Fiche technique LED CMS 23-22C/S2BHC-B30/2A - 2.3x2.2mm - 2.0V/3.3V - 60mW/95mW - Orange Brillant & Bleu - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La 23-22C/S2BHC-B30/2A est un composant LED CMS compact conçu pour les applications à haute densité sur carte. Elle est disponible en deux types de puces distincts : la puce S2, qui émet une couleur Orange Brillant en utilisant le matériau AlGaInP, et la puce BH, qui émet une couleur Bleue en utilisant le matériau InGaN. Les deux variantes sont logées dans un boîtier en résine transparente. Ses principaux avantages incluent un encombrement significativement réduit par rapport aux LED à broches, permettant la miniaturisation des produits finaux, une réduction des besoins de stockage et une aptitude aux processus d'assemblage automatisés. Le dispositif est conforme aux principales normes environnementales et de sécurité, notamment RoHS, REACH UE et les exigences sans halogènes.

1.1 Caractéristiques principales et marché cible

La LED est conditionnée sur bande de 8 mm dans une bobine de 7 pouces de diamètre, la rendant entièrement compatible avec les équipements automatiques de prélèvement et de placement à grande vitesse. Elle est conçue pour être utilisée avec les processus standards de soudage par refusion infrarouge et en phase vapeur. La capacité multicolore dans le même encombrement offre une flexibilité de conception. Ses applications cibles principales incluent le rétroéclairage des tableaux de bord, des interrupteurs et des affichages LCD dans l'électronique grand public, ainsi que les voyants d'état dans les dispositifs de télécommunication tels que les téléphones et les télécopieurs. Sa nature polyvalente la rend également adaptée à une large gamme de tâches d'indication et d'éclairage où l'espace est limité.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

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

2.1 Valeurs maximales absolues

Le dispositif a une tension inverse maximale (VR) de 5V pour les deux types de puces. Le courant direct continu (IF) est de 25mA. Cependant, la capacité de courant direct de crête (IFP) diffère : la puce S2 (Orange) peut supporter des impulsions de 60mA à un cycle de service de 1/10 et 1kHz, tandis que la puce BH (Bleue) peut supporter 100mA dans les mêmes conditions. Cela indique une tolérance au courant transitoire plus élevée pour la LED bleue à base d'InGaN. Les puissances dissipées (Pd) sont de 60mW pour la puce S2 et de 95mW pour la puce BH, reflétant les différentes caractéristiques thermiques des matériaux semi-conducteurs. La plage de température de fonctionnement est spécifiée de -40°C à +85°C, avec une plage de température de stockage légèrement plus large de -40°C à +90°C.

2.2 Caractéristiques électro-optiques à Ta=25°C

Dans une condition de test standard avec un courant direct de 10mA, l'intensité lumineuse typique (Iv) pour les deux puces est de 22.5mcd, avec un maximum de 57.0mcd tel que défini par la structure de classement. L'angle de vision (2θ1/2) est large de 130 degrés, typique d'un boîtier CMS à réflecteur, fournissant un éclairage large et diffus. La puce S2 a une longueur d'onde de crête typique (λp) de 611nm et une longueur d'onde dominante (λd) de 605nm, la plaçant dans la région orange. La puce BH a une longueur d'onde de crête typique de 468nm et une longueur d'onde dominante de 470nm, caractéristique d'une LED bleue. La largeur de bande spectrale (Δλ) est de 17nm pour la S2 et de 25nm pour la BH. La tension directe (VF) est un paramètre clé : la puce S2 a une VF typique de 2.0V (min 1.7V, max 2.4V), tandis que la puce BH a une VF typique de 3.3V (min 2.7V, max 3.7V). Cette différence de tension est cruciale pour la conception du circuit, en particulier dans les configurations d'alimentation multicolores ou parallèles. Le courant inverse (IR) à VR=5V est spécifié à un maximum de 10μA pour la S2 et 50μA pour la BH.

3. Explication du système de classement

Le flux lumineux des LED varie naturellement lors de la fabrication. Pour garantir une cohérence pour l'utilisateur final, les produits sont triés en classes de performance.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

La fiche technique définit deux classes principales pour l'intensité lumineuse, applicables aux deux types de puces S2 et BH, mesurées à IF=10mA. Le Code de classe 1 couvre la plage de 22.5mcd à 36.0mcd. Le Code de classe 2 couvre la plage de sortie supérieure de 36.0mcd à 57.0mcd. Une note spécifie une tolérance de ±11% sur l'intensité lumineuse, qui s'applique au sein de chaque classe. Ce classement permet aux concepteurs de sélectionner des LED adaptées à leurs exigences de luminosité et aide à maintenir un aspect uniforme dans un réseau.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que le PDF indique la présence de courbes caractéristiques électro-optiques typiques pour les puces S2 et BH aux pages 4 et 5, les données graphiques spécifiques ne sont pas fournies dans le contenu textuel. Typiquement, de telles courbes illustreraient la relation entre le courant direct et l'intensité lumineuse (courbe I-I), la tension directe en fonction du courant direct (courbe V-I), et l'effet de la température ambiante sur l'intensité lumineuse. Ces courbes sont essentielles pour comprendre le comportement de la LED dans des conditions de fonctionnement non standard, comme l'alimentation à des courants autres que 10mA ou le fonctionnement dans des environnements à température élevée. Les concepteurs doivent consulter la fiche technique graphique complète pour modéliser avec précision les performances dans leur application spécifique.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du contour du boîtier

Le dispositif suit le contour du boîtier 23-22C. Les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance standard de ±0.1mm sauf indication contraire. Le boîtier est un dispositif à montage en surface avec une coupelle réflectrice pour améliorer le flux lumineux et la directivité. La polarité est indiquée par la structure physique du boîtier, généralement par une encoche ou une cathode marquée. L'empreinte exacte et la disposition recommandée des pastilles de soudure sont critiques pour un soudage fiable et une gestion thermique, et doivent être respectées comme indiqué sur le dessin dimensionnel.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

Une manipulation et un soudage appropriés sont cruciaux pour la fiabilité.

6.1 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans un sac barrière résistant à l'humidité avec un dessicant. Le sac ne doit pas être ouvert avant que les composants ne soient prêts à être utilisés. Avant ouverture, les conditions de stockage doivent être de 30°C ou moins et 90% d'humidité relative (HR) ou moins. Après ouverture, les composants ont une "durée de vie au sol" de 1 an lorsqu'ils sont stockés à 30°C/60%HR ou moins. Les pièces non utilisées doivent être refermées dans un emballage étanche à l'humidité. Si l'indicateur de dessicant montre une saturation ou si le temps de stockage est dépassé, un traitement de cuisson à 60±5°C pendant 24 heures est requis avant le soudage par refusion pour éviter les dommages par "effet pop-corn".

6.2 Profil de soudage par refusion

Le dispositif est compatible avec le soudage par refusion sans plomb. Le profil de température recommandé comprend une phase de préchauffage entre 150-200°C pendant 60-120 secondes, un temps au-dessus du liquidus (217°C) de 60-150 secondes, et une température de pointe ne dépassant pas 260°C pendant un maximum de 10 secondes. La vitesse de montée maximale vers la pointe est de 6°C/sec, et la vitesse de descente maximale est de 3°C/sec. Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois. Aucune contrainte ne doit être appliquée sur la LED pendant le chauffage, et le PCB ne doit pas être déformé après le soudage.

6.3 Soudage manuel et retouche

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 doit être limité à 3 secondes ou moins. La puissance du fer à souder doit être de 25W ou moins. Un intervalle minimum de 2 secondes doit être laissé entre le soudage de chaque borne. La retouche après que la LED est soudée n'est pas recommandée. Si elle est inévitable, un fer à souder double tête spécialisé doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes et éviter les contraintes mécaniques. Le risque potentiel de dommage pendant la retouche doit être évalué au préalable.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis dans une bande porteuse gaufrée d'une largeur de 8 mm, enroulée sur une bobine standard de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 2000 pièces. La bobine a un diamètre de moyeu de 13 mm et un diamètre de bride de 180 mm. Les dimensions de la poche de la bande porteuse et le pas sont conçus pour maintenir le boîtier 23-22C pendant l'expédition et la manutention automatisée.

7.2 Explication de l'étiquette

Le conditionnement comprend des étiquettes avec des informations clés : CPN (Numéro de produit client), P/N (Numéro de produit), QTY (Quantité conditionnée), CAT (Classe d'intensité lumineuse / Code de classe), HUE (Coordonnées chromatiques & Classe de longueur d'onde dominante), REF (Classe de tension directe), et LOT No (Numéro de lot pour la traçabilité).

8. Recommandations d'application

8.1 Considérations de conception

Limitation de courant :Une résistance de limitation de courant externe est obligatoire. La tension directe a une plage de variation, et un petit changement de la tension d'alimentation peut provoquer un grand changement de courant, pouvant entraîner une défaillance instantanée. La valeur de la résistance doit être calculée sur la base du pire cas de VF (minimum) pour garantir que le courant ne dépasse pas la valeur maximale.
Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, maintenir la température de jonction dans les limites est vitale pour la longévité et la stabilité du flux lumineux. Assurez une surface de cuivre PCB adéquate ou des vias thermiques si le fonctionnement se fait à des températures ambiantes élevées ou près du courant maximum.
Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :La sensibilité ESD est de 2000V (HBM) pour la puce S2 et de 150V (HBM) pour la puce BH. La puce bleue BH est nettement plus sensible aux ESD. Les précautions standard de manipulation ESD doivent être observées pendant l'assemblage, et une protection ESD au niveau du circuit peut être nécessaire pour la variante BH dans des environnements sensibles.

8.2 Restrictions d'application

Ce produit est destiné aux applications commerciales et industrielles générales. Il n'est pas spécifiquement conçu ou qualifié pour des applications à haute fiabilité où une défaillance pourrait entraîner des blessures corporelles ou des dommages matériels significatifs. Ces applications incluent, sans s'y limiter, les systèmes militaires/aérospatiaux, les systèmes automobiles critiques pour la sécurité (par exemple, freinage, airbags) et les équipements médicaux de maintien des fonctions vitales. Pour ces applications, un produit avec des spécifications, des qualifications et des données de fiabilité différentes est requis.

9. Comparaison et différenciation techniques

Le principal facteur de différenciation de ce produit est la disponibilité de deux technologies semi-conductrices distinctes (AlGaInP et InGaN) dans le même boîtier mécanique (23-22C). Cela permet aux concepteurs de s'approvisionner en voyants orange et bleus avec des empreintes et des profils de soudage identiques à partir d'une seule gamme de composants, simplifiant l'approvisionnement et la conception du PCB. Le large angle de vision de 130 degrés est caractéristique d'un boîtier à réflecteur, offrant une lumière plus diffuse qu'un boîtier à lentille latérale ou vue de dessus, ce qui est avantageux pour le rétroéclairage et l'éclairage de panneaux où une répartition uniforme de la lumière est souhaitée. Sa conformité aux normes environnementales modernes (sans plomb, sans halogène, REACH) est une attente de base mais reste une caractéristique critique pour l'accès au marché.

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

Q : Puis-je alimenter les LED S2 (Orange) et BH (Bleue) en parallèle à partir de la même source de tension ?
R : Pas directement sans une conception minutieuse. Leurs tensions directes typiques diffèrent significativement (2.0V contre 3.3V). Si elles sont connectées en parallèle à une source de 3.3V, la LED orange serait probablement suralimentée et endommagée. Des résistances de limitation de courant séparées, calculées pour la plage VF de chaque LED, sont essentielles.

Q : Quelle est la signification du suffixe "B30/2A" dans le numéro de pièce ?
R : Bien que non explicitement décodé dans cet extrait, de tels suffixes désignent typiquement des combinaisons de classement spécifiques pour l'intensité lumineuse (B30 est probablement lié à la classe de luminosité) et la chromaticité/tension (2A est probablement lié aux classes de couleur/longueur d'onde et de tension directe). La correspondance exacte doit être confirmée avec le document complet des codes de classe du fabricant.

Q : Comment interpréter la note "Tolérance de l'intensité lumineuse : ±11%" ?
R : Cette tolérance s'applique aux valeurs indiquées au sein de chaque classe (Code 1 ou Code 2). Cela signifie qu'une LED étiquetée Classe 1 (22.5-36.0mcd) pourrait mesurer approximativement entre 20.0mcd et 40.0mcd en considérant à la fois la plage de la classe et la tolérance de ±11%. Ceci est important pour les applications nécessitant un appariement serré de la luminosité.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un panneau d'indicateurs multi-états :Un concepteur crée un panneau de contrôle qui nécessite une LED d'état verte (non couverte par cette fiche), une LED d'avertissement orange et une LED d'activité bleue. Bien que cette fiche technique ne couvre pas le vert, elle fournit l'orange (S2) et le bleu (BH). Le concepteur peut utiliser l'empreinte 23-22C pour les deux LED colorées, simplifiant la conception du PCB à un seul motif de pastilles. Il concevrait trois circuits de commande séparés. Pour la LED orange, en supposant une alimentation de 5V et visant 10mA, il calculerait la résistance série en utilisant la VF minimale (1.7V) par sécurité : R = (5V - 1.7V) / 0.01A = 330 Ohms. Pour la LED bleue : R = (5V - 2.7V) / 0.01A = 230 Ohms. Il spécifierait le Code de classe 2 pour les deux afin d'assurer une luminosité maximale et correspondante. Les découpes du panneau seraient conçues pour accommoder l'angle de vision de 130 degrés pour une visibilité optimale.

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 est appelé électroluminescence. Dans la puce S2 (AlGaInP), les électrons se recombinent avec les trous dans le réseau cristallin de phosphure d'aluminium-gallium-indium, libérant de l'énergie sous forme de photons avec des longueurs d'onde dans la partie orange/rouge du spectre. Dans la puce BH (InGaN), la recombination se produit dans une structure de nitrure d'indium-gallium, produisant des photons dans le spectre bleu. La couleur spécifique (longueur d'onde) est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur, qui est maîtrisée pendant le processus de croissance cristalline. Le boîtier en résine transparente agit comme une lentille et une couche protectrice, tandis que la coupelle réflectrice intégrée aide à diriger la lumière émise vers le haut, créant le large angle de vision.

13. Tendances technologiques

L'industrie des LED continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une meilleure restitution des couleurs et une plus grande miniaturisation. Le boîtier 23-22C représente un facteur de forme mature et largement adopté. Les tendances actuelles dans les LED d'indication CMS incluent le développement de boîtiers encore plus petits (par exemple, 1.0x0.5mm), l'adoption accrue du packaging à l'échelle de la puce (CSP) pour les conceptions ultra-minces, et l'intégration de plusieurs puces de couleur (RGB) dans un seul boîtier pour un éclairage à couleur complète réglable. Il y a également un fort accent sur l'amélioration de la fiabilité et des performances dans des conditions de haute température, poussé par les applications automobiles et industrielles. La tendance vers des courants de commande plus élevés pour augmenter la luminosité à partir de petits boîtiers nécessite des améliorations continues de la gestion thermique au niveau de la puce et du boîtier.