Fiche technique LED CMS 15-215/R6C-AQ1R2L/2T - Rouge Brillant - 2.0x1.25x0.8mm - 2.0V - 0.06W - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 15-215/R6C-AQ1R2L/2T est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS) conçue pour les applications à haute densité sur cartes de circuits imprimés. Elle utilise une puce AlGaInP pour produire une lumière rouge brillante. Son facteur de forme compact permet des économies d'espace significatives sur les cartes de circuits, ce qui la rend idéale pour les appareils électroniques modernes et miniaturisés où l'espace disponible est limité. Le composant est fourni sur une bande de 8 mm montée sur une bobine d'un diamètre de 7 pouces, garantissant ainsi la compatibilité avec les équipements standards d'assemblage automatisé par pick-and-place.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent sa taille exceptionnellement réduite, sa construction légère et son adéquation pour la fabrication automatisée en grande série. Ces caractéristiques se traduisent directement par des besoins de stockage réduits, une densité de placement plus élevée sur les PCB et, in fine, la possibilité de concevoir des produits finaux plus compacts. Le dispositif est conforme aux procédés de soudure sans plomb (Pb-free), aux directives RoHS, REACH de l'UE et aux normes sans halogènes (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm), ce qui le rend adapté aux marchés mondiaux soumis à des réglementations environnementales strictes. Ses applications cibles sont variées, allant du rétroéclairage pour les tableaux de bord, les interrupteurs et les écrans LCD aux indicateurs d'état dans les équipements de télécommunications et à l'éclairage général.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation objective et détaillée des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques définis dans la fiche technique, essentiels pour une conception de circuit fiable.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les Valeurs Maximales Absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement normal.

• Tension inverse (V_R) :5V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct (I_F) :25mA continu. C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Courant direct de crête (I_FP) :60mA avec un cycle de service de 1/10 et une fréquence de 1kHz. Cette spécification permet des impulsions de courant brèves, utiles dans les schémas de multiplexage, mais le courant moyen ne doit pas dépasser I_F.
• Dissipation de puissance (P_d) :60mW. Cette limite prend en compte la puissance électrique totale convertie en chaleur (V_F* I_F) au niveau de la jonction.
• Température de fonctionnement et de stockage :-40°C à +85°C (fonctionnement), -40°C à +90°C (stockage). Ces larges plages garantissent la fonctionnalité dans des environnements sévères.
• Température de soudure :Pic de soudure par refusion à 260°C pendant 10 secondes maximum ; soudure manuelle à 350°C pendant 3 secondes maximum par borne.
• Sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD) :Classe 2000V selon le modèle du corps humain (HBM). Cela la classe comme modérément sensible ; des précautions standard de manipulation contre les ESD sont nécessaires.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont spécifiés à une température de jonction (T_j) de 25°C et un courant de test de 20mA. Les performances réelles varieront avec la température et le courant d'alimentation.

• Intensité lumineuse (I_v) :72,0 à 180,0 mcd (millicandela). La large plage est gérée via un système de classement (voir Section 3). La valeur typique n'est pas indiquée, ce qui implique que la sélection se fait sur la base du code de classement spécifique.
• Angle de vision (2θ_1/2) :140 degrés (typique). Cet angle de vision large indique un diagramme de rayonnement lambertien ou quasi-lambertien, adapté à l'éclairage de surface plutôt qu'à des faisceaux focalisés.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :632 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :617,5 à 633,5 nm. C'est la perception monocromatique de la couleur de la LED par l'œil humain et elle est également gérée par classement.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :20 nm (typique). Cela définit la plage de longueurs d'onde émises à la moitié de l'intensité de crête, indiquant une couleur rouge relativement pure.
• Tension directe (V_F) :1,70 à 2,30 V à 20mA. Cette plage est également sujette au classement. Une V_Fplus faible conduit à une consommation d'énergie réduite et à une génération de chaleur moindre pour un courant donné.
• Courant inverse (I_R) :10 μA maximum à V_R=5V. Un faible courant de fuite est souhaitable.

3. Explication du système de classement

Pour garantir une couleur et une luminosité constantes en production, les LED sont triées en groupes de performance ou "classes". Le modèle 15-215 utilise trois critères de classement indépendants.

3.1 Classement par intensité lumineuse

L'intensité est triée en quatre classes (Q1, Q2, R1, R2), Q1 étant la moins lumineuse (72,0-90,0 mcd) et R2 la plus lumineuse (140,0-180,0 mcd). Les concepteurs doivent sélectionner la classe appropriée en fonction de la luminosité requise pour leur application, en considérant que le mélange de classes dans un même produit peut provoquer des variations de luminosité visibles.

3.2 Classement par longueur d'onde dominante

La couleur est triée en quatre classes (E4, E5, E6, E7), couvrant la plage de 617,5nm à 633,5nm. E4 représente une longueur d'onde plus courte, plus rouge-orangé, tandis que E7 représente une longueur d'onde plus longue, d'un rouge plus profond. Une apparence de couleur uniforme nécessite d'utiliser des LED de la même classe de longueur d'onde ou de classes adjacentes.

3.3 Classement par tension directe

La tension est triée en six classes (19 à 24), chacune couvrant 0,1V de 1,70V à 2,30V. Bien que moins critique pour une simple utilisation comme indicateur avec une résistance limitant le courant, le classement par tension devient important dans les chaînes connectées en série ou les scénarios d'alimentation à tension constante pour garantir une distribution de courant et une luminosité uniformes.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que l'extrait de fiche technique fourni mentionne "Courbes typiques des caractéristiques électro-optiques", les graphiques spécifiques ne sont pas inclus dans le texte. Typiquement, de telles courbes illustreraient les relations suivantes, essentielles pour une conception avancée :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montre la relation exponentielle entre la tension directe et le courant. La courbe se décale avec la température.
• Intensité lumineuse en fonction du courant direct :Montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, généralement selon une relation quasi-linéaire dans la plage de fonctionnement avant que l'efficacité ne diminue à des courants élevés.
• Intensité lumineuse en fonction de la température ambiante :Montre la dégradation de la sortie lumineuse lorsque la température de jonction augmente. Les LED rouges AlGaInP ont généralement un effet d'extinction thermique plus prononcé que certaines LED bleues/blanches.
• Distribution spectrale :Un graphique montrant la puissance relative émise sur les longueurs d'onde, centrée autour de la longueur d'onde de crête (632 nm).

Les concepteurs doivent consulter la fiche technique complète avec les graphiques pour modéliser avec précision les performances thermiques et prédire le comportement sous différentes conditions d'alimentation.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED a un encombrement très 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 inclut un dessin dimensionnel détaillé montant l'emplacement de l'identifiant de cathode (généralement une encoche ou un marquage vert sur le boîtier), la disposition des pastilles et le motif de pastilles recommandé sur le PCB. Le respect de ces dimensions est essentiel pour un soudage et un alignement corrects.

5.2 Identification de la polarité

La polarité correcte est vitale. Le boîtier inclut un marqueur visuel pour identifier la borne cathode (-). Les concepteurs doivent s'assurer que l'empreinte sur le PCB reflète cette orientation pour éviter un placement incorrect par les machines automatisées.

6. Directives de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée est requise pour éviter d'endommager ces composants miniatures.

6.1 Profil de soudure par refusion

Le composant est compatible avec la refusion infrarouge et à phase vapeur. Un profil sans plomb (Pb-free) est recommandé : préchauffage entre 150-200°C pendant 60-120 secondes, un temps au-dessus du liquidus (217°C) de 60-150 secondes, avec une température de pic ne dépassant pas 260°C pendant un maximum de 10 secondes. La vitesse de montée maximale est de 6°C/sec, et la vitesse de refroidissement maximale est de 3°C/sec. La refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois.

6.2 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans un sac résistant à l'humidité avec un dessicant. Le sac ne doit pas être ouvert avant que les composants ne soient prêts à être utilisés. Après ouverture, la "durée de vie au sol" est de 1 an à ≤30°C et ≤60% d'HR. Si cette durée est dépassée, un traitement de séchage à 60±5°C pendant 24 heures est requis avant soudure pour éviter les dommages de type "pop-corn" pendant la refusion.

6.3 Soudure manuelle et retouche

Si une soudure manuelle est nécessaire, utilisez un fer à souder avec une température de pointe <350°C, appliquez la chaleur sur chaque borne pendant ≤3 secondes, et utilisez un fer de faible puissance (<25W). Un intervalle minimum de 2 secondes entre la soudure de chaque borne est conseillé. Pour la retouche, un fer à souder double tête est recommandé pour chauffer simultanément les deux bornes et éviter les contraintes mécaniques. La faisabilité de la retouche sans endommager la LED doit être vérifiée au préalable.

7. Conditionnement et informations de commande

Le produit est fourni dans un format d'emballage protégé contre l'humidité (MSP). Les composants sont placés dans une bande porteuse avec des alvéoles, enroulée sur une bobine d'un diamètre de 7 pouces. Chaque bobine contient 2000 pièces. La bobine et la bande porteuse ont des dimensions spécifiques fournies dans la fiche technique pour la compatibilité avec les chargeurs automatiques. Les étiquettes sur la bobine et le sac fournissent des informations critiques : Numéro de pièce client (CPN), Numéro de produit (P/N), quantité (QTY), et les codes de classe spécifiques pour l'Intensité lumineuse (CAT), la Longueur d'onde dominante (HUE) et la Tension directe (REF), ainsi que le Numéro de lot.

8. Considérations de conception d'application

8.1 La limitation de courant est obligatoire

Les LED sont des dispositifs à commande par courant.Une résistance de limitation de courant externe ou un circuit d'alimentation à courant constant est absolument essentiel.La tension directe a un coefficient de température négatif et une petite variation peut provoquer un grand changement de courant si elle est alimentée directement par une source de tension, pouvant conduire à un emballement thermique et à une défaillance.

8.2 Gestion thermique

Bien que de petite taille, la LED génère de la chaleur au niveau de la jonction. Pour un fonctionnement continu à ou près du courant direct maximum (25mA), une surface de cuivre adéquate sur le PCB (pastilles de décharge thermique) doit être utilisée pour évacuer la chaleur du dispositif et maintenir une température de jonction plus basse, ce qui préserve la sortie lumineuse et la longévité.

8.3 Restrictions d'application

La fiche technique indique explicitement que ce produit n'est pas conçu ou qualifié pour des applications à haute fiabilité telles que militaire/aérospatial, systèmes de sécurité automobile ou équipements médicaux de maintien des fonctions vitales sans consultation et approbation préalables. Pour de telles applications, des produits avec des spécifications et des niveaux de qualification différents sont requis.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED à 30mA pour une luminosité plus élevée ?

R : Non. La Valeur Maximale Absolue pour le courant direct continu (I_F) est de 25mA. Dépasser cette valeur compromet la fiabilité et peut provoquer une défaillance prématurée due à une température de jonction excessive.

Q : Quelle valeur de résistance dois-je utiliser avec une alimentation de 5V ?

R : En utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de votre classe (par ex. 2,3V) pour une conception conservatrice afin de garantir que le courant ne dépasse pas 20mA. R = (5 - 2,3) / 0,02 = 135 Ω. Une résistance standard de 150 Ω fournirait environ 18mA, ce qui est sûr et conforme aux spécifications.

Q : Pourquoi la plage d'intensité lumineuse est-elle si large (72-180 mcd) ?

R : Les variations de fabrication entraînent naturellement une dispersion des performances. Le système de classement (Q1, Q2, R1, R2) permet aux fabricants de trier ces pièces et aux clients de sélectionner le niveau de luminosité nécessaire pour leurs objectifs de coût et de performance.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs avec plusieurs LED rouges uniformes.

Un concepteur crée un panneau de contrôle qui nécessite 20 LED indicatrices rouges brillantes identiques. Pour garantir une uniformité visuelle :

1. Sélection des classes :Il spécifie les classes R2 (140-180 mcd) pour une haute luminosité et E6/E7 (625,5-633,5 nm) pour une couleur rouge profond uniforme. Il peut également spécifier une classe de tension serrée (par ex. 21 ou 22) si les LED sont alimentées dans une configuration à tension constante partagée.
2. Conception du circuit :Une ligne d'alimentation de 5V est disponible. En utilisant un courant cible de 20mA et une V_Ftypique de 2,0V, une résistance de limitation de courant de 150 Ω est placée en série avec chaque LED. La puissance nominale de la résistance est (5-2)^2 / 150 = 0,06W, donc une résistance standard de 1/8W (0,125W) est suffisante.
3. Implantation PCB :L'empreinte sur le PCB suit le motif de pastilles recommandé dans la fiche technique. Un remplissage de cuivre supplémentaire est connecté aux pastilles de cathode et d'anode pour aider à la dissipation thermique, d'autant plus que les LED seront montées proches les unes des autres.
4. Assemblage :Les LED sont commandées sur bande et bobine. L'atelier d'assemblage utilise les bobines fournies avec des machines de pick-and-place automatisées, en suivant le profil de refusion sans plomb spécifié dans la fiche technique.

Cette approche systématique, guidée par les paramètres de la fiche technique, garantit un produit final fiable, uniforme et facilement manufacturable.