Fiche technique LED CMS 12-22/BHR6C-A01/2C - 1.2x2.2x1.1mm - Bleu (2.7-3.1V) & Rouge (1.7-2.2V) - 40-60mW - Document Technique

1. Vue d'ensemble du produit

La LED CMS 12-22 est un dispositif à montage en surface compact, conçu pour les applications à haute densité sur cartes de circuits imprimés (PCB). Elle est disponible dans une configuration multicolore, combinant spécifiquement une LED bleue (puce BH) et une LED rouge vif (puce R6) dans un seul boîtier. Ce composant est nettement plus petit que les LED traditionnelles à broches, permettant des réductions substantielles de la taille des cartes, une densité de placement accrue, des besoins de stockage minimisés, et contribuant finalement au développement d'équipements finaux plus compacts. Sa construction légère la rend particulièrement adaptée aux applications miniatures et à espace restreint.

1.1 Avantages principaux

• Miniaturisation :L'encombrement réduit (1.2mm x 2.2mm) permet un placement à haute densité sur les PCB.
• Compatibilité :Conditionnée en bande de 8mm sur bobines de 7 pouces de diamètre, elle est entièrement compatible avec les équipements standards de placement automatique (pick-and-place).
• Robustesse de fabrication :Compatible avec les procédés de soudage par refusion infrarouge (IR) et à phase vapeur.
• Conformité environnementale :Le produit est sans plomb, conforme aux directives RoHS, REACH de l'UE et aux normes sans halogènes (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Applications cibles

• Automobile/Industrie :Rétroéclairage des tableaux de bord, des instruments et des interrupteurs.
• Télécommunications :Indicateurs d'état et rétroéclairage des claviers dans les téléphones et télécopieurs.
• Électronique grand public :Rétroéclairage plat pour écrans LCD, éclairage d'interrupteurs et de symboles.
• Usage général :Toute application nécessitant un voyant indicateur fiable et compact.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les sections suivantes fournissent une analyse détaillée des spécifications électriques, optiques et thermiques du dispositif. Tous les paramètres sont mesurés à une température ambiante (Ta) de 25°C sauf indication contraire.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le fonctionnement sous ou à ces conditions n'est pas garanti.

Paramètre	Symbole	Code	Valeur	Unité
Tension inverse	VR	-	5	V
Courant direct	IF	BH	10	mA
		R6	25	mA
Courant direct de crête (Rapport cyclique 1/10 @1KHz)	IFP	BH	40	mA
		R6	50	mA
Puissance dissipée	Pd	BH	40	mW
		R6	60	mW
Décharge électrostatique (HBM)	ESD	BH	150	V
		R6	2000	V
Température de fonctionnement	Topr	-	-40 ~ +85	°C
Température de stockage	Tstg	-	-40 ~ +90	°C
Température de soudage	Tsol	Refusion	260°C pendant 10 sec.	-
		Manuel	350°C pendant 3 sec.	-

Observations clés :La puce rouge (R6) a une capacité de courant et de puissance supérieure à la puce bleue (BH). Notamment, la sensibilité ESD diffère significativement, la puce BH (bleue) étant très sensible (150V HBM), nécessitant une protection ESD stricte lors de la manipulation, tandis que la puce R6 (rouge) est plus robuste (2000V HBM).

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques dans des conditions de fonctionnement normales.

Paramètre	Symbole	Code	Min.	Typ.	Max.	Unité	Condition
Intensité lumineuse	Iv	BH	18.0	26.0	-----	mcd	IF=5mA
		R6	22.5	30.0	-----	mcd	IF=5mA
Angle de vision (2θ1/2)	-	-	-----	120	-----	deg	-
Longueur d'onde de crête	λp	BH	-----	468	-----	nm	-
		R6	-----	632	-----	nm	-
Longueur d'onde dominante	λd	BH	-----	470	-----	nm	-
		R6	-----	624	-----	nm	-
Largeur spectrale (Δλ)	-	BH	-----	25	-----	nm	-
		R6	-----	20	-----	nm	-
Tension directe	VF	BH	2.7	-----	3.1	V	-
		R6	1.7	-----	2.2	V	-
Courant inverse	IR	BH	-----	-----	50	μA	VR=5V
		R6	-----	-----	10	μA	VR=5V

Notes :

1. La tolérance de l'intensité lumineuse est de ±11%.
2. La tolérance de la tension directe est de ±0.05V.

Analyse :La LED bleue (BH) fonctionne à une tension directe plus élevée (2.7-3.1V), typique des puces à base d'InGaN, tandis que la LED rouge (R6) a une tension directe plus basse (1.7-2.2V), caractéristique de la technologie AlGaInP. L'intensité lumineuse est spécifiée à un faible courant d'alimentation de 5mA, indiquant une haute efficacité. Le large angle de vision de 120 degrés fournit un motif d'émission étendu adapté aux applications d'indicateurs.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit les courbes caractéristiques typiques pour les deux puces BH (Bleue) et R6 (Rouge), qui sont cruciales pour comprendre le comportement du dispositif dans différentes conditions.

3.1 Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante

Les courbes montrent que la sortie lumineuse diminue lorsque la température ambiante augmente. Cet effet d'extinction thermique est une propriété fondamentale des semi-conducteurs LED. Les concepteurs doivent en tenir compte pour le déclassement lors d'un fonctionnement à haute température ambiante afin d'assurer une intensité lumineuse suffisante.

3.2 Intensité lumineuse relative vs. Courant direct

Ces graphiques illustrent la relation sous-linéaire entre le courant d'alimentation et la sortie lumineuse. Augmenter le courant donne des rendements lumineux décroissants tout en générant plus de chaleur. Fonctionner près du courant maximal absolu est inefficace et réduit la durée de vie du dispositif.

3.3 Courbe de déclassement du courant direct

Ce graphique critique définit le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température augmente, le courant maximal autorisé doit être réduit pour éviter de dépasser la limite de dissipation de puissance du dispositif et de provoquer un emballement thermique.

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

La courbe I-V montre la relation exponentielle typique d'une diode. La tension de "coude" est approximativement la tension directe (V_F). La pente de la courbe dans la région de conduction est liée à la résistance dynamique de la LED.

3.5 Diagramme de rayonnement

Le diagramme polaire visualise la distribution spatiale de l'intensité lumineuse, confirmant l'angle de vision de 120 degrés. Le motif est typiquement Lambertien ou quasi-Lambertien pour ce type de boîtier LED.

3.6 Distribution spectrale

Les graphiques spectraux montrent les profils d'émission :

• BH (Bleu) :Longueur d'onde de crête ~468nm, longueur d'onde dominante ~470nm, avec une largeur spectrale (FWHM) de ~25nm.
• R6 (Rouge) :Longueur d'onde de crête ~632nm, longueur d'onde dominante ~624nm, avec une largeur spectrale plus étroite de ~20nm.

Ces caractéristiques déterminent la pureté de couleur perçue de la LED.

4. Informations mécaniques et de boîtier

4.1 Dimensions du boîtier

La LED CMS 12-22 a un boîtier rectangulaire compact. Les dimensions clés (en mm, tolérance ±0.1mm sauf indication) incluent :

• Longueur totale : 2.2 mm
• Largeur totale : 1.2 mm
• Hauteur totale : 1.1 mm
• Dimensions et espacement des bornes conformément au dessin détaillé.

La fiche technique inclut un dessin coté détaillé spécifiant toutes les longueurs, largeurs, hauteurs et positions des plots nécessaires à la conception de l'empreinte PCB.

4.2 Identification de la polarité

Le composant comporte un marquage de polarité, généralement une encoche ou un point sur le boîtier ou un coin coupé sur la poche de la bande porteuse, pour indiquer la cathode. L'orientation correcte est essentielle pour le fonctionnement du circuit.

5. Directives de soudage et d'assemblage

Une manipulation appropriée est cruciale pour la fiabilité. Le dispositif est sensible à l'humidité (MSL) et nécessite des profils de soudage spécifiques.

5.1 Stockage et sensibilité à l'humidité

• Avant ouverture :Stocker à ≤30°C et ≤90% HR.
• Après ouverture (Durée de vie en atelier) :1 an à ≤30°C et ≤60% HR. Les pièces non utilisées doivent être reconditionnées dans un emballage étanche à l'humidité avec dessiccant.
• Séchage (Baking) :Si le dessiccant indique une absorption d'humidité ou si le temps de stockage est dépassé, sécher à 60 ±5°C pendant 24 heures avant utilisation.

5.2 Profil de soudage par refusion (sans plomb)

Le profil recommandé est pour la soudure sans plomb (ex : SAC305) :

• Préchauffage :Montée progressive pour activer le flux.
• Zone de maintien (Soak) :Pour chauffer uniformément la carte et le composant.
• Refusion :Température de crête de 260°C pendant un maximum de 10 secondes.
• Refroidissement :Refroidissement contrôlé pour minimiser les contraintes thermiques.

Important :Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois. Éviter les contraintes mécaniques sur la LED pendant le chauffage et ne pas déformer la PCB après soudage.

5.3 Soudage manuel

Si le soudage manuel est inévitable :

• Utiliser un fer à souder avec une température de panne <350°C.
• Limiter le temps de contact à ≤3 secondes par borne.
• Utiliser un fer d'une puissance ≤25W.
• Laisser ≥2 secondes entre le soudage de chaque borne pour éviter la surchauffe.
• Le soudage manuel présente un risque plus élevé d'endommagement.

5.4 Rework et réparation

La réparation après soudage est fortement déconseillée. Si absolument nécessaire :

• Utiliser un fer à souder spécialisé à double tête conçu pour le retrait de CMS pour appliquer une chaleur simultanée et équilibrée sur les deux bornes.
• Toujours vérifier que le processus de réparation ne dégrade pas les caractéristiques de la LED.

6. Conditionnement et informations de commande

6.1 Conditionnement standard

Les LED sont fournies dans un emballage résistant à l'humidité :

• Bande porteuse :Bande de 8mm de large.
• Bobine :Diamètre de 7 pouces (178mm).
• Quantité :2000 pièces par bobine.
• Le conditionnement inclut un dessiccant et est scellé dans un sac étanche à l'humidité en aluminium.

6.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient plusieurs codes :

• CPN :Numéro de produit du client.
• P/N :Numéro de produit (ex : 12-22/BHR6C-A01/2C).
• QTY :Quantité conditionnée.
• CAT :Classe d'intensité lumineuse.
• HUE :Classe des coordonnées chromatiques & longueur d'onde dominante.
• REF :Classe de tension directe.
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

7. Considérations de conception d'application

7.1 La limitation de courant est obligatoire

Les LED sont des dispositifs à commande en courant.Une résistance de limitation de courant externe (ou un pilote à courant constant) est absolument requise pour chaque puce (BH et R6).La tension directe (V_F) a une tolérance et un coefficient de température négatif (diminue lorsque la température augmente). Connecter une LED directement à une source de tension, même proche de sa V_F nominale, peut provoquer une petite augmentation de tension entraînant une forte surintensité non contrôlée, conduisant à une défaillance instantanée (grillage). La valeur de la résistance est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F.

7.2 Gestion thermique

Bien que le boîtier soit petit, la dissipation de puissance (40mW pour BH, 60mW pour R6) génère de la chaleur. Pour un fonctionnement fiable à long terme :

• Respecter la courbe de déclassement du courant direct à des températures ambiantes élevées.
• S'assurer d'une surface de cuivre PCB adéquate (plots de décharge thermique) pour évacuer la chaleur des soudures de la LED.
• Éviter de placer la LED près d'autres composants générateurs de chaleur.

7.3 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

La puce bleue (BH) est très sensible aux ESD (150V HBM). Mettre en œuvre des protections ESD tout au long du processus de production :

• Utiliser des postes de travail et des bracelets antistatiques mis à la terre pendant la manipulation et l'assemblage.
• Envisager d'ajouter des diodes de suppression de tension transitoire (TVS) ou d'autres circuits de protection sur la PCB si la LED est connectée à des interfaces externes sujettes aux événements ESD.

8. Comparaison et positionnement technique

Le 12-22/BHR6C-A01/2C offre une combinaison spécifique de caractéristiques :

• vs. LED CMS plus grandes (ex : 3528, 5050) :Il offre un encombrement beaucoup plus petit pour les conceptions ultra-compactes, mais avec une luminosité maximale et une capacité de puissance correspondamment plus faibles.
• vs. LED 12-22 monochromes :La configuration multicolore (bleu+rouge) dans un seul boîtier économise de l'espace sur la carte par rapport à l'utilisation de deux LED monochromes séparées, simplifiant l'assemblage et la gestion des stocks.
• vs. LED à broches :Il élimine le besoin de trous traversants, permet un assemblage automatisé et réduit la taille et le poids globaux du produit.

Son principal avantage est de permettre la miniaturisation dans les applications d'indicateurs et de rétroéclairage sensibles au coût et à l'espace.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

9.1 Puis-je alimenter les puces bleue et rouge simultanément à partir de la même source d'alimentation ?

Pas directement dans une configuration simple en série ou en parallèle en raison de leurs tensions directes différentes (V_F). La puce bleue nécessite ~3V, tandis que la puce rouge nécessite ~2V. Si connectées en parallèle à une source de 3V, la puce rouge subirait un courant excessif. Si connectées en série, une source de 5V+ serait nécessaire, et l'équilibrage du courant serait médiocre. L'approche recommandée est d'utiliser des résistances de limitation de courant séparées pour chaque puce, même si elles partagent une même ligne d'alimentation, ou de les piloter indépendamment.

9.2 Pourquoi la sensibilité ESD est-elle si différente entre les puces bleue et rouge ?

Cela est dû à des différences fondamentales dans la technologie des matériaux semi-conducteurs. La LED bleue utilise une structure InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium) cultivée sur des substrats comme le saphir ou le carbure de silicium, qui peut être plus sensible aux dommages par décharge électrostatique au niveau microscopique de la jonction. La LED rouge utilise une structure AlGaInP (Phosphure d'Aluminium, de Gallium et d'Indium), qui est intrinsèquement plus robuste contre les ESD. Cela nécessite des précautions supplémentaires lors de la manipulation du composant bleu.

9.3 Que signifie le suffixe "A01/2C" dans la référence du composant ?

Bien que le codage interne complet ne soit pas détaillé dans cet extrait, les suffixes comme ceux-ci désignent généralement des classes spécifiques (bins) pour des paramètres clés tels que l'intensité lumineuse (CAT), la longueur d'onde dominante/chromaticité (HUE) et la tension directe (REF). "A01" et "2C" spécifient probablement les classes de performance exactes pour les puces bleue et rouge, respectivement, garantissant la cohérence de la couleur et de la luminosité au sein d'une série de production.

10. Exemple pratique de conception

Scénario :Concevoir un indicateur d'état bicolore utilisant le 12-22/BHR6C-A01/2C. La LED sera alimentée par une broche GPIO d'un microcontrôleur à 5V. L'objectif est de faire fonctionner chaque puce à environ 5mA.

Calcul des résistances de limitation de courant :

• Pour la puce bleue (BH, V_F≈ 2.9V typ) : R_bleue= (5V - 2.9V) / 0.005A = 420 Ω. Utiliser une résistance standard de 430 Ω. Puissance dissipée dans la résistance : P = I²R = (0.005)²* 430 = 0.01075W (une résistance de 1/10W ou 1/8W est suffisante).
• Pour la puce rouge (R6, V_F≈ 1.95V typ) : R_rouge= (5V - 1.95V) / 0.005A = 610 Ω. Utiliser une résistance standard de 620 Ω. Puissance dissipée : (0.005)²* 620 = 0.0155W.

Circuit :Connecter l'anode de chaque puce LED à l'alimentation 5V via sa résistance calculée respective. Connecter les cathodes à des broches GPIO séparées du microcontrôleur configurées en sorties à drain ouvert/bas. Pour allumer la LED bleue, mettre sa broche GPIO correspondante à l'état bas. Pour allumer la rouge, mettre sa broche à l'état bas. S'assurer que la broche du microcontrôleur peut absorber le courant de 5mA.

11. Principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe supérieure au potentiel interne de la jonction est appliquée, les électrons de la région de type n se recombinent avec les trous de la région de type p dans la couche active. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés dans la région active. La LED bleue (BH) utilise un composé InGaN, qui a une bande interdite plus large, émettant des photons de plus haute énergie dans le spectre bleu. La LED rouge (R6) utilise un composé AlGaInP, qui a une bande interdite plus petite, émettant des photons de plus basse énergie dans le spectre rouge. La lentille en résine époxy façonne la sortie lumineuse et assure une protection mécanique et environnementale.

Terminologie des spécifications LED

Explication complète des termes techniques LED