Fiche technique LED CMS 23-23B - Multicolore (Rouge/Vert/Bleu) - 3.2x2.8x1.9mm - 3.3V - 20mA - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La 23-23B est une LED CMS (Composant Monté en Surface) compacte conçue pour les applications à haute densité sur carte électronique (PCB). Elle est nettement plus petite que les LED traditionnelles à broches, permettant de réduire la taille des cartes, d'augmenter la densité de composants et, in fine, de miniaturiser les équipements finaux. Sa construction légère la rend idéale pour les applications miniatures et à espace contraint.

La série est disponible en plusieurs couleurs grâce à différents matériaux de puce : Rouge vif (code R6, puce AlGaInP), Vert vif (code GH, puce InGaN) et Bleu (code BH, puce InGaN). Toutes les variantes présentent un boîtier en résine incolore. Le produit est conforme aux principales normes industrielles, notamment RoHS, REACH UE, et est sans halogène (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Il est fourni en bande de 8mm sur bobines de 7 pouces de diamètre, compatible avec les équipements standards de placement automatique.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

Toutes les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. Les dépasser peut causer des dommages permanents.

• Tension inverse (VR) :5 V (tous les codes).
• Courant direct (IF) :25 mA pour R6 (Rouge), 20 mA pour GH (Vert) et BH (Bleu).
• Courant direct de crête (IFP) :Rapport cyclique 1/10 @ 1kHz. 60 mA pour R6, 75 mA pour GH et BH.
• Dissipation de puissance (Pd) :60 mW pour R6, 95 mW pour GH et BH.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle Corps Humain (HBM) :2000 V pour R6, 150 V pour GH et BH. Cela indique que la LED rouge possède une robustesse ESD intrinsèque plus élevée.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C.
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudage (Tsol) :Soudage par refusion : Pic à 260°C maximum pendant 10 secondes. Soudage manuel : 350°C maximum pendant 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les valeurs typiques sont mesurées à Ta=25°C avec IF=20mA, sauf indication contraire. Les valeurs Min/Max définissent les limites de spécification.

• Intensité lumineuse (Iv) :
  • R6 (Rouge) : Typique 100 mcd, Minimum 72 mcd.
  • GH (Vert) : Typique 200 mcd, Minimum 140 mcd.
  • BH (Bleu) : Typique 65 mcd, Minimum 45 mcd.
  • Tolérance :±11%.
• Angle de vision (2θ1/2) :Typique 130 degrés (tous les codes).
• Longueur d'onde de pic (λp) :
  • R6 : 632 nm.
  • GH : 518 nm.
  • BH : 468 nm.
• Longueur d'onde dominante (λd) :
  • R6 : 624 nm.
  • GH : 525 nm.
  • BH : 470 nm.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :
  • R6 : 20 nm.
  • GH : 35 nm.
  • BH : 25 nm.
• Tension directe (VF) @ IF=20mA :
  • R6 : 2.0V Typ. (1.7V Min., 2.4V Max.)
  • GH/BH : 3.3V Typ. (2.7V Min., 3.7V Max.)
• Courant inverse (IR) @ VR=5V :
  • R6 : 10 μA Max.
  • GH/BH : 50 μA Max.

3. Explication du système de classement (Binning)

Le produit utilise un système d'étiquetage complet pour la traçabilité et le tri des performances, comme indiqué sur l'étiquette de la bobine.

• CAT :Désigne le rang d'intensité lumineuse.
• HUE :Indique les coordonnées chromatiques et le rang de longueur d'onde dominante.
• REF :Spécifie le rang de tension directe.
• N° de LOT :Numéro de lot unique pour la traçabilité de fabrication.

Ce classement permet aux concepteurs de sélectionner des LED dont les paramètres électriques et optiques sont étroitement groupés pour une performance cohérente dans leur application.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut des courbes caractéristiques électro-optiques typiques pour chaque code de LED (R6, GH, BH). Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte, ces courbes illustrent généralement la relation entre :

• Courant direct (IF) vs Tension directe (VF) :Montre la caractéristique IV de la diode, cruciale pour la conception du pilote.
• Courant direct (IF) vs Intensité lumineuse (Iv) :Démontre comment le flux lumineux évolue avec le courant, indiquant la linéarité et les points de saturation.
• Température ambiante (Ta) vs Intensité lumineuse relative :Montre la dégradation du flux lumineux lorsque la température augmente.
• Distribution spectrale :Représente la puissance relative émise en fonction des longueurs d'onde, confirmant les longueurs d'onde de pic et dominantes.

Ces courbes sont essentielles pour comprendre le comportement du composant dans des conditions non standard (courants, températures différents) et pour optimiser la conception du circuit.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED a un encombrement CMS compact. Les dimensions clés (en mm, tolérance ±0.1mm sauf spécification) incluent :

• Taille globale : Environ 3.2mm (L) x 2.8mm (L) x 1.9mm (H).
• La taille et l'espacement des pastilles de terminaison sont définis pour un soudage fiable.
• L'identification de la cathode est généralement marquée sur le boîtier.

5.2 Identification de la polarité

Le composant comporte un marquage de polarité (probablement une encoche, un chanfrein ou un point) pour identifier la borne cathode. Une orientation correcte est obligatoire lors de l'assemblage pour garantir un fonctionnement approprié et éviter les dommages par polarisation inverse.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion (Reflow)

Un profil de refusion sans plomb (Pb-free) est spécifié :

• Préchauffage :150–200°C pendant 60–120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (217°C) :60–150 secondes.
• Température de pic :260°C maximum.
• Temps au pic :10 secondes maximum.
• Taux de montée en température :Maximum 6°C/sec jusqu'à 255°C.
• Temps au-dessus de 255°C :Maximum 30 secondes.
• Taux de refroidissement :Maximum 3°C/sec.
• Limite :Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire :

• Utilisez un fer à souder avec une température de panne < 350°C.
• Appliquez la chaleur sur chaque borne pendant ≤ 3 secondes.
• Utilisez un fer d'une puissance ≤ 25W.
• Laissez un intervalle ≥ 2 secondes entre le soudage de chaque borne.
• Soyez prudent, car les dommages surviennent souvent lors du soudage manuel.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les composants sont conditionnés dans des sacs barrières résistants à l'humidité avec dessicant.

• Avant ouverture :Stockez à ≤ 30°C et ≤ 90% HR.
• Après ouverture :La "durée de vie au sol" est de 1 an à ≤ 30°C et ≤ 60% HR. Les pièces non utilisées doivent être rescellées dans un emballage étanche à l'humidité.
• Séchage (Baking) :Si l'indicateur de dessicant change de couleur ou si le temps de stockage est dépassé, séchez à 60 ±5°C pendant 24 heures avant utilisation.

6.4 Précautions

• Protection du courant :Une résistance de limitation de courant externe est obligatoire. La LED est un dispositif piloté en courant ; un petit changement de tension peut provoquer une forte surintensité menant à la destruction.
• Éviter les contraintes :N'appliquez pas de contrainte mécanique sur la LED pendant le chauffage (soudage) ou en déformant la PCB par la suite.
• Réparation :Non recommandée après soudage. Si inévitable, utilisez un fer à souder double tête spécialisé pour chauffer simultanément les deux bornes et soulever le composant sans stresser un côté. Vérifiez les caractéristiques après réparation.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécification du conditionnement

• Bande porteuse :Largeur 8mm.
• Bobine :Diamètre 7 pouces (178mm).
• Quantité par bobine :2000 pièces.
• Sac barrière contre l'humidité :Sac en laminé aluminium contenant du dessicant et une carte indicateur d'humidité.

7.2 Règle de numérotation des modèles

Le numéro de pièce23-23B/R6GHBHC-A01/2Apeut être interprété comme :

• 23-23B :Type et taille de boîtier de base.
• /R6GHBHC :Indique la configuration spécifique de puce/couleur (probablement une combinaison ou une sélection de R6, GH, BH).
• -A01/2A :Code interne pour le classement (binning), la version ou d'autres attributs.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage :Pour les tableaux de bord, interrupteurs et symboles dans l'électronique automobile et grand public.
• Équipements de télécommunication :Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones et télécopieurs.
• Rétroéclairage plat pour LCD :Pour les petits afficheurs.
• Utilisation générale comme indicateur :Voyants d'état, indicateurs de puissance, etc., dans divers appareils électroniques.

8.2 Considérations de conception

• Circuit de pilotage :Utilisez toujours une source de courant constant ou une source de tension avec une résistance en série. Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alim - VF_LED) / IF, en considérant la VF Max pour garantir que le courant ne dépasse jamais la valeur maximale absolue.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurez une surface de cuivre PCB adéquate ou des vias thermiques si le fonctionnement a lieu à haute température ambiante ou avec un rapport cyclique élevé, pour maintenir les performances et la longévité.
• Protection ESD :Mettez en œuvre des mesures de protection ESD sur les lignes PCB connectées aux bornes de la LED, en particulier pour les variantes Vert et Bleu (GH/BH) plus sensibles.

9. Comparaison et différenciation technique

La série 23-23B offre des avantages distincts :

• vs. LED à broches plus grandes :Encombrement et poids considérablement réduits, permettant la miniaturisation et l'assemblage automatisé.
• vs. Autres LED CMS :La combinaison spécifique d'un angle de vision de 130 degrés, d'un boîtier transparent et des options multicolores fournies (Rouge, Vert, Bleu) dans un même profil de boîtier convient aux applications nécessitant une différenciation de couleur ou un mélange RVB.
• Conformité :Sa conformité RoHS, REACH et sans halogène est un avantage critique pour les produits ciblant les marchés mondiaux avec des réglementations environnementales strictes.

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

10.1 Quelle valeur de résistance utiliser avec une alimentation 5V pour la LED verte (GH) ?

En utilisant la VF typique de 3.3V et IF de 20mA : R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85 Ohms. Pour garantir un fonctionnement sûr dans le pire des cas (VF Min = 2.7V), recalculez pour limiter le courant max : R_min = (5V - 2.7V) / 0.02A = 115 Ohms. Utiliser une résistance standard de 120 Ohms serait un choix sûr, résultant en un courant typique d'environ 14mA ((5-3.3)/120).

10.2 Puis-je piloter cette LED avec un signal PWM pour l'atténuation ?

Oui, l'atténuation PWM est une méthode efficace. Assurez-vous que le courant de crête dans l'impulsion ne dépasse pas la valeur nominale du Courant direct de crête (IFP) (75mA pour GH/BH, 60mA pour R6). La fréquence doit être suffisamment élevée pour éviter le scintillement visible (typiquement >100Hz).

10.3 Pourquoi la tenue aux décharges électrostatiques (ESD) est-elle différente pour la LED rouge par rapport aux vertes/bleues ?

La LED rouge utilise un matériau semi-conducteur AlGaInP, qui possède généralement une structure cristalline plus robuste contre les décharges électrostatiques comparé au matériau InGaN utilisé pour les LED vertes et bleues. C'est une caractéristique courante dans l'industrie, nécessitant des précautions de manipulation ESD plus strictes pour les variantes verte et bleue.

10.4 Que signifie "résine incolore" (water clear) pour le flux lumineux ?

"Incolore" signifie que l'encapsulant en époxy n'est pas diffusant et est transparent. Cela résulte en un faisceau plus focalisé et intense avec un angle de vision bien défini (130° dans ce cas), par opposition à une résine "laiteuse" ou diffusante qui disperse la lumière pour un aspect plus large et plus doux.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un panneau d'indicateurs multi-états

Un concepteur a besoin d'indicateurs Rouge (Alimentation/Défaut), Vert (Prêt/Marche) et Bleu (Actif/Connexion) sur un petit panneau de contrôle d'appareil grand public. L'utilisation de la série 23-23B en codes R6, GH et BH garantit :

• Encombrement uniforme :Les trois couleurs partagent le même motif de pastilles sur PCB, simplifiant la conception et l'assemblage.
• Angle de vision cohérent :Toutes les LED ont le même angle de vision de 130°, offrant une apparence visuelle uniforme sous différents angles.
• Nomenclature (BOM) simplifiée :Un circuit de pilotage similaire peut être utilisé, seule la valeur de la résistance de limitation de courant étant légèrement ajustée en fonction des différentes tensions directes (Rouge ~2.0V, Vert/Bleu ~3.3V).
• Conformité :La série de composants unique répond à toutes les réglementations environnementales nécessaires pour le marché cible.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les Diodes Électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière lorsqu'un courant électrique les traverse. Ce phénomène, appelé électroluminescence, se produit lorsque les électrons se recombinent avec les trous d'électrons au sein du dispositif, libérant de l'énergie sous forme de photons. La couleur de la lumière émise est déterminée par la largeur de la bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé :

• AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium) :Utilisé pour la LED R6 (Rouge), ce système de matériaux produit de la lumière dans le spectre rouge à jaune-orange. La composition spécifique est ajustée pour une longueur d'onde dominante de 624nm (rouge).
• InGaN (Nitrures de Gallium Indium) :Utilisé pour les LED GH (Vert) et BH (Bleu). En variant le rapport indium/gallium, la largeur de bande interdite peut être ajustée pour émettre de la lumière verte (~525nm) ou bleue (~470nm). La technologie InGaN est également à la base des LED blanches, qui utilisent une puce LED bleue combinée à un revêtement de phosphore.

Le boîtier CMS protège la puce semi-conductrice fragile, fournit les contacts électriques (anode et cathode) et inclut une lentille (formée par la résine transparente) pour contrôler le diagramme d'émission lumineuse.

13. Tendances d'évolution

L'évolution des LED CMS comme la 23-23B est motivée par plusieurs tendances clés en électronique :

• Efficacité accrue (Lumens par Watt) :Les améliorations continues en science des matériaux et conception de puces conduisent à une intensité lumineuse plus élevée pour le même courant d'entrée, réduisant la consommation d'énergie et la charge thermique.
• Miniaturisation :La tendance vers des appareils plus petits se poursuit, conduisant à des tailles de boîtier encore plus réduites (par exemple, codes métriques 2016, 1608, 1005) tout en maintenant ou améliorant les performances optiques.
• Amélioration de la cohérence des couleurs et du classement (Binning) :Les procédés de fabrication deviennent plus précis, produisant des classes (bins) plus serrées pour l'intensité lumineuse, la longueur d'onde et la tension directe. Cela réduit le besoin d'étalonnage du circuit dans les applications critiques en termes de couleur.
• Fiabilité et durée de vie accrues :Les progrès dans les matériaux de boîtier (époxy, silicone) et les techniques de collage de la puce améliorent la résistance aux cycles thermiques, à l'humidité et autres contraintes environnementales, prolongeant la durée de vie opérationnelle.
• Intégration :Les tendances incluent l'intégration de plusieurs puces LED (par exemple, RVB) dans un seul boîtier avec des circuits intégrés de contrôle intégrés, créant des modules LED intelligents qui simplifient la conception du système.

La 23-23B représente un composant mature et fiable dans cette progression technologique continue, équilibrant performance, taille et coût pour un large éventail d'applications d'indication et de rétroéclairage.