Fiche technique LED SMD 16-213/GHC-YR1S1/3T - Vert Brillant - 2.7-3.7V - 25mA - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La 16-213/GHC-YR1S1/3T est une LED à montage en surface (SMD) conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant une taille compacte, une haute fiabilité et d'excellentes performances optiques. Ce composant utilise une puce semi-conductrice InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium) pour produire une lumière verte brillante. Ses principaux avantages incluent un encombrement significativement réduit par rapport aux LED traditionnelles à broches, permettant une densité d'intégration plus élevée sur les cartes de circuits imprimés (PCB), des besoins de stockage réduits et contribuant finalement à la miniaturisation des équipements finaux. Le dispositif est léger, le rendant particulièrement adapté aux applications portables et à espace contraint.

Son positionnement clé inclut son utilisation comme indicateur haute efficacité et source de rétroéclairage. Elle est conditionnée sur bande de 8mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, garantissant la compatibilité avec les équipements standards d'assemblage automatique par pick-and-place. La LED est constituée d'une encapsulation en résine transparente, ce qui maximise le flux lumineux et procure un aspect propre et brillant.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les limites opérationnelles du dispositif sont définies dans les conditions de Ta=25°C. Dépasser ces valeurs peut causer des dommages permanents.

• Tension inverse (V_R):5V. L'application d'une tension inverse supérieure peut entraîner la rupture de la jonction PN de la LED.
• Courant direct continu (I_F):25mA. C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement en continu.
• Courant direct de crête (I_FP):100mA. Cette valeur s'applique en conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 à 1kHz, permettant de brèves périodes de luminosité plus élevée.
• Dissipation de puissance (P_d):110mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur sans dépasser ses limites thermiques.
• Décharge électrostatique (ESD) :Résiste à 150V (Modèle du corps humain). Des procédures de manipulation ESD appropriées sont essentielles lors de l'assemblage.
• Température de fonctionnement (T_opr):-40°C à +85°C. La LED est conçue pour fonctionner dans une large gamme de conditions environnementales.
• Température de stockage (T_stg):-40°C à +90°C.
• Température de soudage (T_sol):Le dispositif peut supporter un soudage par refusion avec une température de pic de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes, ou un soudage manuel à 350°C pendant jusqu'à 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les performances typiques sont mesurées à Ta=25°C avec I_F=20mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_v):S'étend d'un minimum de 112 mcd à un maximum de 225 mcd, avec une valeur typique dans cette plage de classement. Une tolérance de ±11% s'applique.
• Angle de vision (2θ_1/2):120 degrés. Ce large angle assure une bonne visibilité depuis diverses perspectives.
• Longueur d'onde de pic (λ_p):Typiquement 518 nm, indiquant la longueur d'onde à laquelle l'intensité de la lumière émise est la plus élevée.
• Longueur d'onde dominante (λ_d):S'étend de 520 nm à 535 nm, définissant la couleur perçue (verte). Une tolérance de ±1 nm s'applique.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Typiquement 35 nm, mesurée à la moitié de l'intensité maximale (FWHM).
• Tension directe (V_F):S'étend de 2.7V (min) à 3.7V (max), avec une valeur typique de 3.3V à 20mA. Une tolérance de ±0.05V s'applique.
• Courant inverse (I_R):Maximum de 50 μA lorsqu'une tension inverse de 5V est appliquée.

3. Explication du système de classement (binning)

Le produit est classé en catégories (bins) basées sur des paramètres optiques et électriques clés pour assurer la cohérence dans la conception des applications.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Les catégories sont définies pour I_và I_F=20mA :

• R1 :112 mcd à 140 mcd
• R2 :140 mcd à 180 mcd
• S1 :180 mcd à 225 mcd

Le code de catégorie spécifique (par exemple, partie de GHC-YR1S1) indique la plage d'intensité garantie pour cette unité particulière.

3.2 Classement par longueur d'onde dominante

Les catégories sont définies pour λ_dà I_F=20mA :

• X :520 nm à 525 nm
• Y :525 nm à 530 nm
• Z :530 nm à 535 nm

Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec une teinte de vert très spécifique pour des applications nécessitant une correspondance de couleurs.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques essentielles pour la conception.

4.1 Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante

La courbe montre que l'intensité lumineuse est relativement stable de -40°C à environ 25°C. Au-delà de 25°C, l'intensité diminue progressivement avec l'augmentation de la température, une caractéristique commune des LED due à l'augmentation de la recombinaison non radiative et d'autres effets thermiques. À la température de fonctionnement maximale de 85°C, le flux lumineux peut être significativement réduit par rapport à la température ambiante. Ceci doit être pris en compte dans les conceptions où des températures ambiantes élevées sont attendues.

4.2 Courbe de déclassement du courant direct

Ce graphique définit le courant direct maximal autorisé en fonction de la température ambiante. À 25°C, les 25mA complets sont autorisés. Lorsque la température ambiante augmente, le courant maximal autorisé doit être réduit linéairement pour éviter de dépasser la limite de dissipation de puissance de 110mW du dispositif et garantir une fiabilité à long terme. Ceci est crucial pour prévenir l'emballement thermique et les défaillances prématurées.

3.3 Intensité lumineuse en fonction du courant direct

La relation est généralement linéaire à faible courant mais peut montrer des signes de saturation ou de baisse d'efficacité à des courants plus élevés (approchant la valeur maximale). La courbe permet aux concepteurs de prédire la luminosité pour un courant de pilotage donné.

4.4 Distribution spectrale

Le tracé spectral montre un pic dominant unique centré autour de 518 nm (vert), avec la largeur caractéristique de 35 nm FWHM. L'émission dans les autres parties du spectre visible est minimale, confirmant une couleur verte pure.

4.5 Courant direct en fonction de la tension directe

Cette courbe IV démontre la relation exponentielle typique d'une diode. La tension directe augmente avec le courant. La plage V_Fspécifiée (2.7V-3.7V à 20mA) est visible sur cette courbe. Les concepteurs l'utilisent pour calculer la valeur de la résistance limitant le courant nécessaire pour une tension d'alimentation donnée.

4.6 Diagramme de rayonnement

Le diagramme polaire illustre l'angle de vision de 120°. L'intensité est presque uniforme dans le cône central et diminue vers les bords. Ce diagramme est important pour les applications nécessitant des angles d'éclairage spécifiques.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED a un encombrement SMD compact. Les dimensions critiques incluent la taille du corps, l'espacement des broches et la hauteur totale. Un dessin coté détaillé est fourni dans la fiche technique avec une tolérance standard de ±0.1mm sauf indication contraire. Le motif de pastilles recommandé sur le PCB est également montré, conçu pour un soudage fiable et une stabilité mécanique. Il est conseillé aux concepteurs de modifier les dimensions des pastilles en fonction de leur procédé de fabrication PCB spécifique et des exigences thermiques.

5.2 Identification de la polarité

Le composant possède une anode et une cathode. Le dessin de la fiche technique indique la polarité, généralement marquée par une encoche, un point ou une forme de broche différente. La polarité correcte doit être respectée lors de la conception du PCB et de l'assemblage pour assurer un fonctionnement correct.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de température détaillé pour le soudage par refusion sans plomb est fourni :

• Préchauffage :150-200°C pendant 60-120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (217°C) :60-150 secondes.
• Température de pic :260°C maximum, maintenue pendant pas plus de 10 secondes.
• Taux de montée en température :Maximum 6°C/seconde.
• Taux de refroidissement :Maximum 3°C/seconde.

Il est recommandé de ne pas soumettre la LED à plus de deux cycles de refusion. Les contraintes sur le corps de la LED pendant le chauffage et la déformation du PCB après soudage doivent être évitées.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, la température de la pointe du fer doit être inférieure à 350°C, et le temps de contact par borne ne doit pas dépasser 3 secondes. Un fer à souder de faible puissance (≤25W) est recommandé. Un intervalle de refroidissement d'au moins 2 secondes doit être respecté entre le soudage des deux bornes pour éviter un choc thermique.

6.3 Rétroaction et réparation

La réparation après soudage est déconseillée. Si elle est inévitable, un fer à souder à double tête doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes, minimisant ainsi la contrainte sur la LED. L'impact potentiel sur les caractéristiques de la LED dû à la réparation doit être évalué au préalable.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies dans une bande porteuse emboutie dont les dimensions sont spécifiées dans la fiche technique. Chaque bobine contient 3000 pièces. Les dimensions de la bobine (diamètre de 7 pouces) sont fournies pour la configuration des équipements de manutention automatique.

7.2 Sensibilité à l'humidité et stockage

Le produit est emballé dans un sac aluminium étanche à l'humidité avec un dessiccant et une carte indicateur d'humidité. Pour éviter les dommages induits par l'humidité ("effet pop-corn") pendant la refusion :

• Avant ouverture :Stockage à ≤30°C et ≤90% HR.
• Après ouverture :La "durée de vie hors sac" est de 1 an sous ≤30°C et ≤60% HR. Les pièces non utilisées doivent être rescellées.
• Séchage :Si le dessiccant indique une saturation ou si le temps de stockage est dépassé, sécher à 60±5°C pendant 24 heures avant utilisation.

7.3 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des codes pour :

• Numéro de pièce client (CPN)
• Numéro de produit (P/N)
• Quantité d'emballage (QTY)
• Classe d'intensité lumineuse (CAT)
• Classe de chromaticité/longueur d'onde dominante (HUE)
• Classe de tension directe (REF)
• Numéro de lot (LOT No.)

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage :Idéal pour les indicateurs de tableau de bord, l'éclairage de commutateurs et le rétroéclairage plat pour panneaux LCD et symboles.
• Télécommunications :Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones et télécopieurs.
• Indication générale :Indicateurs d'état d'alimentation, de sélection de mode et autres indicateurs d'interface utilisateur dans une grande variété d'électroniques grand public, industrielles et automobiles.

8.2 Considérations de conception critiques

• Limitation de courant :Une résistance série externe estabsolument obligatoirepour limiter le courant direct. La caractéristique exponentielle V-I de la LED signifie qu'une petite augmentation de tension peut provoquer une forte et destructrice surintensité.
• Gestion thermique :Respectez la courbe de déclassement du courant direct. Assurez une surface de cuivre PCB adéquate ou un autre dissipateur thermique si le fonctionnement a lieu à haute température ambiante ou près du courant maximal.
• Protection ESD :Implémentez des circuits de protection ESD sur les lignes sensibles et suivez les procédures de manipulation appropriées pendant l'assemblage.
• Conception optique :Prenez en compte l'angle de vision de 120° et le diagramme de rayonnement lors de la conception de guides de lumière, de lentilles ou de diffuseurs pour obtenir l'effet d'éclairage souhaité.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux anciennes technologies de LED traversantes, cette LED SMD offre des avantages significatifs :

• Taille & Densité :Un encombrement drastiquement plus petit permet la miniaturisation.
• Automatisation :Entièrement compatible avec l'assemblage SMT haute vitesse, réduisant les coûts de fabrication.
• Performance :La technologie InGaN offre une efficacité plus élevée et un flux vert plus brillant par rapport aux anciens matériaux.
• Fiabilité :La construction SMD conduit souvent à de meilleures performances thermiques et une robustesse mécanique accrue lorsqu'elle est correctement soudée.
• Conformité :Le dispositif est sans plomb, conforme aux réglementations RoHS et REACH de l'UE, et répond aux normes sans halogènes (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm), le rendant adapté aux conceptions respectueuses de l'environnement et aux marchés mondiaux.

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

10.1 Quelle valeur de résistance dois-je utiliser avec une alimentation de 5V ?

En utilisant la loi d'Ohm (R = (V_alim- V_F) / I_F) et en supposant une V_Ftypique de 3.3V à 20mA : R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85 ohms. Une résistance standard de 82 ou 100 ohms serait appropriée. Calculez toujours pour la V_Fminimale (2.7V) pour vous assurer que le courant ne dépasse pas la valeur maximale.

10.2 Puis-je piloter cette LED à 30mA pour plus de luminosité ?

Non. La valeur maximale absolue pour le courant direct continu est de 25mA. Dépasser cette valeur compromet la fiabilité et peut entraîner une défaillance immédiate ou progressive. Pour une luminosité plus élevée, sélectionnez une LED d'une catégorie d'intensité lumineuse supérieure (par exemple, la catégorie S1) ou un produit conçu pour un courant plus élevé.

10.3 Comment la température affecte-t-elle le flux lumineux ?

Comme le montrent les courbes de performance, l'intensité lumineuse diminue lorsque la température ambiante augmente. À 85°C, le flux lumineux peut n'être que de 60 à 70% de sa valeur à 25°C. Ceci doit être pris en compte dans la conception optique du système.

10.4 Un dissipateur thermique est-il nécessaire ?

Pour un fonctionnement continu à 20mA et à des températures ambiantes modérées (<50°C), la chaleur est généralement dissipée de manière adéquate à travers les broches de la LED vers le cuivre du PCB. Suivre le motif de pastilles suggéré améliore ceci. Pour des températures ambiantes élevées ou si le pilotage est proche du courant maximal, augmenter la surface de cuivre du PCB connectée aux pastilles de la LED agit comme un dissipateur thermique efficace.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un contrôleur industriel.

1. Exigence :Plusieurs LED vert brillant pour indiquer l'état "Système Prêt". Le panneau fonctionne dans un environnement allant jusqu'à 60°C.
2. Sélection :La 16-213/GHC-YR1S1/3T de la catégorie S1 (180-225 mcd) est choisie pour sa haute visibilité.
3. Conception du circuit :Utilisation d'une ligne d'alimentation système de 3.3V. En supposant V_F= 3.3V, une résistance série est calculée : R = (3.3V - 3.3V) / 0.02A = 0 ohms. Ceci n'est pas valide. Par conséquent, la LED est pilotée à un courant plus faible, par exemple 15mA. R = (3.3V - 3.0V*) / 0.015A = 20 ohms. (*V_Festimée plus basse pour 15mA à partir de la courbe IV).
4. Vérification thermique :À une température ambiante de 60°C, la courbe de déclassement nécessite de réduire le courant maximal. Fonctionner à 15mA offre une bonne marge de sécurité en dessous de la limite déclassée, garantissant une fiabilité à long terme.
5. Implantation :La conception des pastilles PCB suit la recommandation de la fiche technique, avec des zones de cuivre supplémentaires connectées à la pastille de cathode pour la diffusion de la chaleur.
6. Résultat :Un système d'indicateurs fiable et d'une luminosité constante adapté à l'environnement de fonctionnement.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Cette LED fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction PN semi-conductrice. La région active est composée d'InGaN. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active depuis les couches de type N et P, respectivement. Ces porteurs de charge se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique de l'alliage InGaN détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le vert (~518 nm). La résine époxy transparente encapsule la puce semi-conductrice, fournit une stabilité mécanique et agit comme une lentille pour façonner le faisceau lumineux.

13. Tendances technologiques

Le développement de LED SMD comme celle-ci fait partie de tendances plus larges en optoélectronique :

• Miniaturisation :Réduction continue de la taille des boîtiers (par exemple, des tailles métriques 0603 à 0402 puis 0201) pour permettre des dispositifs toujours plus petits.
• Efficacité accrue :Améliorations continues dans la croissance épitaxiale et la conception des puces conduisent à une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt électrique).
• Cohérence des couleurs :Des spécifications de classement plus strictes et des procédés de fabrication avancés assurent une couleur et une luminosité très uniformes d'un lot de production à l'autre, essentiel pour les matrices multi-LED et les affichages.
• Fiabilité améliorée :Des matériaux d'encapsulation améliorés et des conceptions de gestion thermique prolongent les durées de vie opérationnelles et permettent une utilisation dans des environnements plus sévères (température, humidité plus élevées).
• Intégration :Les tendances incluent l'intégration de circuits de commande, de résistances limitant le courant, ou même de plusieurs puces de couleur (RVB) dans un seul boîtier, simplifiant la conception du circuit pour l'utilisateur final.

Ces tendances poussent l'évolution du composant vers des solutions plus performantes, fiables et adaptées aux applications.