Fiche technique LED bleue CMS 19-217 - Boîtier 2.0x1.25x0.8mm - Tension 2.6-2.9V - Puissance 40mW - Documentation technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 19-217 est une LED bleue CMS compacte conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant des solutions fiables de témoin lumineux et de rétroéclairage. Ce composant utilise une puce semi-conductrice InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) pour produire une lumière dans le spectre bleu, avec une longueur d'onde de crête typique de 468 nanomètres. Son principal avantage réside dans son empreinte miniature, qui permet des économies d'espace significatives sur les cartes de circuits imprimés (PCB) et facilite une densité d'intégration plus élevée par rapport aux composants à broches traditionnels. Le dispositif est entièrement conforme aux normes environnementales et de fabrication contemporaines, notamment la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), les règlements REACH de l'UE, et est classé comme sans halogène.

1.1 Avantages principaux et marché cible

La conception de la LED CMS 19-217 offre plusieurs avantages clés pour les ingénieurs et concepteurs. Sa petite taille et son faible poids la rendent idéale pour les applications où l'espace et le poids sont des contraintes critiques. Le composant est fourni sur une bande de 8mm enroulée sur une bobine de 7 pouces de diamètre, le rendant totalement compatible avec les équipements automatisés de placement à grande vitesse, rationalisant ainsi le processus de fabrication. La LED est également compatible avec les procédés standards de soudage par refusion infrarouge et à phase vapeur. Ses marchés cibles principaux incluent l'électronique automobile (pour le rétroéclairage des tableaux de bord et des interrupteurs), les équipements de télécommunication (pour les témoins dans les téléphones et télécopieurs), l'électronique grand public pour le rétroéclairage LCD, et les applications générales de témoin lumineux.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques spécifiés dans la fiche technique, cruciaux pour une conception de circuit correcte et une évaluation de la fiabilité.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement normal.

• Tension inverse (VR) :5V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct continu (IF) :10mA. Le courant continu maximal pouvant être appliqué en continu.
• Courant direct de crête (IFP) :40mA. C'est le courant pulsé maximal autorisé, spécifié avec un rapport cyclique de 1/10 et une fréquence de 1kHz. Il convient pour des impulsions brèves et de haute intensité, mais pas pour un fonctionnement soutenu.
• Dissipation de puissance (Pd) :40mW. La puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur, calculée comme Tension Directe (VF) * Courant Direct (IF). Fonctionner près de cette limite nécessite une gestion thermique minutieuse.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du Corps Humain (HBM) :150V. C'est une tolérance ESD relativement faible, indiquant que le dispositif est sensible à l'électricité statique. Des procédures de manipulation ESD appropriées sont obligatoires pendant l'assemblage et la manipulation.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le dispositif est garanti de respecter ses spécifications publiées.
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudage :Le dispositif peut supporter un soudage par refusion avec une température de crête 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

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard de Ta=25°C et IF=2mA, sauf indication contraire. Ils définissent la performance optique de la LED.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 7,2 mcd à un maximum de 18,0 mcd. La valeur typique n'est pas spécifiée, indiquant que la performance est gérée via un système de tri (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ1/2) :120 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête. Un angle de 120° fournit un motif d'émission large et diffus, adapté à l'éclairage de zone et au rétroéclairage.
• Longueur d'onde de crête (λp) :468 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est à son maximum.
• Longueur d'onde dominante (λd) :465,0 nm à 470,0 nm. C'est la perception monocromatique de la couleur de la LED par l'œil humain et c'est le paramètre utilisé pour le tri couleur.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :25 nm (typique). C'est la largeur du spectre émis, mesurée à la moitié de l'intensité maximale (Largeur à Mi-Hauteur - FWHM).
• Tension directe (VF) :2,60V à 2,90V à IF=2mA. Cette plage est critique pour la conception du circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (IR) :Maximum 50 μA à VR=5V. La fiche technique note explicitement que le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement en inverse ; ce paramètre est uniquement à des fins de test.

3. Explication du système de tri

Pour garantir une performance cohérente en production de masse, les LED sont triées en catégories (bins) basées sur des paramètres clés. Le 19-217 utilise un système de tri tridimensionnel.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en quatre bins (K1, K2, L1, L2) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à 2mA.

• Bin K1 :7,2 - 9,0 mcd
• Bin K2 :9,0 - 11,5 mcd
• Bin L1 :11,5 - 14,5 mcd
• Bin L2 :14,5 - 18,0 mcd

Une tolérance de ±11% est appliquée aux limites des bins.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La couleur est contrôlée dans un seul bin pour ce produit.

• Bin X :465,0 - 470,0 nm. Une tolérance serrée de ±1nm est spécifiée.

3.3 Tri par tension directe

La tension directe est triée en trois bins pour faciliter la conception de pilotes de courant cohérents.

• Bin 28 :2,60 - 2,70V
• Bin 29 :2,70 - 2,80V
• Bin 30 :2,80 - 2,90V

Une tolérance de ±0,05V est appliquée.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs graphiques caractéristiques essentiels pour comprendre le comportement de la LED dans différentes conditions de fonctionnement.

4.1 Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct

Cette courbe montre que la sortie lumineuse n'est pas linéaire avec le courant. Elle augmente avec le courant mais finit par saturer. Fonctionner au-dessus du courant continu recommandé (10mA) peut entraîner une réduction de l'efficacité et un vieillissement accéléré.

4.2 Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante

Ce graphique démontre le coefficient de température négatif de la sortie lumineuse d'une LED. Lorsque la température de jonction augmente, l'intensité lumineuse diminue. Pour le 19-217, la sortie peut chuter significativement lorsque la température ambiante approche la limite maximale de fonctionnement de 85°C. Cela doit être pris en compte dans les conceptions nécessitant une luminosité constante sur une large plage de température.

4.3 Courbe de déclassement du courant direct

C'est l'un des graphiques les plus critiques pour la fiabilité. Il montre le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température augmente, le courant sûr maximal diminue. À 85°C, le courant autorisé est nettement inférieur au courant nominal de 10mA à 25°C. Ne pas déclasser le courant peut conduire à un emballement thermique et à une défaillance du dispositif.

4.4 Tension directe en fonction du courant direct

Cette courbe IV (Courant-Tension) montre la relation exponentielle typique d'une diode. La tension augmente de manière logarithmique avec le courant. La courbe est essentielle pour sélectionner une résistance de limitation de courant appropriée ou concevoir un pilote à courant constant.

4.5 Distribution spectrale et diagramme de rayonnement

Le graphique spectral confirme l'émission bleue centrée autour de 468nm avec une FWHM d'environ 25nm. Le diagramme de rayonnement illustre la distribution spatiale de la lumière, confirmant le motif d'émission de type Lambertien avec l'angle de vision spécifié de 120°.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le 19-217 présente un boîtier CMS standard. Les dimensions clés (en millimètres) incluent une taille de corps d'environ 2,0mm de longueur, 1,25mm de largeur et 0,8mm de hauteur. La fiche technique fournit un dessin détaillé avec des tolérances de ±0,1mm sauf indication contraire. L'anode et la cathode sont clairement marquées, ce qui est crucial pour une orientation correcte pendant l'assemblage.

5.2 Identification de la polarité

Une polarité correcte est vitale pour le fonctionnement de la LED. Le boîtier inclut des marqueurs visuels (typiquement une encoche ou un marquage vert) pour identifier la cathode. Les concepteurs doivent s'assurer que l'empreinte PCB correspond à cette orientation.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

Une manipulation et un soudage appropriés sont critiques pour le rendement et la fiabilité à long terme.

6.1 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans un sac résistant à l'humidité avec un dessiccant. Le sac ne doit pas être ouvert avant que les composants ne soient prêts à être utilisés. Après ouverture, les pièces non utilisées doivent être stockées à ≤30°C et ≤60% d'Humidité Relative (HR) et utilisées dans les 168 heures (7 jours). Si ce délai est dépassé, un traitement de séchage à 60±5°C pendant 24 heures est requis avant soudage pour éviter l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier due à la pression de vapeur pendant la refusion).

6.2 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion sans plomb est spécifié :

• Préchauffage :150-200°C pendant 60-120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (TAL) :Au-dessus de 217°C pendant 60-150 secondes.
• Température de crête :Maximum 260°C, maintenue pendant un maximum de 10 secondes.
• Vitesses de montée/descente :Maximum 6°C/sec en chauffage, 3°C/sec en refroidissement.

Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois. Il faut éviter les contraintes sur le corps de la LED pendant le chauffage et la déformation du PCB après 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, appliquée pendant pas plus de 3 secondes par borne, en utilisant un fer à souder d'une puissance nominale inférieure à 25W. Un intervalle de refroidissement d'au moins 2 secondes doit être respecté entre les bornes. La retouche est fortement déconseillée. 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 sur les soudures.

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 dont les dimensions sont fournies dans la fiche technique. La bande a une largeur de 8mm et est enroulée sur une bobine standard de 7 pouces (178mm) de diamètre. Chaque bobine contient 3000 pièces.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des informations critiques pour la traçabilité et l'application correcte :

• P/N :Numéro de produit (ex. : 19-217/BHC-XK1L2B11X/3T).
• QTY :Quantité conditionnée (3000 pcs).
• CAT :Classe d'intensité lumineuse (ex. : K1, L2).
• HUE :Classe de chromaticité/longueur d'onde dominante (X).
• REF :Classe de tension directe (ex. : 28, 29, 30).
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

• Éclairage intérieur automobile :Rétroéclairage pour les groupes d'instruments, boutons et interrupteurs. L'angle de vision large et la couleur bleue conviennent pour créer des effets esthétiques modernes.
• Électronique grand public :Témoins d'état et rétroéclairage pour les touches des télécommandes, appareils ménagers et équipements audio.
• Équipements de télécommunication et réseaux :Témoins d'activité de liaison, d'alimentation et d'état sur les routeurs, commutateurs et modems.
• Témoins de panneau généraux :Toute application nécessitant un petit témoin lumineux bleu, fiable et brillant.

8.2 Considérations de conception critiques

1. La limitation de courant est obligatoire :Une résistance de limitation de courant externe ou un pilote à courant constant DOIT être utilisé en série avec la LED. La tension directe a un coefficient de température négatif, ce qui signifie qu'elle diminue lorsque la température augmente. Sans limitation de courant, une petite augmentation de tension ou de température peut provoquer une augmentation importante, potentiellement destructrice, du courant.
2. Gestion thermique :Prenez en compte l'environnement de fonctionnement. Utilisez la courbe de déclassement pour sélectionner un courant de fonctionnement approprié, surtout si la température ambiante est élevée ou si le PCB a une mauvaise dissipation thermique.
3. Protection ESD :Implémentez une protection ESD sur les lignes d'entrée si la LED est accessible à l'utilisateur, et appliquez des procédures de manipulation sûres contre l'ESD pendant l'assemblage.
4. 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 technique

Bien que de nombreuses LED bleues CMS existent, la combinaison des paramètres du 19-217 le positionne pour des cas d'utilisation spécifiques. Comparé aux boîtiers plus petits (ex. : 0402), il offre une sortie lumineuse plus élevée et potentiellement une meilleure dissipation thermique grâce à sa taille plus grande. Comparé aux LED haute puissance, il fonctionne à un courant beaucoup plus faible et nécessite un circuit de pilotage plus simple, le rendant rentable pour les applications de témoin. Sa conformité explicite aux normes sans halogène et REACH est un différenciateur clé pour les marchés avec des réglementations environnementales strictes, comme l'Union Européenne.

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

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

Les LED sont des dispositifs pilotés par courant, non par tension. La caractéristique V-I est exponentielle. À la tension directe typique de ~2,8V, un très petit changement de tension d'alimentation ou une baisse du Vf de la LED due à l'échauffement peut faire augmenter le courant de manière dramatique, dépassant le courant maximal et détruisant le dispositif. Une résistance fixe un courant basé sur la loi d'Ohm (I = (Valim - Vf) / R).

10.2 Puis-je piloter cette LED directement depuis une sortie logique 3,3V ou 5V ?

Non, pas directement.Une broche GPIO d'un microcontrôleur ne peut généralement pas fournir suffisamment de courant (souvent limité à 20-25mA) de manière sûre et constante pour une LED, et elle manque de régulation de courant. Vous devez utiliser une résistance en série. Pour une alimentation de 3,3V et un courant cible de 5mA avec un Vf de 2,8V, la valeur de la résistance serait R = (3,3V - 2,8V) / 0,005A = 100 Ohms. Vérifiez toujours la capacité de fourniture de courant de la broche du microcontrôleur.

10.3 Que signifie l'angle de vision de 120° pour ma conception ?

Cela signifie que la lumière est émise dans un large cône. Si vous avez besoin que la LED soit visible sous de nombreux angles (ex. : un témoin de panneau), c'est idéal. Si vous avez besoin d'un faisceau de lumière focalisé (ex. : pour éclairer un point spécifique), cette LED seule n'est pas adaptée et nécessiterait des optiques secondaires.

10.4 Quelle est l'importance critique de la durée de vie de 7 jours après ouverture du sac barrière à l'humidité ?

Très critique pour le soudage par refusion. L'humidité absorbée dans le boîtier plastique peut se transformer en vapeur pendant le cycle de refusion à haute température, provoquant un délaminage interne ou une fissuration ("pop-corn"), ce qui entraîne une défaillance immédiate ou latente. Si le sac a été ouvert plus de 168 heures, la procédure de séchage doit être suivie.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un témoin d'état pour un routeur grand public.La LED doit indiquer "alimentation allumée" et "activité WAN" (clignotement). Le système utilise une ligne de 3,3V. Pour garantir une longue durée de vie et éviter de surcharger le microcontrôleur, un transistor externe (ex. : un petit NPN ou un NFET) est utilisé pour commuter la LED. Une résistance en série est placée entre la ligne 3,3V et l'anode de la LED, et le transistor commute la cathode à la masse. Choisir un courant conservateur de 5mA pour l'indication continue "alimentation" et utiliser le Vf max de 2,9V pour le calcul garantit la luminosité dans toutes les conditions : R = (3,3V - 2,9V) / 0,005A = 80 Ohms (utiliser une résistance standard de 82 Ohms). La dissipation de puissance dans la LED est Pd = Vf * If = 2,9V * 0,005A = 14,5mW, bien en dessous du maximum de 40mW, garantissant une excellente fiabilité même dans un boîtier potentiellement chaud.

12. Introduction au principe de fonctionnement

La LED 19-217 fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. La région active est composée d'InGaN. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). 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 bleu (~468 nm). Le boîtier en résine époxy sert à protéger la puce semi-conductrice, à fournir une stabilité mécanique et agit comme une lentille primaire pour façonner la sortie lumineuse.

13. Tendances technologiques et contexte

Ce dispositif représente un segment mature et optimisé en coût de la technologie LED. L'utilisation d'InGaN pour l'émission bleue est bien établie. Les tendances actuelles pour les LED CMS de type témoin se concentrent sur plusieurs domaines : 1)Miniaturisation :Des boîtiers encore plus petits que le 19-217 sont disponibles (ex. : 0402, 0201) pour les cartes à ultra-haute densité. 2)Efficacité plus élevée :Les nouvelles conceptions de puces et matériaux continuent d'améliorer les lumens par watt, permettant des courants de fonctionnement plus faibles et une consommation d'énergie réduite. 3)Fiabilité et cohérence améliorées :Les techniques de fabrication et de tri avancées produisent des distributions de paramètres plus serrées. 4)Conformité environnementale étendue :Comme on le voit avec cette référence, la conformité aux normes RoHS, REACH et sans halogène est désormais une attente de base pour l'accès au marché mondial. Le 19-217 s'inscrit dans les applications où un composant éprouvé, fiable et standardisé est préféré à une performance de pointe.