Fiche technique de la LED CMS 19-21/G6C-FP1Q1L/3T - Dimensions 2.0x1.25x0.8mm - Tension 1.7-2.3V - Puissance 60mW - Jaune-Vert Brillant - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La LED CMS 19-21 est un composant miniature à montage en surface conçu pour les applications électroniques modernes nécessitant un placement dense de composants. Cette LED utilise une puce AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium) pour produire une lumière Jaune-Vert Brillante, encapsulée dans un boîtier en résine transparente. Son principal avantage réside dans son empreinte significativement réduite par rapport aux LED traditionnelles à broches, permettant des conceptions de PCB plus compactes, une densité d'intégration plus élevée et, in fine, des équipements finaux plus petits. Sa construction légère la rend également idéale pour les applications miniatures et portables.

1.1 Caractéristiques principales et conformité

Le composant est fourni sur bande de 8 mm montée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, garantissant la compatibilité avec les équipements standards d'assemblage automatique par pick-and-place. Il est conçu pour être utilisé avec les procédés de soudage par refusion infrarouge et à phase vapeur. Le produit est monochrome, sans plomb (Pb-free) et conforme aux principales réglementations environnementales et de sécurité, notamment RoHS, REACH UE et les normes sans halogène (Brome <900 ppm, Chlore <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Applications cibles

Cette LED convient à diverses fins d'éclairage et d'indication. Les applications courantes incluent le rétroéclairage des tableaux de bord, des interrupteurs et des symboles ; les indicateurs d'état et le rétroéclairage des claviers dans les appareils de télécommunication comme les téléphones et les télécopieurs ; le rétroéclairage plat pour écrans LCD ; et toute utilisation générale comme indicateur nécessitant une source lumineuse brillante et fiable.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des paramètres électriques, optiques et thermiques du composant, tels que définis dans les tableaux des valeurs maximales absolues et des caractéristiques électro-optiques.

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Tension inverse (V_R):5V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct (I_F):25 mA (continu).
• Courant direct de crête (I_FP):60 mA, autorisé uniquement en conditions pulsées (rapport cyclique 1/10 @ 1kHz).
• Puissance dissipée (P_d):60 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur, calculée comme V_F* I_F.
• Décharge électrostatique (ESD) HBM :2000V. Cette classification selon le modèle du corps humain indique une sensibilité modérée aux ESD ; des procédures de manipulation appropriées sont nécessaires.
• Température de fonctionnement (T_opr):-40°C à +85°C. Le composant est conçu pour des plages de températures industrielles.
• Température de stockage (T_stg):-40°C à +90°C.
• Température de soudage (T_sol):Pic du profil de refusion à 260°C pendant max 10 secondes ; température de la panne du fer à souder manuel <350°C pendant max 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées dans des conditions de test standard à 25°C de température ambiante et un courant direct (I_F) de 20 mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_v):S'étend de 45,0 mcd (min) à 90,0 mcd (max), avec une tolérance typique de ±11%. Ce paramètre définit la luminosité perçue de la LED.
• Angle de vision (2θ_1/2):Approximativement 100 degrés (typique). Cet angle de vision large est caractéristique de la lentille en dôme transparent, offrant un diagramme d'émission étendu.
• Longueur d'onde de crête (λ_p):Typiquement 575 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d):S'étend de 570,0 nm à 574,5 nm, avec une tolérance de ±1 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, définissant la couleur (jaune-vert).
• Largeur spectrale (Δλ) :Typiquement 20 nm. Cela indique la pureté spectrale de la lumière émise.
• Tension directe (V_F):S'étend de 1,70 V à 2,30 V à I_F=20mA, avec une tolérance de ±0,05V. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit du courant.
• Courant inverse (I_R):Maximum 10 μA à V_R=5V. Le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; ce paramètre est uniquement pour les tests de courant de fuite.

3. Explication du système de tri

Le produit est classé en catégories (bins) selon trois paramètres clés : l'Intensité Lumineuse, la Longueur d'Onde Dominante et la Tension Directe. Ce tri garantit l'homogénéité au sein d'un lot de production et permet aux concepteurs de sélectionner des LED correspondant à des critères de performance spécifiques.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Trié à I_F= 20 mA. Les codes de catégorie (P1, P2, Q1) classent les valeurs minimales et maximales d'intensité lumineuse.

• P1 :45,0 - 57,0 mcd
• P2 :57,0 - 72,0 mcd
• Q1 :72,0 - 90,0 mcd

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

Trié à I_F= 20 mA. Les codes de catégorie (CC2, CC3, CC4) définissent des plages étroites de longueur d'onde dominante pour contrôler la constance de la couleur.

• CC2 :570,0 - 571,5 nm
• CC3 :571,5 - 573,0 nm
• CC4 :573,0 - 574,5 nm

3.3 Tri par tension directe

Trié à I_F= 20 mA. Les codes de catégorie (19, 20, 21, 22, 23, 24) classent la chute de tension directe par pas de 0,1V. Ceci est crucial pour concevoir des réseaux de résistances de limitation de courant, surtout lorsque plusieurs LED sont connectées en série, afin d'assurer une distribution uniforme du courant.

• 19 :1,70 - 1,80 V
• 20 :1,80 - 1,90 V
• 21 :1,90 - 2,00 V
• 22 :2,00 - 2,10 V
• 23 :2,10 - 2,20 V
• 24 :2,20 - 2,30 V

La référence "19-21/G6C-FP1Q1L/3T" incorpore des codes de catégorie spécifiques, indiquant que les performances du produit livré se situent dans ces plages définies.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique, les tendances de performance typiques des LED AlGaInP peuvent être déduites et sont cruciales pour la conception.

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

La tension directe (V_F) présente une relation logarithmique avec le courant direct (I_F). Une faible augmentation de la tension appliquée au-delà du seuil de conduction (~1,7V) entraîne une forte augmentation du courant, potentiellement dommageable. Cela souligne le besoin critique d'un pilote à courant constant ou d'une résistance de limitation de courant en série avec la LED.

4.2 Dépendance à la température

Les paramètres clés dépendent de la température. Typiquement, la tension directe (V_F) diminue avec l'augmentation de la température de jonction (coefficient de température négatif). À l'inverse, l'intensité lumineuse diminue généralement lorsque la température augmente. Les concepteurs doivent tenir compte de ces variations, en particulier dans les applications avec de larges variations de température ambiante ou une forte génération de chaleur interne.

4.3 Caractéristiques spectrales

Le spectre émis est centré autour de 575 nm (jaune-vert). La largeur spectrale typique de 20 nm indique une émission de couleur relativement pure. La longueur d'onde dominante peut légèrement se déplacer (généralement vers les longueurs d'onde plus longues) avec l'augmentation de la température de jonction et du courant de pilotage.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED CMS 19-21 présente un boîtier rectangulaire compact. Les dimensions clés (en mm, tolérance ±0,1mm sauf indication) incluent une longueur de corps de 2,0 mm, une largeur de 1,25 mm et une hauteur de 0,8 mm. Le dessin détaillé spécifie l'espacement des pastilles et les recommandations de motif de pastilles, essentiels pour la conception du PCB afin d'assurer un soudage correct et une stabilité mécanique.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est clairement marquée sur le boîtier. Une orientation correcte de la polarité est obligatoire lors de l'assemblage, car l'application d'une tension inverse dépassant 5V peut détruire instantanément le composant.

6. Directives de soudage et d'assemblage

Le respect de ces directives est essentiel pour la fiabilité et pour prévenir les dommages pendant le processus de fabrication.

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion sans plomb (Pb-free) est spécifié :

• Préchauffage :150-200°C pendant 60-120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (217°C) :60-150 secondes.
• Température de crête :Maximum 260°C.
• Temps au pic :Maximum 10 secondes.
• Taux de montée en température :Maximum 6°C/sec.
• Temps au-dessus de 255°C :Maximum 30 secondes.
• Taux de refroidissement :Maximum 3°C/sec.

Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois sur le même composant.

6.2 Soudage manuel

Si le soudage manuel est inévitable, utilisez un fer à souder avec une température de panne inférieure à 350°C. Le temps de contact par borne ne doit pas dépasser 3 secondes. Utilisez un fer de faible puissance (<25W) et laissez un intervalle de refroidissement d'au moins 2 secondes entre le soudage de chaque borne pour éviter un choc thermique.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans un sac barrière résistant à l'humidité avec un dessiccant.

• Ne pas ouvrir le sac avant d'être prêt à l'emploi.
• Après ouverture, les LED non utilisées doivent être stockées à ≤30°C et ≤60% d'Humidité Relative.
• La "durée de vie hors sac" après ouverture est de 168 heures (7 jours).
• Si le temps d'exposition est dépassé ou si l'indicateur de dessiccant montre une saturation, un traitement de séchage à 60°C ±5°C pendant 24 heures est requis avant le soudage par refusion.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le composant est fourni en bande porteuse emboutie sur des bobines de 7 pouces de diamètre. La quantité standard chargée est de 3000 pièces par bobine. Les dimensions de la bobine, de la bande et de la bande de couverture sont fournies pour garantir la compatibilité avec les chargeurs automatiques.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des informations critiques pour la traçabilité et la vérification :

• CPN :Numéro de produit du client.
• P/N :Numéro de produit du fabricant (ex. : 19-21/G6C-FP1Q1L/3T).
• QTY :Quantité conditionnée.
• CAT :Classe d'intensité lumineuse (Code de catégorie).
• HUE :Coordonnées chromatiques & Classe de longueur d'onde dominante (Code de catégorie).
• REF :Classe de tension directe (Code de catégorie).
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

8. Considérations de conception pour l'application

8.1 La limitation de courant est obligatoire

Un mécanisme externe de limitation de courant est absolument requis. La méthode la plus simple est une résistance en série. La valeur de la résistance (R_s) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R_s= (V_alim- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la catégorie ou de la fiche technique pour garantir que I_Fne dépasse pas 25 mA dans les pires conditions. Pour la précision ou la stabilité, un circuit pilote à courant constant est recommandé.

8.2 Gestion thermique

Bien que le boîtier soit petit, une dissipation thermique efficace via les pastilles du PCB est importante pour maintenir les performances et la longévité, en particulier lors d'un fonctionnement proche des valeurs maximales. Assurez-vous que la conception du PCB prévoit une surface de cuivre adéquate autour des pastilles de la LED pour servir de dissipateur thermique.

8.3 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Avec une classification ESD HBM de 2000V, le composant présente une sensibilité modérée. Mettez en œuvre les précautions ESD standard pendant la manipulation, l'assemblage et dans la conception du circuit si la LED est connectée à des interfaces externes.

9. Comparaison et différenciation technique

La LED 19-21 se différencie principalement par son empreinte compacte de 2,0x1,25mm, plus petite que de nombreuses LED CMS traditionnelles comme les formats 0603 ou 0805, permettant des agencements à plus haute densité. L'utilisation de la technologie AlGaInP offre un rendement élevé et une sortie lumineuse brillante dans le spectre jaune-vert. Le large angle de vision de 100 degrés de la lentille transparente offre un éclairage large et uniforme par rapport aux dispositifs avec des lentilles diffusantes ou à angle étroit. Sa conformité aux normes sans halogène et autres normes environnementales la rend adaptée aux conceptions modernes soucieuses de l'écologie.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

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

En utilisant la V_Fmaximale de 2,30V (Catégorie 24) et un I_Fcible de 20 mA : R = (5V - 2,30V) / 0,020A = 135 Ohms. La valeur standard supérieure la plus proche (par ex., 150 Ohms) serait un choix sûr, donnant I_F≈ 18 mA. Vérifiez toujours avec la V_Fréelle de votre catégorie spécifique.

10.2 Puis-je piloter cette LED sans résistance avec une source de tension constante ?

No.Le coefficient de température négatif de V_Fpeut conduire à un emballement thermique. Une légère augmentation de la température abaisse V_F, ce qui à son tour augmente le courant si la LED est pilotée par une tension constante, provoquant un échauffement supplémentaire et potentiellement une défaillance catastrophique. Utilisez toujours un système de limitation de courant.

10.3 Comment interpréter la référence 19-21/G6C-FP1Q1L/3T ?

Le "19-21" désigne la famille et la taille du boîtier. Les codes suivants (G6C, FP1Q1L, 3T) sont des codes internes de tri et de produit spécifiant les caractéristiques d'intensité lumineuse, de longueur d'onde dominante et de tension directe, conformément aux tableaux de catégories fournis dans la fiche technique.

10.4 Cette LED est-elle adaptée à l'éclairage intérieur automobile ?

Bien qu'elle puisse être utilisée dans certaines applications intérieures non critiques (comme le rétroéclairage d'interrupteurs), la fiche technique inclut une note de restriction d'application. Pour les systèmes automobiles de sécurité/fiabilité élevée (par ex., voyants du tableau de bord), les équipements médicaux ou les applications militaires/aérospatiales, un produit spécifiquement qualifié pour ces environnements sévères doit être recherché. Vérifiez toujours l'adéquation au cas d'utilisation prévu.

11. Étude de cas pratique de conception

Scénario :Conception d'un panneau d'indicateurs d'état avec 10 LED jaune-vert uniformément brillantes alimentées par une ligne de 3,3V.

Étapes de conception :

1. Sélection du courant :Choisir I_F= 15 mA pour un équilibre entre luminosité et consommation.
2. Considération de la catégorie de tension :Pour garantir une luminosité uniforme, spécifiez des LED de la même catégorie V_Fou de catégories adjacentes (par ex., Catégorie 20 : 1,80-1,90V). Utiliser la V_Fmax de 1,90V pour le calcul garantit que toutes les LED s'allumeront même avec la pire variation.
3. Calcul de la résistance : R_s= (3,3V - 1,90V) / 0,015A ≈ 93,3 Ohms. Utilisez une résistance standard de 100 Ohms. Le I_Fréel variera d'environ ~14 mA (pour une LED à 1,90V) à ~15,6 mA (pour une LED à 1,75V, en supposant une catégorie inférieure), offrant une uniformité acceptable.
4. Conception du PCB :Placez chaque LED avec sa résistance série de 100Ω près de sa pastille d'anode. Prévoyez une petite zone de cuivre connectée aux pastilles de cathode pour une légère dissipation thermique.
5. Assemblage :Suivez le profil de refusion spécifié. Gardez le sac scellé jusqu'à ce que la ligne de production soit prête, et terminez le soudage dans les 7 jours de durée de vie hors sac après ouverture.

12. Principe de fonctionnement

La LED fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. La région active est composée de matériaux semi-conducteurs AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium). Lorsqu'une tension de polarisation 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. Là, ils se recombinent de manière radiative, libérant de l'énergie sous forme de photons. L'énergie spécifique de la bande interdite de l'alliage AlGaInP détermine la longueur d'onde de la lumière émise, qui dans ce cas se situe dans la partie jaune-vert du spectre visible (autour de 575 nm). L'encapsulant en résine époxy transparente agit comme une lentille, façonnant le faisceau lumineux et offrant une protection mécanique et environnementale à la puce semi-conductrice.

13. Tendances technologiques

La tendance générale pour les LED CMS comme la 19-21 va vers une miniaturisation continue, une efficacité lumineuse accrue (plus de lumière par watt électrique) et une fiabilité plus élevée. Il y a également une forte impulsion pour une adoption plus large de matériaux et de procédés de fabrication respectueux de l'environnement, comme en témoigne la conformité de ce produit aux normes RoHS, REACH et sans halogène. En termes de conditionnement, les avancées visent à améliorer la gestion thermique de la puce vers le PCB pour supporter des courants de pilotage plus élevés dans des empreintes plus petites. La constance des couleurs et des tolérances de tri plus serrées sont également des domaines de développement continu pour répondre aux exigences des applications nécessitant un appariement précis des couleurs.