Fiche technique de la LED CMS 19-213/Y2C-CQ1 R2/3T - Jaune Brillant - 20mA - 2.2V Typ - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La 19-213/Y2C-CQ1 R2/3T est une LED à montage en surface (CMS) conçue pour les assemblages électroniques à haute densité. Il s'agit d'un type monochrome, émettant une lumière jaune brillante, et est construite à partir d'un matériau semi-conducteur AlGaInP encapsulé dans une résine transparente. Ce composant est nettement plus petit que les LED traditionnelles à broches, permettant des réductions substantielles de l'empreinte sur le PCB, une densité de placement accrue, et contribuant ainsi à la miniaturisation des équipements finaux. Sa construction légère la rend particulièrement adaptée aux applications où l'espace et le poids sont des contraintes critiques.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

Les principaux avantages de cette LED découlent de son boîtier CMS et de sa composition matérielle. Les caractéristiques clés incluent la compatibilité avec la bande transporteuse standard de 8 mm sur bobines de 7 pouces de diamètre, la rendant entièrement compatible avec les équipements automatisés de placement. Elle est conçue pour être utilisée avec les procédés de soudage par refusion infrarouge et à phase vapeur, s'alignant ainsi sur les techniques modernes de fabrication en grande série. Le dispositif est sans plomb (Pb-free) et conforme aux principales réglementations environnementales et de sécurité, notamment RoHS, REACH de l'UE, et les normes sans halogènes (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Le produit lui-même est maintenu dans des spécifications conformes à RoHS.

1.2 Applications cibles

Cette LED est polyvalente et trouve son utilité dans divers rôles d'éclairage et d'indication. Les applications courantes incluent le rétroéclairage des tableaux de bord et des interrupteurs. Dans les équipements de télécommunications, elle sert d'indicateur ou de rétroéclairage pour des appareils tels que les téléphones et les télécopieurs. Elle convient également pour fournir un rétroéclairage plat pour les écrans LCD, les interrupteurs et les symboles. Sa conception à usage général en fait un choix fiable pour une large gamme de produits électroniques grand public et industriels nécessitant un indicateur jaune compact et lumineux.

2. Spécifications techniques et interprétation objective

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des limites opérationnelles et des caractéristiques de performance du dispositif dans des conditions de test standard (Ta=25°C).

2.1 Limites absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti. La tension inverse maximale (VR) est de 5V. Le courant direct continu (IF) ne doit pas dépasser 25 mA. Pour un fonctionnement en impulsion, un courant direct de crête (IFP) de 60 mA est autorisé sous un rapport cyclique de 1/10 à 1 kHz. La dissipation de puissance maximale (Pd) est de 60 mW. Le dispositif peut résister à une décharge électrostatique (ESD) de 2000V selon le modèle du corps humain (HBM). La plage de température de fonctionnement (Topr) est de -40°C à +85°C, tandis que la plage de température de stockage (Tstg) est légèrement plus large, de -40°C à +90°C. Les limites de température de soudure sont spécifiées pour la refusion (260°C pendant 10 secondes max) et la soudure manuelle (350°C pendant 3 secondes max à la pointe).

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres définissent la sortie lumineuse et les performances électriques dans des conditions de fonctionnement typiques (IF=20mA, Ta=25°C). L'intensité lumineuse (Iv) a une plage typique, avec des valeurs minimales et maximales spécifiques définies par le système de tri. L'angle de vision (2θ1/2) est typiquement de 120 degrés, indiquant un diagramme de rayonnement large. La longueur d'onde de crête (λp) est centrée autour de 591 nm, et la longueur d'onde dominante (λd) varie de 585,5 nm à 591,5 nm, définissant la couleur jaune perçue. La largeur de bande spectrale (Δλ) est d'environ 15 nm. La tension directe (VF) mesure typiquement 2,20V, avec une plage de 1,70V à 2,40V. Le courant inverse (IR) est très faible, avec un maximum de 10 μA à VR=5V. Il est crucial de noter que le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner sous polarisation inverse ; la valeur nominale VR s'applique uniquement à la condition de test IR.

3. Explication du système de tri

Pour assurer la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en catégories (bins). Ce dispositif utilise deux paramètres de tri indépendants.

3.1 Tri par intensité lumineuse

La sortie lumineuse est catégorisée en quatre bins (Q1, Q2, R1, R2) lorsqu'elle est alimentée à 20mA. Le bin Q1 couvre la plage de 72,0 mcd à 90,0 mcd. Q2 s'étend de 90,0 mcd à 112,0 mcd. R1 couvre de 112,0 mcd à 140,0 mcd. Le bin de sortie le plus élevé, R2, va de 140,0 mcd à 180,0 mcd. Une tolérance de ±11% s'applique à l'intensité lumineuse au sein de chaque bin.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La couleur (longueur d'onde dominante) est triée en deux bins (D3 et D4) pour contrôler la variation de teinte. Le bin D3 inclut les LED dont la longueur d'onde dominante est comprise entre 585,5 nm et 588,5 nm. Le bin D4 inclut celles de 588,5 nm à 591,5 nm. Une tolérance de ±1 nm est spécifiée pour la longueur d'onde dominante.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend plusieurs courbes caractéristiques qui illustrent le comportement du dispositif dans des conditions variables. Celles-ci sont essentielles pour la conception de circuits et la gestion thermique.

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

Cette courbe montre la relation entre le courant traversant la LED et la chute de tension à ses bornes. Elle est non linéaire, typique d'une diode. La courbe permet aux concepteurs de déterminer la tension de fonctionnement pour un courant d'alimentation donné, ce qui est crucial pour sélectionner des résistances de limitation de courant appropriées ou concevoir des pilotes à courant constant.

4.2 Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante

Ce graphique démontre la dépendance de la sortie lumineuse à la température. Lorsque la température ambiante (Ta) augmente, l'intensité lumineuse diminue généralement. Cette caractéristique est vitale pour les applications fonctionnant dans des environnements à température élevée, car elle peut nécessiter une compensation optique ou électrique pour maintenir une luminosité constante.

4.3 Intensité lumineuse relative vs. Courant direct

Ce tracé montre comment la sortie lumineuse évolue avec le courant d'alimentation. Bien qu'une augmentation du courant augmente généralement la luminosité, la relation n'est pas parfaitement linéaire, et l'efficacité peut chuter à des courants très élevés. Il informe également sur la courbe de déclassement du courant direct, qui montre le courant continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante pour rester dans les limites de dissipation de puissance.

4.4 Distribution spectrale et diagramme de rayonnement

La courbe de distribution spectrale trace l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, confirmant les valeurs de longueur d'onde de crête et dominante et montrant la forme du spectre de la lumière émise. Le diagramme de rayonnement (tracé polaire) représente visuellement l'angle de vision de 120 degrés, montrant comment l'intensité lumineuse est distribuée spatialement.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Des données mécaniques précises sont nécessaires pour la conception du PCB et l'assemblage.

5.1 Dimensions du boîtier

La fiche technique fournit un dessin dimensionnel détaillé du boîtier de la LED. Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0,1 mm. Les concepteurs doivent se référer à ce dessin pour créer le bon motif de pastilles (empreinte) sur le PCB, assurant un soudage et un alignement corrects.

6. Directives de soudage et d'assemblage

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

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 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 ce délai est dépassé ou si l'indicateur de dessiccant montre une saturation, un traitement de séchage à 60 ±5°C pendant 24 heures est requis avant utilisation.

6.2 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion sans plomb (Pb-free) est spécifié. Les paramètres clés incluent une étape de préchauffage entre 150-200°C pendant 60-120 secondes, un temps au-dessus du liquidus (217°C) de 60-150 secondes, une température de crête ne dépassant pas 260°C maintenue pendant un maximum de 10 secondes, et des vitesses de montée et de refroidissement contrôlées (max 6°C/sec et 3°C/sec, respectivement). Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois. Il faut éviter toute contrainte sur le corps de la LED pendant le chauffage et la déformation de la carte après soudage.

6.3 Soudage manuel et réparation

Si un soudage manuel est nécessaire, la température de la pointe du fer à souder doit être inférieure à 350°C, appliquée pendant pas plus de 3 secondes par borne. Un fer à faible puissance (<25W) est recommandé, avec une pause d'au moins 2 secondes entre le soudage de chaque borne. La réparation après un soudage initial est déconseillée. Si elle est inévitable, un fer à souder à deux pointes doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes, minimisant ainsi la contrainte thermique. Le risque de dommage doit être évalué au préalable.

7. Conditionnement et informations de commande

Le dispositif est fourni dans un conditionnement standard de l'industrie pour l'assemblage automatisé.

7.1 Spécifications de la bobine et de la bande

Les LED sont fournies sur une bande transporteuse de 8 mm de large enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre. Chaque bobine contient 3000 pièces. Des dessins dimensionnels détaillés pour la bande transporteuse et la bobine sont fournis, avec des tolérances standard de ±0,1 mm sauf indication contraire.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de conditionnement contient plusieurs identifiants clés : CPN (Numéro de produit du client), P/N (Numéro de produit), QTY (Quantité conditionnée), CAT (Classe/Intensité lumineuse), HUE (Coordonnées chromatiques & Classe/Longueur d'onde dominante), REF (Classe de tension directe), et LOT No (Numéro de lot pour la traçabilité).

8. Considérations de conception d'application

8.1 Protection du circuit

Une règle de conception fondamentale est l'utilisation obligatoire d'une résistance de limitation de courant en série. La tension directe d'une LED a un coefficient de température négatif et une variance de production. Une légère augmentation de la tension d'alimentation peut provoquer une augmentation importante, potentiellement destructrice, du courant direct s'il n'est pas limité par une résistance ou un pilote à courant constant.

8.2 Gestion thermique

Bien qu'il s'agisse d'un petit composant CMS, la dissipation de puissance (max 60 mW) et le déclassement du courant direct avec la température ambiante doivent être pris en compte. Une surface de cuivre adéquate sur le PCB autour des pastilles thermiques (le cas échéant) ou un refroidissement général de la carte peuvent être nécessaires dans les applications à haute température ou à courant élevé pour maintenir les performances et la longévité.

8.3 Conception optique

Le large angle de vision de 120 degrés rend cette LED adaptée aux applications nécessitant un éclairage large ou une visibilité sous plusieurs angles. Pour une lumière focalisée, des optiques secondaires (lentilles) seraient nécessaires. Le boîtier en résine transparente est optimal pour les applications où la couleur réelle de la puce est souhaitée sans diffusion.

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

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

A : En utilisant la loi d'Ohm (R = (Valim - Vf) / If) et les valeurs typiques (Vf=2,2V, If=20mA), R = (5 - 2,2) / 0,02 = 140 Ohms. Une résistance standard de 150 Ohms serait un point de départ sûr, mais la Vf minimale (1,7V) doit être vérifiée pour s'assurer que le courant ne dépasse pas la valeur maximale.

Q : Puis-je piloter cette LED avec une broche de microcontrôleur à 3,3V ?

A : Oui, mais l'efficacité sera plus faible. Avec Vf typ=2,2V et une alimentation de 3,3V, la chute de tension aux bornes de la résistance n'est que de 1,1V. Pour obtenir 20mA, R = 1,1 / 0,02 = 55 Ohms. Assurez-vous que la broche du microcontrôleur peut fournir/absorber le courant requis.

Q : Pourquoi la plage de température de stockage est-elle plus large que la plage de fonctionnement ?

A : La plage de fonctionnement prend en compte le comportement actif du semi-conducteur, la sortie lumineuse et la fiabilité à long terme sous contrainte électrique. La plage de stockage concerne les composants passifs où seules l'intégrité des matériaux et l'absorption d'humidité sont préoccupantes, permettant une fenêtre de température légèrement plus large.

Q : À quoi fait référence la couleur "Jaune Brillant" ?

A : Elle décrit la teinte spécifique produite par le matériau semi-conducteur AlGaInP, correspondant à une longueur d'onde dominante dans la plage de 585-592 nm. Il s'agit d'un jaune saturé et pur comparé aux jaunes à spectre plus large ou convertis par phosphore.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un appareil grand public.Un concepteur a besoin de plusieurs indicateurs jaunes lumineux et cohérents sur un PCB densément peuplé. La LED 19-213 est sélectionnée pour sa petite taille, sa compatibilité avec le placement automatique, et son tri clair pour l'intensité (bin R1 choisi pour une luminosité élevée) et la longueur d'onde (bin D4 pour une couleur uniforme). La conception du PCB utilise les dimensions exactes du boîtier de la fiche technique. Une ligne d'alimentation 5V est disponible, donc une résistance 150 ohms 0805 est placée en série avec chaque LED, calculée sur la base de la Vf typique. L'atelier d'assemblage est chargé de suivre le profil de refusion spécifié et de sécher les bobines si le sac barrière à l'humidité a été ouvert pendant plus de 48 heures avant utilisation. Le large angle de vision assure que les indicateurs sont visibles sous différents angles dans le produit final.

11. Introduction au principe technique

Cette LED est basée sur une puce semi-conductrice AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium). Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active du semi-conducteur, libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique de l'alliage AlGaInP détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le jaune (~591 nm). La puce est montée dans un boîtier à montage en surface avec de l'époxy conducteur ou de la soudure, et reliée par fil aux broches du boîtier. Elle est ensuite encapsulée dans une résine époxy ou silicone transparente qui protège la puce, agit comme une lentille pour façonner la sortie lumineuse et assure la stabilité mécanique.

12. Tendances technologiques et contexte

Les LED CMS comme la 19-213 représentent la norme de l'industrie pour les applications d'indication et de rétroéclairage, ayant largement remplacé les LED traversantes en raison de l'efficacité de fabrication et de la taille. L'utilisation du matériau AlGaInP offre une efficacité élevée et une pureté de couleur dans le spectre rouge, orange et jaune. Les tendances actuelles dans l'industrie LED au sens large continuent de se concentrer sur l'augmentation de l'efficacité lumineuse (lumens par watt), l'amélioration de la restitution des couleurs, une miniaturisation accrue (par exemple, les boîtiers à l'échelle de la puce) et l'amélioration de la fiabilité sous des densités de courant et de température plus élevées. Pour les applications d'indicateurs standard, la technologie est mature, avec un accent mis sur la fabrication optimisée en termes de coût, un tri rigoureux pour la cohérence et la conformité aux réglementations environnementales en évolution (sans halogène, empreinte carbone réduite).