Fiche technique LED CMS 23-21/R6C-AM1N2AY/2A - Dimensions 2,3x2,1mm - Tension 1,55-2,15V - Couleur Rouge (632nm) - Puissance 60mW - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

La LED CMS 23-21 est une diode électroluminescente à montage en surface compacte, conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant un éclairage indicateur ou un rétroéclairage fiable dans des espaces restreints. Ce composant représente une avancée significative par rapport aux LED traditionnelles à broches, offrant des avantages substantiels en termes d'encombrement sur carte, d'efficacité d'assemblage et de taille finale du produit.

1.1 Avantages principaux et positionnement produit

L'avantage principal de la LED CMS 23-21 réside dans son empreinte miniature. Avec des dimensions d'environ 2,3 mm x 2,1 mm, elle permet des réductions significatives de la taille de la carte de circuit imprimé (PCB). Cela se traduit directement par une densité de composants plus élevée, permettant une fonctionnalité plus complexe dans un profil d'appareil global plus petit. Les besoins réduits en espace de stockage, à la fois pour les composants eux-mêmes et pour les assemblages finis, offrent des avantages logistiques et économiques. De plus, la nature légère du boîtier CMS en fait un candidat idéal pour les applications portables et miniatures où le poids est un facteur critique, comme dans la technologie portable, l'électronique grand public compacte et les panneaux de commande miniaturisés.

Le produit est positionné comme une solution d'indication et de rétroéclairage à usage général. Il n'est pas conçu pour un éclairage de forte puissance, mais plutôt pour l'indication d'état, le rétroéclairage symbolique et l'éclairage ambiant de faible niveau où une couleur constante et des performances fiables sont primordiales.

1.2 Résumé des caractéristiques clés

• Conditionnement :Fourni en bande de 8 mm sur bobines de 7 pouces de diamètre, compatible avec les équipements d'assemblage automatisés standard de type pick-and-place.
• Compatibilité des procédés :Entièrement compatible avec les procédés de soudage par refusion infrarouge (IR) et à vapeur de phase principaux.
• Type :Type monochrome, émettant une lumière rouge vif.
• Conformité environnementale :Le produit est sans plomb, conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses), conforme aux règlements REACH de l'UE et répond aux normes sans halogène (Brome <900 ppm, Chlore <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section fournit une analyse objective détaillée des paramètres électriques, optiques et thermiques spécifiés dans la fiche technique. Comprendre ces limites est crucial pour une conception de circuit fiable.

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Tension inverse (V_R) :5V. L'application d'une tension de polarisation inverse dépassant cette valeur peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct continu (I_F) :25mA. C'est le courant continu maximum qui peut traverser la LED en continu à une température ambiante (T_a) de 25°C.
• Courant direct de crête (I_FP) :60mA. Ce courant plus élevé n'est autorisé qu'en conditions pulsées, spécifiquement avec un rapport cyclique de 1/10 et une fréquence de 1kHz. Il est utile pour des flashs brefs et de haute intensité mais ne doit pas être utilisé pour un fonctionnement en continu.
• Dissipation de puissance (P_d) :60mW. C'est la quantité maximale de puissance que le composant peut dissiper sous forme de chaleur. Dépasser cette limite, généralement en utilisant un courant trop élevé ou à une température ambiante trop élevée, augmentera la température de jonction et dégradera les performances ou provoquera une défaillance.
• Décharge électrostatique (ESD) :Modèle du corps humain (HBM) 2000V. Cette valeur indique un niveau de robustesse ESD modéré. Des précautions de manipulation ESD standard (utilisation de postes de travail et de bracelets de mise à la terre) sont toujours requises pendant l'assemblage et la manipulation.
• Température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C. La LED est conçue pour fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Température de stockage (T_stg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudage :Le composant 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 T_a=25°C et un courant direct (I_F) de 5mA, sauf indication contraire. Ils définissent la performance typique du composant.

• Intensité lumineuse (I_v) :S'étend d'un minimum de 18,0 mcd à un maximum de 45,0 mcd. La valeur réelle pour une unité spécifique dépend de son code de classement (voir Section 3). Une valeur typique n'est pas indiquée, ce qui implique une variation significative sur l'ensemble de la production.
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête. Un angle de 130° indique un diagramme de vision relativement large, adapté aux indicateurs qui doivent être vus sous différents angles.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :632 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :S'étend de 617,5 nm à 633,5 nm. Cette longueur d'onde correspond à la couleur perçue de la lumière et est plus pertinente pour les applications colorimétriques que la longueur d'onde de crête. Le système de classement catégorise les composants en fonction de ce paramètre.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :20 nm (typique). C'est la largeur du spectre émis à la moitié de sa puissance maximale. Une valeur de 20nm est caractéristique des LED rouges à base d'AlGaInP, indiquant une couleur rouge relativement pure et saturée.
• Tension directe (V_F) :S'étend de 1,55V à 2,15V à I_F=5mA. Ce paramètre est également classé (voir Section 3). La faible tension directe est un avantage clé pour les circuits alimentés par batterie basse tension.
• Courant inverse (I_R) :Maximum de 10 µA à V_R=5V. Ceci spécifie le courant de fuite maximum lorsque le composant est polarisé en inverse.

Note sur les tolérances :La fiche technique spécifie des tolérances distinctes pour les paramètres clés : Intensité lumineuse (±11%), Longueur d'onde dominante (±1nm) et Tension directe (±0,1V). Ces tolérances s'ajoutent aux plages de classement et doivent être prises en compte dans l'analyse de tolérance la plus stricte.

3. Explication du système de classement

Pour assurer la cohérence en production de masse, les LED sont triées en classes de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des critères minimums spécifiques pour leur application.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

Les composants sont catégorisés en quatre classes (M1, M2, N1, N2) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à I_F=5mA.

• M1 :18,0 – 22,5 mcd
• M2 :22,5 – 28,5 mcd
• N1 :28,5 – 36,0 mcd
• N2 :36,0 – 45,0 mcd

La sélection d'une classe supérieure (par exemple, N2) garantit une LED plus lumineuse mais peut entraîner un coût plus élevé. Pour les applications où la luminosité absolue n'est pas critique mais la cohérence entre plusieurs indicateurs l'est, spécifier une classe unique est essentiel.

3.2 Classement de la longueur d'onde dominante

La cohérence de couleur est gérée à travers quatre classes de longueur d'onde (E4, E5, E6, E7). Ceci est crucial pour les applications où plusieurs LED sont utilisées ensemble et doivent apparaître de couleur identique.

• E4 :617,5 – 621,5 nm (plus rouge orangé)
• E5 :621,5 – 625,5 nm
• E6 :625,5 – 629,5 nm
• E7 :629,5 – 633,5 nm (plus rouge pur)

3.3 Classement de la tension directe

Trois classes de tension (00, 0, 1) aident à concevoir des circuits de limitation de courant efficaces, en particulier dans les réseaux de LED en parallèle où l'appariement des tensions peut améliorer le partage du courant.

• 00 :1,55 – 1,75 V
• 0 :1,75 – 1,95 V
• 1 :1,95 – 2,15 V

4. Analyse des courbes de performance

Bien que la fiche technique fasse référence à des "Courbes de caractéristiques électro-optiques typiques", les graphiques spécifiques ne sont pas fournis dans le texte. Sur la base du comportement standard des LED et des paramètres donnés, nous pouvons déduire les relations probables.

4.1 Relation courant-tension (I-V) déduite

La tension directe (V_F) est spécifiée à 5mA. Pour une LED rouge AlGaInP typique, la courbe I-V est exponentielle. Faire fonctionner la LED à un courant inférieur à 5mA entraînera une V_Fproportionnellement plus faible (par exemple, ~1,8-2,0V à 2mA). La piloter au courant continu maximum de 25mA provoquera une augmentation de V_F, probablement vers une valeur proche de la limite supérieure de sa plage de classement ou légèrement au-dessus en raison de l'échauffement résistif dans le semi-conducteur et les contacts. Une résistance série doit toujours être utilisée pour limiter le courant, car la résistance dynamique de la LED est très faible et une petite augmentation de tension provoque une forte augmentation du courant, risquant un emballement thermique.

4.2 Intensité lumineuse en fonction du courant (L-I)

L'intensité lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de courant faible à moyen (jusqu'à ~20mA pour de tels composants). L'intensité lumineuse nominale est à 5mA. Un fonctionnement à 20mA produirait typiquement une intensité environ 3,5 à 4 fois plus élevée, mais cela doit être vérifié par rapport à la limite de dissipation de puissance maximale (60mW). À 20mA et une V_Fde 2,0V, la dissipation de puissance est de 40mW, ce qui est dans la limite à 25°C. Cependant, l'efficacité (flux lumineux par watt électrique) diminue souvent à des courants plus élevés en raison de l'augmentation de la chaleur.

4.3 Dépendance à la température

Les paramètres clés sont sensibles à la température :

• Tension directe (V_F) :Diminue avec l'augmentation de la température (coefficient de température négatif, typiquement -2mV/°C pour les LED rouges). Cela peut légèrement augmenter le courant si piloté par une source de tension constante avec une résistance série.
• Intensité lumineuse (I_v) :Diminue avec l'augmentation de la température de jonction. La dérive peut être significative, souvent d'environ 0,5-1% par °C au-dessus de 25°C. Une gestion thermique adéquate sur le PCB est nécessaire pour maintenir une luminosité constante, en particulier dans des ambiances à haute température ou lors d'un pilotage à des courants plus élevés.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Se décale légèrement avec la température, typiquement à un taux d'environ 0,1 nm/°C pour les LED AlGaInP.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La fiche technique inclut un dessin dimensionné détaillé du boîtier CMS 23-21. Les caractéristiques clés incluent :

• La longueur totale est de 2,3 mm et la largeur de 2,1 mm (d'où la désignation 23-21).
• Le boîtier a deux bornes anode/cathode sur la face inférieure pour le montage en surface.
• Un indicateur de polarité (probablement une encoche ou un marquage vert sur le dessus ou le dessous) est présent pour distinguer la cathode. L'orientation correcte est critique pendant l'assemblage.
• Le motif de pastilles recommandé (empreinte) pour la conception du PCB est dérivé de ces dimensions, incluant typiquement des plots de soudure légèrement plus grands que les bornes du composant pour assurer un cordon de soudure fiable.
• Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0,1mm.

6. Directives de soudage et d'assemblage

Le respect de ces directives est critique pour le rendement et la fiabilité à long terme.

6.1 Limitation et protection du courant

Obligatoire :Une résistance de limitation de courant externe doit être utilisée en série avec la LED. La LED est un composant piloté en courant. Sans résistance, même une petite variation de la tension d'alimentation (par exemple, la chute de tension d'une batterie) peut provoquer une augmentation importante, potentiellement destructrice, du courant direct.

6.2 Stockage et sensibilité à l'humidité

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

• Avant ouverture :Stocker à ≤30°C et ≤90% d'Humidité Relative (HR).
• Après ouverture :La "durée de vie au sol" (temps pendant lequel les composants peuvent être exposés à l'air ambiant de l'usine) est de 1 an à ≤30°C et ≤60% HR.
• Re-séchage :Si le dessiccant indique une saturation (changement de couleur) ou si la durée de vie au sol est dépassée, un re-séchage est requis : 60°C ±5°C pendant 24 heures avant utilisation dans un processus de refusion.

6.3 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) :60-150 secondes au-dessus de 217°C.
• Température de crête :260°C maximum, maintenue pendant un maximum de 10 secondes.
• Taux de montée en température :Maximum 6°C/seconde.
• Temps au-dessus de 255°C :Maximum 30 secondes.
• Taux de refroidissement :Maximum 3°C/seconde.

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

6.4 Soudage manuel et retouche

Le soudage manuel est autorisé mais nécessite une extrême prudence pour éviter les dommages thermiques.

• Utiliser un fer à souder avec une température de pointe ≤350°C.
• Limiter le temps de contact à ≤3 secondes par borne.
• Utiliser un fer de faible puissance (≤25W).
• Laisser un intervalle de refroidissement de ≥2 secondes entre le soudage de chaque borne.
• Réparation/Retouche :Non recommandée après que la LED est soudée. Si inévitable, utiliser un fer à souder double pointe pour chauffer simultanément les deux bornes pour le retrait, minimisant la contrainte sur les joints de soudure et les connexions internes de la LED. Toujours vérifier la fonctionnalité après retouche.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le produit est fourni dans un conditionnement standard de l'industrie pour l'assemblage automatisé :

• Largeur de la bande porteuse :8 mm.
• Diamètre de la bobine :7 pouces.
• Quantité par bobine :2000 pièces.

7.2 Informations sur l'étiquette

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

• CPN :Numéro de pièce client (attribué par l'acheteur).
• P/N :Numéro de pièce du fabricant (23-21/R6C-AM1N2AY/2A).
• QTY :Quantité de conditionnement (2000).
• CAT :Classe d'intensité lumineuse (par exemple, M1, N2).
• HUE :Coordonnées chromatiques & Classe de longueur d'onde dominante (par exemple, E5, E6).
• REF :Classe de tension directe (par exemple, 00, 1).
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

• Intérieur automobile :Rétroéclairage pour les instruments de tableau de bord, interrupteurs et panneaux de commande.
• Équipements de télécommunications :Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones, télécopieurs et matériel réseau.
• Électronique grand public :Rétroéclairage plat pour petits afficheurs LCD, rétroéclairage pour interrupteurs à membrane et symboles sur télécommandes, appareils électroménagers et équipement audio.
• Indication générale :État d'alimentation, indication de mode et signaux d'alerte dans une grande variété d'appareils électroniques.

8.2 Considérations de conception critiques

1. Circuit de pilotage du courant :Toujours utiliser une résistance série. Calculer la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alim- V_F) / I_F. Utiliser la V_Fmaximale de la classe (par exemple, 2,15V) pour garantir que le courant ne dépasse pas le niveau souhaité même avec la LED de tension la plus élevée.
2. Gestion thermique :Bien que de faible puissance, considérer l'effet de la température ambiante et des composants générateurs de chaleur adjacents. Pour une luminosité constante, éviter de fonctionner au courant continu maximum absolu (25mA) dans des environnements à haute température (>70°C).
3. Cohérence visuelle :Pour les applications avec plusieurs LED vues ensemble, spécifier des classes étroites à la fois pour l'intensité lumineuse (CAT) et la longueur d'onde dominante (HUE) pour assurer une apparence uniforme.
4. Conception du PCB :Suivre le motif de pastilles recommandé. S'assurer que le marquage de polarité sur la sérigraphie du PCB correspond à l'indicateur de polarité de la LED. Prévoir un espacement suffisant entre la LED et les autres composants.
5. Protection ESD :Mettre en œuvre une protection ESD de base sur les lignes d'entrée si la LED est directement exposée aux interfaces utilisateur, ou s'assurer que l'assemblage est effectué dans un environnement contrôlé ESD.

9. Comparaison et différenciation techniques

La LED CMS 23-21 se différencie principalement par la combinaison de son facteur de forme très petit et d'une spécification de performance bien définie avec un système de classement complet.

vs. LED CMS plus grandes (par exemple, 3528, 5050) :La 23-21 offre une empreinte significativement plus petite et un profil plus bas, permettant des dispositions de PCB plus denses et des produits finaux plus minces. Elle sacrifie le flux lumineux ultime (lumens) pour la miniaturisation, la rendant idéale pour les applications de niveau indicateur plutôt que pour l'éclairage de surface.

vs. LED à puce nue (sans boîtier) :La 23-21 fournit un boîtier robuste et manipulable avec une lentille intégrée (pour l'angle de vision de 130°) et des bornes soudables, simplifiant l'assemblage par rapport aux puces nues qui nécessitent un montage spécialisé et un câblage par fil.

vs. LED traversantes :Les avantages clés sont la compatibilité avec l'assemblage automatisé, la réduction de l'espace sur carte et l'absence de broches nécessitant un pliage et une coupe. Cela conduit à un coût d'assemblage plus faible et à une fiabilité plus élevée en production de grande série.

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

Q1 : Puis-je piloter cette LED directement depuis une alimentation logique 3,3V ou 5V ?
R : Non. Vous devez toujours utiliser une résistance série de limitation de courant. Pour une alimentation de 3,3V et un courant cible de 5mA, avec une V_Fmax de 2,15V, la valeur minimale de la résistance est R = (3,3V - 2,15V) / 0,005A = 230Ω. Une résistance standard de 240Ω ou 270Ω serait appropriée.

Q2 : Pourquoi y a-t-il une si grande plage d'intensité lumineuse (18 à 45 mcd) ?
R : Cela reflète la variation naturelle de la fabrication des semi-conducteurs. Le système de classement (M1, M2, N1, N2) vous permet de sélectionner un niveau de luminosité minimum pour votre conception. Si votre circuit nécessite au moins 25 mcd, vous spécifieriez la classe N1 ou N2.

Q3 : Cette LED est-elle adaptée à une utilisation en extérieur ?
R : La plage de température de fonctionnement (-40°C à +85°C) suggère qu'elle peut supporter une large gamme de conditions ambiantes. Cependant, l'exposition à long terme à la lumière directe du soleil, à l'humidité et aux rayons UV n'est pas couverte par la fiche technique. Pour une utilisation en extérieur, envisager un revêtement protecteur conformal supplémentaire sur le PCB et vérifier la stabilité aux UV du matériau de résine s'il n'est pas spécifié.

Q4 : Que signifie probablement le "R6C" dans le numéro de pièce ?
R : Bien que non explicitement défini ici, dans la numérotation courante des LED, "R" désigne souvent la couleur Rouge, "6" peut être lié à la classe de longueur d'onde dominante ou au code couleur, et "C" pourrait indiquer une résine transparente (comme noté dans le Guide de sélection des composants).

Terminologie des spécifications LED

Explication complète des termes techniques LED