Fiche technique de la LED CMS 19-21/G6C-AL1M2LY/3T - Dimensions 2.0x1.25x0.8mm - Tension 1.7-2.3V - Jaune Vert Brillant - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La 19-21/G6C-AL1M2LY/3T est une LED à montage en surface (CMS) conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant une taille compacte, une haute fiabilité et des performances constantes. Ce composant appartient à la famille de boîtiers 19-21, caractérisée par son empreinte miniature, ce qui le rend idéal pour les conceptions à espace limité.

1.1 Avantages principaux et positionnement produit

L'avantage principal de cette LED est sa taille considérablement réduite par rapport aux composants traditionnels à broches. Cette miniaturisation offre plusieurs avantages clés aux concepteurs et fabricants :

• Taille de carte plus petite :Permet des implantations de PCB plus compactes.
• Densité d'intégration plus élevée :Permet de placer plus de composants sur une seule carte, augmentant ainsi la fonctionnalité.
• Espace de stockage réduit :La taille physique plus petite du composant et de son conditionnement (bande de 8mm sur bobines de 7 pouces) optimise la logistique et la gestion des stocks.
• Conception légère :Le poids minimal est crucial pour les applications portables et miniatures où chaque gramme compte.
• Compatibilité de fabrication :Le dispositif est entièrement compatible avec les équipements standards de placement automatique et les procédés de soudage principaux, y compris la refusion infrarouge et en phase vapeur, facilitant ainsi la production en grande série.

1.2 Conformité et normes environnementales

Ce produit est conçu en tenant compte des réglementations environnementales et de sécurité modernes, garantissant une large acceptation sur le marché :

• Sans plomb :Fabriqué sans plomb, conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses).
• Sans halogène :Conforme aux exigences sans halogène, avec une teneur en Brome (Br) et Chlore (Cl) inférieure à 900 ppm chacun, et leur somme inférieure à 1500 ppm.
• Conformité REACH :Respecte le règlement REACH de l'UE concernant l'enregistrement, l'évaluation, l'autorisation et la restriction des produits chimiques.

2. Spécifications techniques et interprétation objective

Cette section fournit une analyse objective détaillée des paramètres électriques, optiques et thermiques du dispositif tels que définis dans la fiche technique.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement sous ou à ces limites n'est pas garanti et doit être évité dans les conceptions fiables.

• Tension inverse (V_R):5V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer une rupture immédiate de la jonction.
• Courant direct continu (I_F):25 mA. Le courant continu maximal pour un fonctionnement en continu.
• Courant direct de crête (I_FP):60 mA (Rapport cyclique 1/10 @1kHz). Adapté pour un fonctionnement en impulsions courtes mais pas en continu.
• Dissipation de puissance (P_d):60 mW. La puissance maximale que le boîtier peut dissiper à Ta=25°C. Un déclassement est nécessaire à des températures ambiantes plus élevées.
• Décharge électrostatique (ESD) HBM :2000V. Fournit une mesure de la robustesse du dispositif contre l'électricité statique, classé Classe 2 selon le Modèle du Corps Humain (HBM).
• Température de fonctionnement (T_opr):-40°C à +85°C. La plage de température ambiante pour un fonctionnement fiable.
• Température de stockage (T_stg):-40°C à +90°C.
• Température de soudage :Spécifie les limites du profil thermique pour l'assemblage.
  • Soudage par refusion : Pic à 260°C maximum pendant 10 secondes.
  • Soudage manuel : 350°C à la pointe du fer pendant 3 secondes maximum par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques (Ta=25°C)

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test standard (I_F= 5mA).

• Intensité lumineuse (I_v):S'étend de 11,5 mcd (Min) à 28,5 mcd (Max), avec une tolérance typique de ±11%. Ceci définit la luminosité perçue.
• Angle de vision (2θ_1/2):100 degrés (Typique). Cet angle de vision large le rend adapté aux applications où la LED peut ne pas être vue de face.
• Longueur d'onde de crête (λ_p):575 nm (Typique). La longueur d'onde à laquelle l'émission spectrale est la plus forte.
• Longueur d'onde dominante (λ_d):569,5 nm à 577,5 nm. Ce paramètre est plus étroitement corrélé à la couleur perçue (Jaune Vert Brillant) et est soumis au tri.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :20 nm (Typique). La largeur du spectre émis à la moitié de l'intensité maximale (FWHM).
• Tension directe (V_F):1,70V à 2,30V à I_F=5mA, avec une tolérance typique de ±0,05V. Cette plage est critique pour le calcul de la résistance de limitation de courant.
• Courant inverse (I_R):Maximum 10 μA à V_R=5V. La fiche technique note explicitement que le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement inverse ; ce paramètre est uniquement à des fins de test.

3. Explication du système de tri

Pour garantir la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en lots. Ce dispositif utilise trois paramètres de tri indépendants.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont regroupées en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à I_F=5mA. Les codes de lot (L1, L2, M1, M2) représentent des niveaux de luminosité croissants, de 11,5-14,5 mcd (L1) à 22,5-28,5 mcd (M2). Les concepteurs peuvent sélectionner un lot pour répondre à des exigences de luminosité spécifiques.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

Ce tri garantit la cohérence de la couleur. La longueur d'onde dominante est triée par pas de 2nm, avec les codes de lot C16 (569,5-571,5nm) à C19 (575,5-577,5nm). Une sélection de lot plus serrée permet une apparence de couleur plus uniforme sur plusieurs LED dans un réseau.

3.3 Tri par tension directe

La tension directe est triée par pas de 0,1V, du code 19 (1,70-1,80V) au code 24 (2,20-2,30V). Connaître le lot V_Fpeut aider à optimiser la conception du circuit de limitation de courant pour l'efficacité et à garantir une luminosité constante lorsque les LED sont pilotées en parallèle.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard.

4.1 Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct

Cette courbe montre que la production de lumière n'est pas proportionnelle au courant. Elle augmente avec le courant mais peut saturer ou devenir moins efficace à des courants plus élevés. Fonctionner près du courant nominal maximal (25mA) peut ne pas donner des gains de luminosité proportionnels et augmente la chaleur.

4.2 Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante

L'efficacité de la LED diminue lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe montre généralement une baisse de la production lumineuse lorsque la température ambiante augmente de 25°C vers la température de fonctionnement maximale (+85°C). Ceci doit être pris en compte dans les conceptions pour environnements à haute température.

4.3 Courbe de déclassement du courant direct

Il s'agit d'un graphique critique pour la gestion thermique. Il montre le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque Ta augmente, le I_Fmaximal doit être réduit pour empêcher la température de jonction de dépasser les limites de sécurité et maintenir la fiabilité à long terme.

4.4 Distribution spectrale et diagramme de rayonnement

Le graphique de distribution spectrale confirme la sortie monochromatique jaune-vert centrée autour de 575nm. Le diagramme de rayonnement (graphique polaire) représente visuellement l'angle de vision de 100 degrés, montrant la distribution angulaire de l'intensité lumineuse.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier 19-21 a des dimensions nominales de 2,0mm de longueur, 1,25mm de largeur et 0,8mm de hauteur (tolérance ±0,1mm sauf indication contraire). La fiche technique inclut un dessin dimensionnel détaillé montant l'implantation des pastilles, le contour du composant et la marque d'identification de la cathode. Une conception précise de l'empreinte basée sur ce dessin est essentielle pour un soudage et un alignement corrects.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est clairement marquée sur le dispositif, comme indiqué dans le diagramme du boîtier. La polarité correcte doit être respectée lors du placement pour assurer le bon fonctionnement du circuit.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion sans plomb détaillé est fourni :

• Préchauffage :150-200°C pendant 60-120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (217°C) :60-150 secondes.
• Température de crête :260°C maximum.
• Temps au pic :10 secondes maximum.
• Taux de chauffage/refroidissement :Maximum 6°C/sec en chauffage, 3°C/sec en refroidissement.

Il est crucial de respecter ce profil pour éviter un choc thermique et assurer des soudures fiables sans endommager la résine époxy ou la puce de la LED.

6.2 Précautions critiques

• Limitation de courant :Une résistance de limitation de courant externe est obligatoire. La LED est un dispositif piloté par courant ; un petit changement de tension directe peut provoquer un grand changement de courant, entraînant une défaillance rapide (grillage).
• Cycles de refusion :Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois pour éviter un stress thermique excessif.
• Stress mécanique :Évitez d'appliquer un stress sur le corps de la LED pendant le chauffage ou de plier le PCB après soudage.
• Soudage manuel :Si nécessaire, utilisez un fer à souder à ≤350°C pendant ≤3 secondes par borne, avec une puissance nominale ≤25W. Laissez un intervalle de refroidissement de ≥2 secondes entre les bornes. Le soudage manuel présente un risque plus élevé de dommage.
• Réparation :Évitez la retouche après soudage. Si absolument nécessaire, utilisez un fer à souder à deux pointes pour chauffer simultanément les deux bornes et soulever le composant uniformément pour éviter d'endommager les pastilles.

7. Stockage et sensibilité à l'humidité

Ce composant est sensible à l'humidité. Une manipulation inappropriée peut entraîner un "effet pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant la refusion en raison de la vaporisation rapide de l'humidité absorbée.

• Sac non ouvert :N'ouvrez pas le sac barrière anti-humidité avant d'être prêt à l'utilisation.
• Durée de vie hors sac :Après ouverture, les LED doivent être utilisées dans les 168 heures (7 jours) si stockées à ≤30°C et ≤60% d'Humidité Relative.
• Réchauffage :Si le temps de stockage est dépassé ou si l'indicateur de dessicant montre une saturation, un séchage à 60±5°C pendant 24 heures est requis avant utilisation.
• Reconditionnement :Les LED non utilisées doivent être rescellées dans le sac anti-humidité avec un dessicant frais.

8. Conditionnement et informations de commande

8.1 Conditionnement standard

Le dispositif est fourni dans un conditionnement résistant à l'humidité :

• Bande porteuse :Bande de 8mm de large.
• Bobine :Bobine de 7 pouces de diamètre.
• Quantité :3000 pièces par bobine.
• Conditionnement :Inclut du dessicant et est scellé dans un sac aluminium anti-humidité avec les étiquettes appropriées.

8.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des informations clés pour la traçabilité et l'identification :

• CPN :Numéro de produit du client.
• P/N :Numéro de produit du fabricant (ex. : 19-21/G6C-AL1M2LY/3T).
• QTY :Quantité conditionnée.
• CAT :Code de lot d'intensité lumineuse (ex. : L1, M2).
• HUE :Code de lot de chromaticité/longueur d'onde dominante (ex. : C17, C19).
• REF :Code de lot de tension directe (ex. : 20, 23).
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

9. Suggestions d'application

9.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage :Idéal pour les indicateurs de tableau de bord, le rétroéclairage d'interrupteurs et le rétroéclairage plat pour les LCD et symboles grâce à son large angle de vision et sa couleur constante.
• Équipement de télécommunication :Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones, télécopieurs et autres dispositifs de communication.
• Indication générale :État d'alimentation, indication de mode et autres retours visuels à usage général dans l'électronique grand public, les appareils électroménagers et les contrôles industriels.

9.2 Considérations de conception

• Mettez en œuvre des procédures de manipulation ESD standard pendant l'assemblage. Bien que le dispositif ait une protection HBM de 2kV, une protection supplémentaire au niveau du circuit peut être nécessaire dans les environnements à risque ESD élevé.Utilisez toujours une résistance en série ou un pilote à courant constant. Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F, en utilisant la V_Fmaximale du lot ou de la fiche technique pour garantir que le courant ne dépasse pas les limites dans les pires conditions.
• Gestion thermique :Pour un fonctionnement continu à haute température ambiante ou près du courant maximal, considérez l'implantation du PCB pour la dissipation thermique. Évitez de placer les LED près d'autres sources de chaleur.
• Protection ESD :Implement standard ESD handling procedures during assembly. While the device has 2kV HBM protection, additional circuit-level protection may be needed in high-ESD-risk environments.
• Conception optique :Le large angle de vision peut nécessiter des guides de lumière ou des diffuseurs si un faisceau plus focalisé est souhaité. La lentille en résine transparente offre une bonne extraction de la lumière.

10. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux anciennes LED traversantes ou aux boîtiers CMS plus grands, la 19-21 offre une combinaison convaincante de miniaturisation et de performance. Ses principaux points de différenciation sont son empreinte très petite de 2,0x1,25mm dans la catégorie des LED indicateurs basse consommation et son utilisation du matériau semi-conducteur AlGaInP, qui offre une haute efficacité et une couleur saturée dans le spectre jaune-vert. Comparée à d'autres boîtiers miniaturisés, elle maintient une implantation de pastilles relativement standard et un niveau de sensibilité à l'humidité robuste, en faisant un choix fiable pour l'assemblage automatisé.

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

Q : Puis-je piloter cette LED directement à partir d'une alimentation logique 3,3V ou 5V ?

R : Non. Vous devez toujours utiliser une résistance de limitation de courant. Par exemple, avec une alimentation de 3,3V et une V_Ftypique de 2,0V à 5mA, une résistance de (3,3V - 2,0V) / 0,005A = 260Ω est requise. Utilisez toujours la V_Fmaximale de la fiche technique (2,3V) pour une conception conservatrice : (3,3V - 2,3V) / 0,005A = 200Ω.

Q : Pourquoi la procédure de stockage et de séchage est-elle si importante ?

R : Les composants CMS absorbent l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité peut se transformer rapidement en vapeur, créant une pression interne suffisante pour fissurer le boîtier en résine époxy ("effet pop-corn"), entraînant une défaillance immédiate ou latente.

Q : Que signifient les codes de lot pour ma conception ?

R : Si votre application nécessite une apparence uniforme (ex. : un réseau de LED), vous devez spécifier des lots serrés pour la Longueur d'onde dominante (HUE) et l'Intensité lumineuse (CAT). Pour un indicateur unique, les lots standards sont généralement suffisants. Le lot de Tension directe (REF) peut aider si vous pilotez de nombreuses LED en parallèle pour assurer une distribution de courant uniforme.

12. Cas pratique de conception et d'utilisation

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

Un concepteur a besoin de 5 LED jaune-vert identiques pour afficher l'état de la batterie, la connectivité et les modes sur un petit gadget alimenté par batterie.

1. Sélection du composant :La LED 19-21 est choisie pour sa petite taille, sa faible consommation d'énergie et sa couleur appropriée.
2. Spécification du tri :Pour garantir que les 5 LED aient une apparence identique, le concepteur spécifie un seul lot serré à la fois pour CAT (ex. : M1 uniquement) et HUE (ex. : C18 uniquement) sur le bon de commande.
3. Conception du circuit :Le dispositif est alimenté par une pile bouton de 3,0V. En utilisant la V_Fmaximale de 2,3V et un I_Fcible de 5mA pour une luminosité adéquate et une longue durée de vie de la batterie, la résistance de limitation de courant est calculée : R = (3,0V - 2,3V) / 0,005A = 140Ω. Une résistance standard de 150Ω est sélectionnée.
4. Implantation PCB :L'empreinte compacte de la 19-21 permet de placer les 5 LED très près les unes des autres. La marque de cathode sur la sérigraphie assure une orientation correcte.
5. Assemblage :L'usine reçoit les bobines, qui sont stockées dans leurs sacs scellés jusqu'à ce que la ligne de production soit prête. Le PCB subit un seul cycle de refusion en utilisant le profil spécifié.
6. Résultat :Le produit final a un panneau d'indicateurs propre et professionnel avec des LED uniformément lumineuses et de couleur constante, grâce à une sélection de lot et une conception de circuit appropriées.

13. Introduction au principe de fonctionnement

Cette LED est basée sur la technologie semi-conductrice au Phosphure d'Aluminium Gallium Indium (AlGaInP). Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel de jonction de la diode est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active respectivement depuis les matériaux de type n et de type p. Ces porteurs de charge 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 à son tour définit la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, le Jaune Vert Brillant (~575nm). La résine époxy transparente encapsulante protège la puce semi-conductrice, agit comme une lentille pour façonner la sortie lumineuse et améliore l'extraction de la lumière de la puce.

14. Tendances technologiques et contexte

Le boîtier 19-21 représente la tendance continue en électronique vers la miniaturisation et la technologie de montage en surface. Le passage des boîtiers à broches aux CMS comme celui-ci permet un assemblage automatisé à haute vitesse par pick-and-place, réduisant significativement les coûts de fabrication et augmentant la fiabilité en éliminant les étapes de soudage manuel. L'utilisation du matériau AlGaInP représente une avancée par rapport aux anciennes technologies comme le GaAsP, offrant une efficacité lumineuse plus élevée et des couleurs plus vives et saturées. De plus, la conformité aux normes sans plomb, sans halogène et REACH reflète le virage de l'industrie vers des processus et matériaux de fabrication écologiquement durables, ce qui est désormais une exigence critique pour l'accès au marché mondial.