Fiche technique LED CMS 19-213/GHC-YR1S2/3T - Vert Brillant - 3,5V - 25mA - Angle de vision 120° - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 19-213/GHC-YR1S2/3T est une LED à montage en surface (CMS) conçue pour les applications électroniques modernes et compactes. Il représente une avancée significative par rapport aux composants traditionnels à broches, permettant des réductions substantielles de la taille des cartes, une densité de composants accrue et des besoins de stockage minimisés. Cela contribue finalement au développement d'équipements finaux plus petits et plus efficaces.

Sa construction légère la rend particulièrement adaptée aux applications miniatures et à espace restreint où le poids et la taille sont des facteurs critiques. Le dispositif est de type monochrome, émettant une lumière verte brillante, et est construit à partir de matériaux sans plomb, garantissant ainsi la conformité avec les réglementations environnementales et de sécurité contemporaines.

1.1 Avantages principaux et conformité

Les avantages principaux de cette LED découlent de son conditionnement CMS et de sa composition matérielle.

• Miniaturisation :L'empreinte significativement plus petite par rapport aux LED traversantes permet une densité de composants plus élevée sur les cartes de circuits imprimés (PCB).
• Compatibilité avec l'automatisation :Conditionnée en bande de 8 mm sur des bobines de 7 pouces de diamètre, elle est entièrement compatible avec les équipements automatiques de prélèvement et de placement à grande vitesse, rationalisant le processus de fabrication.
• Soudure robuste :Compatible avec les procédés de soudure par refusion infrarouge et à phase vapeur, offrant une flexibilité sur les lignes d'assemblage.
• Conformité environnementale :Le produit est sans plomb et conçu pour rester dans les spécifications conformes à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses). Il est également conforme aux règlements REACH de l'UE et est sans halogène, avec une teneur en brome (Br) et en chlore (Cl) inférieure à 900 ppm chacun et leur somme inférieure à 1500 ppm.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée 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 Valeurs Maximales Absolues

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

• Tension inverse (V_R) :5V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct (I_F) :25mA (continu). C'est le courant continu maximum recommandé pour un fonctionnement normal.
• Courant direct de crête (I_FP) :50mA (à un cycle de service de 1/10, 1kHz). Cette valeur permet un fonctionnement en impulsions courtes mais doit strictement respecter le cycle de service pour éviter la surchauffe.
• Dissipation de puissance (P_d) :95mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper à une température ambiante (T_a) de 25°C. Une dégradation est nécessaire à des températures plus élevées.
• Décharge électrostatique (ESD) :150V (Modèle du Corps Humain). Des procédures de manipulation ESD appropriées sont essentielles pendant l'assemblage et la manipulation.
• Température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C. Le dispositif est conçu pour des applications dans la plage de température industrielle.
• Température de stockage (T_stg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudure (T_sol) :Le dispositif peut supporter une soudure par refusion avec une température de pointe de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes, ou une soudure manuelle à 350°C pendant jusqu'à 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques Électro-Optiques

Mesurées à T_a=25°C et I_F=20mA, ces paramètres définissent la performance du dispositif dans des conditions de test standard.

• Intensité lumineuse (I_v) :S'étend d'un minimum de 112,0 mcd à un maximum de 285,0 mcd. La valeur réelle est triée (voir Section 3). La tolérance est de ±11%.
• Angle de vision (2θ_1/2) :120 degrés (typique). 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 crête (λ_p) :518 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle l'émission spectrale est la plus forte.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :S'étend de 520,0 nm à 535,0 nm. C'est la couleur perçue de la lumière et elle est également triée. La tolérance est de ±1 nm.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :35 nm (typique). Cela indique l'étalement du spectre émis autour de la longueur d'onde de crête.
• Tension directe (V_F) :3,5V (typique), avec un maximum de 4,0V à I_F=20mA. La tolérance est de ±0,1V. Ce paramètre est crucial pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 50 μA à V_R=5V. Il est essentiel de noter que le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; cette condition de test est uniquement pour la caractérisation.

3. Explication du système de tri

Pour assurer la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en lots (bins) en fonction de paramètres clés.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en quatre lots (R1, R2, S1, S2) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à I_F=20mA.

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

Sélectionner le lot approprié est essentiel pour les applications nécessitant une luminosité uniforme sur plusieurs LED.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

Les LED sont également triées par leur longueur d'onde dominante pour contrôler la variation de couleur. Trois lots (X, Y, Z) sont définis.

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

Pour les applications où une correspondance de couleur précise est critique (ex. : indicateurs d'état, réseaux de rétroéclairage), spécifier un lot de longueur d'onde serré est nécessaire.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit des courbes caractéristiques typiques qui illustrent comment la performance de la LED varie avec les conditions de fonctionnement. Celles-ci sont essentielles pour une conception de circuit robuste.

4.1 Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante

Cette courbe montre la dégradation de la sortie lumineuse lorsque la température ambiante augmente. Comme toutes les LED, l'efficacité lumineuse diminue avec l'augmentation de la température de jonction. Les concepteurs doivent tenir compte de cette dégradation thermique, en particulier dans les environnements à haute température ou les applications à fort courant, pour garantir que la luminosité souhaitée est maintenue.

4.2 Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)

La courbe I-V démontre la relation exponentielle entre le courant et la tension dans l'état de polarisation directe de la LED. La tension directe typique (V_F) de 3,5V à 20mA est un point de conception clé. Une petite augmentation de la tension peut entraîner une augmentation importante et potentiellement dommageable du courant, soulignant la nécessité absolue d'utiliser une résistance de limitation de courant ou un pilote à courant constant.

4.3 Intensité lumineuse relative vs. Courant direct

Cette courbe montre que la sortie lumineuse augmente avec le courant mais pas nécessairement de manière linéaire sur toute la plage. Elle a également tendance à saturer à des courants plus élevés en raison des effets thermiques et d'efficacité. Fonctionner près du courant nominal maximum (25mA) peut fournir une luminosité plus élevée mais générera également plus de chaleur et réduira la fiabilité à long terme.

4.4 Diagramme de rayonnement

Le diagramme de rayonnement confirme visuellement l'angle de vision de 120 degrés. L'intensité est typiquement la plus élevée à 0 degré (perpendiculaire à la surface de la LED) et diminue vers les bords du cône de vision. Ce motif est important pour concevoir des guides de lumière, des lentilles ou déterminer le placement optimal pour les indicateurs.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La LED présente un boîtier CMS standard. Le dessin dimensionnel fournit les mesures critiques pour la conception du motif de pastilles sur le PCB, y compris la taille des pastilles, l'espacement et la hauteur du composant. Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0,1mm. Le respect précis de ces dimensions dans la conception du PCB est vital pour une soudure fiable et une stabilité mécanique.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est typiquement marquée sur le dispositif, souvent par une encoche, un point vert ou une taille de pastille différente. La polarité correcte doit être observée pendant le placement pour assurer le bon fonctionnement du circuit.

6. Directives de soudure et d'assemblage

Une manipulation et une soudure appropriées sont critiques pour le rendement et la fiabilité à long terme.

6.1 Profil de soudure par refusion

Un profil de refusion 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 :260°C maximum, maintenue pendant pas plus de 10 secondes.
• Taux de chauffage :Maximum 6°C/sec.
• Temps au-dessus de 255°C :Maximum 30 secondes.
• Taux de refroidissement :Maximum 3°C/sec.

La soudure par refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois sur le même dispositif.

6.2 Soudure manuelle

Si la soudure manuelle est inévitable :

• Utiliser un fer à souder avec une température de pointe inférieure à 350°C.
• Limiter le temps de contact à 3 secondes par borne.
• Utiliser un fer avec une puissance nominale inférieure à 25W.
• Laisser un intervalle minimum de 2 secondes entre la soudure de chaque borne.

La soudure manuelle présente un risque plus élevé de dommage thermique.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans des sacs barrières résistants à l'humidité avec dessiccant.

• Ne pas ouvrir le sac avant d'être prêt à l'utilisation.
• Après ouverture, les LED non utilisées doivent être stockées à ≤30°C et ≤60% d'HR.
• La "durée de vie au sol" après ouverture du sac est de 168 heures (7 jours).
• Si cette durée est dépassée, ou si le dessiccant indique une saturation, un séchage à 60±5°C pendant 24 heures est requis avant la refusion pour éviter l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier due à l'humidité vaporisée).

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bobine et de la bande

Le dispositif est fourni en bande porteuse gaufrée :

• Largeur de la bande porteuse : 8mm.
• Diamètre de la bobine :7 pouces.
• Quantité par bobine :3000 pièces.

Les dimensions détaillées de la bobine et de la bande porteuse sont fournies pour la compatibilité avec les chargeurs automatiques.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient plusieurs identifiants clés :

• P/N :Numéro de produit (ex. : 19-213/GHC-YR1S2/3T).
• QTY :Quantité d'emballage.
• CAT :Classe d'intensité lumineuse (Code de lot : R1, R2, S1, S2).
• HUE :Coordonnées de chromaticité & Classe de longueur d'onde dominante (Code de lot : X, Y, Z).
• REF :Classe de tension directe.
• LOT No :Numéro de lot de fabrication traçable.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Basé sur sa couleur verte brillante, son large angle de vision et son facteur de forme CMS, cette LED est bien adaptée pour :

• Rétroéclairage :Éclairage de tableau de bord, rétroéclairage d'interrupteurs et rétroéclairage plat pour écrans LCD et symboles.
• Indicateurs d'état :Dans les équipements de télécommunication (téléphones, télécopieurs), l'électronique grand public et les panneaux de contrôle industriel.
• Indication générale :Toute application nécessitant un signal visuel vert, compact et brillant.

8.2 Considérations de conception critiques

• La limitation de courant est obligatoire :Toujours utiliser une résistance en série ou un pilote à courant constant. La tension directe a un coefficient de température négatif et une tolérance de production, rendant la connexion directe à une source de tension dangereuse.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer une surface de cuivre de PCB adéquate ou des vias thermiques sous la pastille thermique (si présente) aide à maintenir une température de jonction plus basse, préservant la luminosité et la durée de vie.
• Protection ESD :Mettre en œuvre une protection ESD sur les lignes de signal si la LED est dans un emplacement accessible à l'utilisateur, et suivre les procédures de manipulation sûres contre l'ESD pendant l'assemblage.
• Conception optique :L'angle de vision de 120° offre une large couverture. Pour une lumière focalisée, une lentille externe ou un guide de lumière peut être nécessaire.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux anciennes LED traversantes, ce dispositif CMS offre des avantages clairs :

• Taille & Densité :Considérablement plus petit, permettant une électronique moderne miniaturisée.
• Efficacité de fabrication :Le conditionnement en bande et bobine permet un assemblage entièrement automatisé et à grande vitesse.
• Performance :Offre généralement une meilleure cohérence de luminosité et des angles de vision plus larges que de nombreux équivalents à broches radiales.
• Fiabilité :La construction CMS offre souvent une meilleure résistance aux vibrations et aux chocs mécaniques.

Sa combinaison spécifique de couleur verte brillante (utilisant du matériau InGaN), d'angle de vision de 120° et d'empreinte CMS standard la différencie au sein de la vaste catégorie des LED CMS vertes.

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

10.1 Pourquoi une résistance de limitation de courant est-elle absolument nécessaire ?

La caractéristique I-V de la LED est exponentielle. Une petite augmentation de la tension d'alimentation ou une diminution de la tension directe de la LED (due à une élévation de température) peut provoquer une forte et incontrôlée augmentation du courant, dépassant rapidement la Valeur Maximale Absolue et détruisant le dispositif. Une résistance fixe un courant de fonctionnement défini et sûr.

10.2 Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 5V ?

Oui, mais vous devez utiliser une résistance en série. Avec une V_Ftypique de 3,5V à 20mA, la chute de tension aux bornes de la résistance serait de 1,5V (5V - 3,5V). En utilisant la loi d'Ohm (R = V/I), la valeur de résistance requise serait de 1,5V / 0,020A = 75 Ohms. Une résistance standard de 75Ω ou 82Ω serait appropriée, mais la puissance nominale de la résistance (P = I²R) doit également être vérifiée.

10.3 Que signifient les codes de lot (R1, S2, X, Y) pour ma conception ?

Si votre conception utilise plusieurs LED et nécessite un aspect uniforme, vous devez spécifier les mêmes codes de lot d'intensité et de longueur d'onde pour toutes les unités. Mélanger des lots peut entraîner des luminosités ou des teintes de couleur visiblement différentes entre des LED adjacentes. Pour les applications à LED unique ou où la variation est acceptable, une sélection de lot plus large peut être utilisée.

10.4 Comment la température affecte-t-elle la performance ?

Lorsque la température ambiante augmente :

• L'intensité lumineuse diminue :La sortie lumineuse baisse (voir la courbe de dégradation).
• La tension directe diminue :La V_Fa un coefficient de température négatif (~ -2mV/°C pour l'InGaN). Cela peut provoquer une augmentation du courant dans un circuit simple limité par résistance si cela n'est pas pris en compte.
• La longueur d'onde se décale légèrement :La longueur d'onde dominante peut se décaler, généralement vers des longueurs d'onde plus longues (décalage vers le rouge).

Les conceptions pour environnements à haute température doivent utiliser des pilotes à courant constant et considérer la dégradation thermique dans les calculs de luminosité.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs à LED multiples.

1. Exigences :10 LED vertes uniformément brillantes indiquant différents états du système sur un panneau avant.
2. Sélection :Spécifier la LED 19-213. Pour assurer l'uniformité, commander toutes les unités du même lot d'intensité lumineuse (ex. : S1) et du même lot de longueur d'onde dominante (ex. : Y).
3. Conception du circuit :Utiliser une ligne 5V. Calculer la résistance série : R = (5V - 3,5V) / 0,020A = 75Ω. Puissance de la résistance : P = (0,020A)² * 75Ω = 0,03W, donc une résistance standard 1/10W (0,1W) est suffisante. Placer une résistance par LED pour un contrôle individuel.
4. Conception du PCB :Suivre le motif de pastilles recommandé à partir des dimensions du boîtier. Assurer un espacement adéquat entre les LED pour l'esthétique souhaitée.
5. Assemblage :Utiliser le profil de refusion spécifié. Garder les dispositifs sensibles à l'humidité dans des sacs scellés jusqu'au moment de l'utilisation sur la ligne d'assemblage.
6. Résultat :Un panneau indicateur fiable et d'apparence cohérente avec une luminosité et une couleur contrôlées.

12. Introduction au principe

Cette LED est basée sur une structure de diode semi-conductrice. La région active est composée de Nitrure de Gallium-Indium (InGaN), un matériau semi-conducteur à bande interdite directe. Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Dans un matériau à bande interdite directe comme l'InGaN, cet événement de recombinaison libère de l'énergie principalement sous forme de photons (lumière), un processus appelé électroluminescence. La composition spécifique de l'alliage InGaN détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour dicte la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le vert brillant (~518-535 nm). La résine époxy d'encapsulation protège la puce semi-conductrice, agit comme une lentille pour façonner la sortie lumineuse (contribuant à l'angle de vision de 120°), et peut contenir des phosphores ou des colorants, bien que pour ce type monochrome, elle soit transparente.

13. Tendances de développement

L'évolution des LED CMS comme le 19-213 suit plusieurs tendances claires de l'industrie :

• Efficacité accrue :Les améliorations continues en science des matériaux et en conception de puces visent à produire plus de lumens par watt (efficacité plus élevée), réduisant la consommation d'énergie pour une sortie lumineuse donnée.
• Miniaturisation :La tendance vers des boîtiers plus petits (ex. : tailles métriques 0402, 0201) continue de permettre des dispositifs électroniques toujours plus compacts.
• Amélioration de la cohérence des couleurs :Les progrès dans la croissance épitaxiale et les processus de tri conduisent à des tolérances plus serrées en longueur d'onde et intensité, réduisant le besoin d'une sélection de lot stricte dans certaines applications.
• Fiabilité et gestion de puissance plus élevées :Les améliorations dans les matériaux de boîtier, les chemins thermiques et la conception des joints de soudure permettent des courants de commande maximum et une dissipation de puissance plus élevés dans des boîtiers de taille similaire.
• Élargissement de la conformité environnementale :La tendance vers des matériaux sans halogène, à faible teneur en COV (Composés Organiques Volatils) et entièrement recyclables s'aligne avec les initiatives mondiales de durabilité.

Ces tendances se concentrent sur la fourniture de plus de performance, de fiabilité et de respect de l'environnement à partir de composants de plus en plus petits et économiques.