Fiche technique LED CMS 17-215/S2C-AQ1R2B/3T - Orange vif - 2.0x1.25x0.8mm - 2.35V Max - 60mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes de la diode électroluminescente (DEL) à montage en surface (CMS) 17-215/S2C-AQ1R2B/3T. Ce composant est de type monochrome, émettant une lumière orange vif, et est construit à partir d'un matériau semi-conducteur AlGaInP encapsulé dans une résine transparente. Son principal avantage de conception est son facteur de forme compact, qui permet des réductions significatives de la taille des cartes de circuits imprimés (PCB), autorise une densité de composants plus élevée, minimise l'espace de stockage requis et contribue finalement au développement d'équipements finaux plus petits. La nature légère du boîtier en fait également un choix idéal pour les applications miniatures et à espace restreint.

1.1 Caractéristiques clés et conformité

La LED est fournie sur bande de 8 mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, garantissant la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatique pick-and-place standards. Elle est conçue pour être utilisée avec les procédés de soudure par refusion infrarouge et en phase vapeur, facilitant son intégration dans les lignes de production modernes. Le produit est fabriqué sans plomb et reste conforme à la directive sur la restriction des substances dangereuses (RoHS). Il est également conforme aux règlements REACH de l'UE et répond aux exigences sans halogène, avec une teneur en brome (Br) et en chlore (Cl) inférieure à 900 ppm chacun et leur total combiné inférieur à 1500 ppm.

1.2 Applications cibles

Cette LED convient à diverses fonctions d'indication et de rétroéclairage. Les domaines d'application courants incluent le rétroéclairage des tableaux de bord et commutateurs automobiles, les indicateurs d'état et le rétroéclairage des claviers dans les appareils de télécommunication tels que les téléphones et télécopieurs, les unités de rétroéclairage plat pour affichages à cristaux liquides (LCD), et l'utilisation générale comme indicateur lorsqu'un signal orange vif est requis.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Ces valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C et ne doivent en aucun cas être dépassées en conditions de fonctionnement. La tension inverse maximale (VR) est de 5V. Le courant direct continu maximal (IF) est de 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, le composant peut supporter des profils de refusion avec une température de pic de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes, ou un soudage manuel avec une température de pointe de fer à souder de 350°C pour un maximum de 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les caractéristiques électro-optiques sont les paramètres de performance centraux, mesurés à Ta=25°C et un courant de test standard de IF=20 mA. L'intensité lumineuse (Iv) a une plage typique, avec des valeurs minimales et maximales spécifiques définies par le système de classement. L'angle de vision (2θ1/2), où l'intensité lumineuse est la moitié de la valeur sur l'axe, est typiquement de 130 degrés, offrant un diagramme d'émission large. La sortie lumineuse est caractérisée par ses propriétés spectrales : la longueur d'onde de pic (λp) est typiquement de 611 nm, tandis que la longueur d'onde dominante (λd) varie entre 600,5 nm et 612,5 nm selon le classement. La largeur de bande spectrale (Δλ) est typiquement de 17 nm. La caractéristique électrique est définie par la tension directe (VF), qui varie de 1,75V à 2,35V. Le courant inverse (IR) est garanti être de 10 μA ou moins lorsqu'une tension inverse de 5V est appliquée, notant que le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse.

2.3 Considérations thermiques

Bien que non détaillées explicitement dans une section séparée, la gestion thermique est implicite dans les spécifications. La dissipation de puissance maximale de 60 mW et la plage de température de fonctionnement allant jusqu'à +85°C définissent la fenêtre de fonctionnement thermique. Les concepteurs doivent s'assurer que la température de jonction ne dépasse pas sa limite maximale, qui est influencée par la conception du PCB, la surface de cuivre et les conditions ambiantes. Une dissipation thermique adéquate via les pastilles du PCB est essentielle pour maintenir la fiabilité à long terme et prévenir la dégradation de la sortie lumineuse.

3. Explication du système de classement

Le produit est trié en classes selon trois paramètres clés pour assurer l'homogénéité au sein d'un lot de production et permettre aux concepteurs de sélectionner des composants correspondant à leurs exigences de tolérance spécifiques.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est catégorisée en quatre codes de classe : Q1, Q2, R1 et R2. La classe Q1 couvre les intensités de 72,00 mcd à 90,00 mcd. Q2 va de 90,00 mcd à 112,00 mcd. R1 s'étend de 112,00 mcd à 140,00 mcd. La classe de sortie la plus élevée, R2, inclut les LED de 140,00 mcd à 180,00 mcd. Une tolérance de ±11% s'applique au sein de chaque classe.

3.2 Classement de la longueur d'onde dominante

La longueur d'onde dominante, qui correspond à la couleur perçue, est classée en quatre codes : D8, D9, D10 et D11. D8 couvre 600,50 nm à 603,50 nm. D9 couvre 603,50 nm à 606,50 nm. D10 couvre 606,50 nm à 609,50 nm. D11 couvre 609,50 nm à 612,50 nm. Une tolérance serrée de ±1 nm est maintenue au sein de chaque classe.

3.3 Classement de la tension directe

La tension directe est triée en trois classes pour faciliter la conception de la régulation de courant. La classe 0 couvre 1,75V à 1,95V. La classe 1 couvre 1,95V à 2,15V. La classe 2 couvre 2,15V à 2,35V. Une tolérance de ±0,1V est spécifiée pour chaque classe.

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 fournis dans le texte, les courbes standards pour de telles LED incluraient typiquement la relation entre le courant direct (IF) et la tension directe (VF), montrant la caractéristique exponentielle IV de la diode. Une autre courbe cruciale représenterait l'intensité lumineuse relative en fonction du courant direct, illustrant comment la sortie lumineuse augmente avec le courant jusqu'à la valeur maximale nominale. Un troisième graphique important montrerait la variation de l'intensité lumineuse avec la température ambiante, démontrant typiquement une diminution de la sortie lorsque la température augmente. Enfin, un graphique de distribution spectrale montrerait la puissance rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde, centrée autour du pic de 611 nm, avec la largeur de bande de 17 nm clairement visible. Ces courbes sont essentielles pour que les concepteurs puissent prédire les performances dans des conditions de test non standard.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est logée dans un boîtier CMS standard. Les dimensions clés (en millimètres) sont les suivantes, avec une tolérance générale de ±0,1 mm sauf indication contraire : La longueur totale du boîtier est de 2,0 mm. La largeur est de 1,25 mm. La hauteur est de 0,8 mm. L'identifiant de la cathode est typiquement une encoche ou un marquage vert sur le boîtier. Le dessin détaillé inclut l'espacement des pastilles (par exemple, 1,5 mm entre les centres des pastilles) et les recommandations de motif de pastilles pour assurer un soudage correct et une stabilité mécanique.

5.2 Identification de la polarité

Une polarité correcte est critique pour le fonctionnement. Le boîtier intègre un marqueur visuel, tel qu'un coin chanfreiné ou un point coloré, pour identifier la borne cathode. Les concepteurs doivent aligner ce marqueur avec la pastille cathode correspondante sur la conception du PCB pour éviter une connexion inverse, ce qui pourrait entraîner une défaillance immédiate ou une dégradation des performances si la tension inverse maximale est dépassée.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

Pour la soudure par refusion sans plomb, un profil de température spécifique doit être suivi. La zone de préchauffage doit monter de l'ambiante à une température comprise entre 150°C et 200°C sur 60 à 120 secondes. La zone de refusion critique nécessite que la température soit supérieure à 217°C (le point de fusion de la soudure sans plomb typique) pendant 60 à 150 secondes, avec la température de pic ne dépassant pas 260°C pendant plus de 10 secondes. Le taux de montée maximal vers le pic doit être de 6°C par seconde, et le temps au-dessus de 255°C doit être limité à 30 secondes maximum. Le taux de refroidissement ne doit pas dépasser 3°C par seconde. La soudure par refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois sur le même composant.

6.2 Instructions de soudure manuelle

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est requise. La température de la pointe du fer à souder doit être inférieure à 350°C. Le temps de contact pour chaque borne doit être limité à 3 secondes ou moins. La puissance du fer à souder doit être de 25W ou moins. Un intervalle d'au moins 2 secondes doit être laissé entre le soudage des deux bornes pour éviter une accumulation excessive de chaleur. Il est fortement conseillé d'utiliser un fer à souder à double pointe pour tout travail de réparation afin de chauffer simultanément les deux bornes et d'éviter les contraintes mécaniques.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Ce composant est sensible à l'humidité. Le sac étanche à l'humidité ne doit pas être ouvert avant que les pièces ne soient prêtes à l'emploi. Après ouverture, les LED non utilisées doivent être stockées dans un environnement à 30°C ou moins et 60% d'humidité relative (HR) ou moins. La "durée de vie au sol" après ouverture du sac est de 168 heures (7 jours). Si ce délai est dépassé ou si l'indicateur d'humidité (gel de silice) a changé de couleur, les composants doivent être cuits à 60°C ±5°C pendant 24 heures avant utilisation pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications de la bobine et de la bande

Les LED sont emballées dans une bande porteuse gaufrée d'une largeur de 8 mm. La bande est enroulée sur une bobine standard de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 3000 pièces. Les dimensions détaillées de la bobine, y compris le diamètre du moyeu et la largeur de la bride, sont fournies, ainsi que les dimensions précises des alvéoles de la bande porteuse et de la bande de couverture.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des informations critiques pour la traçabilité et l'identification : CPN (Numéro de produit du client), P/N (Numéro de produit du fabricant, par exemple, 17-215/S2C-AQ1R2B/3T), QTY (Quantité d'emballage), CAT (Classe/classement d'intensité lumineuse), HUE (Coordonnées chromatiques & Classe/classement de longueur d'onde dominante), REF (Classe/classement de tension directe), et LOT No (Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité).

7.3 Emballage résistant à l'humidité

La bobine est scellée à l'intérieur d'un sac étanche à l'humidité en aluminium stratifié avec un sachet dessiccant et une carte indicateur d'humidité. Cet emballage garantit que les composants restent secs pendant l'expédition et le stockage jusqu'au point d'utilisation.

8. Recommandations de conception d'application

8.1 Limitation de courant et protection

Une résistance de limitation de courant externe est obligatoire pour un fonctionnement sûr. La tension directe de la LED a un coefficient de température négatif et une tolérance de fabrication. Une légère augmentation de la tension d'alimentation ou une diminution de VF peut provoquer une forte augmentation, potentiellement destructrice, du courant direct. La valeur de la résistance doit être calculée sur la base de la tension d'alimentation (Vs), de la tension directe maximale (VF_max de la classe) au courant souhaité, et du courant direct cible (IF, ne devant pas dépasser 25 mA en continu). La formule est R = (Vs - VF) / IF. Utiliser la VF minimale pour le calcul garantit que le courant ne dépasse pas la limite dans les conditions les plus défavorables.

8.2 Considérations de conception du PCB

Le motif de pastilles du PCB doit correspondre à l'empreinte recommandée pour assurer une formation correcte du cordon de soudure et une résistance mécanique. Une surface de cuivre adéquate connectée aux pastilles thermiques (le cas échéant) ou aux pistes anode/cathode aide à dissiper la chaleur. Évitez de placer la LED près d'autres sources de chaleur importantes. Assurez-vous que le marquage de polarité sur la sérigraphie du PCB correspond clairement au marquage du boîtier.

8.3 Restrictions d'application

Cette LED de qualité commerciale standard n'est pas spécifiquement conçue ou qualifiée pour des applications à haute fiabilité où une défaillance pourrait entraîner des blessures graves ou des pertes. Cela inclut, sans s'y limiter, les systèmes militaires et aérospatiaux, les systèmes de sécurité et de sûreté automobile (par exemple, airbags, freinage) et les équipements médicaux de maintien des fonctions vitales. Pour de telles applications, des composants avec les qualifications automobile ou médicale appropriées doivent être sourcés. Les spécifications de ce document garantissent les performances uniquement lorsque le dispositif est utilisé dans les limites des valeurs maximales absolues indiquées et des conditions de fonctionnement recommandées.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED traditionnelles à broches, ce type CMS offre des avantages significatifs : une empreinte beaucoup plus petite permettant des agencements à plus haute densité, une aptitude à l'assemblage automatisé réduisant les coûts de main-d'œuvre, et un meilleur couplage thermique avec le PCB via les soudures. Au sein du segment des LED CMS orange, cette référence spécifique se distingue par son utilisation de la technologie AlGaInP, qui offre généralement un rendement plus élevé et une meilleure pureté de couleur que les technologies plus anciennes comme le GaAsP pour les couleurs orange/rouge. Le large angle de vision de 130 degrés la rend adaptée aux applications nécessitant une visibilité étendue, contrairement aux LED à angle étroit utilisées pour un éclairage focalisé. Sa conformité aux normes sans halogène et RoHS l'aligne sur les réglementations environnementales modernes.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de pic et la longueur d'onde dominante ?

R : La longueur d'onde de pic (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 sortie de la LED. Pour les LED avec un spectre symétrique, elles sont souvent proches, mais λd est plus pertinente pour les applications basées sur la couleur.

Q : Puis-je piloter cette LED sans résistance de limitation de courant si j'utilise une source de tension constante égale à sa VF typique ?

R : Non. C'est extrêmement dangereux et détruira probablement la LED. La VF a une tolérance et varie avec la température. Une source de tension dite "constante" doit avoir une impédance de sortie qui limite activement le courant, ce que fait effectivement une résistance en série.

Q : Pourquoi la plage de température de stockage est-elle plus large que la plage de fonctionnement ?

R : La plage de fonctionnement prend en compte les contraintes électriques et thermiques actives qui peuvent accélérer les mécanismes de défaillance. La plage de stockage est pour les composants passifs où seules la stabilité des matériaux et l'infiltration d'humidité sont les principales préoccupations, permettant une fenêtre de température légèrement plus large.

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

R : Le composant absorbe l'humidité de l'air. Pendant la soudure par refusion, cette humidité peut se vaporiser rapidement, provoquant un délaminage interne ou des fissures (effet "pop-corn"), entraînant une défaillance immédiate ou latente. Une cuisson comme spécifiée est requise pour éliminer cette humidité.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état avec une luminosité uniforme.Un concepteur a besoin de 20 indicateurs orange sur un panneau de contrôle. Pour assurer une uniformité visuelle, il doit spécifier des LED de la même classe d'intensité lumineuse (par exemple, toutes R1) et de la même classe de longueur d'onde dominante (par exemple, toutes D10). Il prévoit d'utiliser une alimentation 5V. En sélectionnant la VF_max la plus défavorable de 2,35V de la classe 2 et un courant cible de 20 mA, la valeur de la résistance série est R = (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5 Ohms. La valeur standard la plus proche est 130 Ohms. La puissance dissipée dans la résistance est (5V-2,35V)*0,02A = 0,053W, donc une résistance standard de 1/8W (0,125W) est suffisante. La conception du PCB doit utiliser le motif de pastilles recommandé, et toutes les LED doivent être placées sur la carte et soudées en une seule passe de refusion pour garantir un historique thermique cohérent.

12. Introduction au principe de fonctionnement

L'émission de lumière dans cette LED est basée sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice en Phosphure d'Aluminium Gallium Indium (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, les électrons se recombinent avec les trous, libérant de l'énergie. Dans un semi-conducteur à bande interdite directe comme l'AlGaInP, une partie significative de cette énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlGaInP détermine l'énergie de la bande interdite, qui dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Pour l'orange vif, la bande interdite correspond à des photons d'une longueur d'onde d'environ 611 nm. La résine époxy transparente encapsulante protège la puce semi-conductrice, fournit un support mécanique et façonne le faisceau lumineux de sortie.

13. Tendances et évolutions technologiques

La tendance générale des LED CMS va vers une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt électrique), une meilleure cohérence des couleurs grâce à un classement plus serré, et une fiabilité accrue dans des conditions de température et de courant plus élevées. L'emballage continue d'évoluer pour une meilleure gestion thermique, permettant des courants de pilotage plus élevés dans des empreintes plus petites. Il y a également une tendance vers des options spectrales plus larges au sein d'une même plateforme de boîtier. De plus, l'intégration de l'électronique de contrôle embarquée (par exemple, pilotes à courant constant, contrôleurs PWM) dans les boîtiers LED est une tendance croissante, simplifiant la conception des circuits pour l'utilisateur final. La conformité environnementale, telle que les matériaux sans halogène et la réduction supplémentaire des substances dangereuses, reste un moteur clé de développement dans toute l'industrie.