Fiche technique LED CMS 19-21 Jaune Brillant - 2.0x1.25x1.1mm - Tension 1,7-2,2V - Puissance 60mW - Document Technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La LED CMS 19-21 est un composant miniature à montage en surface conçu pour les applications nécessitant un voyant ou un rétroéclairage jaune brillant. Utilisant la technologie de puce AlGaInP, elle délivre une intensité lumineuse élevée dans un encombrement minimal. Ses principaux avantages incluent une économie d'espace significative sur les cartes de circuits imprimés, une compatibilité avec les processus d'assemblage automatisés et la conformité aux normes environnementales et de sécurité modernes telles que RoHS, REACH et les exigences sans halogène.

1.1 Avantages clés et marché cible

L'avantage principal de ce composant est sa taille extrêmement réduite (2,0mm x 1,25mm x 1,1mm), ce qui permet une densité de placement plus élevée et la conception d'équipements électroniques plus petits et compacts. Sa légèreté en fait un choix idéal pour les applications miniatures et portables. Le composant est conditionné sur bande de 8mm sur une bobine de 7 pouces de diamètre, le rendant entièrement compatible avec les équipements automatiques de prélèvement et de placement à grande vitesse. Les marchés cibles incluent l'électronique automobile (ex. : rétroéclairage de tableau de bord et d'interrupteurs), les télécommunications (ex. : voyants dans les téléphones et télécopieurs), l'électronique grand public pour le rétroéclairage LCD et les applications de voyants à usage général.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principaux paramètres techniques du composant, tels que définis dans les tableaux des Valeurs Maximales Absolues et des Caractéristiques Électro-Optiques.

2.1 Paramètres électriques et thermiques

Les Valeurs Maximales Absolues définissent les limites d'opération au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le composant a une tension inverse maximale (VR) de 5V, soulignant qu'il n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse. Le courant direct continu (IF) est nominalement de 25mA, avec un courant direct de crête (IFP) de 60mA autorisé en conditions pulsées (rapport cyclique 1/10 à 1kHz). La dissipation de puissance maximale (Pd) est de 60mW. La plage de température de fonctionnement est spécifiée de -40°C à +85°C, avec une plage de stockage légèrement plus large de -40°C à +90°C. Le composant peut supporter les profils de soudage par refusion standard sans plomb avec une température de pic de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les performances principales sont définies dans des conditions typiques (Ta=25°C, IF=5mA). L'intensité lumineuse (Iv) a une plage typique de 11,5 mcd à 28,5 mcd, selon le tri spécifique. L'angle de vision (2θ1/2) est large de 100 degrés, offrant un éclairage étendu et uniforme. La longueur d'onde dominante (λd) se situe dans le spectre jaune, spécifiquement entre 585,5 nm et 594,5 nm, avec une longueur d'onde de pic typique (λp) autour de 591 nm. La largeur de bande spectrale (Δλ) est d'environ 15 nm. La tension directe (VF) est relativement basse, allant de 1,70V à 2,20V à 5mA. Le courant inverse (IR) est garanti inférieur à 10 μA à la tension inverse maximale de 5V.

3. Explication du système de tri

Pour garantir la cohérence en production et en conception d'application, les LED sont triées en catégories (bins) selon trois paramètres clés : l'Intensité Lumineuse, la Longueur d'Onde Dominante et la Tension Directe.

3.1 Tri par intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est catégorisée en quatre classes : L1 (11,5-14,5 mcd), L2 (14,5-18,0 mcd), M1 (18,0-22,5 mcd) et M2 (22,5-28,5 mcd). Cela permet aux concepteurs de sélectionner un niveau de luminosité adapté à leur application, assurant une cohérence visuelle entre plusieurs unités dans un produit.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La couleur (teinte) est contrôlée via les classes de longueur d'onde dominante : D3 (585,5-588,5 nm), D4 (588,5-591,5 nm) et D5 (591,5-594,5 nm). Ce contrôle strict, avec une tolérance de ±1nm, est crucial pour les applications où la cohérence des couleurs est importante, comme dans les matrices de rétroéclairage multi-LED ou les indicateurs d'état qui doivent correspondre à une couleur de marque spécifique.

3.3 Tri par tension directe

La tension directe est triée par pas de 0,1V de 1,70V à 2,20V, avec les codes 19 à 23. Connaître la classe de tension spécifique est essentiel pour concevoir le réseau de résistances de limitation de courant, car elle impacte directement le courant traversant la LED et donc sa luminosité et sa consommation. La tolérance sur VF est de ±0,05V au sein d'une classe.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques qui illustrent le comportement du composant dans différentes conditions, ce qui est critique pour une conception de circuit robuste.

4.1 Courant direct vs. Tension directe (Courbe IV)

La courbe IV montre la relation non linéaire entre le courant direct et la tension directe. Pour cette LED, la tension augmente fortement une fois le seuil de conduction franchi. Au courant de fonctionnement typique de 5mA, la tension est comprise entre 1,7V et 2,2V. Les concepteurs doivent utiliser cette courbe pour s'assurer que le circuit d'alimentation fournit un courant stable, et non une tension, pour obtenir une luminosité constante.

4.2 Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante

Cette courbe démontre la dépendance de l'émission lumineuse à la température. L'intensité lumineuse diminue lorsque la température ambiante augmente. La sortie reste relativement stable de -40°C à environ 25°C mais montre une baisse notable lorsque la température approche la limite maximale de fonctionnement de +85°C. Cette caractéristique doit être prise en compte dans les conceptions pour environnements à haute température, nécessitant potentiellement une déclassification ou une gestion thermique.

4.3 Intensité lumineuse relative vs. Courant direct

Cette courbe montre que l'émission lumineuse augmente avec le courant direct, mais pas de manière parfaitement linéaire, surtout aux courants élevés. Elle souligne également l'importance de la Valeur Maximale Absolue pour le courant continu (25mA). Fonctionner près ou au-dessus de cette limite peut entraîner une dégradation accélérée, une durée de vie réduite et une défaillance potentielle.

4.4 Distribution spectrale et diagramme de rayonnement

Le graphique de distribution spectrale confirme l'émission monochromatique jaune avec un pic central autour de 591 nm. Le diagramme de rayonnement illustre la distribution spatiale de la lumière, montrant l'angle de vision de 100 degrés où l'intensité chute à la moitié de sa valeur de pic. Ce diagramme est important pour comprendre comment la lumière sera perçue sous différents angles dans l'application finale.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et tolérances

La LED est logée dans un boîtier CMS standard 19-21. Les dimensions clés sont : longueur 2,0mm, largeur 1,25mm et hauteur 1,1mm. Les dimensions et l'espacement des broches sont conçus pour un soudage fiable. Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0,1mm. Une marque de cathode est clairement indiquée sur le boîtier pour une orientation de polarité correcte lors de l'assemblage.

5.2 Identification de la polarité et conception des pastilles

Une polarité correcte est essentielle au fonctionnement du composant. Le boîtier présente une marque de cathode distincte. Le motif de pastilles recommandé sur la carte de circuit imprimé (empreinte) doit correspondre aux broches du boîtier avec un dégagement approprié du masque de soudure pour assurer la formation d'un cordon de soudure fiable pendant la refusion, fournissant à la fois la connexion électrique et la résistance mécanique.

6. Directives de soudage et d'assemblage

Une manipulation et un soudage appropriés sont essentiels pour maintenir la fiabilité et les performances du composant.

6.1 Paramètres de soudage par refusion

Le composant est compatible avec les processus de refusion infrarouge et à phase vapeur. Pour le soudage sans plomb, un profil de température spécifique est recommandé : préchauffage entre 150-200°C pendant 60-120 secondes, temps au-dessus du liquidus (217°C) de 60-150 secondes, avec une température de pic ne dépassant pas 260°C pendant un maximum de 10 secondes. Les taux de chauffage et de refroidissement maximaux doivent être respectivement de 6°C/sec et 3°C/sec. La refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois.

6.2 Soudage manuel et réparation

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est de mise. La température de la panne du fer à souder doit être inférieure à 350°C, appliquée sur chaque borne pendant pas plus de 3 secondes. La puissance du fer doit être de 25W ou moins. Un intervalle de refroidissement d'au moins 2 secondes doit être observé entre le soudage de chaque borne. La réparation après soudage initial est fortement déconseillée. Si elle est inévitable, un fer à souder à double tête spécialisé doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes et éviter les contraintes mécaniques sur le boîtier.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans un sac barrière résistant à l'humidité avec un dessicant. 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 et utilisées dans les 168 heures (7 jours). Si ce délai est dépassé ou si l'indicateur de dessicant montre une saturation, les composants doivent être cuits à 60±5°C pendant 24 heures avant utilisation pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bobine et de la bande

Les composants sont fournis sur bande porteuse gaufrée d'une largeur de 8mm, enroulée sur une bobine standard de 7 pouces (178mm) de diamètre. Chaque bobine contient 3000 pièces. Les dimensions détaillées de la bobine, de la bande porteuse et de la bande de couverture sont fournies pour assurer la compatibilité avec les chargeurs des équipements d'assemblage automatisés.

7.2 Explication de l'étiquette et conditionnement résistant à l'humidité

L'étiquette de la bobine contient des informations critiques pour la traçabilité et l'application correcte : Numéro de Produit (P/N), Quantité d'Emballage (QTY), Classe d'Intensité Lumineuse (CAT), Classe de Longueur d'Onde Dominante (HUE) et Classe de Tension Directe (REF). Le conditionnement étanche à l'humidité consiste en un sac en aluminium stratifié contenant la bobine et un sachet dessicant, avec une étiquette indicateur d'humidité externe.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED est bien adaptée à une variété de rôles de voyants et de rétroéclairage basse puissance. Les applications principales incluent le rétroéclairage des tableaux de bord et interrupteurs automobiles, les indicateurs d'état dans les équipements de télécommunication (téléphones, télécopieurs), le rétroéclairage plat pour petits écrans LCD et claviers à membrane, et les voyants à usage général dans l'électronique grand public et industrielle.

8.2 Considérations de conception critiques

Limitation de courant :Une résistance de limitation de courant externe est obligatoire. La tension directe a un coefficient de température négatif, ce qui signifie qu'elle diminue lorsque la température augmente. Une source de tension constante sans résistance en série entraînerait un emballement thermique et une défaillance rapide. La valeur de la résistance doit être calculée en fonction de la tension d'alimentation, de la classe de tension directe de la LED et du courant de fonctionnement souhaité (qui ne doit pas dépasser 25mA en continu).
Gestion thermique :Bien que le composant ait une faible dissipation de puissance, la conception de la carte de circuit imprimé doit tout de même prendre en compte la dissipation thermique, en particulier dans les matrices haute densité ou les environnements à température ambiante élevée. Assurez une surface de cuivre adéquate autour des pastilles de soudure pour servir de dissipateur thermique.
Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Le composant a une résistance ESD de 2000V (Modèle du Corps Humain). Les précautions ESD standard doivent être observées pendant la manipulation et l'assemblage pour prévenir les dommages latents.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux boîtiers LED traversants traditionnels, le format CMS 19-21 offre des avantages significatifs : un encombrement et un profil considérablement réduits, une aptitude à l'assemblage entièrement automatisé conduisant à des coûts de fabrication plus bas, et une fiabilité améliorée grâce à l'absence de broches pliées. Dans la catégorie des LED CMS jaunes, cette référence spécifique se différencie par sa couleur jaune brillant issue du système de matériau AlGaInP (souvent plus lumineuse et saturée que les technologies plus anciennes), un large angle de vision de 100 degrés, et une conformité environnementale complète (RoHS, REACH, Sans Halogène). Sa structure de tri détaillée permet une sélection de haute précision pour les applications critiques en termes de couleur et de luminosité.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED directement depuis une alimentation logique 3,3V ou 5V ?
R : Non. Vous devez toujours utiliser une résistance de limitation de courant en série. Par exemple, avec une alimentation de 5V et une LED de la classe VF=2,0V visant 20mA : R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ohms. Une résistance est non négociable pour un fonctionnement fiable.
Q : Comment interpréter les codes de tri sur l'étiquette (ex. : CAT : M1, HUE : D4, REF : 20) ?
R : Cela spécifie le sous-ensemble de performance exact. CAT:M1 signifie une intensité lumineuse entre 18,0-22,5 mcd. HUE:D4 signifie une longueur d'onde dominante entre 588,5-591,5 nm. REF:20 signifie une tension directe entre 1,80-1,90V.
Q : La fiche technique indique une tension inverse nominale de 5V. Puis-je l'utiliser dans un circuit AC ou avec une protection contre l'inversion de polarité ?
R : La valeur nominale de 5V est uniquement pour tester le courant inverse (IR). Le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse. Il doit uniquement être utilisé dans des circuits DC en polarisation directe. Pour les applications AC ou bipolaires, un redresseur externe ou une diode de protection est requis.
Q : Que se passe-t-il si je dépasse la durée de vie au sol de 7 jours après ouverture du sac barrière à l'humidité ?
R : Les composants absorbent l'humidité de l'air. S'ils sont soudés sans cuisson, cette humidité peut se vaporiser rapidement pendant la refusion, provoquant un délaminage interne ou une fissuration (effet "pop-corn"). Vous devez cuire les composants à 60°C pendant 24 heures avant utilisation pour éliminer l'humidité.

11. Étude de cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau de voyants multi-LED pour un équipement industriel.Le panneau nécessite 10 voyants jaunes uniformes. Pour garantir une cohérence visuelle, le concepteur spécifie des LED de la même classe d'intensité lumineuse (ex. : M1) et de la même classe de longueur d'onde dominante (ex. : D4). À partir de la classe de tension directe (ex. : 20), le concepteur calcule une valeur précise de résistance série pour une ligne d'alimentation de 12V afin d'atteindre la luminosité souhaitée à 15mA, bien en dessous du maximum de 25mA. La conception de la carte de circuit imprimé place les LED avec un espacement adéquat pour la dissipation thermique et utilise une pastille définie par le masque de soudure pour contrôler la taille du cordon de soudure. L'assembleur suit les procédures de manipulation de l'humidité, utilise le profil de refusion recommandé et effectue une inspection optique automatisée pour vérifier le placement et la polarité corrects.

12. Introduction au principe technologique

Cette LED est basée sur le matériau semi-conducteur AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium) cultivé sur un substrat. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Dans l'AlGaInP, cette recombinaison libère principalement de l'énergie sous forme de photons dans la partie jaune/orange/rouge du spectre visible, selon la composition exacte de l'alliage. La lentille en résine "water clear" n'est pas convertie par phosphore ; la lumière jaune est émise directement par la puce semi-conductrice elle-même, résultant en une haute pureté de couleur et une efficacité élevée. La structure du boîtier protège la puce semi-conductrice délicate et inclut une lentille en époxy moulée qui façonne la sortie lumineuse selon le diagramme de rayonnement spécifié.

13. Tendances et évolutions technologiques

La tendance générale pour les LED CMS comme le boîtier 19-21 est vers une efficacité lumineuse toujours plus élevée (plus de lumière par watt d'entrée électrique), obtenue grâce à des améliorations dans la conception des puces, la croissance épitaxiale et l'extraction de la lumière du boîtier. Il y a également une poussée continue pour une meilleure cohérence des couleurs et des tolérances de tri plus strictes pour répondre aux exigences des applications d'affichage haut de gamme et automobiles. La technologie de conditionnement évolue pour améliorer la fiabilité dans des conditions de température et d'humidité plus élevées. De plus, la transition à l'échelle de l'industrie vers des matériaux sans plomb, sans halogène et conformes à REACH, comme observé sur ce composant, reflète l'importance croissante de la durabilité environnementale et de la conformité réglementaire dans la fabrication des composants électroniques.