Spécifications de la LED CMS 19-217/GHC-YR1S2/3T - Vert Brillant - Angle de vision de 120° - 3.3V Typ. - 20mA - Document Technique Anglais

1. Présentation du produit

Le 19-217/GHC-YR1S2/3T est une LED à montage en surface (SMD) conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant une taille compacte, une haute fiabilité et un assemblage efficace. Ce composant représente une avancée significative par rapport aux LED traditionnelles à cadre de connexion, permettant des réductions substantielles de l'espace sur la carte, une densité de montage accrue et contribuant finalement à la miniaturisation des équipements finaux. Sa construction légère le rend particulièrement adapté aux applications où l'espace et le poids sont des contraintes critiques.

La LED émet une lumière verte brillante, obtenue grâce à une puce semi-conductrice InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) encapsulée dans une résine transparente. Cette combinaison offre une intensité lumineuse élevée et une excellente pureté de couleur. Le dispositif est fourni sur bande de 8 mm standard du secteur, enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, garantissant une compatibilité totale avec les équipements automatiques de prélèvement et de placement à grande vitesse utilisés dans la fabrication électronique moderne.

1.1 Avantages principaux et conformité

Le produit offre plusieurs avantages clés qui sont conformes aux normes de fabrication contemporaines et environnementales :

• Miniaturisation : Le boîtier CMS est nettement plus petit que les alternatives à broches, permettant directement des conceptions de PCB plus compactes et une densité de composants plus élevée.
• Compatibilité avec l'automatisation : Conditionné en bande et bobine, il est entièrement compatible avec les processus d'assemblage automatisés, réduisant les coûts de main-d'œuvre et améliorant la précision du placement.
• Conformité Environnementale : Le dispositif est fabriqué en tant que composant sans plomb. Il est conçu pour rester conforme à la directive européenne sur la restriction des substances dangereuses (RoHS).
• REACH & Halogen-Free: Le produit est conforme au règlement REACH de l'UE concernant les produits chimiques. Il est également classé comme sans halogène, avec une teneur en brome (Br) et en chlore (Cl) inférieure à 900 ppm chacun, et leur total combiné inférieur à 1500 ppm.
• Compatibilité avec le Processus de Brasage: Il convient aux processus de brasage par refusion infrarouge et en phase vapeur, offrant une flexibilité dans la configuration de la ligne de production.

2. Plongée approfondie dans les paramètres techniques

Cette section fournit une analyse détaillée et objective des spécifications électriques, optiques et thermiques de la LED, telles que définies dans les tableaux des valeurs maximales absolues et des caractéristiques électro-optiques.

2.1 Absolute Maximum Ratings

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir dans le dispositif. Un fonctionnement à ces limites ou au-delà n'est pas recommandé.

• Courant direct continu (I_F) : 25 mA. C'est le courant continu maximal pouvant être appliqué en continu à l'anode de la LED.
• Courant direct de crête (I_FP) : 50 mA. Ce courant plus élevé n'est autorisé qu'en régime pulsé, spécifiquement avec un cycle de service de 1/10 et une fréquence de 1 kHz. Dépasser le courant nominal continu, même brièvement en fonctionnement DC, risque d'entraîner une défaillance catastrophique.
• Dissipation de puissance (P_d) : 95 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur, calculée comme la tension directe (V_F) multipliée par le courant direct (I_F). Les concepteurs doivent s'assurer que les conditions de fonctionnement restent dans cette limite, en tenant compte de la température ambiante.
• Décharge électrostatique (ESD) : Modèle du corps humain (HBM) 150V. Il s'agit d'une tolérance ESD relativement faible. Des procédures strictes de manipulation ESD (utilisation de postes de travail mis à la terre, de bracelets antistatiques, etc.) sont essentielles lors de l'assemblage et de la manipulation pour éviter des dommages latents ou immédiats.
• Plages de température :
  • Température de fonctionnement (T_opr): -40°C à +85°C. Le fonctionnement de l'appareil est garanti dans cette plage de températures ambiantes.
  • Température de stockage (T_stg): -40°C à +90°C.
• Température de soudure (T_sol) :
  • Brasage par refusion : Température de pointe de 260°C pendant un maximum de 10 secondes.
  • Soudure manuelle : Température de la panne ne dépassant pas 350°C, maximum 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques Électro-Optiques

Ces paramètres, mesurés dans des conditions d'essai standard à une température ambiante de 25°C et un courant direct de 20mA, définissent les performances du dispositif.

• Intensité lumineuse (I_v) : Elle varie d'un minimum de 112 mcd à un maximum de 285 mcd. La valeur spécifique est déterminée par le code de bin du produit (voir Section 3). La valeur typique n'est pas indiquée, ce qui implique une variation significative sur l'ensemble de la production.
• Angle de vision (2θ_1/2) : 120 degrés (typique). Il s'agit de l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur maximale. Un angle de 120° indique un diagramme de vision très large, adapté aux applications nécessitant un éclairage large ou une visibilité sous de grands angles.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) : 518 nm (typique). Il s'agit de la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est à son maximum.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) : S'étend de 520 nm à 535 nm. Il s'agit de la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain comme la couleur de la lumière. Elle est étroitement liée aux coordonnées chromatiques et est également soumise au binning.
• Largeur de Bande Spectrale (Δλ) : 35 nm (typique). Il s'agit de la largeur du spectre émis à la moitié de l'intensité maximale (Largeur à Mi-Hauteur - FWHM). Une valeur de 35 nm est caractéristique d'une couleur verte relativement pure provenant d'une puce InGaN.
• Tension Directe (V_F) : S'étend de 2,7 V (min) à 3,7 V (max), avec une valeur typique de 3,3 V à I_F=20mA. Ce paramètre est crucial pour la conception de circuits, notamment pour calculer la valeur de la résistance de limitation de courant : R = (V_supply - V_F) / I_F.
• Courant inverse (I_R) : Maximum de 50 μA lorsqu'une tension inverse (V_R) de 5V est appliquée. Les LED ne sont pas conçues pour être polarisées en inverse, et ce paramètre indique le niveau de fuite dans une telle condition.

Note critique sur les tolérances : La fiche technique spécifie une tolérance d'intensité lumineuse de ±11 % et une tolérance de longueur d'onde dominante de ±1 nm. Il s'agit de variations inhérentes à la fabrication, gérées par le système de classement décrit ci-après.

3. Explication du système de binning

Pour gérer les variations naturelles de la fabrication des semi-conducteurs, les LED sont triées (classées) en fonction de paramètres clés de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant aux exigences spécifiques de l'application en termes de luminosité et de couleur.

3.1 Binning d'intensité lumineuse

La LED est classée en quatre bins distincts en fonction de son intensité lumineuse mesurée à 20mA. Le code de bin fait partie du code de commande du produit (par exemple, S2 dans GHC-YR1S2/3T).

• Bac R1 : 112 mcd (Min) à 140 mcd (Max)
• Bin R2 : 140 mcd à 180 mcd
• Bin S1 : 180 mcd à 225 mcd
• Bin S2 : 225 mcd à 285 mcd

La sélection d'un code de bin plus élevé (par exemple, S2) garantit une LED plus lumineuse, ce qui peut être nécessaire pour des applications dans des conditions de lumière ambiante élevée ou lorsque la visibilité maximale est critique.

3.2 Binning de la longueur d'onde dominante

La couleur (teinte) de la lumière verte est contrôlée par le binning de la longueur d'onde dominante. Cela assure la cohérence des couleurs au sein d'un lot de LED.

• Bin X : 520 nm (Min) à 525 nm (Max) – Une longueur d'onde légèrement plus courte, plus verte.
• Bin Y : 525 nm à 530 nm
• Bin Z : 530 nm à 535 nm – Un vert-jaunâtre légèrement plus prononcé, longueur d'onde plus élevée.

Le bin spécifique (par exemple, Y dans GHC-YLa spécification R1S2/3T) est requise lorsque l'homogénéité chromatique entre plusieurs LED est importante pour l'esthétique ou les exigences fonctionnelles de l'application.

4. Analyse de la courbe de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques typiques qui illustrent l'évolution des performances de la LED en fonction des conditions de fonctionnement. Leur compréhension est essentielle pour une conception robuste.

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct : Cette courbe montre que la puissance lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement typique. Cependant, solliciter la LED au-delà de son courant nominal entraîne une génération de chaleur super-linéaire et une baisse d'efficacité, réduisant ainsi sa durée de vie.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante : Le flux lumineux d'une LED diminue lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe quantifie cette déclassement. Pour les applications à haute fiabilité ou celles fonctionnant dans des environnements chauds, une gestion thermique (surface de cuivre adéquate sur le PCB, éventuellement un dissipateur thermique) est nécessaire pour maintenir la luminosité.
• Tension directe en fonction du courant direct : Il s'agit de la caractéristique I-V de la diode. Elle est non linéaire, montrant la relation exponentielle typique. La tension augmente brusquement une fois le seuil de conduction dépassé. La V_F à 20mA est le point de fonctionnement sur cette courbe.
• Distribution spectrale : Bien qu'il ne s'agisse pas d'un graphique détaillé, la longueur d'onde de crête (518 nm) et la largeur de bande (35 nm) définissent une courbe approximativement gaussienne centrée sur la lumière verte.
• Diagramme de rayonnement : Le diagramme polaire confirme l'angle de vision de 120°, montrant une distribution de type Lambertienne où l'intensité est maximale à 0° (perpendiculaire à la face de la LED) et diminue symétriquement sur les côtés.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du colis

La LED est dotée d'un boîtier CMS standard. Le dessin dimensionnel fournit les mesures essentielles pour la conception du motif de pastilles (empreinte) du PCB, y compris la longueur, la largeur et la hauteur du boîtier, ainsi que la position et la taille des plots de soudure. Le respect de ces cotes est nécessaire pour une soudure fiable et un alignement correct lors du montage automatisé. Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0,1 mm.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est généralement marquée sur le composant, souvent par un point vert, une encoche sur le boîtier ou un plot de forme différente. L'empreinte PCB doit inclure un marqueur de polarité correspondant (tel qu'un contour en sérigraphie ou un point) pour éviter un placement incorrect. Connecter la LED en polarisation inverse, bien que limitée à 5V selon le I_R spec, doit être évité dans la conception de circuits.

6. Guide de soudage et d'assemblage

Une manipulation et un soudage appropriés sont essentiels pour atteindre la fiabilité promise par les spécifications des composants.

6.1 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans un sac résistant à l'humidité avec un desséchant pour éviter l'absorption de l'humidité atmosphérique.

• Ne pas ouvrir le sachet anti-humidité avant que les composants ne soient prêts à être utilisés sur la ligne de production.
• Après ouverture, les LED non utilisées doivent être stockées dans un environnement à 30°C ou moins et à 60% d'humidité relative ou moins.
• Le Durée de vie au sol Après ouverture du sachet, elle est de 168 heures (7 jours). Si elles ne sont pas utilisées dans ce délai, elles doivent être recuites selon le profil spécifié (généralement 125°C pendant 24 heures) et reconditionnées avec un nouvel agent desséchant.
• Si l'indicateur d'humidité a changé de couleur (par exemple, du bleu au rose), une recuisson est nécessaire avant utilisation.

6.2 Profil de Soudage par Reflow

Le profil de refusion sans plomb recommandé est crucial pour former des joints de soudure fiables sans endommager la LED.

• Préchauffage : Montée en température de l'ambiant à 150-200°C sur 60-120 secondes. Ce chauffage progressif minimise le choc thermique.
• Maintien/Préflux : Maintenir entre 150-200°C. Cela permet à la PCB et aux composants de s'égaliser thermiquement et active le flux.
• Reflow : Montée rapide en température (max 6°C/sec) vers la zone de reflow. La température de pic doit dépasser 217°C (le point de fusion d'une soudure sans plomb typique) pendant 60 à 150 secondes. Le pic maximum absolu La température de pointe est de 260°C, et le temps au-dessus de 255°C ne doit pas dépasser 30 secondes. Le temps à la pointe réelle (par exemple, 260°C) ne doit pas dépasser 10 secondes.
• Refroidissement : Refroidissement contrôlé à un taux maximum de 3°C/seconde pour minimiser les contraintes sur les soudures.

Restrictions critiques :

1. Le reflow ne doit pas être effectué plus de deux fois. Un troisième cycle de reflow risque d'endommager les fils de connexion internes de la LED ou l'encapsulant époxy.
2. Éviter toute contrainte mécanique sur la LED pendant les phases de chauffage et de refroidissement de la soudure.
3. Ne pas gauchir ou plier le PCB après le soudage, car cela peut fissurer les joints de soudure ou la LED elle-même.

6.3 Soudure manuelle et retouche

La soudure manuelle est autorisée mais présente un risque plus élevé.

• Utiliser un fer à souder à température contrôlée réglé sur un maximum de 350°C.
• Appliquer de la chaleur sur chaque borne pendant un maximum de 3 secondes.
• Utiliser un fer à souder d'une puissance nominale de 25W ou moins pour éviter un transfert de chaleur excessif.
• Respecter un intervalle de refroidissement d'au moins 2 secondes entre la soudure de chaque borne.
• La réparation/retouche est fortement déconseillée. Si cela est absolument inévitable, utilisez un fer à souder double spécialement conçu pour les composants CMS afin de chauffer simultanément les deux bornes et de soulever le composant sans le tordre. Vérifiez toujours que les caractéristiques de la LED n'ont pas été dégradées après la retouche.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications des bobines et du ruban

Le produit est fourni pour l'assemblage automatisé :

• Bande transporteuse : Bande de 8 mm de large.
• Bobine : Bobine de diamètre 7 pouces (178 mm).
• Quantité par bobine : 3000 pièces.

Des dessins dimensionnels détaillés des alvéoles du support et de la bobine sont fournis pour garantir la compatibilité avec les mécanismes d'alimentation des machines de placement.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient plusieurs identifiants clés :

• P/N: Le numéro de produit du fabricant (par exemple, 19-217/GHC-YR1S2/3T).
• CAT: Classe d'Intensité Lumineuse (le code de bin, par exemple, S2).
• TEINTE : Chromaticity Coordinates & Longueur d'onde dominante Rank (the color bin, e.g., Y).
• REF : Classement de tension directe.
• N° de LOT : Numéro de lot de traçabilité.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Grâce à son large angle de vision, sa couleur verte et son format SMD, cette LED est particulièrement adaptée pour :

• Rétroéclairage : Éclairage de symboles, icônes ou panneaux sur les tableaux de bord, panneaux de commande, interrupteurs et claviers.
• Indicateurs d'état : Indicateurs de puissance, d'activité ou de mode dans les équipements de télécommunication (téléphones, télécopieurs), l'électronique grand public et les périphériques informatiques.
• Rétroéclairage LCD : En tant que source lumineuse discrète pour les petits écrans LCD plats utilisant un éclairage latéral.
• Indication à usage général : Toute application nécessitant un témoin lumineux vert vif, compact et fiable.

8.2 Considérations de conception critiques

1. La limitation de courant est obligatoire : Une LED est un dispositif piloté par le courant. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série. La tension directe présente une plage (2.7V-3.7V). Une légère augmentation de la tension d'alimentation au-dessus de V_F peut provoquer une forte augmentation du courant, potentiellement destructrice, si elle n'est pas limitée par une résistance. Calculez la valeur de la résistance en utilisant la V_F maximale de la fiche technique pour garantir un fonctionnement sûr dans toutes les conditions : R_min = (V_supply - V_{F_max}) / I_{F_desired}.
2. Gestion thermique : Bien que la dissipation de puissance soit faible (95 mW max), un fonctionnement à des températures ambiantes élevées ou à des courants élevés réduira le flux lumineux et la durée de vie. Prévoir une surface de cuivre suffisante sur le PCB, connectée aux plots thermiques de la LED (le cas échéant) ou aux pistes de cathode/anode, pour servir de dissipateur thermique.
3. Protection contre les décharges électrostatiques : Implémentez une protection ESD sur les lignes d'entrée si la LED est connectée à des ports accessibles à l'utilisateur (comme des boutons ou des connecteurs). Suivez toujours les procédures de manipulation sécurisées contre les décharges électrostatiques pendant l'assemblage.

9. Restrictions d'application et note de fiabilité

La fiche technique inclut un avertissement critique concernant les applications à haute fiabilité. Cette LED est conçue et spécifiée pour une utilisation commerciale et industrielle générale. Elle peut ne pas convenir aux applications où une défaillance pourrait entraîner des blessures graves, la perte de vies humaines ou des dommages matériels importants sans qualification supplémentaire et éventuellement un autre variant de produit conçu pour de tels environnements.

Exemples de telles applications restreintes incluent :

• Systèmes militaires et aérospatiaux (en particulier ceux critiques pour le vol).
• Systèmes de sécurité et de sûreté automobile (par exemple, indicateurs d'airbag, feux de freinage).
• Équipements médicaux de maintien des fonctions vitales ou de diagnostic critique.

Pour ces applications, il est impératif de consulter le fabricant du composant pour discuter des exigences spécifiques, des déclassements potentiels et de la disponibilité de produits qualifiés selon des normes de fiabilité plus élevées (telles que AEC-Q100 pour l'automobile). Cette fiche technique ne garantit les performances que dans les limites des spécifications indiquées, et non pour une utilisation au-delà de celles-ci ou dans des conditions non spécifiées.

10. FAQ basée sur les paramètres techniques

Q: Quelle valeur de résistance dois-je utiliser avec une alimentation de 5V ?
A: En utilisant la tension maximale de pire cas V_F de 3,7V et un courant I souhaité_F de 20mA: R = (5V - 3,7V) / 0,020A = 65 ohms. La valeur standard la plus proche est 68 ohms. La puissance nominale de la résistance est (5V-3,3V)^2 / 68Ω ≈ 0,042W, donc une résistance standard de 1/8W (0,125W) est suffisante.

Q: Puis-je alimenter cette LED à 30mA pour plus de luminosité?
R : Non. Le courant direct continu maximal absolu est de 25 mA. Fonctionner à 30 mA dépasse cette spécification, ce qui réduira considérablement la durée de vie de la LED et peut provoquer une défaillance immédiate due à une surchauffe. Il faut toujours fonctionner dans les limites spécifiées.

Q : La LED est moins lumineuse dans mon produit final que dans l'échantillon. Pourquoi ?
A> Common causes are: 1) Operating at a higher ambient temperature than 25°C, causing intensity drop. 2) Using a resistor value that results in a lower actual forward current. 3) Voltage drop in the supply lines. 4) Selecting an LED from a lower luminous intensity bin (e.g., R1 instead of S2).

Q : Comment puis-je garantir une couleur verte uniforme sur plusieurs unités de mon produit ?
A> You must specify and order LEDs from the same Longueur d'onde dominante bin (e.g., all from Bin Y). Mixing bins (X, Y, Z) will result in visible color differences between LEDs.

11. Exemple d'Étude de Cas de Design-in

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un routeur réseau. Le panneau comporte 10 indicateurs verts identiques "Link Active".

Choix de conception :

1. Cohérence de la luminosité : Pour garantir que les 10 indicateurs apparaissent avec une luminosité égale, le concepteur spécifie la bin de plus haute intensité lumineuse disponible (S2 : 225-285 mcd) dans le bon de commande.
2. Cohérence de la couleur : Pour éviter qu'un indicateur ne paraisse légèrement plus jaune ou bleu-vert qu'un autre, le concepteur spécifie également un seul bac de longueur d'onde dominante (par exemple, le bac Y).
3. Conception de circuit : L'alimentation logique interne du routeur est de 3,3 V. En utilisant le V typique_F de 3,3 V, la chute de tension aux bornes d'une résistance de limitation serait presque nulle. Par conséquent, un circuit intégré pilote de LED à courant constant est choisi à la place d'une simple résistance pour garantir une luminosité stable indépendamment du V_F de réduire les variations et d'améliorer l'efficacité. Le pilote est configuré pour délivrer 20mA.
4. Conception du PCB : L'empreinte PCB est conçue exactement selon le dessin des dimensions du boîtier. Un pourtour de cuivre supplémentaire est connecté aux pastilles de soudure de la LED sur les couches internes pour faciliter la dissipation thermique, car le boîtier du routeur peut devenir chaud.
5. Assemblage : Les LED sont conditionnées sur bande de 8 mm. L'équipe de fabrication suit précisément le profil de refusion spécifié, en veillant à ce que la température de pic ne dépasse pas 260°C. Les composants sensibles à l'humidité sont préalablement séchés, car le processus d'assemblage du PCB implique plusieurs passages.

Cette approche systématique, fondée sur une compréhension approfondie de la datasheet, aboutit à un produit fiable et d'apparence professionnelle, avec des performances d'indicateur uniformes.