Fiche technique LED SMD 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T - Dimensions 2.0x1.25x0.8mm - Tension 1.75-2.35V - Couleur Jaune Brillant - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant un encombrement réduit et des performances fiables. Ce composant utilise une puce semi-conductrice en AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium) pour produire une lumière jaune brillante. La LED est encapsulée dans un boîtier en résine transparente, ce qui améliore l'extraction de la lumière et assure une protection environnementale. Ses principaux avantages incluent un encombrement nettement réduit par rapport aux LED traditionnelles à broches, permettant une densité de montage plus élevée sur les cartes de circuits imprimés (PCB), des besoins de stockage réduits, et contribuant ainsi à la miniaturisation des équipements finaux. Sa construction légère en fait également un composant idéal pour les applications portables et miniatures.

1.1 Caractéristiques clés et conformité

• Conditionné sur bande de 8 mm enroulée sur une bobine de 7 pouces de diamètre pour une compatibilité avec les équipements automatisés de placement de composants.
• Conçu pour être utilisé avec les procédés standards de soudage par refusion infrarouge (IR) et à phase vapeur.
• Type monochrome émettant une lumière jaune brillante.
• Fabriqué avec des matériaux sans plomb.
• Le produit est conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses).
• Conformité aux règlements européens REACH (Enregistrement, Évaluation, Autorisation et Restriction des substances Chimiques).
• Construction sans halogène, avec des limites pour le Brome (Br) et le Chlore (Cl) fixées à <900 ppm individuellement et <1500 ppm pour leur total combiné.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti. Toutes les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Tension inverse (VR) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct continu (IF) :25 mA. C'est le courant continu maximal qui peut être appliqué en continu.
• Courant direct de crête (IFP) :60 mA. C'est le courant direct pulsé maximal, autorisé uniquement avec un cycle de service de 1/10 à une fréquence de 1 kHz. Ce paramètre est crucial pour les applications impliquant des flashs brefs et de haute intensité.
• Puissance dissipée (Pd) :60 mW. La puissance maximale que le composant peut dissiper sous forme de chaleur, calculée comme la Tension Directe (VF) multipliée par le Courant Direct (IF).
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du Corps Humain (HBM) :2000 V. Cette valeur indique la sensibilité de la LED à l'électricité statique. Des procédures de manipulation ESD appropriées doivent être suivies lors de l'assemblage et de la manipulation.
• Plage de température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le composant est conçu pour fonctionner.
• Plage de température de stockage (Tstg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudage (Tsol) :Pour le soudage par refusion, une température de crête de 260°C pendant un maximum de 10 secondes est spécifiée. Pour le soudage manuel, la température de la panne du fer ne doit pas dépasser 350°C pendant un maximum de 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres définissent les performances de la LED dans des conditions de fonctionnement normales, généralement mesurées à Ta=25°C et IF=20mA sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 45,0 mcd à un maximum de 112,0 mcd. La valeur typique se situe dans cette plage en fonction du code de binning (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ1/2) :Approximativement 100 degrés. C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité à 0 degré (sur l'axe).
• Longueur d'onde de crête (λp) :Typiquement autour de 591 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance atteint son maximum.
• Longueur d'onde dominante (λd) :S'étend de 585,5 nm à 591,5 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond à la couleur de la lumière de la LED.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Typiquement 15 nm. C'est la largeur du spectre à la moitié de l'intensité maximale (Largeur à Mi-Hauteur - FWHM).
• Tension directe (VF) :S'étend de 1,75 V à 2,35 V. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle fonctionne au courant direct spécifié.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 μA lorsqu'une tension inverse de 5V est appliquée. Le composant n'est pas destiné à fonctionner en polarisation inverse.

Notes importantes :Les tolérances sont spécifiées à ±11% pour l'Intensité Lumineuse, ±1nm pour la Longueur d'Onde Dominante et ±0,1V pour la Tension Directe. La valeur de Tension Inverse s'applique uniquement à la condition de test IR.

3. Explication du système de binning

Pour garantir une couleur et une luminosité constantes en production, les LED sont triées en lots (bins) en fonction de paramètres clés.

3.1 Binning de l'intensité lumineuse

Les bins définissent l'intensité lumineuse minimale et maximale à IF=20mA.

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 Binning de la longueur d'onde dominante

Les bins définissent la cohérence de la couleur.

D3 : 585,5 - 588,5 nm

D4 : 588,5 - 591,5 nm

3.3 Binning de la tension directe

Les bins aident à la conception de circuits pour la régulation du courant.

0 : 1,75 - 1,95 V

1 : 1,95 - 2,15 V

2 : 2,15 - 2,35 V

4. Analyse des courbes de performance

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

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

Cette courbe montre la relation exponentielle entre le courant et la tension. Une faible augmentation de la tension au-delà du seuil de conduction provoque une forte augmentation du courant. Cela souligne le besoin critique d'une résistance limitant le courant ou d'un pilote à courant constant dans le circuit d'application pour éviter l'emballement thermique et la défaillance du composant.

4.2 Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante

Le flux lumineux d'une LED diminue lorsque la température de jonction augmente. La courbe montre généralement un déclin graduel de l'intensité des basses températures jusqu'à environ 25°C, suivi d'une diminution plus prononcée aux températures ambiantes plus élevées. Ceci doit être pris en compte dans les conceptions où la LED fonctionne dans des environnements à température élevée pour garantir une luminosité suffisante.

4.3 Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct

Cette courbe démontre que le flux lumineux augmente avec le courant direct, mais pas de manière linéaire. L'efficacité (lumens par watt) atteint souvent un pic à un courant inférieur à la valeur maximale absolue. Fonctionner au-dessus de ce point optimal réduit l'efficacité et génère plus de chaleur.

4.4 Distribution spectrale

Le graphique trace l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant un pic unique dans la région du jaune (~591 nm) avec une largeur de bande typique de 15 nm, confirmant sa nature monochromatique.

4.5 Diagramme de rayonnement

Un diagramme polaire illustre la distribution spatiale de la lumière. Le boîtier 19-21 présente typiquement un diagramme lambertien ou quasi-lambertien, offrant un large angle de vision uniforme adapté aux applications d'indicateurs et de rétroéclairage.

4.6 Courbe de déclassement du courant direct

Cette courbe dicte le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température ambiante augmente, le courant maximal de sécurité doit être réduit pour maintenir la température de jonction dans les limites et prévenir une dégradation accélérée.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED SMD 19-21 a un encombrement rectangulaire compact. Les dimensions clés (en mm, tolérance ±0,1mm sauf indication) incluent une longueur de corps d'environ 2,0 mm, une largeur de 1,25 mm et une hauteur de 0,8 mm. Le boîtier comporte deux bornes anode et cathode sur le dessous pour le soudage. Une marque d'identification de la cathode est clairement indiquée sur le boîtier, ce qui est crucial pour l'orientation correcte sur le PCB.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Protection du courant

Un mécanisme externe de limitation du courant (résistance ou circuit intégré pilote) est obligatoire. La caractéristique I-V exponentielle de la LED signifie que des fluctuations mineures de la tension d'alimentation peuvent provoquer de fortes surintensités, entraînant une défaillance instantanée.

6.2 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'utilisation.

- 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 la durée de vie hors sac est dépassée ou si le dessiccant indique une entrée d'humidité, un séchage à 60±5°C pendant 24 heures est requis avant le soudage par refusion pour éviter les dommages par "effet pop-corn".

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 (217°C) : 60-150 secondes.

- Température de crête : 260°C maximum, pendant pas plus de 10 secondes.

- Taux de chauffage : Maximum 6°C/sec jusqu'à 255°C.

- Taux de refroidissement : Maximum 3°C/sec.

- La refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois.

6.4 Soudage manuel et retouche

Si un soudage manuel est nécessaire, utiliser un fer à souder avec une température de panne ≤350°C, appliquer la chaleur sur chaque borne pendant ≤3 secondes, et utiliser un fer d'une puissance nominale ≤25W. Laisser un intervalle de refroidissement d'au moins 2 secondes entre les bornes. La retouche est fortement déconseillée. Si elle est inévitable, un fer à souder à double tête doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes lors du retrait afin d'éviter les contraintes mécaniques sur le boîtier. Vérifier toujours la fonctionnalité du composant après toute retouche.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis dans une bande porteuse gaufrée d'une largeur de 8 mm, enroulée sur une bobine standard de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 3000 pièces. Les dimensions détaillées des alvéoles de la bande porteuse et de la bobine sont fournies pour assurer 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 l'application correcte :

- CPN :Numéro de pièce du client (si attribué).

- P/N :Numéro de pièce du fabricant (ex. : 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T).

- QTY :Quantité de pièces sur la bobine.

- CAT :Code de binning d'intensité lumineuse (ex. : P1, Q2).

- HUE :Code de binning de chromaticité/longueur d'onde dominante (ex. : D3, D4).

- REF :Code de binning de tension directe (ex. : 0, 1, 2).

- LOT No :Numéro de lot de fabrication pour le suivi qualité.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage :Idéal pour le rétroéclairage de symboles, interrupteurs et petites zones sur les tableaux de bord, panneaux de contrôle et appareils électroniques grand public.
• Indicateurs d'état :Parfait pour les indicateurs d'alimentation, de connectivité ou d'état de fonction dans les équipements de télécommunication (téléphones, fax), le matériel réseau et les commandes industrielles.
• Indication générale :Adapté à toute application nécessitant un signal visuel compact, lumineux et jaune.

8.2 Considérations de conception

• Alimentation en courant :Toujours utiliser une résistance en série ou un pilote à courant constant. Calculer la valeur de la résistance en utilisant R = (Valim - VF) / IF, où VF doit être choisie parmi la valeur maximale du bin ou de la fiche technique pour garantir que le courant ne dépasse pas les limites dans les pires conditions.
• Gestion thermique :Bien que le boîtier soit petit, assurez une surface de cuivre PCB adéquate ou des vias thermiques sous le plot thermique (le cas échéant) pour dissiper la chaleur, en particulier lors d'un fonctionnement proche des valeurs maximales ou dans des ambiances à haute température.
• Protection ESD :Mettre en œuvre une protection ESD sur les lignes d'entrée si la LED est dans un emplacement accessible à l'utilisateur. Pendant la manipulation et l'assemblage, utiliser des postes de travail et des bracelets de mise à la terre.
• Conception optique :Le large angle de vision le rend adapté aux applications nécessitant une visibilité étendue. Pour une lumière focalisée, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires.

9. Comparaison et différenciation technique

Le modèle 19-21/Y2C-CP1Q2B/3T offre plusieurs avantages dans sa catégorie :

Avantage de taille :Son empreinte de 2,0x1,25mm est nettement plus petite que celle des LED traversantes traditionnelles de 3mm ou 5mm, permettant des agencements PCB plus denses.

Technologie des matériaux :L'utilisation du matériau semi-conducteur AlGaInP offre une haute efficacité et une excellente pureté de couleur dans le spectre jaune/orange/rouge par rapport aux technologies plus anciennes.

Fiabilité :La construction SMD et le boîtier robuste contribuent à une bonne stabilité mécanique et à une résistance aux vibrations.

Conformité :La conformité totale aux normes RoHS, REACH et sans halogène le rend adapté aux marchés mondiaux avec des réglementations environnementales strictes.

10. Questions Fréquemment Posées (FAQ)

Q1 : Quel est l'objectif des codes de binning ?

R1 : Le binning garantit la cohérence de la couleur et de la luminosité au sein d'un lot de production. Pour les applications nécessitant un aspect uniforme (ex. : réseaux multi-LED), il est recommandé de spécifier des bins serrés ou de commander à partir du même lot.

Q2 : Puis-je alimenter cette LED directement depuis une alimentation logique 3,3V ou 5V ?

R2 : Non. Vous devez toujours utiliser une résistance limitant le courant. Par exemple, avec une alimentation de 3,3V et une VF typique de 2,0V à 20mA, la valeur de la résistance serait (3,3V - 2,0V) / 0,020A = 65 Ohms. Une résistance standard de 68 Ohms serait appropriée.

Q3 : Pourquoi y a-t-il une durée de vie hors sac stricte de 7 jours après ouverture du sac barrière à l'humidité ?

R3 : Les boîtiers SMD peuvent absorber l'humidité de l'atmosphère. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut se vaporiser rapidement, provoquant un délaminage interne ou des fissures ("effet pop-corn"), ce qui détruit le composant.

Q4 : Comment identifier la cathode ?

R4 : Le boîtier possède une marque de cathode distincte. Sur le boîtier 19-21, il s'agit typiquement d'une bande verte, d'une encoche ou d'un coin chanfreiné du côté de la borne cathode. Se référer toujours au dessin des dimensions du boîtier pour le marquage spécifique.

11. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un panneau d'indicateurs d'état compact avec 10 LED jaunes pour un dispositif médical portable.

Étapes de conception :

1. Conception du circuit :Utiliser une ligne d'alimentation commune de 3,3V. Calculer la résistance série pour le pire des cas : R = (3,3V - 2,35V_{VF max}) / 0,020A = 47,5 Ohms. Sélectionner une résistance standard de 47 Ohms, 1/10W. Cela garantit que le courant ne dépasse jamais 20,2 mA même si la LED a la VF minimale.

2. Agencement PCB :Placer les LED avec un espacement centre à centre d'au moins 5mm pour une visibilité individuelle. Inclure une petite zone de cuivre connectée aux plots de cathode pour aider à la dissipation thermique. Ajouter des contours en sérigraphie et des marques de polarité (+ pour l'anode, - ou symbole de cathode pour la cathode) pour une clarté d'assemblage.

3. Assemblage :Commander toutes les LED du même bin d'intensité lumineuse (ex. : bin Q1) et du même bin de longueur d'onde dominante (ex. : bin D4) pour garantir une luminosité et une couleur uniformes. Planifier l'assemblage du PCB de manière à ce que les LED soient utilisées immédiatement après l'ouverture du sac barrière à l'humidité.

4. Test :Vérifier la tension directe et le flux lumineux d'un échantillon du panneau dans les conditions de fonctionnement conçues.

12. Principe de fonctionnement

L'émission de lumière dans cette LED est basée sur l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice en AlGaInP. Lorsqu'une tension 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, libérant de l'énergie sous forme de photons. L'énergie de bande interdite spécifique de l'alliage AlGaInP détermine la longueur d'onde de la lumière émise, qui dans ce cas se situe dans le spectre jaune (~591 nm). La résine époxy transparente encapsule la puce, fournit un support mécanique et façonne le diagramme de sortie lumineuse.

13. Tendances technologiques

La tendance pour les LED SMD comme la série 19-21 continue vers :

Efficacité accrue :Les améliorations continues dans la croissance épitaxiale et la conception des puces produisent plus de lumens par watt (lm/W), réduisant la consommation d'énergie pour le même flux lumineux.

Miniaturisation :Des tailles de boîtier encore plus petites (ex. : 1,0x0,5mm) sont en développement pour les dispositifs ultra-compacts.

Fiabilité améliorée :Les matériaux et procédés d'encapsulation améliorés conduisent à des durées de vie opérationnelles plus longues et à de meilleures performances en haute température et humidité.

Intégration intelligente :Le marché plus large voit une croissance des LED avec des pilotes ou circuits de contrôle intégrés, bien que les composants discrets standards comme le 19-21 restent essentiels pour les applications d'indicateurs et de rétroéclairage à grand volume et rentables.