Fiche technique de la LED CMS 19-219 Jaune Brillant - Dimensions 1,6x0,8x0,65mm - Tension directe 1,7-2,2V - Intensité lumineuse 18-45mcd - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 19-219 est une LED à montage en surface (CMS) émettant une couleur jaune brillant. Elle est conçue avec une technologie de puce AlGaInP encapsulée dans une résine transparente. Ses principaux avantages incluent un facteur de forme compact, une compatibilité avec les processus d'assemblage automatisés et une conformité aux normes environnementales et de sécurité modernes telles que RoHS, REACH et les exigences sans halogène.

1.1 Avantages principaux et marché cible

La taille nettement plus petite par rapport aux LED à broches permet une densité de montage plus élevée sur les cartes de circuits imprimés (PCB), ce qui réduit la taille et le poids globaux de l'équipement. Cela la rend particulièrement adaptée aux applications miniatures et à espace limité. Le composant est conditionné sur une bande de 8 mm enroulée sur une bobine de 7 pouces de diamètre, facilitant l'assemblage automatisé à grande vitesse par pick-and-place. Ses marchés cibles principaux incluent l'électronique grand public, l'intérieur automobile, les équipements de télécommunications et les applications d'indicateurs généraux nécessitant un éclairage compact et fiable.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques spécifiés pour la LED 19-219.

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Tension inverse (V_R):5V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct continu (I_F):25 mA. Le courant continu maximal pouvant être appliqué en continu.
• Courant direct de crête (I_FP):60 mA. Ceci n'est permis qu'en conditions pulsées (rapport cyclique 1/10 à 1 kHz) pour gérer les surtensions transitoires.
• Dissipation de puissance (P_d):60 mW. La puissance maximale que le boîtier peut dissiper, calculée comme V_F* I_F.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du corps humain (HBM):2000V. Indique un niveau modéré de robustesse ESD ; des précautions de manipulation ESD standard restent nécessaires.
• Température de fonctionnement (T_opr):-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le composant est spécifié pour fonctionner.
• Température de stockage (T_stg):-40°C à +90°C.
• Température de soudure: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 I_F= 5 mA et T_a= 25°C, sauf indication contraire. Ils représentent les performances typiques.

• Intensité lumineuse (I_v):18 à 45 millicandelas (mcd). Cette large plage est gérée par un système de tri (voir Section 3). La tolérance est de ±11%.
• Angle de vision (2θ_1/2):130 degrés (typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête, indiquant un diagramme de rayonnement large.
• Longueur d'onde de crête (λ_p):591 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d):585,5 à 594,5 nm. Ceci définit la couleur perçue (jaune) et est également soumis au tri. La tolérance est de ±1 nm.
• Largeur de bande spectrale (Δλ):15 nm (typique). La largeur du spectre émis à la moitié de l'intensité maximale.
• Tension directe (V_F):1,7 à 2,2 V à 5 mA. Cette plage est gérée par un tri en tension. La tolérance est de ±0,05V.
• Courant inverse (I_R):10 μA (max) à V_R= 5V.

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) en fonction de paramètres clés.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les catégories sont définies par des valeurs minimales et maximales d'intensité lumineuse à I_F=5mA.

• Catégorie M1:18,0 - 22,5 mcd
• Catégorie M2:22,5 - 28,5 mcd
• Catégorie N1:28,2 - 36,0 mcd
• Catégorie N2:36,0 - 45,0 mcd

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

Les LED sont regroupées par leur longueur d'onde dominante précise pour maintenir l'uniformité de la couleur.

• Groupe A, Catégorie D3:585,5 nm
• Groupe A, Catégorie D4:588,5 nm
• Groupe A, Catégorie D5:591,5 nm

3.3 Tri par tension directe

Triées par pas de 0,1V pour faciliter la conception du circuit, notamment pour le calcul de la résistance de limitation de courant et la gestion de l'alimentation.

• Catégorie 19:1,7 - 1,8 V
• Catégorie 20:1,8 - 1,9 V
• Catégorie 21:1,9 - 2,0 V
• Catégorie 22:2,0 - 2,1 V
• Catégorie 23:2,1 - 2,2 V

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques cruciales pour comprendre le comportement du composant dans différentes conditions de fonctionnement.

4.1 Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct

Cette courbe montre que le flux lumineux augmente avec le courant, mais pas de manière linéaire. À très faible courant, l'augmentation est rapide, mais elle tend à saturer à des courants plus élevés en raison de la baisse d'efficacité et des effets thermiques. Cela souligne l'importance d'alimenter la LED à son courant spécifié pour une luminosité et une longévité optimales.

4.2 Courant direct en fonction de la tension directe (Courbe I-V)

La courbe I-V est exponentielle, typique d'une diode. Une petite variation de la tension directe entraîne une grande variation du courant direct. Cela souligne le besoin critique d'un pilote à courant constant ou d'une résistance série bien calculée pour éviter l'emballement thermique et la défaillance du composant.

4.3 Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante

Le flux lumineux de la LED diminue lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe quantifie la déclassement, montrant que l'intensité lumineuse peut chuter significativement lorsque la température ambiante approche la limite maximale de fonctionnement. Une gestion thermique efficace sur le PCB est essentielle pour maintenir une luminosité constante.

4.4 Courbe de déclassement du courant direct

Ce graphique définit le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Pour garantir la fiabilité, le courant direct doit être réduit lors d'un fonctionnement à haute température ambiante pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres.

4.5 Distribution spectrale et diagramme de rayonnement

Le tracé spectral confirme l'émission monochromatique jaune centrée autour de 591 nm. Le diagramme de rayonnement illustre le diagramme d'émission de type Lambertien avec un large angle de vision de 130 degrés, adapté aux applications nécessitant un éclairage de grande surface.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le composant a un encombrement compact. Les dimensions clés (en mm) incluent : Longueur : 1,6 ±0,1, Largeur : 0,8 ±0,1, Hauteur : 0,65 ±0,1. La cathode est identifiée par une géométrie de pastille spécifique ou un marquage au fond du boîtier.

5.2 Configuration recommandée des pastilles de soudure

Un motif de pastilles recommandé est fourni pour la conception du PCB, avec des dimensions pour les pastilles d'anode et de cathode. La conception inclut des découpes thermiques et un espacement approprié pour assurer une soudure fiable et une stabilité mécanique. Il est conseillé aux ingénieurs de modifier ce motif en fonction de leur processus de fabrication PCB spécifique et de leurs exigences thermiques.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

Un profil de refusion sans plomb est spécifié : Préchauffage : 150-200°C pendant 60-120s ; Temps au-dessus du liquidus (217°C) : 60-150s ; Température de crête : 260°C max pendant 10 secondes max. Les taux de chauffage et de refroidissement maximaux sont également définis pour minimiser la contrainte thermique sur le composant.

6.2 Précautions critiques

• Limitation de courant:Une résistance de limitation de courant externe est obligatoire. La caractéristique I-V exponentielle de la LED signifie que même de légères variations de la tension d'alimentation peuvent provoquer des pointes de courant destructrices.
• Cycles de refusion:Ne pas soumettre la LED à plus de deux cycles de soudure par refusion.
• Contrainte mécanique:Éviter d'appliquer une contrainte sur le corps de la LED pendant le soudage ou la manipulation de la carte. Ne pas déformer le PCB après l'assemblage.
• Soudure manuelle:Si nécessaire, utiliser un fer à température contrôlée (<350°C) avec une panne de capacité inférieure à 25W. Limiter le temps de contact à 3 secondes par borne avec des intervalles de refroidissement adéquats entre les broches.

7. Stockage et manipulation

Le composant est sensible à l'humidité (MSL).

• Avant ouverture:Stocker à ≤30°C et ≤90% HR.
• Après ouverture:La "durée de vie hors sac" sous ≤30°C/≤60% HR est de 1 an. Les composants non utilisés doivent être rescellés dans leur sac anti-humidité avec un dessiccant.
• Séchage:Si le temps de stockage est dépassé ou si l'indicateur de dessiccant montre une entrée d'humidité, sécher à 60 ±5°C pendant 24 heures avant utilisation pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

8. Conditionnement et informations de commande

Le conditionnement standard est de 3000 pièces par bobine sur bande porteuse de 8 mm. Les dimensions de la bobine sont fournies pour la configuration des chargeurs automatiques. L'étiquette sur la bobine comprend des informations telles que le numéro de pièce, la quantité, la catégorie d'intensité lumineuse (CAT), la catégorie de longueur d'onde dominante (HUE), la catégorie de tension directe (REF) et le numéro de lot.

9. Suggestions d'application

9.1 Scénarios d'application typiques

• Intérieur automobile:Rétroéclairage pour les instruments du tableau de bord, les interrupteurs et les panneaux de commande.
• Télécommunications:Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones et télécopieurs.
• Électronique grand public:Rétroéclairage plat pour petits écrans LCD, éclairage d'interrupteurs et indicateurs symboliques.
• Indication générale:Indicateurs d'état d'alimentation, de sélection de mode et d'alerte dans divers appareils électroniques.

9.2 Considérations de conception

• Circuit de commande:Toujours utiliser une résistance série ou un pilote à courant constant. Calculer la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alim- V_F) / I_F, en considérant la pire valeur de V_Fdans la plage de tri.
• Gestion thermique:Bien que de faible puissance, assurer une surface de cuivre PCB adéquate ou des vias thermiques si le fonctionnement a lieu à haute température ambiante ou près du courant maximal pour maintenir le flux lumineux et la durée de vie.
• Conception optique:Le large angle de vision est adapté à la visualisation directe. Pour une lumière focalisée, une lentille externe peut être nécessaire.

10. Comparaison et différenciation technique

La différenciation principale de la LED 19-219 réside dans la combinaison d'une taille de boîtier 1608 très petite (1,6x0,8mm) avec une intensité lumineuse relativement élevée pour sa catégorie (jusqu'à 45 mcd). L'utilisation de la technologie AlGaInP fournit une émission jaune efficace. Sa conformité aux normes sans halogène et aux normes strictes RoHS/REACH la rend adaptée aux marchés mondiaux avec des réglementations environnementales strictes. Comparée aux LED traversantes plus grandes, elle permet une miniaturisation significative et des économies de coûts d'assemblage automatisé.

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

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

R: La tension directe de la LED a un coefficient de température négatif et une tolérance de fabrication étroite. Sans résistance, une légère augmentation de la tension d'alimentation ou une baisse de V_Fdue à l'échauffement peut faire augmenter le courant de manière incontrôlable, entraînant une défaillance immédiate.

Q: Puis-je alimenter cette LED à 20mA en continu ?

R: Oui, le courant direct continu maximal spécifié est de 25 mA. Fonctionner à 20mA est dans les spécifications, mais vous devez vous assurer que la température ambiante est prise en compte en utilisant la courbe de déclassement. À haute température ambiante, le courant maximal autorisé est plus faible.

Q: Que signifient les codes de catégorie (M1, D4, 21) pour ma conception ?

R: Ils assurent la cohérence au sein d'une série de production. Par exemple, utiliser des LED de la même catégorie d'intensité lumineuse (ex : N2) assure une luminosité uniforme dans un réseau. Utiliser la même catégorie de tension simplifie le calcul de la résistance de limitation de courant. Pour les applications critiques en couleur, spécifier la catégorie de longueur d'onde dominante (ex : D4) est essentiel.

Q: Comment interpréter la durée de vie hors sac de 1 an ?

R: Une fois le sac anti-humidité ouvert, les composants peuvent absorber l'humidité atmosphérique. S'ils ne sont pas utilisés dans l'année sous conditions contrôlées (30°C/60% HR), ils doivent être reséchés avant le soudage par refusion pour éviter les dommages internes au boîtier dus à l'expansion rapide de la vapeur.

12. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas: Conception d'un panneau d'indicateurs d'état avec 10 LED jaunes uniformes.

1. Spécification:Courant direct cible I_F= 10 mA pour un équilibre entre luminosité et longévité. Tension d'alimentation V_alim= 5V.
2. Sélection du tri:Pour assurer une uniformité visuelle, spécifier des LED d'une seule catégorie d'intensité lumineuse (ex : N1 : 28,2-36,0 mcd) et d'une seule catégorie de longueur d'onde dominante (ex : D4 : 588,5 nm).
3. Calcul de la résistance:Utiliser la tension directe maximale de la catégorie de tension sélectionnée pour une conception conservatrice. Si on utilise la Catégorie 22 (V_{F_max}= 2,1V), R = (5V - 2,1V) / 0,01A = 290 Ω. La valeur standard la plus proche (300 Ω) donnerait I_F≈ 9,7 mA, ce qui est sûr et dans la cible.
4. Implantation PCB:Placer les LED avec la configuration de pastilles recommandée. Inclure une petite zone de cuivre connectée aux pastilles de cathode pour une légère amélioration thermique. S'assurer que les résistances de limitation de courant sont placées près des anodes des LED.
5. Assemblage:Suivre le profil de refusion spécifié. Après l'assemblage, inspecter sous faible grossissement pour vérifier les congés de soudure corrects et l'alignement.

13. Introduction au principe de fonctionnement

L'émission de lumière dans cette LED est basée sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Le matériau de la puce est du Phosphure d'Aluminium Gallium Indium (AlGaInP). Lorsqu'une tension directe 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 où ils se recombinent. L'énergie libérée lors de cette recombinaison est émise sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlGaInP détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le jaune brillant (~591 nm). La résine époxy transparente encapsulante protège la puce et agit comme une lentille, façonnant le diagramme de rayonnement.

14. Tendances technologiques et contexte

La LED 19-219 représente une technologie de LED CMS mature. Les tendances actuelles de l'industrie pour les LED d'indication continuent de se concentrer sur plusieurs domaines pertinents pour ce produit : une miniaturisation accrue (ex : boîtiers 1005, 0402), une efficacité lumineuse accrue (plus de flux lumineux par unité d'entrée électrique) et une fiabilité améliorée dans des conditions sévères (température, humidité plus élevées). Il y a également une forte poussée vers des options spectrales plus larges dans une seule taille de boîtier et une meilleure cohérence des couleurs grâce à un tri plus serré. La conformité environnementale (sans halogène, REACH) mise en avant dans cette fiche technique est désormais une attente standard pour les composants vendus sur les marchés mondiaux, reflétant la réponse de l'industrie aux exigences réglementaires et de durabilité.