Fiche technique LED CMS 19-21/R6C-AL2N1VY/3T - Dimensions 2,0x1,25x0,8mm - Tension 1,7-2,2V - Rouge vif - Documentation technique française

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 19-21/R6C-AL2N1VY/3T est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS) utilisant la technologie de puce AlGaInP pour produire une lumière rouge vif. Ce composant est conçu pour les applications à cartes de circuits imprimés (PCB) haute densité où l'espace et le poids sont des contraintes critiques. Son empreinte compacte de 2,0 mm x 1,25 mm x 0,8 mm permet une miniaturisation significative des produits finaux, réduisant l'espace requis sur la carte et la taille globale de l'équipement. Le dispositif est conditionné sur bande de 8 mm fournie sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces, le rendant entièrement compatible avec les équipements d'assemblage automatisés standard de type pick-and-place. C'est un composant monochrome, sans plomb (Pb-free) qui est conforme aux réglementations RoHS, REACH de l'UE et sans halogène (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm), garantissant ainsi son adéquation pour une fabrication électronique moderne et respectueuse de l'environnement.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Faire fonctionner le dispositif au-delà de ces limites peut causer des dommages permanents. Les valeurs maximales absolues sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. La tension inverse maximale (VR) est de 5 V, soulignant que cette LED n'est pas conçue pour fonctionner en polarisation inverse. Le courant direct continu (IF) nominal est de 25 mA, avec un courant direct de crête admissible (IFP) de 60 mA en conditions pulsées (rapport cyclique 1/10 à 1 kHz). La dissipation de puissance maximale (Pd) est de 60 mW. Le dispositif peut résister à une décharge électrostatique (ESD) de 2000 V selon le modèle du corps humain (HBM). La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C, et la plage de température de stockage est de -40°C à +90°C. Les limites de température de soudage sont définies pour deux procédés : le soudage par refusion (reflow) avec un pic à 260°C pendant un maximum de 10 secondes, et le soudage manuel à un maximum de 350°C pendant 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les principaux paramètres de performance sont mesurés à un courant de test standard de 5 mA et à Ta=25°C. L'intensité lumineuse (Iv) a une plage typique, avec des valeurs minimales et maximales définies par le système de tri (binning). L'angle de vision (2θ1/2) est typiquement de 100 degrés, offrant un diagramme d'émission large. La longueur d'onde de crête (λp) est d'environ 632 nm, et la longueur d'onde dominante (λd) varie de 617,5 nm à 633,5 nm, correspondant à une couleur rouge vif. La largeur de bande spectrale (Δλ) est typiquement de 20 nm. La tension directe (VF) varie de 1,70 V à 2,20 V à 5 mA. Le courant inverse (IR) est garanti à 10 μA ou moins à la tension inverse maximale de 5 V. Des notes importantes spécifient les tolérances : ±11 % pour l'intensité lumineuse, ±1 nm pour la longueur d'onde dominante et ±0,05 V pour la tension directe.

3. Explication du système de tri (Binning)

Pour assurer la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en catégories (bins) basées sur trois paramètres clés.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en quatre bins (L2, M1, M2, N1) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à IF=5 mA. Les bins définissent des plages d'intensité minimale et maximale : L2 (14,5-18,0 mcd), M1 (18,0-22,5 mcd), M2 (22,5-28,5 mcd) et N1 (28,5-36,0 mcd). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences de luminosité spécifiques pour leur application.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La couleur (teinte) est contrôlée via le tri par longueur d'onde dominante. Quatre bins (E4, E5, E6, E7) sont définis : E4 (617,5-621,5 nm), E5 (621,5-625,5 nm), E6 (625,5-629,5 nm) et E7 (629,5-633,5 nm). Ce contrôle strict assure une uniformité de couleur visuelle entre plusieurs LED utilisées dans un réseau ou une application de rétroéclairage.

3.3 Tri par tension directe

La tension directe est triée pour faciliter la conception des circuits, notamment pour le calcul de la résistance de limitation de courant et la conception de l'alimentation. Cinq bins (19, 20, 21, 22, 23) sont proposés, chacun couvrant une plage de 0,1 V de 1,70 V à 2,20 V à IF=5 mA.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux courbes caractéristiques électro-optiques typiques. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, de telles courbes illustrent généralement la relation entre le courant direct et l'intensité lumineuse, la tension directe en fonction de la température, et la distribution spectrale de puissance relative. Ces courbes sont essentielles pour que les concepteurs comprennent comment les performances de la LED évoluent dans différentes conditions de fonctionnement, comme un courant d'alimentation variable ou une température ambiante changeante, permettant ainsi une conception de circuit optimisée et fiable.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED CMS 19-21 a un boîtier compact mesurant 2,0 mm de longueur, 1,25 mm de largeur et 0,8 mm de hauteur. Le dessin dimensionnel spécifie l'emplacement de la marque de cathode, ce qui est crucial pour une orientation correcte lors de l'assemblage. Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0,1 mm.

5.2 Identification de la polarité

Une marque de cathode claire est indiquée sur le boîtier. La polarité correcte doit être respectée lors du placement et du soudage pour assurer un fonctionnement correct et éviter tout dommage.

6. Consignes de soudage et d'assemblage

6.1 Stockage et manipulation

Les LED sont conditionnées dans des sacs barrières résistants à l'humidité avec un dessiccant. Le sac ne doit pas être ouvert avant que les composants ne soient prêts à être utilisés. Avant ouverture, les conditions de stockage doivent être de 30°C ou moins et de 60 % d'humidité relative ou moins. Une fois ouvert, les LED doivent être utilisées dans les 168 heures (7 jours). Tout composant non utilisé doit être rescellé dans un emballage étanche à l'humidité. Si le temps de stockage est dépassé ou si l'indicateur de dessiccant montre une absorption d'humidité, un traitement de séchage (baking) à 60 ±5°C pendant 24 heures est requis avant utilisation pour éviter l'effet "popcorn" pendant le soudage par refusion.

6.2 Profil de soudage par refusion

Un profil de soudage par refusion sans plomb (Pb-free) est spécifié. Les paramètres clés incluent : une zone de préchauffage entre 150-200°C pendant 60-120 secondes, un temps au-dessus du liquidus (217°C) de 60-150 secondes, une température de pic ne dépassant pas 260°C maintenue pendant un maximum de 10 secondes, et des vitesses de chauffage et de refroidissement contrôlées (max 6°C/sec et 3°C/sec, respectivement). Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois. Aucune contrainte ne doit être appliquée sur la LED pendant le chauffage, et le PCB ne doit pas être déformé après le soudage.

6.3 Soudage manuel et retouche

Pour le soudage manuel, un fer à souder avec une température de pointe inférieure à 350°C et une puissance nominale inférieure à 25 W doit être utilisé. Le temps de contact par borne ne doit pas dépasser 3 secondes. Un intervalle minimum de 2 secondes doit être laissé entre le soudage de chaque borne. La réparation après soudage est déconseillée. Si elle est inévitable, un fer à souder à double tête doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes, et le risque de dommage doit être évalué au préalable.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications des bobines et bandes

Les composants sont fournis en bande porteuse sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces. Chaque bobine contient 3000 pièces. Les dimensions détaillées de la bobine et des alvéoles de la bande porteuse sont fournies, avec des tolérances standard de ±0,1 mm sauf indication contraire.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des informations clés : Numéro de produit client (CPN), Numéro de produit (P/N), Quantité d'emballage (QTY), Classe d'intensité lumineuse (CAT), Coordonnées chromatiques & Classe de longueur d'onde dominante (HUE), Classe de tension directe (REF) et Numéro de lot (LOT No). Ces données sont essentielles pour la traçabilité et pour garantir l'utilisation du bon bin de composant en production.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED est bien adaptée à diverses applications d'indication et de rétroéclairage grâce à sa petite taille, sa fiabilité et sa sortie rouge vif. Les utilisations courantes incluent le rétroéclairage des tableaux de bord et des interrupteurs de panneaux d'instruments, les indicateurs d'état et le rétroéclairage des claviers dans les dispositifs de télécommunication (téléphones, télécopieurs), le rétroéclairage plat pour les LCD, l'éclairage d'interrupteurs et les applications d'indicateurs à usage général.

8.2 Considérations de conception critiques

Limitation de courant :Une résistance de limitation de courant externe est obligatoire. La LED est un dispositif piloté par courant, et même une petite augmentation de la tension directe peut provoquer une augmentation importante et potentiellement destructrice du courant. La valeur de la résistance doit être calculée en fonction de la tension d'alimentation, de la tension directe de la LED (en tenant compte du bin de tension) et du courant de fonctionnement souhaité (ne pas dépasser 25 mA en continu).
Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, garantir que la LED fonctionne dans sa plage de température spécifiée est vital pour une fiabilité à long terme. Une surface de cuivre PCB adéquate et une ventilation doivent être prises en compte dans les conceptions à haute densité ou à température ambiante élevée.
Protection ESD :Bien que classée pour 2000 V HBM, les précautions standard de manipulation ESD doivent être suivies pendant l'assemblage et la manipulation.

9. Comparaison et différenciation techniques

Le principal avantage du boîtier 19-21 par rapport aux LED de type à broches plus grandes est son empreinte et sa hauteur significativement réduites, permettant une densité de placement plus élevée sur les PCB et, en fin de compte, des produits finaux plus petits. L'utilisation de la technologie AlGaInP offre un rendement élevé et une couleur rouge vif saturée. La conformité aux normes environnementales modernes (RoHS, REACH, sans halogène) est un facteur différenciant clé, la rendant adaptée aux marchés mondiaux aux exigences réglementaires strictes. Sa compatibilité avec les procédés de refusion standard infrarouge et en phase vapeur l'aligne avec les lignes d'assemblage CMS grand public.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Puis-je piloter cette LED sans résistance en série ?
R : Non. La LED doit être pilotée par une source de courant constant ou, plus couramment, par une source de tension en série avec une résistance de limitation de courant. La faire fonctionner directement à partir d'une source de tension entraînera un courant non contrôlé, conduisant à une défaillance immédiate.

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?
R : La longueur d'onde de crête (λp) est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique émise est maximale. La longueur d'onde dominante (λd) est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui correspond à la couleur perçue de la LED. λd est plus pertinente pour la spécification de la couleur dans les applications visuelles.

Q : Comment interpréter les codes de bin (par exemple, R6C-AL2N1VY) ?
R : Le numéro de pièce complet 19-21/R6C-AL2N1VY/3T encode le type de boîtier, la technologie de puce et les bins de performance. Bien que le décodage exact puisse être propriétaire, le 'N1' correspond typiquement au bin d'intensité lumineuse, et les autres caractères se rapportent aux bins de longueur d'onde et de tension spécifiés dans les tableaux de la fiche technique.

Q : Pourquoi le temps de stockage après ouverture du sac est-il limité à 7 jours ?
R : L'emballage plastique des composants CMS peut absorber l'humidité de l'air. Pendant la chaleur élevée du soudage par refusion, cette humidité piégée peut se vaporiser rapidement, provoquant un délaminage interne ou une fissuration (effet "popcorn"). La durée de vie de 7 jours est la période pendant laquelle l'absorption d'humidité reste en dessous d'un niveau critique pour un seul passage de refusion.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Imaginez la conception d'un panneau d'indicateurs de statut compact pour un équipement industriel. Le panneau nécessite plusieurs LED rouges vifs espacées de près. La petite empreinte de 2,0x1,25 mm de la LED 19-21 permet une disposition à haute densité sur une surface PCB limitée. En spécifiant des LED du même bin d'intensité lumineuse (par exemple, N1) et du même bin de longueur d'onde dominante (par exemple, E6), le concepteur peut assurer une luminosité et une couleur uniformes sur tous les indicateurs, offrant une interface utilisateur cohérente et professionnelle. Le large angle de vision de 100 degrés garantit que l'indicateur est visible sous différents angles. La compatibilité du composant avec l'assemblage automatisé réduit les coûts de fabrication et améliore la fiabilité par rapport aux alternatives soudées à la main.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Cette LED est basée sur une puce semi-conductrice en phosphure d'aluminium, de gallium et d'indium (AlGaInP). Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil du dispositif est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active du semi-conducteur. Ces porteurs de charge se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique des couches AlGaInP détermine l'énergie de la bande interdite du semi-conducteur, qui dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise – dans ce cas, le rouge vif. La lumière est émise à travers la surface supérieure de la puce, qui est encapsulée dans une résine époxy transparente qui fournit également une protection mécanique et contribue à façonner le diagramme de sortie lumineuse.

13. Tendances et contexte technologiques

La LED CMS 19-21 représente une technologie de conditionnement mature et fiable dans la tendance plus large de la miniaturisation électronique. Le développement continu de la technologie LED se concentre sur l'augmentation de l'efficacité lumineuse (plus de lumière par watt électrique), l'amélioration de l'indice de rendu des couleurs et la réalisation de boîtiers encore plus petits. Bien que les nouveaux types de boîtiers comme les boîtiers à l'échelle de la puce (CSP) offrent des réductions de taille supplémentaires, le 19-21 reste un cheval de bataille rentable et largement pris en charge pour les applications d'indicateurs standard. L'accent mis sur les matériaux sans halogène et conformes à REACH reflète le virage de l'industrie vers des processus de fabrication plus durables et respectueux de l'environnement. La compatibilité spécifiée avec les profils de refusion sans plomb et à haute température s'aligne sur la transition mondiale loin des soudures à base de plomb.