionnement et avantages clés

Cette LED est de type monochrome, émettant une lumière verte brillante. Son principal avantage réside dans son empreinte miniature. Sa taille nettement plus petite que les composants à broches permet aux concepteurs d'atteindre une densité d'intégration plus élevée sur les cartes de circuits imprimés (PCB). Cela se traduit directement par une réduction de la taille des cartes, des besoins de stockage minimisés pour les composants, et finalement, la création d'équipements finaux plus petits et plus légers. La nature légère du boîtier en fait également un choix idéal pour les applications où le poids est un facteur critique.

1.2 Marché cible et applications

Ce composant est destiné à un large éventail d'appareils électroniques grand public et industriels. Ses applications typiques incluent le rétroéclairage de tableaux de bord, de commutateurs et de symboles. Il convient également pour une utilisation dans les équipements de télécommunication comme indicateurs d'état ou rétroéclairage pour des appareils tels que téléphones et télécopieurs. De plus, il sert de voyant indicateur à usage général dans divers produits électroniques.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principaux paramètres techniques de la LED tels que définis dans la fiche technique.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement.

• Tension inverse (VR) :5V. Il est crucial de noter que cette valeur est spécifiée uniquement pour des conditions de test infrarouge (IR). La fiche technique indique explicitement que le composant n'est pas conçu pour fonctionner en inverse dans un circuit réel. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer une défaillance immédiate.
• Courant direct (IF) :25 mA. C'est le courant continu maximal qui peut être appliqué à la LED en continu.
• Courant direct de crête (IFP) :100 mA. C'est le courant pulsé maximal, autorisé uniquement sous un cycle de service de 1/10 à 1 kHz. Ce paramètre est pertinent pour les applications de multiplexage ou de gradation par MLI (PWM) mais doit être utilisé avec précaution pour éviter la surchauffe.
• Dissipation de puissance (Pd) :95 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper, calculée à partir des limites de tension et de courant directes, et elle est cruciale pour la gestion thermique.
• Température de fonctionnement & de stockage :Le composant peut fonctionner de -40°C à +85°C et être stocké de -40°C à +90°C. Cette large plage le rend adapté aux environnements sévères.
• Température de soudage :Pour le soudage par refusion, une température de pic de 260°C pendant un maximum de 10 secondes est spécifiée. Pour le soudage manuel, la température de la panne du fer ne doit pas dépasser 350°C, et le temps de contact doit être limité à 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard : un courant direct (IF) de 20 mA et une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 112,0 mcd à un maximum de 285,0 mcd. La valeur typique n'est pas spécifiée, indiquant que les performances sont gérées via un système de classement (détaillé plus loin). La tolérance est de ±11%.
• Angle de vision (2θ1/2) :Une valeur typique de 140 degrés. Cet angle de vision large rend la LED adaptée aux applications nécessitant un éclairage large ou une visibilité sous plusieurs angles.
• Longueur d'onde de pic (λp) :Typiquement 518 nm, ce qui la place dans la région du vert brillant du spectre visible.
• Longueur d'onde dominante (λd) :S'étend de 520,0 nm à 535,0 nm, avec une tolérance serrée de ±1 nm. Ce paramètre est plus étroitement lié à la couleur perçue de la lumière.
• Largeur spectrale (Δλ) :Typiquement 35 nm, décrivant l'étalement des longueurs d'onde de la lumière émise autour du pic.
• Tension directe (VF) :Typiquement 3,5V, avec un maximum de 4,0V à 20 mA. C'est un paramètre critique pour la conception du circuit, car il détermine la chute de tension aux bornes de la LED et la valeur nécessaire de la résistance de limitation de courant.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 50 μA sous une tension inverse de 5V (condition de test).

3. Explication du système de classement

Pour garantir des performances constantes, les LED sont triées en classes (bins) en fonction de paramètres optiques clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de luminosité et de couleur.

3.1 Classement par intensité lumineuse

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

• Classe R1 :112,0 – 140,0 mcd
• Classe R2 :140,0 – 180,0 mcd
• Classe S1 :180,0 – 225,0 mcd
• Classe S2 :225,0 – 285,0 mcd

Le choix d'une classe supérieure (par ex., S2) garantit une luminosité minimale plus élevée, ce qui est essentiel pour les applications nécessitant une grande visibilité ou lorsque plusieurs LED doivent être assorties pour une apparence uniforme.

3.2 Classement par longueur d'onde dominante

Les LED sont également classées par leur longueur d'onde dominante en trois groupes (X, Y, Z) pour contrôler la cohérence des couleurs.

• Classe X :520,0 – 525,0 nm
• Classe Y :525,0 – 530,0 nm
• Classe Z :530,0 – 535,0 nm

Pour les applications où l'homogénéité des couleurs entre plusieurs LED est critique (par ex., barres d'état, réseaux de rétroéclairage), spécifier une seule classe étroite est nécessaire pour éviter des différences de couleur visibles.

4. Informations mécaniques et sur le boîtier

4.1 Dimensions du boîtier

La LED CMS 17-21 a un boîtier rectangulaire compact. Les dimensions clés incluent une longueur de 1,6 mm, une largeur de 0,8 mm et une hauteur de 0,6 mm (tolérance ±0,1 mm sauf indication contraire). La fiche technique fournit un dessin dimensionnel détaillé incluant le motif des pastilles, essentiel pour créer l'empreinte PCB. Une conception correcte des pastilles assure un soudage, un alignement et des performances thermiques appropriés.

4.2 Identification de la polarité

La cathode est généralement identifiée par un marquage sur le boîtier ou une géométrie spécifique de pastille (par ex., un coin chanfreiné). Une orientation correcte de la polarité lors du placement est vitale pour le fonctionnement du circuit.

5. Guide de soudage et d'assemblage

Une manipulation et un soudage appropriés sont essentiels pour la fiabilité et les performances des LED CMS.

5.1 Profil de soudage par refusion

La fiche technique spécifie un profil de soudage par refusion sans plomb. Les phases clés incluent :

• Préchauffage :Montée de la température ambiante à 150-200°C sur 60-120 secondes.
• Maintien/Refusion :Le temps au-dessus du liquidus (217°C) doit être de 60-150 secondes. La température de pic ne doit pas dépasser 260°C, et le temps à ou au-dessus de 255°C doit être limité à un maximum de 30 secondes.
• Refroidissement :La vitesse de refroidissement maximale ne doit pas dépasser 6°C par seconde.

Note critique :Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois sur le même assemblage de LED pour éviter les dommages thermiques au boîtier et à la puce.

5.2 Stockage et sensibilité à l'humidité

Ce composant est sensible à l'humidité. Les précautions incluent :

• Ne pas ouvrir le sac barrière anti-humidité avant que les composants ne soient prêts à être utilisés.
• 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 elles ne sont pas utilisées dans ce délai, les LED doivent être reséchées à 60 ±5°C pendant 24 heures avant utilisation.
• Si l'indicateur de dessicant a changé de couleur, un reséchage est requis quel que soit le temps écoulé.

5.3 Soudage manuel et retouche

Si le soudage manuel est inévitable, une extrême prudence est de mise :

• La température de la panne du fer à souder doit être ≤350°C.
• Le temps de contact par borne doit être ≤3 secondes, avec un intervalle d'au moins 2 secondes entre le soudage de chaque borne pour permettre le refroidissement.
• La réparation après soudage est fortement déconseillée. Si elle est absolument nécessaire, un fer à souder à deux pointes doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes, minimisant ainsi la contrainte thermique. L'impact sur les caractéristiques de la LED doit être vérifié au préalable.

6. Conditionnement et informations de commande

6.1 Conditionnement standard

Les LED sont fournies dans un conditionnement résistant à l'humidité, qui comprend :

• Les composants placés dans une bande porteuse de 8 mm de large.
• La bande est enroulée sur une bobine d'un diamètre de 7 pouces.
• Une bobine standard contient 3000 pièces.
• La bobine est placée dans un sac aluminium anti-humidité avec un sachet dessicant et une carte indicateur d'humidité.

6.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des codes qui spécifient les caractéristiques exactes des LED sur cette bobine :

• P/N :Numéro de produit (par ex., 17-21/GHC-YR1S2/3T).
• CAT :Rang d'intensité lumineuse (correspond au code de classe : R1, R2, S1, S2).
• HUE :Coordonnées chromatiques & Rang de longueur d'onde dominante (correspond au code de classe : X, Y, Z).
• REF :Rang de tension directe.
• LOT No :Numéro de lot de fabrication traçable.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 La limitation de courant est obligatoire

Une résistance de limitation de courant externe est absolument requise. Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Une faible augmentation de la tension directe peut provoquer une augmentation importante, potentiellement destructrice, du courant direct. La valeur de la résistance (R) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation - VF_LED) / I_souhaitée. Toujours concevoir pour la VF *typique* pour s'assurer que le courant reste dans les limites si la VF réelle est à la valeur minimale spécifiée.

7.2 Gestion thermique

Bien que petite, la LED génère de la chaleur. La limite de dissipation de puissance de 95 mW doit être respectée. Assurez-vous que la conception des pastilles PCB fournit un dégagement thermique adéquat, surtout si le fonctionnement est à ou près du courant continu maximal (25 mA). Évitez de placer la LED près d'autres composants générateurs de chaleur.

7.3 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

Le composant a une résistance aux décharges électrostatiques de 1000V (Modèle du corps humain). Les procédures standard de manipulation ESD doivent être suivies pendant l'assemblage et la manipulation pour éviter les dommages latents qui peuvent ne pas provoquer de défaillance immédiate mais peuvent dégrader la fiabilité à long terme.

8. Comparaison et différenciation technique

La différenciation principale de la LED 17-21 réside dans son facteur de forme et son équilibre de performances.

• Comparaison avec les LED CMS plus grandes (par ex., 3528, 5050) :Elle offre une empreinte nettement plus petite, permettant des conceptions à plus haute densité, mais généralement avec une luminosité totale par dispositif plus faible.
• Comparaison avec les boîtiers à l'échelle de la puce (CSP) :Elle est plus grande que les LED CSP de pointe mais est plus facile à manipuler avec un équipement SMT standard et offre un boîtier plus robuste pour de nombreuses applications.
• Comparaison avec les LED à broches :Elle élimine le besoin de trous traversants, permet un assemblage automatisé par pick-and-place, réduit l'inductance parasite et permet des produits finaux beaucoup plus petits et légers.

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

9.1 Puis-je piloter cette LED sans résistance de limitation de courant ?

No.Cela est explicitement déconseillé dans la section "Précautions d'utilisation". La tension directe a une plage (typ. 3,5V, max. 4,0V). La connecter directement à une source de tension même légèrement supérieure à sa VF provoquera un courant excessif, entraînant une surchauffe rapide et une défaillance. Une résistance en série est obligatoire pour un fonctionnement sûr.

9.2 Pourquoi la tension inverse maximale n'est-elle que de 5V, et que signifie la note ?

La valeur de 5V est uniquement à des fins de test pour mesurer le courant de fuite inverse (IR). La fiche technique indique clairement "Le composant n'est pas conçu pour fonctionner en inverse." Dans un circuit, vous devez vous assurer que la LED n'est jamais soumise à une polarisation inverse, car ce n'est pas une diode Zener et elle sera probablement endommagée à des tensions bien inférieures à 5V si elle est polarisée en inverse. Utilisez des diodes de protection dans les circuits où une tension inverse est possible (par ex., couplage AC, charges inductives).

9.3 Comment choisir le bon code de classement ?

Sélectionnez la classe en fonction des besoins de votre application : - Pour une luminosité maximale, spécifiez la classe S2. - Pour une cohérence de couleur stricte entre plusieurs LED dans un réseau, spécifiez une seule classe étroite de longueur d'onde dominante (par ex., uniquement la classe Y). - Pour les applications sensibles au coût où une variation de luminosité est acceptable, un mélange plus large ou une classe inférieure (R1, R2) peut être approprié.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

10.1 Conception d'un panneau compact d'indicateurs d'état

Scénario :Conception d'un panneau dense de 20 indicateurs d'état pour un équipement réseau. Une luminosité et une couleur uniformes sont importantes pour l'expérience utilisateur.Étapes de conception : 1. Réglage du courant :Choisissez un courant de pilotage de 15 mA (inférieur au max de 25 mA) pour une bonne luminosité et longévité. Calculez la valeur de la résistance pour une alimentation de 5V : R = (5V - 3,5V) / 0,015A = 100 Ohms. Utilisez une résistance à tolérance de 1%. 2.Sélection du classement :Pour garantir l'uniformité, spécifiez que toutes les LED proviennent de la même classe d'intensité lumineuse (par ex., S1) et de la même classe de longueur d'onde dominante (par ex., Y). Ces informations doivent être fournies lors de la commande. 3.Implantation PCB :Utilisez les dimensions exactes des pastilles de la fiche technique. Prévoyez une petite liaison de dégagement thermique pour chaque pastille pour faciliter le soudage et éviter le soulèvement (tombstoning), mais assurez-vous que la surface de cuivre est suffisante pour la dissipation thermique. 4.Assemblage :Suivez le profil de refusion spécifié. Gardez les panneaux dans des sacs scellés jusqu'au moment où ils sont chargés dans la machine pick-and-place pour respecter la durée de vie hors sac de 7 jours.

11. Introduction au principe de fonctionnement

La LED 17-21/GHC-YR1S2/3T est basée sur une puce semi-conductrice en Nitrure de Gallium-Indium (InGaN), comme indiqué dans le guide de sélection des dispositifs. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la diode est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active du semi-conducteur. Leur recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique du matériau InGaN détermine l'énergie de la bande interdite, qui est directement corrélée à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise – dans ce cas, le vert brillant (~518 nm de pic). La résine encapsulante transparente protège la puce et agit comme une lentille, façonnant l'angle de vision de 140 degrés de la lumière émise.

12. Tendances technologiques et contexte

Le boîtier 17-21 représente un facteur de forme mature et largement adopté sur le marché des LED CMS. La tendance générale de la technologie LED continue d'évoluer vers plusieurs domaines clés pertinents pour de tels composants :

• Efficacité accrue :Les améliorations continues en science des matériaux visent à produire plus de lumens par watt (efficacité plus élevée), ce qui signifie une lumière plus vive ou une consommation d'énergie plus faible pour un boîtier de même taille.
• Miniaturisation :Bien que le 17-21 (1,6x0,8mm) soit petit, l'industrie tend vers des boîtiers encore plus petits à l'échelle de la puce (CSP) qui sont presque de la taille de la puce semi-conductrice nue, permettant des réseaux d'éclairage à ultra-haute densité.
• Cohérence de couleur améliorée :Les progrès dans la croissance épitaxiale et les processus de classement permettent un contrôle plus strict de la longueur d'onde dominante et de l'intensité lumineuse, réduisant le besoin d'une sélection de classe stricte dans certaines applications.
• Fiabilité renforcée :Les améliorations des matériaux de boîtier, tels que des silicones et des phosphores (pour les LED blanches) plus robustes, et de meilleures conceptions de gestion thermique prolongent la durée de vie opérationnelle et permettent une utilisation dans des environnements à température plus élevée.

Cette fiche technique reflète un composant fiable et bien caractérisé qui équilibre performances, taille et fabricabilité pour un large éventail d'applications électroniques grand public.