Fiche technique LED CMS 19-213 Jaune Brillant - Boîtier 2.0x1.25x0.8mm - Tension 1.7-2.3V - Puissance 60mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La 19-213/Y2C-CP1Q2L/3T est une LED à montage en surface (CMS) conçue pour les assemblages électroniques haute densité. C'est un type monochrome émettant une lumière jaune brillante, utilisant un matériau semi-conducteur AlGaInP encapsulé dans une résine transparente. L'avantage principal de ce composant est sa taille compacte, qui permet des réductions significatives de l'empreinte sur PCB, de l'espace de stockage et de la taille globale de l'équipement par rapport aux LED traditionnelles à broches. Sa construction légère en fait également un choix idéal pour les applications miniatures et portables.

1.1 Caractéristiques principales et conformité

• Conditionnée en bande de 8 mm sur un dévidoir de 7 pouces de diamètre pour placement automatique.
• Compatible avec les procédés de soudage par refusion infrarouge et en phase vapeur.
• Fabriquée avec des matériaux sans plomb.
• Conforme aux normes RoHS, REACH de l'UE et sans halogènes (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Applications cibles

Cette LED convient à diverses fonctions d'indication et de rétroéclairage, notamment :

• Rétroéclairage de tableau de bord et d'interrupteurs dans les commandes automobiles et industrielles.
• Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les appareils de télécommunication comme les téléphones et télécopieurs.
• Rétroéclairage plat pour panneaux LCD, interrupteurs et symboles.
• Applications d'indication à usage général.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le fonctionnement doit être maintenu dans ces limites.

• Tension inverse (VR) :5 V - Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct continu (IF) :25 mA - Le courant continu maximal pour un fonctionnement fiable.
• Courant direct de crête (IFP) :60 mA (Rapport cyclique 1/10 @1KHz) - Pour un fonctionnement en impulsions, des pics de courte durée sont autorisés.
• Puissance dissipée (Pd) :60 mW - La puissance maximale que le boîtier peut dissiper, calculée comme VF * IF.
• Décharge électrostatique (ESD) HBM :2000 V - Cote Modèle Corps Humain, indiquant la sensibilité à l'électricité statique.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C - La plage de température ambiante pour un fonctionnement normal.
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudage (Tsol) :Refusion : 260°C max pendant 10 sec ; Manuel : 350°C max pendant 3 sec par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à Ta=25°C et IF=20mA, ce sont les paramètres de performance typiques.

• Intensité lumineuse (Iv) :45,0 - 112,0 mcd (millicandela). La sortie réelle est classée (voir section 3).
• Angle de vision (2θ1/2) :120° (typique). Cet angle large offre une bonne visibilité hors axe.
• Longueur d'onde de crête (λp) :591 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle l'émission spectrale est la plus forte.
• Longueur d'onde dominante (λd) :585,5 - 591,5 nm. Ceci définit la couleur perçue (jaune brillant) et est également classé.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :15 nm (typique). La largeur du spectre émis à la moitié de l'intensité de crête.
• Tension directe (VF) :1,70 - 2,30 V. La chute de tension aux bornes de la LED à 20mA, qui est classée.
• Courant inverse (IR) :10 μA max à VR=5V. Le composant n'est pas conçu pour un fonctionnement inverse ; ce paramètre est uniquement pour les tests de fuite.

Notes importantes :Les tolérances sont spécifiées à ±11% pour l'intensité lumineuse, ±1nm pour la longueur d'onde dominante et ±0,05V pour la tension directe. La cote de tension inverse s'applique uniquement à la condition de test IR.

3. Explication du système de classement

Pour garantir l'uniformité de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en classes. La référence 19-213/Y2C-CP1Q2L/3T intègre ces codes de classe.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

Classé à IF=20mA. Le code dans la référence (ex. : Q2) indique la plage de sortie.

• P1 :45,0 - 57,0 mcd
• P2 :57,0 - 72,0 mcd
• Q1 :72,0 - 90,0 mcd
• Q2 :90,0 - 112,0 mcd

3.2 Classement de la longueur d'onde dominante

Classé à IF=20mA. Définit le point de couleur.

• D3 :585,5 - 588,5 nm
• D4 :588,5 - 591,5 nm

3.3 Classement de la tension directe

Classé à IF=20mA. Important pour le calcul de la résistance de limitation de courant et la conception de l'alimentation.

• 19 :1,7 - 1,8 V
• 20 :1,8 - 1,9 V
• 21 :1,9 - 2,0 V
• 22 :2,0 - 2,1 V
• 23 :2,1 - 2,2 V
• 24 :2,2 - 2,3 V

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques essentielles pour la conception.

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

Cette courbe non linéaire montre la relation entre le courant et la tension. Une petite augmentation de la tension au-delà du seuil entraîne une forte augmentation du courant, soulignant la nécessité d'une résistance de limitation de courant ou d'un pilote à courant constant.

4.2 Intensité lumineuse relative vs. Courant direct

La sortie lumineuse augmente avec le courant mais peut ne pas être parfaitement linéaire, surtout à des courants plus élevés. Fonctionner près de la valeur maximale peut offrir des rendements décroissants et augmenter le stress thermique.

4.3 Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante

L'efficacité de la LED diminue lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe montre généralement une baisse de la sortie lorsque la température ambiante augmente de -40°C à +85°C. Une gestion thermique appropriée sur le PCB est cruciale pour maintenir une luminosité constante.

4.4 Courbe de déclassement du courant direct

Ce graphique spécifie le courant direct maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température augmente, le courant maximal sûr diminue pour éviter de dépasser la limite de dissipation de puissance et de provoquer un emballement thermique.

4.5 Diagramme de rayonnement

Un diagramme polaire montrant la distribution angulaire de l'intensité lumineuse, confirmant l'angle de vision de 120° avec un motif typique de type Lambertien ou à émission latérale.

4.6 Distribution spectrale

Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde (environ 550-700 nm), montrant un pic autour de 591 nm (jaune) avec une largeur de bande typique de 15 nm, caractéristique du matériau AlGaInP.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED a un boîtier CMS compact. Les dimensions clés (tolérance ±0,1mm sauf indication contraire) sont :

• Longueur : 2,0 mm
• Largeur : 1,25 mm
• Hauteur : 0,8 mm
• Les dimensions et l'espacement des pastilles sont fournis pour la conception du motif de pastilles sur PCB.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est généralement marquée, souvent par une encoche, un point vert ou une taille de pastille différente sur la face inférieure du boîtier. L'orientation correcte est cruciale pour le fonctionnement du circuit.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion (sans plomb)

Un processus critique pour un assemblage fiable.

• Préchauffage :150-200°C pendant 60-120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (217°C) :60-150 secondes.
• Température de crête :260°C maximum, maintenue pendant 10 secondes maximum.
• Taux de chauffage :6°C/sec maximum.
• Temps au-dessus de 255°C :30 secondes maximum.
• Taux de refroidissement :3°C/sec maximum.

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

6.2 Soudage manuel

Si une réparation manuelle est nécessaire :

• Utilisez un fer à souder avec une température de pointe < 350°C.
• Appliquez de la chaleur sur chaque borne pendant < 3 secondes.
• Utilisez un fer d'une puissance nominale < 25W.
• Laissez > 2 secondes entre le soudage de chaque borne pour éviter la surchauffe.
• Faites preuve d'une extrême prudence car les dommages sont plus probables lors du soudage manuel.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les composants sont conditionnés dans un sac résistant à l'humidité.

• N'ouvrez pas le sac anti-humidité 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 en atelier" après ouverture est de 168 heures (7 jours).
• Si la durée de vie en atelier est dépassée ou si l'indicateur de dessiccant a changé de couleur, un séchage est requis : 60 ±5°C pendant 24 heures avant refusion.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications de la bande et du dévidoir

• Largeur de la bande porteuse : 8 mm.
• Diamètre du dévidoir : 7 pouces.
• Quantité par dévidoir : 3000 pièces.
• Les dimensions détaillées du dévidoir, de la bande porteuse et des alvéoles sont fournies avec une tolérance de ±0,1mm.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette d'emballage comprend :

• CPN : Numéro de produit du client
• P/N : Numéro de produit (ex. : 19-213/Y2C-CP1Q2L/3T)
• QTY : Quantité emballée
• CAT : Classe d'intensité lumineuse (ex. : Q2)
• HUE : Classe de chromaticité/Longueur d'onde dominante (ex. : C, liée à D3/D4)
• REF : Classe de tension directe (ex. : 1Q2L, liée à la classe de tension)
• LOT No : Numéro de lot de traçabilité

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 La limitation de courant est obligatoire

Les LED sont des dispositifs pilotés par le courant. Une résistance de limitation de courant externe ou un pilote à courant constant DOIT être utilisé en série. La courbe I-V abrupte signifie qu'un petit changement de tension provoque un grand changement de courant, ce qui peut détruire instantanément la LED ("griller"). La valeur de la résistance est calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (Valim - VF) / IF, où VF est la tension directe de la classe appropriée.

8.2 Gestion thermique

Bien que la puissance soit faible (60mW max), les performances et la durée de vie de la LED dépendent de la température. Assurez-vous que le PCB offre une dissipation thermique adéquate, surtout si plusieurs LED sont utilisées ou si la température ambiante est élevée. Reportez-vous à la courbe de déclassement.

8.3 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

Avec une cote ESD HBM de 2000V, ce dispositif a une sensibilité modérée. Manipulez-le avec des procédures de protection ESD (bracelets, postes de travail mis à la terre, mousse conductrice) pendant l'assemblage et la réparation.

9. Comparaison et différenciation technique

La LED 19-213, basée sur la technologie AlGaInP, offre des avantages distincts pour l'émission jaune :

• vs. LED jaunes traditionnelles (ex. : GaAsP) :L'AlGaInP offre une efficacité lumineuse plus élevée et une meilleure saturation des couleurs (jaune plus brillant et pur), ce qui donne une sortie plus lumineuse à courant égal.
• vs. LED blanches/jaunes à conversion de phosphore :En tant qu'émetteur semi-conducteur direct, elle ne présente pas de dégradation du phosphore dans le temps, offrant une stabilité de couleur potentiellement meilleure à long terme. Elle a également un spectre plus étroit, ce qui est souhaitable pour des applications spécifiques avec filtres de couleur.
• vs. LED à broches plus grandes :Le boîtier CMS permet un assemblage automatisé, une densité de carte plus élevée et une inductance parasite réduite, ce qui est bénéfique pour les applications de commutation à haute vitesse.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Comment choisir la résistance de limitation de courant correcte ?

Utilisez la tension directe maximale (VF) de la classe de tension spécifiée dans votre code de commande (ex. : classe 24 : 2,3V max) pour une conception conservatrice. Pour une alimentation de 5V et une cible de 20mA : R = (5V - 2,3V) / 0,020A = 135 Ohms. Utilisez la valeur standard suivante (ex. : 150 Ohms) et calculez le courant résultant : I = (5V - 2,1V_typ) / 150 = ~19,3mA, ce qui est sûr.

10.2 Puis-je piloter cette LED sans résistance avec une alimentation à tension constante ?

No.Cela détruira presque certainement la LED. La tension directe a une tolérance et varie avec la température. Une source à tension constante réglée sur la VF typique (ex. : 2,0V) peut délivrer un courant excessif si la VF réelle de la LED est plus basse.

10.3 Pourquoi le processus de stockage et de séchage est-il si important ?

Les boîtiers CMS peuvent absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut se vaporiser rapidement, provoquant un délaminage interne ou un "effet pop-corn" qui fissure le boîtier. Le sac résistant à l'humidité et les procédures de séchage préviennent ce mode de défaillance.

10.4 Que signifie le code "Y2C" dans la référence ?

Il s'agit d'un code spécifique au fabricant qui encapsule les informations de classement pour l'intensité lumineuse (CAT), la longueur d'onde dominante (HUE) et la tension directe (REF), permettant une sélection précise des caractéristiques de performance.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

11.1 Panneau d'indicateurs d'état basse consommation

Scénario :Conception d'un panneau de commande compact avec 20 indicateurs d'état jaunes.

Choix de conception :

1. Circuit de pilotage :Une seule ligne 5V est disponible. L'utilisation d'une résistance en série pour chaque LED est choisie pour sa simplicité et son coût. Pour la classe Q2 (90-112 mcd) et la classe de tension 21 (1,9-2,0V), une résistance de 150 ohms est sélectionnée par LED, fournissant un courant d'environ 20mA et une indication brillante et uniforme.
2. Implantation PCB :L'empreinte de 2,0x1,25mm permet un espacement serré. Une petite liaison de décharge thermique vers un plan de masse aide à dissiper les modestes 40mW par LED (2V * 20mA).
3. Processus :Les composants sont commandés en bande de 8 mm pour placement automatique pick-and-place. Le dévidoir complet est utilisé en un seul poste après ouverture pour éviter les problèmes de sensibilité à l'humidité.
4. Résultat :Un réseau d'indicateurs fiable et haute densité avec une couleur et une luminosité uniformes, rendu possible par la petite taille et le classement cohérent de la LED 19-213.

12. Principe de fonctionnement

La LED 19-213 est un dispositif photonique à semi-conducteur. Elle est fabriquée à l'aide de couches épitaxiales de Phosphure d'Aluminium Gallium Indium (AlGaInP) déposées sur un substrat. Lorsqu'une tension directe dépassant l'énergie de bande interdite du matériau (environ 1,7-2,3V) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlGaInP détermine l'énergie de bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde de la lumière émise - dans ce cas, le jaune brillant (~591 nm). L'encapsulation en résine transparente protège la puce semi-conductrice et agit comme une lentille, façonnant le diagramme de rayonnement de 120 degrés.

13. Tendances technologiques

Les LED à montage en surface comme la 19-213 représentent la norme pour l'assemblage électronique moderne en raison de leur compatibilité avec la fabrication automatisée. Les tendances dans ce secteur incluent :

• Efficacité accrue :Les améliorations continues en science des matériaux visent à produire une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt électrique) à partir de l'AlGaInP et d'autres semi-conducteurs composés.
• Miniaturisation :Réduction continue de la taille des boîtiers (ex. : de 2,0mm à 1,6mm ou moins) pour permettre une densité encore plus élevée sur les PCB.
• Fiabilité améliorée :Améliorations des matériaux d'encapsulation et des technologies de collage des puces pour résister à des températures de soudage plus élevées et à des conditions environnementales plus sévères.
• Classement plus serré :Le tri et les tests avancés permettent des classes de performance plus étroites, donnant aux concepteurs un contrôle plus précis sur l'uniformité de la couleur et de la luminosité dans leurs produits.
• Intégration :Une tendance vers les LED avec des résistances de limitation de courant intégrées ou des pilotes à circuit intégré dans le même boîtier, simplifiant la conception des circuits.