Fiche technique LED CMS 19-223/R7G6C-A01/2T - Boîtier 2.0x1.25x0.8mm - Tension 2.0-2.4V - Multicolore - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 19-223 est une LED CMS multicolore et compacte, conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant un conditionnement haute densité et des performances fiables. Ce composant représente une avancée significative par rapport aux LED traditionnelles à broches, permettant le développement de produits finaux plus petits, plus légers et plus efficaces.

1.1 Avantages clés et positionnement produit

The primary advantage of the 19-223 SMD LED is its miniature footprint. Its significantly reduced size compared to leaded components allows for smaller printed circuit board (PCB) designs, higher component packing density, reduced storage space requirements, and ultimately, the creation of more compact equipment. Its lightweight construction further makes it ideal for portable and miniature applications where weight is a critical factor.

1.2 Marchés cibles et applications

Cette LED est polyvalente et cible plusieurs domaines d'application clés :

• Automobile & Instrumentation :Rétroéclairage pour les indicateurs et interrupteurs de tableau de bord.
• Télécommunications :Indicateurs d'état et rétroéclairage dans les téléphones, télécopieurs et autres appareils de communication.
• Électronique grand public :Rétroéclairage plat pour écrans à cristaux liquides (LCD), éclairage d'interrupteurs et éclairage de symboles.
• Indication générale :Une solution fiable pour un large éventail de besoins d'indication d'état dans diverses industries.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principaux paramètres techniques de la LED, tels que définis dans la fiche technique.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement sous ou à ces conditions n'est pas garanti.

• Tension inverse (V_R) :5V. Il s'agit d'une valeur relativement faible, soulignant que cette LED n'est pas conçue pour fonctionner en polarisation inverse et nécessite une protection dans les circuits où une tension inverse pourrait survenir.
• Courant direct continu (I_F) :25 mA pour les deux puces R7 (Rouge Foncé) et G6 (Jaune Vert Brillant).
• Courant direct de crête (I_FP) :60 mA (rapport cyclique 1/10 @ 1kHz). Cela permet de brèves impulsions de courant plus élevé, utiles pour le multiplexage ou pour atteindre une luminosité instantanée plus élevée.
• Dissipation de puissance (P_d) :60 mW. Ce paramètre, combiné à la tension directe, dicte le courant direct maximal soutenable dans des conditions thermiques données.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du corps humain (HBM) :2000V. Cela indique un niveau modéré de robustesse ESD, mais des précautions de manipulation ESD standard sont toujours nécessaires pendant l'assemblage.
• Température de fonctionnement & de stockage :-40°C à +85°C (fonctionnement), -40°C à +90°C (stockage). Cette large plage assure la fiabilité dans des environnements sévères.
• Température de soudage :Compatible avec le soudage par refusion (pic à 260°C max pendant 10 sec max) et le soudage manuel (350°C max pendant 3 sec max).

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à Ta=25°C et I_F=20mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_v) :18,0 - 72,0 mcd (Plage Min - Max). La valeur typique se situe dans cette plage de classement (voir Section 3). Une tolérance de ±11% s'applique.
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés (typique). Cet angle de vision large convient aux applications nécessitant une large visibilité.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :R7 : 639 nm (typique), G6 : 575 nm (typique). Définit le pic spectral de la lumière émise.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :R7 : 631 nm (typique), G6 : 573 nm (typique). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, étroitement liée à la couleur.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :20 nm (typique) pour les deux. Indique la pureté spectrale de la couleur émise.
• Tension directe (V_F) :2,00V (typique), 2,40V (max). Cette faible tension directe est bénéfique pour les dispositifs à faible consommation et alimentés par batterie.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (max) à V_R=5V.

3. Explication du système de classement

Le flux lumineux des LED varie d'une unité à l'autre. Un système de classement est utilisé pour catégoriser les pièces en fonction des principaux paramètres de performance.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

Les deux puces R7 et G6 sont triées en trois classes d'intensité (M, N, P) lorsqu'elles sont alimentées à I_F=20mA :

• Classe M :18,0 - 28,5 mcd
• Classe N :28,5 - 45,0 mcd
• Classe P :45,0 - 72,0 mcd

Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des niveaux de luminosité cohérents pour leur application, assurant un aspect uniforme dans les réseaux multi-LED.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit des courbes caractéristiques typiques qui sont cruciales pour comprendre le comportement de la LED sous différentes conditions de fonctionnement.

4.1 Intensité lumineuse en fonction du courant direct

La courbe montre une relation non linéaire. Bien que l'intensité augmente généralement avec le courant, l'efficacité (lumens par watt) peut diminuer à des courants plus élevés en raison d'une génération de chaleur accrue. Fonctionner près du courant continu maximal (25mA) nécessite une gestion thermique minutieuse.

4.2 Intensité lumineuse en fonction de la température ambiante

L'intensité lumineuse diminue lorsque la température ambiante augmente. Cette dégradation thermique est une considération de conception critique, en particulier pour les applications en environnements à haute température ou où la LED est pilotée à des courants élevés. La courbe de déclassement du courant direct fournit le courant maximal autorisé à des températures élevées pour éviter de dépasser la limite de dissipation de puissance.

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

Cette courbe exponentielle est fondamentale. La LED commence à conduire et à émettre de la lumière à une tension de seuil spécifique (~1,8V pour ces dispositifs). Une légère augmentation de la tension au-delà de ce point provoque une forte augmentation du courant. Cela souligne la nécessité d'utiliser une résistance limitatrice de courant ou un pilote à courant constant pour éviter l'emballement thermique.

4.4 Distribution spectrale

Les graphiques montrent la distribution spectrale relative de la puissance. La puce R7 émet dans la région rouge (~639nm de crête), tandis que la puce G6 émet dans la région jaune-vert (~575nm de crête). La largeur de bande de 20nm indique des couleurs modérément saturées.

4.5 Diagramme de rayonnement

Le diagramme polaire confirme l'angle de vision de 130 degrés, montrant un diagramme d'émission quasi-Lambertien où l'intensité est maximale à 0° (perpendiculaire à la puce) et diminue vers les bords.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED possède un boîtier CMS compact. Les dimensions clés (en mm, tolérance ±0,1mm sauf indication contraire) incluent une taille de corps d'environ 2,0mm de longueur, 1,25mm de largeur et 0,8mm de hauteur. La fiche technique fournit un dessin dimensionnel détaillé incluant le motif des pastilles, essentiel pour la conception de l'empreinte PCB.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est généralement identifiée par un marquage sur le boîtier ou un coin chanfreiné, comme indiqué dans le diagramme dimensionnel. La polarité correcte doit être respectée pendant l'assemblage.

6. Guide de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Le composant est compatible avec les procédés de refusion infrarouge et à vapeur. Le profil recommandé sans plomb comprend : une phase de préchauffage (150-200°C pendant 60-120s), un temps au-dessus du liquidus (217°C pendant 60-150s), une température de pic de 260°C maximum pendant 10 secondes maximum, et des vitesses de refroidissement contrôlées. La refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois.

6.2 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans des sacs résistants à l'humidité avec dessiccant. Les précautions sont critiques :

• Ne pas ouvrir le sac avant d'être prêt à l'utilisation.
• Après ouverture, utiliser dans les 168 heures (7 jours) si stocké à ≤30°C et ≤60% HR.
• Si le temps d'exposition est dépassé, un traitement de séchage (60±5°C pendant 24 heures) est requis avant le soudage pour éviter les dommages de type "pop-corn" pendant la refusion.

6.3 Précautions de conception

• Limitation de courant :Une résistance série externe est obligatoire pour fixer le courant de fonctionnement. La courbe I-V abrupte signifie qu'une légère augmentation de tension peut provoquer une surintensité destructrice.
• Contrainte mécanique :Éviter d'appliquer une contrainte sur le corps de la LED pendant le soudage ou la manipulation de la carte. Ne pas déformer le PCB après l'assemblage.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le produit est fourni en bande de 8mm sur bobines de 7 pouces de diamètre, compatibles avec les équipements automatiques de prélèvement et de placement standards. Chaque bobine contient 2000 pièces. Les dimensions détaillées de la bande porteuse et de la bobine sont fournies dans la fiche technique.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine comprend des codes pour :

• Numéro de produit (P/N)
• Quantité conditionnée (QTY)
• Classe d'intensité lumineuse (CAT)
• Classe de chromaticité & longueur d'onde dominante (HUE)
• Classe de tension directe (REF)
• Numéro de lot (LOT No.)

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Circuits d'application typiques

Le circuit de pilotage le plus basique consiste en une source de tension (V_CC), une résistance limitatrice de courant (R_S), et la LED en série. R_S= (V_CC- V_F) / I_F. Pour une luminosité stable malgré les variations de température et de tension d'alimentation, un pilote à courant constant est recommandé.

8.2 Gestion thermique

Bien que petite, la dissipation de puissance (jusqu'à 60mW) doit être prise en compte. Assurez une surface de cuivre adéquate sur le PCB connectée à la pastille thermique de la LED (le cas échéant) ou au plan de masse environnant pour servir de dissipateur thermique, en particulier lors d'un fonctionnement à haute température ambiante ou à courant élevé.

8.3 Conception optique

Le large angle de vision de 130 degrés peut nécessiter des optiques secondaires (lentilles, guides de lumière) si un faisceau plus focalisé est requis. La couleur de la résine incolore du boîtier convient aux applications où la couleur réelle de la puce est souhaitée.

9. Comparaison et différenciation technique

La LED 19-223 se différencie par la combinaison de son facteur de forme très réduit, la disponibilité en deux couleurs distinctes (rouge et jaune-vert) avec la même empreinte de boîtier, et la conformité aux normes environnementales modernes (RoHS, REACH, sans halogène). Comparée aux LED plus grandes, elle permet des économies d'espace significatives. L'utilisation du matériau AlGaInP pour les deux couleurs offre une bonne efficacité lumineuse.

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

Q : Pourquoi une résistance limitatrice de courant est-elle absolument nécessaire ?

R : La tension directe est relativement stable, mais le courant augmente de façon exponentielle avec de petites augmentations de tension au-dessus du seuil. Sans résistance, le courant peut rapidement dépasser la valeur maximale (25mA) et détruire la LED.

Q : Puis-je piloter cette LED avec une alimentation logique 3,3V ou 5V ?

R : Oui, mais vous devez calculer la résistance série appropriée. Par exemple, avec une alimentation de 3,3V et un I_Fcible de 20mA, en utilisant un V_Ftypique de 2,0V : R = (3,3V - 2,0V) / 0,020A = 65 Ohms. Une résistance standard de 68 Ohms serait appropriée.

Q : Que signifie la "tolérance de ±11%" sur l'intensité lumineuse pour ma conception ?

R : Cela signifie que des LED individuelles, même issues de la même classe, peuvent varier en luminosité jusqu'à 11% par rapport à la valeur nominale de la classe. Pour les applications nécessitant un aspect uniforme (par exemple, réseaux de rétroéclairage), vous devrez peut-être sélectionner des classes plus serrées ou mettre en œuvre une calibration de courant.

11. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un panneau indicateur d'état compact avec quatre LED (deux rouges, deux vertes) pour un appareil portable alimenté par une batterie Li-ion 3,7V.

Étapes de conception :

1. Sélection du courant :Choisir I_F= 15 mA pour un bon équilibre entre luminosité et faible consommation, prolongeant ainsi l'autonomie de la batterie.
2. Calcul de la résistance :En supposant le pire cas V_F= 2,4V. R_S= (3,7V - 2,4V) / 0,015A ≈ 86,7 Ohms. Utiliser une résistance standard de 91 Ohms ou 100 Ohms.
3. Implantation PCB :Placer les LED avec la polarité correcte. Inclure une petite zone de cuivre connectée aux pastilles de cathode pour aider à la dissipation thermique.
4. Vérification thermique :Puissance par LED : P = V_F* I_F≈ 2,0V * 0,015A = 30mW, bien en dessous du maximum de 60mW. Total pour quatre LED : 120mW, ce qui est gérable sur une petite carte.
5. Stockage/Assemblage :Planifier l'assemblage du PCB pour utiliser les bobines de LED dans les 7 jours suivant l'ouverture des sacs anti-humidité.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les Diodes Électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons du matériau de type n se recombinent avec les trous du matériau de type p dans la région active. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé. Le 19-223 utilise des systèmes de matériaux AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium), qui sont des émetteurs efficaces dans le spectre du rouge au jaune-vert.

13. Tendances technologiques

L'évolution des LED CMS comme le 19-223 suit plusieurs tendances claires de l'industrie : la miniaturisation continue pour permettre des produits finaux toujours plus petits, l'amélioration de l'efficacité lumineuse (plus de flux lumineux par watt d'entrée électrique), la fiabilité et la longévité accrues, et le strict respect des réglementations environnementales (sans halogène, RoHS). La tendance vers un conditionnement à plus haute densité pousse aux avancées dans la gestion thermique au niveau du boîtier et à des systèmes de classement plus précis pour assurer la cohérence de la couleur et de la luminosité dans la fabrication automatisée en grande série.