Fiche technique LED CMS 17-21/R6C-AP1Q2L/3T - Dimensions 1,6x0,8x0,6mm - Tension 1,7-2,3V - Rouge Brillant - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La 17-21/R6C-AP1Q2L/3T est une LED à montage en surface (CMS) utilisant la technologie semi-conductrice AIGaInP pour produire une lumière Rouge Brillant. Ce composant est conçu pour les applications à cartes PCB haute densité où l'espace et le poids sont des contraintes critiques. Ses principaux avantages incluent un encombrement considérablement réduit par rapport aux LED à broches, permettant des conceptions de carte plus compactes, une densité d'intégration plus élevée et, in fine, des équipements finaux plus petits. Sa construction légère la rend particulièrement adaptée aux dispositifs électroniques miniatures et portables.

La LED est conditionnée sur une bande de 8mm enroulée sur une bobine de 7 pouces de diamètre, la rendant entièrement compatible avec les équipements d'assemblage automatisés standard de type pick-and-place. Elle est formulée sans plomb et conforme aux principales réglementations environnementales, notamment RoHS, REACH de l'UE, et les normes sans halogène (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Le composant est compatible avec les procédés de soudage par refusion infrarouge et en phase vapeur.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Le composant est conçu pour fonctionner dans les conditions maximales absolues suivantes, au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Toutes les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Tension inverse (VR) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct continu (IF) :25 mA. C'est le courant continu maximal pour un fonctionnement fiable.
• Courant direct de crête (IFP) :60 mA. Cette valeur s'applique en conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 à 1 kHz.
• Dissipation de puissance (Pd) :60 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du corps humain (HBM) :2000 V. Des procédures de manipulation ESD appropriées sont requises pendant l'assemblage.
• Plage de température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C.
• Plage de température de stockage (Tstg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudage (Tsol) :Le composant peut supporter un soudage par refusion avec une température de crête de 260°C pendant 10 secondes, ou un soudage manuel à 350°C pendant 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les principaux paramètres de performance sont mesurés à Ta=25°C et avec un courant de test standard de IF=20 mA. Ils définissent le comportement lumineux et électrique fondamental de la LED.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 45,0 mcd à un maximum de 112,0 mcd. La valeur typique se situe dans cette plage selon le code de tri spécifique.
• Angle de vision (2θ1/2) :Un angle de vision large typique de 140 degrés, procurant un éclairage large et uniforme.
• Longueur d'onde de crête (λp) :Typiquement 632 nm, indiquant la longueur d'onde où la distribution spectrale de puissance est la plus élevée.
• 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 un paramètre critique pour la constance de la couleur.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Typiquement 20 nm, définissant la pureté spectrale de la lumière rouge émise.
• Tension directe (VF) :S'étend de 1,7 V à 2,3 V à IF=20mA. Ce paramètre est crucial pour la conception du circuit et le calcul de la résistance de limitation de courant.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 μA lorsqu'une tension inverse de 5V est appliquée. Le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse.

Notes importantes :Les tolérances sont spécifiées à ±11% pour l'Intensité lumineuse, ±1nm pour la Longueur d'onde dominante, et ±0,05V pour la Tension directe. La condition de tension inverse est uniquement pour le test IR ; la LED ne doit pas fonctionner en polarisation inverse.

3. Explication du système de tri

Pour garantir une performance constante en production, les LED sont triées en lots (bins) selon des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences d'application spécifiques en termes de luminosité et de couleur.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Tri effectué à IF=20mA. Le code de tri (ex. : P1, Q2) définit l'intensité lumineuse minimale et maximale.

• P1 :45,0 - 57,0 mcd
• P2 :57,0 - 72,0 mcd
• Q1 :72,0 - 90,0 mcd
• Q2 :90,0 - 112,0 mcd

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

Tri effectué à IF=20mA. Le code de tri (E4-E7) définit le point de couleur de l'émission rouge.

• E4 :617,5 - 621,5 nm
• E5 :621,5 - 625,5 nm
• E6 :625,5 - 629,5 nm
• E7 :629,5 - 633,5 nm

3.3 Tri par tension directe

Tri effectué à IF=20mA. Le code de tri (19-24) définit les caractéristiques électriques pour la conception de l'alimentation.

• 19 :1,7 - 1,8 V
• 20 :1,8 - 1,9 V
• 21 :1,9 - 2,0 V
• 22 :2,0 - 2,1 V
• 23 :2,1 - 2,2 V
• 24 :2,2 - 2,3 V

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques illustrant le comportement du composant dans différentes conditions. Elles sont essentielles pour une conception de système robuste.

4.1 Intensité lumineuse en fonction du courant direct

Cette courbe montre une relation généralement linéaire entre le courant direct (IF) et l'intensité lumineuse relative jusqu'au courant nominal maximal. Elle confirme que la sortie lumineuse est directement proportionnelle au courant de pilotage dans la plage de fonctionnement.

4.2 Intensité lumineuse en fonction de la température ambiante

La courbe démontre la dépendance de la sortie lumineuse à la température. L'intensité lumineuse diminue généralement lorsque la température ambiante (Ta) augmente, surtout au-dessus de la température ambiante. Ce déclassement doit être pris en compte dans les applications à températures ambiantes élevées ou avec une mauvaise gestion thermique.

4.3 Courbe de déclassement du courant direct

Ce graphique définit le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température augmente, le courant maximal admissible doit être réduit pour rester dans les limites de dissipation de puissance du composant, évitant ainsi l'emballement thermique et assurant une fiabilité à long terme.

4.4 Distribution spectrale

La courbe de sortie spectrale montre un pic unique étroit centré autour de 632 nm, caractéristique des LED rouges à base d'AIGaInP. La largeur de bande typique de 20 nm indique une bonne saturation des couleurs.

4.5 Tension directe en fonction du courant direct

Cette courbe IV montre la relation exponentielle typique d'une diode. La tension directe augmente avec le courant, et sa valeur à 20mA est le paramètre clé utilisé pour le tri et la conception du circuit.

4.6 Diagramme de rayonnement

Le tracé polaire illustre la distribution spatiale de l'intensité lumineuse, confirmant le large angle de vision de 140 degrés. L'intensité est maximale à 0 degré (perpendiculaire à la face de la LED) et diminue vers les bords.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED CMS 17-21 possède un boîtier rectangulaire compact. Les dimensions clés (en mm, tolérance ±0,1mm sauf indication contraire) incluent une longueur de corps de 1,6 mm, une largeur de 0,8 mm et une hauteur de 0,6 mm. La fiche technique fournit un dessin détaillé montrant toutes les dimensions critiques, y compris l'espacement des pastilles et les recommandations pour les plots de soudure.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est clairement marquée sur le boîtier. Une orientation correcte de la polarité est essentielle lors de la conception du PCB et de l'assemblage pour garantir un fonctionnement approprié. Le diagramme de la fiche technique indique l'emplacement de ce marquage par rapport à la géométrie du boîtier.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Protection contre les surintensités

Une résistance de limitation de courant externe est obligatoire. La tension directe a un coefficient de température négatif, ce qui signifie que lorsque la jonction chauffe, VF diminue, ce qui peut entraîner une augmentation rapide du courant si elle est pilotée par une source de tension constante. Cela peut provoquer un emballement thermique et une défaillance du composant. Une résistance en série fournit un pilotage de courant linéaire et stable.

6.2 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans un sac barrière résistant à l'humidité avec un dessiccant pour éviter l'absorption d'humidité, qui peut provoquer l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant le soudage par refusion.

• Ne pas ouvrir le sac avant d'être prêt à l'emploi.
• Après ouverture, utiliser dans les 168 heures (7 jours) si stocké à ≤30°C et ≤60% HR.
• Si non utilisé dans ce délai, ou si l'indicateur de dessicant montre une saturation, les composants doivent être séchés (baking) à 60 ±5°C pendant 24 heures avant utilisation.

6.3 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion sans plomb est spécifié :

• Préchauffage :150-200°C pendant 60-120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (TAL) :60-150 secondes au-dessus de 217°C.
• Température de crête :Maximum de 260°C, maintenue pendant un maximum de 10 secondes.
• Taux de chauffage :Maximum 6°C/sec jusqu'à 255°C, puis maximum 3°C/sec jusqu'à la crête.
• Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois.
• Éviter les contraintes mécaniques sur le boîtier pendant le chauffage et le refroidissement.

6.4 Soudage manuel et réparation

Si un soudage manuel est nécessaire, utiliser un fer à souder avec une température de panne <350°C, appliquer la chaleur sur chaque borne pendant <3 secondes, et utiliser un fer d'une capacité de <25W. Respecter un intervalle minimum de 2 secondes entre le soudage de chaque borne. La réparation après un soudage initial est fortement déconseillée. Si absolument inévitable, utiliser un fer à souder double pour chauffer simultanément les deux bornes et soulever le composant afin d'éviter de stresser les joints de soudure. Toujours vérifier la fonctionnalité du composant après toute tentative de réparation.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis sur bande porteuse emboutie sur des bobines de 7 pouces de diamètre. La largeur de la bande est de 8 mm. Chaque bobine contient 3000 pièces. Des dessins détaillés pour les dimensions de la bobine, les dimensions des alvéoles de la bande porteuse et les spécifications de la bande de couverture sont fournis pour assurer la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatisés.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient plusieurs identifiants clés :

• CPN :Numéro de produit client (optionnel).
• P/N :Numéro de pièce complet du fabricant (ex. : 17-21/R6C-AP1Q2L/3T).
• QTY :Quantité par bobine (3000 PCS).
• CAT :Rang de tri d'intensité lumineuse (ex. : Q2).
• HUE :Rang de tri de chromaticité/longueur d'onde dominante (ex. : E6).
• REF :Rang de tri de tension directe (ex. : 21).
• LOT No :Numéro de lot de fabrication traçable.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage :Idéal pour les indicateurs de tableau de bord, l'éclairage de commutateurs et le rétroéclairage de symboles grâce à sa petite taille et son angle de vision uniforme.
• Équipement de télécommunication :Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones, télécopieurs et autres dispositifs de communication.
• Rétroéclairage plat pour LCD :Peut être utilisé en réseaux pour les petits afficheurs LCD à profil bas.
• Utilisation générale comme indicateur :État d'alimentation, indication de mode et signaux d'alerte dans une grande variété d'électroniques grand public et industrielles.

8.2 Considérations de conception

• Pilotage du courant :Toujours utiliser une source de courant constant ou une source de tension avec une résistance en série. Calculer la valeur de la résistance en utilisant R = (Valim - VF) / IF, en utilisant la VF maximale du lot ou de la fiche technique pour garantir que le courant ne dépasse pas 20mA (ou le point de fonctionnement choisi) dans les pires conditions.
• Gestion thermique :Bien que le boîtier soit petit, assurer une surface de cuivre PCB adéquate ou des vias thermiques si le fonctionnement a lieu à des températures ambiantes élevées ou près du courant maximal pour maintenir la température de jonction dans les limites.
• Conception optique :Le large angle de vision de 140 degrés procure un éclairage étendu. Pour une lumière focalisée, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires.
• Protection ESD :Mettre en œuvre les précautions ESD standard pendant la manipulation et l'assemblage. Envisager d'ajouter une suppression de tension transitoire sur les lignes d'entrée si la LED est connectée à des ports accessibles à l'utilisateur.

9. Comparaison et différenciation techniques

Le boîtier 17-21 offre des avantages distincts dans le paysage des LED indicateurs.

• Comparaison aux LED à broches (ex. : 3mm, 5mm) :L'avantage principal est l'encombrement et la hauteur considérablement réduits, permettant des conceptions modernes et miniaturisées. Cela élimine également le besoin d'insertion manuelle et de coupe/cintrage des broches, rationalisant l'assemblage automatisé.
• Comparaison aux autres LED CMS (ex. : 0402, 0603) :Le boîtier 17-21 (1,6x0,8mm) est légèrement plus grand que les plus petites LED puces, ce qui peut faciliter la manipulation et le soudage manuel si nécessaire, tout en restant très compact. Il peut également offrir une sortie lumineuse plus élevée grâce à une puce potentiellement plus grande dans le boîtier.
• Technologie des matériaux (AIGaInP) :Comparée aux technologies plus anciennes comme le GaAsP, l'AIGaInP offre un rendement plus élevé, une sortie plus lumineuse et une meilleure pureté des couleurs (rouge saturé) pour le même courant d'entrée.

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

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

En utilisant la VF maximale de 2,3V (du lot 24) et un IF cible de 20mA pour la sécurité : R = (5V - 2,3V) / 0,020A = 135 Ohms. La valeur standard la plus proche est 130 ou 150 Ohms. La puissance nominale de la résistance doit être d'au moins P = I^2 * R = (0,02^2)*150 = 0,06W, donc une résistance de 1/8W (0,125W) est suffisante.

10.2 Puis-je piloter cette LED à 30mA pour plus de luminosité ?

Non. La Valeur Maximale Absolue pour le courant direct continu est de 25 mA. Fonctionner à 30 mA dépasse cette valeur, ce qui réduira la fiabilité, accélérera la dépréciation du flux lumineux et peut provoquer une défaillance immédiate. Pour une luminosité plus élevée, sélectionnez une LED d'un lot d'intensité lumineuse supérieure (ex. : Q2) ou une série de produits conçue pour un courant plus élevé.

10.3 Pourquoi y a-t-il une limite de 7 jours après l'ouverture du sac barrière ?

Le matériau d'emballage plastique peut absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité absorbée se transforme rapidement en vapeur, créant une pression interne qui peut délaminer le boîtier ou fissurer la lentille en époxy (effet "pop-corn"). La limite de 7 jours, sous humidité contrôlée, garantit que l'absorption d'humidité reste en dessous d'un niveau critique.

10.4 Que signifie le code de tri "R6C-AP1Q2L/3T" dans la référence ?

Bien que le décodage complet puisse être propriétaire, il encode typiquement la série de produit (17-21), la couleur (R pour Rouge, 6C spécifiant probablement la chromaticité spécifique), et les lots de performance pour l'intensité, la longueur d'onde et la tension (impliqués par Q2, etc.). Le "3T" peut faire référence au conditionnement en bande. Pour le tri exact, reportez-vous aux codes CAT, HUE et REF sur l'étiquette de la bobine.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs de statut multiples pour un dispositif médical portable.

Le dispositif nécessite 5 LED d'état rouges indépendantes (Batterie faible, En charge, Erreur, Mode 1, Mode 2) sur un PCB principal densément peuplé. L'espace est extrêmement limité et le dispositif doit être léger.

Mise en œuvre de la solution :

1. Sélection du composant :La LED 17-21/R6C-AP1Q2L/3T est choisie pour son encombrement ultra-compact de 1,6x0,8mm, ce qui économise un espace précieux sur la carte par rapport à des alternatives plus grandes.
2. Conception du circuit :Le microcontrôleur du système fonctionne à 3,3V. En utilisant une VF typique de 2,0V (lot 21) et un IF de conception de 15mA pour assurer une longue durée de vie et tenir compte de variations mineures de température : R = (3,3V - 2,0V) / 0,015A = 86,7 Ohms. Une résistance de 82 Ohm à 1% est sélectionnée, résultant en un IF légèrement plus élevé d'environ 16mA, ce qui est bien dans la limite de 25mA.
3. Implantation PCB :Les LED sont placées avec un espacement centre à centre de 3,0mm, permettant une séparation visuelle claire. La pastille de cathode est connectée à la broche GPIO du microcontrôleur (configurée en sortie à drain ouvert) pour allumer/éteindre la LED. La pastille d'anode est connectée au 3,3V via la résistance de limitation de courant. Une petite zone d'exclusion sous la LED est maintenue pour éviter la remontée de soudure.
4. Assemblage :Les LED sont fournies sur des bobines de bande de 8mm, compatibles avec la machine pick-and-place. Le profil de refusion sans plomb de la section 6.3 est programmé dans le four. L'atelier de production suit les procédures de contrôle de l'humidité, en séchant (baking) une bobine qui avait été ouverte pour un contrôle d'échantillon plus de 7 jours avant la série de production.
5. Résultat :Un ensemble fiable, lumineux et uniforme d'indicateurs de statut est obtenu dans une zone minimale, contribuant à la miniaturisation globale et à la fiabilité du dispositif médical final.

12. Introduction au principe technologique

Cette LED est basée sur un matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium Indium Gallium (AIGaInP) cultivé sur un substrat. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, 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 longueur d'onde spécifique de la lumière émise - dans ce cas, le rouge brillant autour de 632 nm - est déterminée par l'énergie de la bande interdite de la composition de l'alliage AIGaInP. En contrôlant soigneusement les ratios d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphore pendant la croissance cristalline, les fabricants peuvent ajuster la bande interdite pour produire des couleurs spécifiques dans le spectre rouge, orange et jaune avec un rendement élevé et une pureté des couleurs. Le boîtier en résine époxy sert à protéger la puce semi-conductrice délicate, agit comme une lentille pour façonner le faisceau lumineux de sortie (résultant en l'angle de vision de 140 degrés) et fournit la structure mécanique pour le soudage.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance pour les LED indicateurs et de rétroéclairage continue fortement vers la miniaturisation, l'augmentation de l'efficacité et une fiabilité accrue. Les boîtiers comme le 17-21 font partie de cette évolution, comblant l'écart entre les plus petits boîtiers à l'échelle de la puce et les CMS plus grands et plus traditionnels. L'accent est de plus en plus mis sur des tolérances de tri plus serrées pour la couleur et le flux lumineux afin de répondre aux exigences des applications nécessitant un aspect uniforme, comme les réseaux d'indicateurs et les panneaux de rétroéclairage. De plus, la recherche d'une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt) est constante, poussant la science des matériaux à améliorer l'efficacité quantique interne et l'extraction de lumière du boîtier. L'intégration est une autre tendance, avec des boîtiers multi-LED et des LED avec circuits intégrés intégrés pour le contrôle ou la protection devenant plus courants, bien que les composants discrets comme le 17-21 restent essentiels pour des conceptions flexibles et rentables. La conformité environnementale (RoHS, REACH, Sans Halogène) est désormais une exigence standard dans toute l'industrie, comme le reflètent les spécifications de ce composant.