Fiche technique LED CMS 11-21/R6C-AR2S2B/2T - Rouge Brillant - 2.0x1.25x0.8mm - 2.35V Max - 60mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La LED CMS 11-21 est un composant compact à montage en surface conçu pour les applications d'indication et de rétroéclairage. Elle utilise une puce AlGaInP pour produire une lumière rouge brillante. Son principal avantage réside dans son empreinte miniature, qui permet une densité de placement plus élevée sur les cartes de circuits imprimés, réduit les besoins en espace de stockage et contribue finalement à la conception d'équipements finaux plus compacts. Le composant est léger, le rendant particulièrement adapté aux applications portables et à espace contraint.

Son positionnement clé inclut son utilisation comme indicateur fiable et économique dans l'électronique grand public, les équipements de télécommunications et les intérieurs automobiles. Ses avantages principaux sont sa petite taille, sa compatibilité avec les processus d'assemblage automatisés et sa conformité aux réglementations environnementales modernes incluant RoHS, REACH et les exigences sans halogène.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les limites de fonctionnement du composant sont définies dans des conditions de Ta=25°C. Dépasser ces valeurs peut causer des dommages permanents.

• Tension inverse (VR) :5V. L'application d'une tension supérieure en polarisation inverse peut entraîner la rupture de la jonction PN de la LED.
• Courant direct continu (IF) :25 mA. C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Courant direct de crête (IFP) :60 mA. Ce courant pulsé (cycle de service 1/10 à 1kHz) peut être supporté pendant de courtes durées mais n'est pas destiné à une utilisation continue.
• Dissipation de puissance (Pd) :60 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sans dépasser ses limites thermiques.
• Décharge électrostatique (ESD) :Modèle du corps humain (HBM) 2000V. Cette valeur indique un niveau modéré de robustesse ESD ; des procédures de manipulation appropriées restent essentielles.
• Plages de température :Fonctionnement de -40°C à +85°C ; stockage de -40°C à +90°C. Cette large plage convient à de nombreux environnements industriels et automobiles.
• Température de soudage :Résiste au soudage par refusion à 260°C pendant 10 secondes ou au soudage manuel à 350°C pendant 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les performances typiques sont mesurées à Ta=25°C avec un courant de commande IF=20mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 140,0 mcd à un maximum de 285,0 mcd. La valeur typique se situe dans cette plage, avec des valeurs spécifiques déterminées par le code de classement (R2, S1, S2).
• Angle de vision (2θ1/2) :Un angle typique de 60 degrés, définissant le cône dans lequel l'intensité lumineuse est au moins la moitié de l'intensité de crête.
• Longueur d'onde de crête (λp) :Typiquement 632 nm, indiquant la longueur d'onde à laquelle l'émission spectrale est la plus forte.
• Longueur d'onde dominante (λd) :S'étend de 617,5 nm à 633,5 nm. C'est la perception monocromatique de la couleur de la LED par l'œil humain et elle est également soumise au classement (E4-E7).
• Largeur spectrale (Δλ) :Typiquement 20 nm, mesurée à la moitié de l'intensité maximale (FWHM).
• Tension directe (VF) :S'étend de 1,75V à 2,35V à 20mA. Les classes de VF inférieures (0, 1, 2) permettent une conception système plus efficace, en particulier dans les appareils alimentés par batterie.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 μA lorsqu'une tension inverse de 5V est appliquée.

3. Explication du système de classement

Pour assurer la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en classes basées sur des paramètres clés.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

Trois classes sont définies pour l'intensité lumineuse à IF=20mA :

• R2 :140 mcd (Min) à 180 mcd (Max)
• S1 :180 mcd (Min) à 225 mcd (Max)
• S2 :225 mcd (Min) à 285 mcd (Max)

Une tolérance de ±11% s'applique au sein de chaque classe.

3.2 Classement de la longueur d'onde dominante

Quatre classes sont définies pour la longueur d'onde dominante à IF=20mA :

• E4 :617,5 nm (Min) à 621,5 nm (Max)
• E5 :621,5 nm (Min) à 625,5 nm (Max)
• E6 :625,5 nm (Min) à 629,5 nm (Max)
• E7 :629,5 nm (Min) à 633,5 nm (Max)

Une tolérance de ±1nm s'applique au sein de chaque classe.

3.3 Classement de la tension directe

Trois classes sont définies pour la tension directe à IF=20mA :

• 0 :1,75 V (Min) à 1,95 V (Max)
• 1 :1,95 V (Min) à 2,15 V (Max)
• 2 :2,15 V (Min) à 2,35 V (Max)

Une tolérance de ±0,1V s'applique au sein de chaque classe.

La référence 11-21/R6C-AR2S2B/2T intègre ces codes de classe, permettant une sélection précise en fonction des exigences de l'application.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes typiques pour ce type de LED incluraient :

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct (Courbe I-I) :Montre une relation quasi linéaire à faible courant, saturant à des courants plus élevés en raison de l'affaiblissement thermique et d'efficacité.
• Tension directe en fonction du courant direct (Courbe V-I) :Démontre la relation exponentielle caractéristique d'une diode. La courbe se décale avec la température.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante :Le flux lumineux diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. Le taux de diminution est un paramètre clé pour la gestion thermique.
• Distribution spectrale :Un tracé montrant l'intensité d'émission en fonction des longueurs d'onde, centré autour du pic de 632 nm avec une FWHM d'environ 20 nm.

Les concepteurs doivent consulter ces courbes pour comprendre le comportement dans des conditions non standard (courants de commande ou températures différents).

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier 11-21 a un facteur de forme très compact. Les dimensions clés (typiques, avec une tolérance de ±0,1mm) incluent :

• Longueur : 2,0 mm
• Largeur : 1,25 mm
• Hauteur : 0,8 mm

Les dessins mécaniques détaillés spécifient la disposition des pastilles, le contour du composant et le motif de pastilles recommandé sur le circuit imprimé pour assurer un soudage correct et une stabilité mécanique.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est généralement marquée, souvent par une encoche, un marquage vert ou une taille de pastille différente sur la face inférieure du composant. L'orientation correcte est cruciale pour le fonctionnement du circuit.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion sans plomb (Pb-free) est recommandé :

• Préchauffage :150–200°C pendant 60–120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (217°C) :60–150 secondes.
• Température de crête :260°C maximum, maintenue pendant pas plus de 10 secondes.
• Taux de chauffage :Maximum 6°C/seconde.
• Temps au-dessus de 255°C :Maximum 30 secondes.
• Taux de refroidissement :Maximum 3°C/seconde.

La refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire :

• Utilisez un fer à souder avec une température de pointe < 350°C.
• Limitez le temps de contact à ≤ 3 secondes par borne.
• Utilisez un fer avec une puissance nominale ≤ 25W.
• Laissez un intervalle minimum de 2 secondes entre le soudage de chaque borne pour éviter un choc thermique.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans des sacs barrières résistants à l'humidité avec dessiccant.

• Avant ouverture :Stockez à ≤ 30°C et ≤ 90% d'Humidité Relative (HR).
• Après ouverture :La "durée de vie au sol" est de 1 an à ≤ 30°C et ≤ 60% HR. Les pièces non utilisées doivent être rescellées.
• Séchage :Si le dessiccant indique une absorption d'humidité ou si le temps de stockage est dépassé, séchez à 60 ±5°C pendant 24 heures avant utilisation.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Conditionnement standard

Le produit est fourni en bande porteuse gaufrée de 8 mm de large, enroulée sur une bobine de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 2000 pièces.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de conditionnement comprend plusieurs codes clés :

• CPN :Numéro de produit du client (optionnel).
• P/N :La référence complète du fabricant (ex. : 11-21/R6C-AR2S2B/2T).
• QTY :Quantité de LED sur la bobine.
• CAT :Code de classe d'intensité lumineuse (ex. : S2).
• HUE :Code de classe de chromaticité/longueur d'onde dominante (ex. : E6).
• REF :Code de classe de tension directe (ex. : 1).
• LOT No :Numéro de lot de fabrication traçable.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Intérieurs automobiles :Rétroéclairage pour les instruments de tableau de bord, les interrupteurs et les panneaux de contrôle.
• Télécommunications :Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones et télécopieurs.
• Électronique grand public :Rétroéclairage plat pour petits écrans LCD, éclairage d'interrupteurs et indicateurs symboliques.
• Indication générale :État d'alimentation, indication de mode et signaux d'alerte dans une grande variété d'appareils électroniques.

8.2 Considérations de conception critiques

• Limitation de courant :Une résistance de limitation de courant externe est OBLIGATOIRE. La caractéristique exponentielle V-I de la LED signifie qu'une petite augmentation de tension provoque une forte surintensité, entraînant une défaillance immédiate.
• Gestion thermique :Assurez-vous que la conception du circuit imprimé fournit un dégagement thermique adéquat, en particulier lors d'un fonctionnement près du courant maximal ou à des températures ambiantes élevées.
• Protection ESD :Mettez en œuvre une protection ESD sur les lignes d'entrée et appliquez une manipulation appropriée pendant l'assemblage, malgré la classification HBM de 2000V.
• Considération de la forme d'onde :Pour un atténuation par MLI, assurez-vous que le circuit de commande peut gérer le courant de crête (IFP) dans les limites de cycle de service et de fréquence spécifiées.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux anciens boîtiers de LED traversants (ex. : 3mm ou 5mm), la LED CMS 11-21 offre des avantages significatifs :

• Taille & Densité :Une empreinte considérablement plus petite permet la miniaturisation.
• Coût d'assemblage :Entièrement compatible avec les machines de placement à grande vitesse et le soudage par refusion, réduisant le temps et le coût d'assemblage par rapport à l'insertion manuelle.
• Performance :Offre souvent un meilleur chemin thermique vers le circuit imprimé via ses pastilles de soudure, offrant potentiellement des performances plus stables en température.
• Fiabilité :La construction en montage en surface élimine la contrainte de pliage des broches et peut améliorer la résistance aux vibrations.

Comparée à d'autres LED CMS (ex. : 0402, 0603), le boîtier 11-21 peut offrir un flux lumineux plus élevé grâce à une cavité de puce potentiellement plus grande, en faisant un bon choix lorsqu'un peu plus de luminosité est nécessaire dans un format toujours compact.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle valeur de résistance dois-je utiliser avec cette LED ?

R : Utilisez la loi d'Ohm : R = (Valim - VF) / IF. Pour une alimentation de 5V, un VF typique de 2,0V et un IF souhaité de 20mA : R = (5 - 2,0) / 0,02 = 150 Ω. Choisissez la valeur standard la plus proche (ex. : 150Ω ou 160Ω) et assurez-vous que la puissance nominale de la résistance est suffisante (P = I²R).

Q : Puis-je piloter cette LED sans une source de courant constant ?

R : Oui, une simple résistance en série est suffisante pour la plupart des applications d'indication, comme décrit ci-dessus. Un pilote à courant constant est bénéfique pour les applications nécessitant un contrôle précis de la luminosité ou fonctionnant sur une large plage de tension.

Q : Comment interpréter la référence 11-21/R6C-AR2S2B/2T ?

R : Bien que le décodage exact soit propriétaire, il suit généralement ce modèle : "11-21" est le code du boîtier. "R6C" indique probablement la technologie/couleur de la puce (Rouge Brillant). "AR2S2B" et "2T" sont des codes de classe pour l'intensité, la longueur d'onde et la tension, correspondant aux classes S2, E6/E7 et 2 (ou similaires) telles que définies dans la fiche technique.

Q : Cette LED est-elle adaptée à une utilisation en extérieur ?

R : La plage de température de fonctionnement (-40°C à +85°C) suggère qu'elle peut résister à de nombreuses conditions extérieures. Cependant, la longévité en plein soleil, à l'exposition aux UV et aux intempéries dépend de la durabilité de la résine d'encapsulation, qui n'est pas spécifiée. Pour des applications extérieures critiques, consultez le fabricant pour les données de fiabilité.

11. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un indicateur d'état basse consommation pour un dispositif médical portable alimenté par une batterie 3,3V.

Sélection :La LED 11-21 est choisie pour sa petite taille et sa faible consommation d'énergie.

Étapes de conception :

1. Sélection du courant :Pour maximiser l'autonomie de la batterie, un courant de commande de 10mA est sélectionné au lieu de 20mA. Les courbes de performance de la fiche technique (si disponibles) montreraient l'intensité relative à 10mA.
2. Calcul de la résistance :En utilisant un VF conservateur de 2,2V (du maximum de la classe 2) pour une conception au pire cas : R = (3,3V - 2,2V) / 0,01A = 110 Ω.
3. Vérification de la puissance :Dissipation de puissance de la résistance : P = (0,01A)² * 110Ω = 0,011W. Une résistance standard de 1/16W ou 1/10W est plus que suffisante.
4. Conception du circuit imprimé :Le motif de pastilles recommandé de la fiche technique est utilisé. Des connexions de dégagement thermique sont ajoutées aux pastilles de la LED pour faciliter le soudage tout en fournissant un bon chemin thermique.
5. Considération logicielle :La broche GPIO du microcontrôleur pilotant la LED est configurée comme une sortie à drain ouvert avec la résistance connectée à VCC, permettant d'allumer la LED en mettant la broche à l'état bas.

Cette approche assure un fonctionnement fiable, une longue autonomie de la batterie et une facilité de fabrication.

12. Principe de fonctionnement

La LED fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction PN semi-conductrice. Le composant utilise une puce AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium). Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la jonction (environ 1,8V) 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, ils se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique de l'alliage AlGaInP détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, le rouge brillant (~632 nm). L'encapsulation en résine transparente protège la puce et agit comme une lentille, façonnant le flux lumineux en un angle de vision de 60 degrés.

13. Tendances technologiques

Les LED CMS comme la 11-21 représentent une technologie mature et largement adoptée. Les tendances actuelles dans ce segment se concentrent sur :

• Efficacité accrue :Les améliorations continues en science des matériaux visent à produire plus de lumens par watt (efficacité plus élevée), permettant un flux lumineux plus important au même courant ou la même luminosité avec une consommation d'énergie réduite.
• Miniaturisation :Réduction continue de la taille des boîtiers (ex. : de 11-21 à des empreintes encore plus petites comme 0805, 0603, 0402) pour permettre des conceptions de circuits imprimés plus denses.
• Amélioration de la cohérence des couleurs :Des tolérances de classement plus strictes et des techniques de fabrication avancées au niveau de la plaquette réduisent les variations de couleur et de luminosité au sein d'un lot de production.
• Fiabilité améliorée :Développement de résines d'encapsulation et de matériaux de collage de puce plus robustes pour améliorer les performances dans des environnements à haute température, haute humidité ou haute vibration, s'étendant aux marchés automobile et industriel.
• Intégration :Une tendance vers l'intégration de plusieurs puces LED (ex. : RVB), de composants de protection comme des diodes Zener, ou même de résistances de limitation de courant dans un seul boîtier pour simplifier la conception du circuit et économiser de l'espace sur la carte.

Bien que de nouvelles technologies comme les Micro-LED et les OLED avancées émergent pour les applications d'affichage, les LED CMS indicatrices conventionnelles restent la solution dominante pour l'indication d'état, le rétroéclairage de panneaux et l'éclairage décoratif en raison de leur rapport coût-efficacité, leur fiabilité et leur simplicité.