Fiche technique LED CMS 17-215/R6C-AQ1R2B/3T - Rouge Brillant - 20mA - 2.35V Max - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 17-215 est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS) conçue pour des applications générales d'indication et de rétroéclairage. Elle utilise une puce AIGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium) pour produire une lumière rouge brillante. Ce composant se caractérise par sa taille compacte, ce qui facilite une densité de placement plus élevée sur les cartes de circuits imprimés (PCB) et permet la conception d'équipements finaux plus petits. Le dispositif est fourni sur bande de 8 mm montée sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces, le rendant entièrement compatible avec les équipements standards d'assemblage automatique par pick-and-place.

1.1 Caractéristiques principales et conformité

La LED offre plusieurs caractéristiques clés conformes aux normes modernes de fabrication et environnementales. Elle est compatible avec les procédés de soudage par refusion infrarouge et en phase vapeur, courants dans l'assemblage électronique en grande série. Le produit est fabriqué à partir de matériaux sans plomb (Pb-free) et est conçu pour rester conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses). 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 somme inférieure à 1500 ppm.

1.2 Applications cibles

Les principaux domaines d'application de cette LED incluent le rétroéclairage des tableaux de bord, des interrupteurs et des symboles. Elle convient également pour une utilisation dans les appareils de télécommunication tels que les téléphones et les télécopieurs pour l'indication d'état et le rétroéclairage des claviers. De plus, elle peut être utilisée pour le rétroéclairage plat des écrans LCD et pour des applications d'indicateur général nécessitant une source lumineuse rouge fiable et de petite taille.

2. Spécifications techniques et interprétation objective

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des paramètres électriques, optiques et thermiques du dispositif tels que définis dans la fiche technique. Comprendre ces limites est essentiel pour une conception de circuit fiable.

2.1 Limites absolues

Les Limites Absolues définissent les seuils de contrainte au-delà desquels des dommages permanents peuvent survenir sur le dispositif. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement normal.

• Tension inverse (VR) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct continu (IF) :25 mA. Le courant continu maximal qui peut être appliqué en continu.
• Courant direct de crête (IFP) :60 mA. Ceci n'est permis qu'en conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 à 1 kHz. Il permet de brèves périodes de luminosité plus élevée.
• Dissipation de puissance (Pd) :60 mW. La puissance maximale que le boîtier peut dissiper, calculée comme Tension Directe (VF) * Courant Direct (IF).
• Décharge électrostatique (ESD) :2000 V (Modèle du Corps Humain). Cette valeur indique un niveau de sensibilité modéré aux ESD ; des procédures de manipulation appropriées sont nécessaires.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le dispositif est spécifié pour fonctionner.
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudure :Le dispositif peut supporter un soudage par refusion avec une température de crête de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes, ou un soudage manuel à 350°C pendant jusqu'à 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les Caractéristiques Électro-Optiques sont spécifiées à une température de jonction (Tj) de 25°C et un courant direct (IF) de 20 mA, ce qui est la condition de test standard.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 72,00 mcd à un maximum de 180,00 mcd, avec une valeur typique fournie. L'intensité réelle livrée est sujette à une tolérance de ±11% et est en outre catégorisée en classes (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ1/2) :130 degrés (typique). Cet angle de vision large rend la LED adaptée aux applications où la visibilité depuis des angles hors axe est importante.
• Longueur d'onde de crête (λp) :632 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est la plus grande.
• Longueur d'onde dominante (λd) :S'étend de 617,50 nm à 633,50 nm, avec une tolérance de ±1 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, définissant la couleur.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :20 nm (typique). La largeur du spectre émis à la moitié de l'intensité maximale (FWHM).
• Tension directe (VF) :S'étend de 1,75 V à 2,35 V à 20 mA, avec une tolérance de ±0,1 V. Ce paramètre est crucial pour calculer la valeur de la résistance de limitation de courant.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 μA à une tension inverse (VR) de 5 V.

3. Explication du système de tri

Pour assurer la cohérence de la production, les LED sont triées en classes de performance basées sur des paramètres clés. Le 17-215 utilise un système de tri à trois codes (par exemple, /R6C dans le numéro de pièce).

3.1 Tri par intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est catégorisée en quatre classes : Q1, Q2, R1 et R2. Chaque classe définit une plage spécifique de valeurs d'intensité minimale et maximale mesurées en millicandelas (mcd) à IF=20mA. Par exemple, la classe Q1 couvre 72,00-90,00 mcd, tandis que la classe R2 couvre 140,00-180,00 mcd. Cela permet aux concepteurs de sélectionner une LED avec un niveau de luminosité garanti pour leur application.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La couleur (longueur d'onde dominante) est triée en quatre groupes : E4, E5, E6 et E7. Chaque groupe couvre une plage de 4 nm, de E4 (617,50-621,50 nm) à E7 (629,50-633,50 nm). Ce contrôle strict assure une teinte de rouge cohérente dans un lot de production.

3.3 Tri par tension directe

La tension directe est triée en trois groupes : 0, 1 et 2. La classe 0 couvre 1,75-1,95 V, la classe 1 couvre 1,95-2,15 V et la classe 2 couvre 2,15-2,35 V, toutes mesurées à IF=20mA. Connaître la classe VF peut aider à concevoir des circuits de pilotage plus précis et à prédire la consommation d'énergie.

4. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le 17-215 est un boîtier CMS standard de type \"SMD B\". La fiche technique inclut un dessin coté détaillé. Les caractéristiques mécaniques clés incluent la longueur, la largeur et la hauteur globales, ainsi que la disposition des pastilles et le marquage de polarité. La cathode est généralement indiquée par un marquage vert ou une encoche sur le boîtier. Toutes les dimensions ont une tolérance standard de ±0,1 mm sauf indication contraire. L'encombrement compact est un avantage majeur, permettant des agencements PCB à haute densité.

5. Directives de soudage et d'assemblage

Une manipulation et un soudage appropriés sont essentiels pour la fiabilité.

5.1 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont emballées dans un sac résistant 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 90% d'HR ou moins. Après ouverture, les composants ont une \"durée de vie au sol\" de 1 an s'ils sont stockés à 30°C/60% d'HR ou moins. Si le temps de stockage est dépassé ou si le dessiccant indique une absorption d'humidité, un traitement de séchage à 60 ±5°C pendant 24 heures est recommandé avant le soudage par refusion.

5.2 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion sans plomb est spécifié. Les paramètres clés incluent : une étape 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 crête ne dépassant pas 260°C pendant un maximum de 10 secondes ; et des vitesses de montée et de refroidissement maximales de 6°C/sec et 3°C/sec, respectivement. Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois. Il faut éviter toute contrainte sur le corps de la LED pendant le chauffage, et le PCB ne doit pas être déformé après soudage.

5.3 Soudage manuel et retouche

Si un soudage manuel est nécessaire, la température de la pointe du fer à souder doit être inférieure à 350°C, appliquée pendant pas plus de 3 secondes par borne, en utilisant un fer d'une capacité de 25W ou moins. Un intervalle de refroidissement d'au moins 2 secondes doit être observé entre les bornes. La retouche est fortement déconseillée après le soudage initial. Si elle est inévitable, un fer à souder à double tête doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes et éviter les contraintes mécaniques sur les soudures et le boîtier de la LED.

6. Emballage et informations de commande

Le produit est fourni en bande porteuse sur bobines de 7 pouces. Chaque bobine contient 3000 pièces. L'emballage comprend des étiquettes spécifiant des informations critiques : Numéro de produit client (CPN), Numéro de produit (P/N), Quantité d'emballage (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). Ce système d'étiquetage assure la traçabilité et l'identification correcte des pièces.

7. Considérations de conception d'application

7.1 Limitation de courant et protection du circuit

Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Une résistance série de limitation de courant est obligatoire pour éviter les dommages. Même une petite augmentation de la tension directe peut provoquer une augmentation importante, potentiellement destructrice, du courant. La valeur de la résistance (R) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Valim - VF) / IF, où VF est la tension directe de la fiche technique (en utilisant la valeur maximale pour une conception conservatrice) et IF est le courant direct souhaité (ne devant pas dépasser 25 mA en continu).

7.2 Gestion thermique

Bien qu'il s'agisse d'un dispositif basse puissance, fonctionner à ou près du courant direct maximal générera de la chaleur. La dissipation de puissance (Pd = VF * IF) ne doit pas dépasser 60 mW. Une surface de cuivre PCB adéquate autour des pastilles thermiques peut aider à dissiper la chaleur et à maintenir des températures de jonction plus basses, ce qui est bénéfique pour la fiabilité à long terme et la stabilité de la sortie lumineuse.

7.3 Restrictions d'application

Ce produit est conçu pour des applications commerciales et industrielles générales. Il n'est pas spécifiquement qualifié ou garanti pour une utilisation dans des applications à haute fiabilité telles que militaire/aérospatial, systèmes de sécurité automobile (par exemple, airbags, freinage) ou équipements médicaux critiques pour la vie. Pour de telles applications, des composants avec des spécifications et des niveaux de qualification différents sont requis.

8. Comparaison et différenciation techniques

La LED CMS 17-215, basée sur la technologie AIGaInP, offre des avantages pour l'émission rouge. Comparée aux technologies plus anciennes comme le GaAsP, les LED AIGaInP offrent généralement une efficacité lumineuse plus élevée, ce qui se traduit par une sortie plus lumineuse pour le même courant de pilotage, et une meilleure pureté de couleur (rouge saturé). Le boîtier CMS offre des avantages significatifs par rapport aux LED traversantes : un encombrement beaucoup plus petit, une aptitude à l'assemblage automatisé et une meilleure fiabilité due à l'absence de fils de liaison qui peuvent céder sous les vibrations. Le large angle de vision de 130 degrés est un différenciateur clé par rapport aux LED à angle plus étroit, le rendant idéal pour les indicateurs de panneau qui doivent être vus sous différents angles.

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

Q : Quelle résistance ai-je besoin pour une alimentation de 5V ?

R : En utilisant la VF maximale de 2,35V et un IF cible de 20mA : R = (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5 Ohms. Une résistance standard de 130 ou 150 Ohms conviendrait. Vérifiez toujours le courant réel dans votre circuit.

Q : Puis-je piloter cette LED avec une alimentation de 3,3V ?

R : Oui. En utilisant le même calcul avec une VF typique de ~2,0V : R = (3,3V - 2,0V) / 0,020A = 65 Ohms. Une résistance de 68 Ohms est une valeur courante. Assurez-vous que l'alimentation peut fournir le courant requis.

Q : Pourquoi existe-t-il un système de tri ?

R : Les variations de fabrication entraînent de légères différences de performance. Le tri classe les LED en groupes avec des paramètres strictement contrôlés (luminosité, couleur, tension), permettant aux concepteurs d'obtenir des résultats cohérents dans leurs produits en spécifiant les codes de classe requis.

Q : Comment identifier la cathode ?

R : La cathode est généralement marquée. Reportez-vous au dessin de dimension du boîtier dans la fiche technique, qui montre un marquage vert ou une encoche sur un côté du corps du composant. La polarité correcte est essentielle au fonctionnement.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un routeur réseau.Le panneau nécessite plusieurs LED rouges brillantes \"Alimentation\" et \"Activité\" visibles de face et de côté. Le 17-215 est un excellent choix en raison de son large angle de vision de 130 degrés. Le concepteur sélectionne la classe d'intensité lumineuse R1 (112-140 mcd) et la classe de longueur d'onde dominante E6 (625,5-629,5 nm) pour garantir une couleur uniforme, suffisamment lumineuse et cohérente sur tous les indicateurs. L'agencement PCB place les LED avec un espacement adéquat et utilise une résistance de limitation de courant calculée pour chacune, connectée à une broche GPIO d'un microcontrôleur 3,3V. Le boîtier CMS permet une conception de panneau compacte et à profil bas. Les composants sont assemblés en utilisant le profil de refusion spécifié, et les sacs sensibles à l'humidité sont ouverts juste avant la série de production pour éviter les défauts de soudure liés à l'humidité.

11. Principe de fonctionnement

L'émission de lumière dans cette LED est basée sur l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice en matériaux AIGaInP. 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. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AIGaInP détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, dans le spectre rouge autour de 632 nm. La lentille en résine époxy encapsule la puce, fournit une protection mécanique et façonne le faisceau lumineux de sortie.

12. Tendances technologiques et contexte

Les LED CMS comme le 17-215 représentent une technologie mature et largement adoptée. La tendance de l'industrie continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), ce qui permet soit une sortie plus lumineuse au même courant, soit une consommation d'énergie plus faible pour la même luminosité. Il y a également une poussée vers la miniaturisation, avec des empreintes de boîtier encore plus petites devenant courantes. De plus, les avancées dans la technologie des phosphores et la conception des puces élargissent la gamme de couleurs et améliorent l'indice de rendu des couleurs pour les LED blanches, bien que pour les LED rouges monochromatiques, l'AIGaInP reste la technologie haute efficacité dominante. L'accent mis sur la conformité environnementale (RoHS, REACH, Sans Halogène) est un aspect permanent et critique de la spécification et de la fabrication des composants.