Fiche technique LED CMS 19-21 Rouge Foncé - Dimensions 2.0x1.25x0.8mm - Tension 1.75-2.35V - Puissance 60mW - Documentation Technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED à montage en surface (CMS) de format 19-21, émettant une couleur rouge foncé. Ce composant est conçu pour les processus d'assemblage électronique modernes, offrant un encombrement compact et des performances fiables pour diverses applications d'indication et de rétroéclairage.

1.1 Avantages principaux et positionnement produit

L'avantage principal de cette LED CMS 19-21 est sa taille significativement réduite par rapport aux LED traditionnelles à broches. Cette miniaturisation offre plusieurs bénéfices clés aux concepteurs de produits :

• Taille de carte réduite :Permet des conceptions de PCB plus compactes.
• Densité d'intégration plus élevée :Plus de composants peuvent être placés sur une surface donnée.
• Espace de stockage réduit :Les composants plus petits nécessitent moins d'espace d'inventaire.
• Construction légère :Idéal pour les applications portables et miniatures où le poids est un facteur critique.
• Compatibilité :Le composant est conditionné sur bande de 8mm sur une bobine de 7 pouces de diamètre, le rendant entièrement compatible avec les équipements automatiques de prélèvement et de placement standards utilisés en production de masse.

Le produit est positionné comme une solution d'indication et de rétroéclairage polyvalente, particulièrement adaptée aux applications où l'espace et le poids sont des contraintes majeures.

1.2 Marché cible et applications

Cette LED est conçue pour une large gamme d'applications électroniques. Ses principaux marchés cibles incluent :

• Intérieur automobile :Rétroéclairage des instruments de tableau de bord, des interrupteurs et des panneaux de contrôle.
• Télécommunications :Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones, télécopieurs et autres appareils de communication.
• Électronique grand public :Rétroéclairage plat pour écrans LCD, éclairage de symboles et rétroéclairage d'interrupteurs.
• Utilisation générale comme indicateur :Toute application nécessitant une lumière d'état ou d'indication rouge fiable et compacte.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des paramètres techniques de la LED. Comprendre ces limites est crucial pour une conception de circuit fiable.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Un fonctionnement à ces limites ou en dessous n'est pas garanti et doit être évité pour une fiabilité à long terme.

• Tension inverse (V_R):5V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer une rupture immédiate de la jonction.
• Courant direct continu (I_F):25mA. Le courant continu maximal pour un fonctionnement en continu.
• Courant direct de crête (I_FP):60mA (Rapport cyclique 1/10 @ 1kHz). Cette valeur est uniquement pour un fonctionnement en impulsions et ne doit pas être dépassée, même momentanément, en fonctionnement continu.
• Dissipation de puissance (P_d):60mW. La puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur, calculée comme V_F* I_F.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du corps humain (HBM) :2000V. Donne une mesure de la sensibilité du composant à l'électricité statique. Des procédures de manipulation ESD appropriées sont obligatoires.
• Température de fonctionnement (T_opr):-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le fonctionnement du composant est spécifié.
• Température de stockage (T_stg):-40°C à +90°C.
• Température de soudure :
  • Soudage par refusion : Pic à 260°C maximum pendant 10 secondes.
  • Soudage manuel : 350°C au bout du fer maximum pendant 3 secondes par borne.

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

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test standard (25°C ambiant, I_F=5mA).

• Intensité lumineuse (I_v):7.2 mcd (Min) à 18.0 mcd (Max). La sortie réelle est triée (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ_1/2):100 degrés (Typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête.
• Longueur d'onde de crête (λ_p):639 nm (Typique). La longueur d'onde à laquelle l'émission spectrale est la plus forte.
• Longueur d'onde dominante (λ_d):625.5 nm (Min) à 637.5 nm (Max). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, définissant la couleur. Elle est également triée.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :20 nm (Typique). La largeur du spectre d'émission à mi-hauteur de l'intensité maximale.
• Tension directe (V_F):1.75V (Min) à 2.35V (Max) à I_F=5mA. Ce paramètre a une tolérance serrée de ±0.1V et est trié.
• Courant inverse (I_R):10 μA (Max) à V_R=5V. Il est crucial de noter que le composant estnon conçu pour fonctionner en polarisation inverse; ce test sert uniquement à caractériser la fuite.

3. Explication du système de tri

Pour garantir une couleur et une luminosité constantes en production, les LED sont triées en catégories (bins) basées sur des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des pièces répondant à des exigences d'application spécifiques.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en quatre bins (K1, K2, L1, L2) basées sur leur flux lumineux à 5mA.

• K1 :7.2 - 9.0 mcd
• K2 :9.0 - 11.5 mcd
• L1 :11.5 - 14.5 mcd
• L2 :14.5 - 18.0 mcd

Une tolérance de ±11% s'applique à l'intérieur de chaque bin.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La couleur (teinte) est contrôlée en triant la longueur d'onde dominante en trois plages (E6, E7, E8).

• E6 :625.5 - 629.5 nm
• E7 :629.5 - 633.5 nm
• E8 :633.5 - 637.5 nm

Une tolérance de ±1nm s'applique à l'intérieur de chaque bin.

3.3 Tri par tension directe

Pour faciliter la conception de la régulation de courant, notamment dans les chaînes en parallèle, la tension directe est triée.

• Bin 0 :1.75 - 1.95 V
• Bin 1 :1.95 - 2.15 V
• Bin 2 :2.15 - 2.35 V

Une tolérance de ±0.1V s'applique à l'intérieur de chaque bin.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques essentielles pour comprendre le comportement de la LED dans des conditions non standard.

4.1 Intensité lumineuse vs Température ambiante

Cette courbe montre que l'intensité lumineuse diminue lorsque la température ambiante augmente. C'est une caractéristique fondamentale des sources lumineuses à semi-conducteurs due à la réduction de l'efficacité quantique interne à des températures plus élevées. Les concepteurs doivent déclasser la luminosité attendue si la LED doit fonctionner dans un environnement à haute température.

4.2 Intensité lumineuse vs Courant direct

La relation entre le courant (I_F) et le flux lumineux est généralement linéaire à faible courant mais peut devenir sous-linéaire à des courants plus élevés en raison de l'échauffement et de la baisse d'efficacité. Fonctionner au-dessus du courant recommandé n'augmentera pas proportionnellement la luminosité et réduira la durée de vie.

4.3 Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V)

C'est la caractéristique fondamentale de la diode. La courbe montre une relation exponentielle. Un petit changement de tension entraîne un grand changement de courant, soulignant le besoin critique d'un circuit limiteur de courant (par exemple, une résistance série ou un pilote à courant constant) pour éviter l'emballement thermique et la destruction.

4.4 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 sûr doit être réduit pour rester dans les limites de dissipation de puissance du composant et éviter la surchauffe.

4.5 Distribution spectrale

Le tracé spectral confirme la nature monochromatique de cette LED à base d'AlGaInP, montrant un pic d'émission étroit centré autour de 639 nm, ce qui correspond à une couleur rouge foncé. La largeur de bande de 20nm indique la pureté spectrale.

4.6 Diagramme de rayonnement

Le diagramme polaire illustre l'angle de vision de 100 degrés. L'intensité est maximale à 0 degré (perpendiculaire à la face de la LED) et diminue symétriquement vers les bords, suivant un motif quasi-Lambertien typique de ce style de boîtier.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED CMS 19-21 a les dimensions clés suivantes (tolérance ±0.1mm sauf indication contraire) :

• Longueur :2.0 mm
• Largeur :1.25 mm
• Hauteur :0.8 mm

Une marque de cathode est clairement indiquée sur le boîtier pour une orientation de polarité correcte lors de l'assemblage.

5.2 Conception des pastilles et polarité

L'empreinte recommandée (land pattern) est fournie dans le dessin de cotes. L'identification correcte de la cathode (généralement marquée par une teinte verte, une encoche ou un coin biseauté comme indiqué) est essentielle pour éviter une connexion inverse lors du soudage.

6. Consignes de soudage et d'assemblage

Le respect de ces consignes est critique pour assurer la fiabilité des soudures et éviter d'endommager la LED.

6.1 Profil de soudage par refusion (sans plomb)

Le profil de température recommandé est crucial pour les alliages de soudure sans plomb (SAC) :

• Préchauffage :150-200°C pendant 60-120 secondes. Cela chauffe progressivement la carte pour minimiser le choc thermique.
• Temps au-dessus du liquidus (217°C) :60-150 secondes.
• Température de crête :260°C maximum.
• Temps à ±5°C de la crête :10 secondes maximum.
• Vitesse de montée maximale :6°C/seconde.
• Vitesse de descente maximale :3°C/seconde.
• Limite de refusion :Le composant ne doit pas subir plus de deux cycles de soudage par refusion.

6.2 Précautions pour le soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est requise :

• Utiliser un fer à température contrôlée réglé au maximum à 350°C.
• Limiter le temps de contact à 3 secondes par borne.
• Utiliser un fer d'une puissance nominale de 25W ou moins.
• Laisser un intervalle de refroidissement minimum de 2 secondes entre le soudage de chaque borne.
• Éviter d'appliquer une contrainte mécanique sur le corps de la LED pendant le chauffage.

6.3 Réparation et retouche

La réparation après soudage est fortement déconseillée. Si elle est absolument inévitable, un fer à souder spécialisé à double tête doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes, permettant de soulever le composant sans torsion. Le risque d'endommagement est élevé, et les caractéristiques de la LED doivent être vérifiées après toute retouche.

7. Stockage et sensibilité à l'humidité

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

7.1 Conditions de stockage

• Ne pas ouvrir le sac barrière étanche à l'humidité avant que les composants ne soient prêts à être utilisés.
• Après ouverture : Stocker à ≤30°C et ≤60% d'Humidité Relative (HR).
• Durée de vie hors sac :Utiliser dans les 168 heures (7 jours) suivant l'ouverture du sac.
• Si non utilisés dans ce délai, refermer avec un dessiccant ou re-sécher.

7.2 Instructions de séchage

Si l'indicateur de dessiccant a changé de couleur ou si la durée de vie hors sac est dépassée, sécher les composants avant utilisation pour éliminer l'humidité absorbée.

• Température :60°C ±5°C
• Durée :24 heures
• Note :S'assurer que la température de séchage ne dépasse pas la température de stockage maximale (90°C).

8. Conditionnement et informations de commande

8.1 Spécifications de conditionnement

• Bande porteuse :Largeur 8mm.
• Taille de la bobine :Diamètre 7 pouces.
• Quantité par bobine :3000 pièces.
• Conditionnement :Les composants sont scellés dans un sac en aluminium étanche à l'humidité avec un dessiccant et une carte indicateur d'humidité.

8.2 Explication de l'étiquette

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

• CPN :Numéro de pièce client (si attribué).
• P/N :Numéro de pièce du fabricant (ex. : 19-21/R7C-AK1L2BY/3T).
• QTY :Quantité conditionnée sur la bobine.
• CAT :Code de bin d'intensité lumineuse (ex. : K1, L2).
• HUE :Code de bin de longueur d'onde dominante / chromaticité (ex. : E6, E7).
• REF :Code de bin de tension directe (ex. : 0, 1, 2).
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

9. Considérations de conception d'application

9.1 La limitation de courant est obligatoire

C'est la règle de conception la plus importante. La LED doit être pilotée par un courant constant ou avoir une résistance série calculée sur la base de la tension d'alimentation (V_supply), de la tension directe de la LED (V_Fde son bin), et du courant souhaité (I_F≤ 25mA). La formule pour la résistance est : R = (V_supply- V_F) / I_F. Sans cela, une petite augmentation de la tension d'alimentation provoquera une augmentation importante et potentiellement destructrice du courant.

9.2 Gestion thermique

Bien que le boîtier soit petit, la dissipation de puissance (jusqu'à 60mW) génère de la chaleur. Assurer une surface de cuivre PCB adéquate (pastilles de décharge thermique) autour des pastilles de soudure pour aider à dissiper la chaleur, surtout si le fonctionnement est proche du courant maximal ou à haute température ambiante. Se référer à la courbe de déclassement.

9.3 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Avec une cote ESD HBM de 2000V, ce composant a une sensibilité modérée. Mettre en œuvre une protection ESD sur les lignes d'entrée si elles sont exposées au contact de l'utilisateur, et toujours suivre les procédures standard de manipulation anti-ESD pendant l'assemblage et le prototypage.

10. Comparaison et différenciation technique

Le format 19-21 offre un équilibre spécifique entre taille et performance.

• vs. LED CMS plus grandes (ex. : 3528) :Le 19-21 est nettement plus petit, économisant de l'espace sur la carte, mais a généralement des cotes de courant maximal et de flux lumineux inférieures.
• vs. LED CMS plus petites (ex. : 0402) :Le 19-21 est plus facile à manipuler et à souder manuellement, offre une gestion de puissance plus élevée et a souvent un angle de vision plus large.
• vs. LED traversantes :Le format CMS élimine le besoin de trous percés, permet un assemblage automatisé, réduit le poids et permet une densité de composants beaucoup plus élevée sur le PCB.
• Technologie AlGaInP :Ce système de matériaux est connu pour sa haute efficacité dans la gamme de couleurs rouge/orange/ambre, offrant une bonne luminosité et stabilité des couleurs par rapport aux technologies plus anciennes.

11. Questions fréquemment posées (FAQ)

11.1 Puis-je alimenter cette LED directement depuis une alimentation 3.3V ou 5V ?

No.Vous devez utiliser une résistance série limitant le courant. Par exemple, avec une alimentation 5V et une LED ayant un V_Fde 2.0V à 20mA : R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. Une résistance de 150Ω est requise.

11.2 Pourquoi l'intensité lumineuse est-elle spécifiée à 5mA au lieu du maximum de 25mA ?

5mA est une condition de test standard qui permet une comparaison cohérente entre différents modèles et bins de LED. Vous pouvez la faire fonctionner à des courants plus élevés (jusqu'à 25mA) pour une luminosité accrue, mais vous devez vous référer à la courbe \"Intensité lumineuse vs Courant direct\" et vous assurer de ne pas dépasser les limites thermiques.

11.3 Que signifient les codes de bin (ex. : K1, E7, 1) pour ma conception ?

Si votre application nécessite une luminosité constante sur plusieurs LED, vous devez spécifier un bin d'intensité lumineuse serré (ex. : uniquement L1). Si la constance des couleurs est critique, spécifiez un bin de longueur d'onde serré (ex. : uniquement E7). Pour les conceptions où les LED sont connectées en parallèle, spécifier un bin de tension directe serré (ex. : uniquement 1) aide à garantir un partage de courant plus uniforme.

11.4 La fiche technique indique \"non conçu pour un fonctionnement inverse\". Qu'est-ce que cela signifie ?

Cela signifie que la LED ne doitjamaisêtre intentionnellement utilisée avec la cathode à une tension plus élevée que l'anode. La cote de tension inverse de 5V est une valeurmaximale survivablepour des événements transitoires accidentels, et non une condition de fonctionnement. Des dommages permanents sont probables si une tension inverse est appliquée pendant le fonctionnement normal.

12. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario :Conception d'un interrupteur automobile compact avec rétroéclairage rouge.

1. Sélection du composant :La LED 19-21 Rouge Foncé est choisie pour sa petite taille, sa luminosité adaptée et sa compatibilité avec l'assemblage automatisé.
2. Conception du circuit :Le système 12V du véhicule est utilisé. Une résistance série est calculée. En supposant un bin de tension directe de 2.0V et un courant souhaité de 15mA pour une luminosité adéquate et une longue durée de vie : R = (12V - 2.0V) / 0.015A ≈ 667 Ω. Une résistance standard de 680 Ω, 1/8W est sélectionnée.
3. Implantation PCB :L'empreinte compacte 19-21 est placée sous le dôme de l'interrupteur. Une petite quantité de cuivre supplémentaire est ajoutée aux pastilles de soudure pour la dissipation thermique.
4. Fabrication :Des LED des bins L1 (pour une luminosité constante) et E7 (pour une couleur constante) sont commandées sur bobines de 7 pouces pour le prélèvement et placement automatisés.
5. Assemblage :La bobine scellée est utilisée dans sa durée de vie hors sac de 7 jours. Le PCB subit un seul passage de refusion en utilisant le profil sans plomb spécifié.
6. Résultat :Un rétroéclairage d'interrupteur fiable, uniformément éclairé, avec une longue durée de vie opérationnelle.

13. Introduction au principe technologique

Cette LED est basée sur un matériau semi-conducteur AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium) cultivé sur un substrat. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Dans un semi-conducteur à bande interdite directe comme l'AlGaInP, cette recombinaison libère de l'énergie principalement sous forme de photons (lumière). Le rapport spécifique d'aluminium, de gallium et d'indium dans le réseau cristallin détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, le rouge foncé (~639 nm). La lentille en résine transparente encapsule la puce et façonne la lumière émise selon l'angle de vision spécifié de 100 degrés.

Terminologie des spécifications LED

Explication complète des termes techniques LED