Fiche technique LED CMS 19-213 Jaune Vert Brillant - Boîtier 2,0x1,25x0,8mm - Tension 2,0V - Puissance 60mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 19-213 est une LED à montage en surface (CMS) conçue pour les applications électroniques modernes et compactes. Elle utilise une puce semi-conductrice en AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium) pour produire une lumière Jaune Vert Brillant. Le principal avantage de ce composant est son encombrement miniature, qui permet des réductions significatives de la taille de la carte de circuit imprimé (PCB) et des dimensions globales de l'équipement. Sa construction légère la rend également adaptée aux applications où l'espace et le poids sont des contraintes critiques. La LED est conditionnée sur une bande de 8 mm enroulée sur une bobine de 7 pouces de diamètre, la rendant entièrement compatible avec les équipements d'assemblage automatisés pick-and-place à grande vitesse. C'est un composant monochrome, sans plomb (Pb-free), conforme aux principales réglementations environnementales, notamment RoHS, REACH de l'UE, et les normes sans halogène (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

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 dans ces conditions n'est pas garanti. Les valeurs maximales absolues sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. La tension inverse maximale (VR) est de 5V. Le courant direct continu (IF) ne doit pas dépasser 25 mA. Pour un fonctionnement en impulsions, 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 composant 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. Pour le soudage, un profil de refusion avec une température de pic de 260°C pendant 10 secondes est spécifié, ou un soudage manuel à 350°C pendant un maximum de 3 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les performances typiques sont mesurées à Ta=25°C et un courant direct (IF) de 20 mA. L'intensité lumineuse (Iv) a une plage typique définie par des codes de bin, avec un minimum de 45,0 mcd et un maximum de 112,0 mcd. L'angle de vision (2θ1/2), où l'intensité est la moitié de la valeur sur l'axe, est large de 120 degrés. La longueur d'onde de pic (λp) est typiquement de 575 nm, et la longueur d'onde dominante (λd) varie de 569,5 nm à 577,5 nm, catégorisée en bins spécifiques. La largeur de bande spectrale (Δλ) est d'environ 20 nm. La tension directe (VF) est typiquement de 2,0V avec un maximum de 2,35V. Le courant inverse (IR) est d'un maximum de 10 μA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée. Il est crucial de noter que le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; la cote VR est uniquement pour les conditions de test lors de la mesure de IR.

3. Explication du système de binning

Pour garantir la cohérence de la luminosité et de la couleur, les LED sont triées en bins selon des paramètres clés.

3.1 Binning de l'intensité lumineuse

Le flux lumineux est catégorisé en quatre bins (P1, P2, Q1, Q2) lorsqu'il est mesuré à IF=20mA. Le bin P1 couvre 45,0 à 57,0 mcd, P2 de 57,0 à 72,0 mcd, Q1 de 72,0 à 90,0 mcd, et Q2 de 90,0 à 112,0 mcd. Une tolérance de ±11% s'applique à l'intensité lumineuse.

3.2 Binning de la longueur d'onde dominante

La couleur, définie par la longueur d'onde dominante, est triée en quatre bins (C16, C17, C18, C19) à IF=20mA. Le bin C16 va de 569,5 à 571,5 nm, C17 de 571,5 à 573,5 nm, C18 de 573,5 à 575,5 nm, et C19 de 575,5 à 577,5 nm. Une tolérance serrée de ±1nm est maintenue pour la longueur d'onde dominante.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques essentielles pour la conception de circuit et la gestion thermique.

4.1 Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct

Cette courbe montre comment le flux lumineux augmente avec le courant direct. Elle est non linéaire, et les concepteurs doivent se référer à ce graphique pour sélectionner le courant de fonctionnement approprié pour la luminosité souhaitée, en veillant à ne pas dépasser les valeurs maximales absolues.

4.2 Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante

Ce graphique illustre la dégradation thermique du flux lumineux. Lorsque la température ambiante augmente, l'efficacité lumineuse diminue. Ceci est critique pour les applications fonctionnant dans des environnements à température élevée, car cela peut nécessiter une compensation optique ou électrique.

4.3 Tension directe en fonction du courant direct

La courbe caractéristique IV (Courant-Tension) est fondamentale pour concevoir le circuit de limitation de courant. Elle montre la relation exponentielle, aidant à calculer la valeur de la résistance série nécessaire ou les spécifications du pilote à courant constant.

4.4 Distribution spectrale

La courbe de distribution spectrale de puissance confirme la nature monochromatique de la LED, montrant un seul pic centré autour de 575 nm, ce qui définit sa couleur Jaune Vert Brillant.

4.5 Diagramme de rayonnement

Le diagramme polaire représente la distribution spatiale de l'intensité lumineuse. L'angle de vision de 120° est confirmé ici, montrant un profil d'émission quasi-Lambertien adapté à l'éclairage de grande surface.

4.6 Courbe de déclassement du courant direct

C'est sans doute le graphique le plus important pour la fiabilité. Il montre le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température augmente, le courant maximal doit être réduit pour rester dans la zone de fonctionnement sécuritaire du dispositif et les limites de dissipation de puissance.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED a un boîtier CMS compact. Les dimensions clés incluent une longueur de corps de 2,0 mm, une largeur de 1,25 mm et une hauteur de 0,8 mm. Les bornes anode et cathode sont clairement marquées. Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0,1 mm. Le dessin dimensionnel est essentiel pour créer le motif de pastilles (footprint) sur le PCB dans un logiciel CAO.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Pour le soudage sans plomb, un profil de température spécifique doit être suivi. La zone de préchauffage doit être entre 150°C et 200°C pendant 60-120 secondes. Le temps au-dessus de la température de liquidus de la soudure (217°C) doit être de 60-150 secondes. La température de pic ne doit pas dépasser 260°C, et le temps à moins de 5°C de ce pic doit être d'un maximum de 10 secondes. Le taux de chauffage maximal est de 3°C/sec, et le taux de refroidissement maximal est de 6°C/sec. Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois.

6.2 Soudage manuel

Si le soudage manuel est inévitable, la température de la pointe du fer doit être inférieure à 350°C, et le temps de contact par borne ne doit pas dépasser 3 secondes. Un fer à souder de faible puissance (≤25W) est recommandé. Un intervalle minimum de 2 secondes doit être laissé entre le soudage de chaque borne pour éviter un choc thermique.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les composants sont conditionnés dans un sac résistant à l'humidité avec un dessiccant. Le sac ne doit pas être ouvert avant que les pièces ne soient prêtes à l'emploi. Après ouverture, les LED non utilisées doivent être stockées à ≤30°C et ≤60% d'Humidité Relative (HR) et utilisées dans les 168 heures (7 jours). Si ce délai est dépassé ou si l'indicateur de dessiccant change de couleur, un traitement de séchage à 60±5°C pendant 24 heures est requis avant utilisation.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bobine et de la bande

Les LED sont fournies sur une bande porteuse gaufrée sur une bobine de 7 pouces (178 mm) de diamètre. La largeur de la bobine est de 13,0 mm, et le diamètre du moyeu est de 44,4 mm. Chaque bobine contient 3000 pièces. Les dimensions des alvéoles de la bande porteuse sont conçues pour maintenir fermement le boîtier de 2,0x1,25 mm.

7.2 Informations sur l'étiquette

L'étiquette de conditionnement contient des informations critiques pour la traçabilité et l'application correcte : Numéro de produit client (CPN), Numéro de produit (P/N), Quantité emballée (QTY), Classe d'intensité lumineuse (CAT), Classe de chromaticité/longueur d'onde dominante (HUE), Classe de tension directe (REF), et Numéro de lot (LOT No).

8. Recommandations d'application

8.1 Applications typiques

La couleur Jaune Vert Brillant et le large angle de vision rendent cette LED idéale pour l'indication d'état et le rétroéclairage. Les utilisations courantes incluent le rétroéclairage des tableaux de bord d'instrumentation et des interrupteurs, l'indication et le rétroéclairage de clavier dans les appareils de télécommunication comme les téléphones et les télécopieurs, le rétroéclairage plat pour les petits écrans LCD et symboles, et les applications d'indicateur à usage général.

8.2 Considérations de conception

Limitation de courant :Une résistance de limitation de courant externe est obligatoire. La caractéristique IV exponentielle signifie qu'une faible augmentation de tension peut provoquer une augmentation importante et dommageable du courant. La valeur de la résistance doit être calculée sur la base de la tension d'alimentation, de la tension directe typique de la LED (2,0V) et du courant de fonctionnement souhaité (≤25 mA).

Gestion thermique :Bien que le boîtier soit petit, la dissipation de puissance (jusqu'à 60 mW) doit être prise en compte, surtout dans des ambiances à température élevée ou des espaces clos. La courbe de déclassement doit être consultée. Une surface de cuivre adéquate sur le PCB autour des pastilles peut aider à dissiper la chaleur.

Protection ESD :Bien que classée pour 2000V HBM, les précautions standard de manipulation ESD doivent être observées pendant l'assemblage.

Conception optique :L'angle de vision de 120° offre une large couverture. Pour une lumière focalisée, des optiques secondaires (lentilles) seraient nécessaires. La lentille en résine époxy transparente offre une bonne extraction de la lumière.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux anciens boîtiers LED traversants, ce type CMS offre un encombrement et un profil radicalement réduits, permettant des conceptions modernes miniaturisées. La technologie AlGaInP offre une haute efficacité et une couleur saturée dans le spectre jaune-vert. Le large angle de vision de 120° est un avantage clé par rapport aux LED à angle plus étroit pour les applications nécessitant une large visibilité. La conformité aux normes RoHS, REACH et sans halogène garantit qu'elle répond aux exigences environnementales mondiales strictes pour les produits électroniques.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Puis-je piloter cette LED sans résistance série ?

R : Non. La fiche technique avertit explicitement qu'un léger décalage de tension provoquera un changement important de courant, conduisant à la destruction. Une résistance de limitation de courant ou un pilote à courant constant est essentiel.

Q : Que se passe-t-il si je dépasse la durée de vie de 7 jours après ouverture du sac anti-humidité ?

R : Les LED peuvent absorber de l'humidité, ce qui peut provoquer un claquage "popcorn" ou un délaminage pendant le soudage par refusion. Elles doivent être séchées à 60±5°C pendant 24 heures avant utilisation.

Q : Puis-je l'utiliser pour une indication en tension inverse ?

R : Non. Le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement inverse. La cote de tension inverse de 5V est uniquement pour les conditions de test lors de la mesure du courant de fuite (IR).

Q : Comment interpréter les codes de bin (P1, C17, etc.) sur l'étiquette ?

R : Ces codes spécifient la plage garantie pour l'intensité lumineuse (P1, P2, Q1, Q2) et la longueur d'onde dominante (C16-C19). Les concepteurs doivent sélectionner le bin approprié pour les exigences de luminosité et de cohérence de couleur de leur application.

11. Étude de cas pratique de conception

Considérons la conception d'un indicateur d'état pour un appareil grand public portable alimenté par une ligne 3,3V. L'objectif est une lumière Jaune Vert Brillant clairement visible.

Étape 1 - Sélection du courant :Visant une luminosité moyenne, un courant de fonctionnement de 15 mA est choisi, bien en dessous du maximum de 25 mA.

Étape 2 - Calcul de la résistance :En utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alim - Vf_LED) / I_LED. Avec V_alim = 3,3V, Vf_typique = 2,0V, et I_LED = 0,015 A, R = (3,3 - 2,0) / 0,015 = 86,67 Ω. La valeur standard la plus proche de 91 Ω ou 82 Ω peut être sélectionnée, ajustant légèrement le courant.

Étape 3 - Puissance nominale :Puissance dissipée dans la résistance P_R = I²R = (0,015)² * 91 = 0,0205 W. Une résistance standard de 1/10W (0,1W) est largement suffisante.

Étape 4 - Vérification thermique :La dissipation de puissance du dispositif P_LED = Vf * I = 2,0V * 0,015A = 30 mW. Selon la courbe de déclassement, à une température ambiante maximale attendue de 50°C, le courant autorisé est toujours supérieur à 25 mA, donc 15 mA est sûr.

Étape 5 - Implantation PCB :Un motif de pastilles correspondant au boîtier 2,0x1,25mm est créé. De petites liaisons de dégagement thermique vers un modeste remplissage de cuivre peuvent faciliter le soudage et la dissipation thermique sans agir comme un grand dissipateur thermique qui pourrait compliquer la refusion.

12. Principe de fonctionnement

Cette LED fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. La région active est composée d'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. Ici, 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, dans ce cas, correspondant au Jaune Vert Brillant (~575 nm). Le matériau d'encapsulation en résine époxy transparente protège la puce semi-conductrice, assure la stabilité mécanique et façonne le faisceau lumineux pour obtenir l'angle de vision spécifié de 120 degrés.

13. Tendances technologiques

Le développement de LED CMS comme le 19-213 s'inscrit dans la tendance plus large de l'électronique vers la miniaturisation, une fiabilité accrue et l'assemblage automatisé. La technologie AlGaInP représente une solution mature et efficace pour produire des LED rouge, orange, jaune et verte de haute luminosité. La recherche continue sur les matériaux semi-conducteurs, comme les améliorations de la croissance épitaxiale et la conversion par phosphores pour des spectres plus larges, continue de repousser les limites de l'efficacité, de la restitution des couleurs et de la densité de puissance. De plus, les innovations en matière de boîtiers se concentrent sur l'amélioration de la gestion thermique pour permettre des courants de pilotage plus élevés à partir d'empreintes toujours plus petites, ainsi que sur l'amélioration de la fiabilité dans des conditions environnementales sévères. L'intégration de l'électronique de pilotage et de plusieurs puces de couleur dans des boîtiers uniques (par exemple, les LED RVB) est une autre tendance significative rendue possible par la technologie CMS avancée.