Fiche technique SMD LED 19-21/G PC-FL1M2B/3T - Vert pur - 2.0x1.25x0.8mm - 2.35V Max - 60mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La 19-21/G PC-FL1M2B/3T est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant des solutions d'indication ou de rétroéclairage compactes, efficaces et fiables. Ce composant représente une avancée significative par rapport aux LED traditionnelles à broches, permettant des réductions substantielles d'espace sur carte, une densité de placement accrue et contribuant ainsi à la miniaturisation des équipements finaux. Sa construction légère renforce son adéquation pour les applications où la taille et le poids sont des contraintes critiques.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

Les principaux avantages de cette LED SMD découlent de sa conception de boîtier et de sa conformité matérielle :

• Conditionnement compact :Fournie sur bande de 8mm enroulée sur une bobine de 7 pouces de diamètre, la rendant entièrement compatible avec les équipements automatiques de placement à grande vitesse, optimisant ainsi le processus de fabrication.
• Compatibilité de processus robuste :Conçue pour résister aux processus standards de soudure par refusion infrarouge (IR) et à la vapeur, assurant une fixation fiable sur les cartes de circuits imprimés (PCB).
• Conformité environnementale et réglementaire :Le composant est fabriqué sans plomb (Pb-free). Il est conforme à la directive européenne RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), aux règlements REACH et répond aux standards sans halogènes (Brome <900 ppm, Chlore <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).
• Type monochrome :Émet une couleur verte pure unique, offrant une chromaticité constante pour les applications d'indication.

1.2 Applications cibles

Cette LED est conçue pour une large gamme d'applications, incluant :

• Intérieur automobile :Rétroéclairage des combinés d'instruments, indicateurs de tableau de bord et panneaux de commutation.
• Télécommunications :Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones, télécopieurs et autres dispositifs de communication.
• Électronique grand public :Rétroéclairage plat pour affichages à cristaux liquides (LCD), éclairage de commutateurs et indicateurs symboliques.
• Indication générale :Toute application nécessitant une source lumineuse verte, petite, brillante et fiable.

2. Spécifications techniques : Analyse approfondie

Les performances et la fiabilité de la LED sont définies par ses valeurs maximales absolues et ses caractéristiques électro-optiques. Fonctionner au-delà de ces limites spécifiées peut causer des dommages permanents ou dégrader ses performances.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte qui ne doivent jamais être dépassées, même momentanément, dans toute condition de fonctionnement. Toutes les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Tension inverse (VR) :5 V. L'application d'une tension inverse supérieure peut provoquer une rupture immédiate de la jonction.
• Courant direct continu (IF) :25 mA. Le courant continu maximum pouvant traverser la LED en continu.
• Courant direct de crête (IFP) :60 mA. C'est le courant direct pulsé maximum, permis uniquement sous un cycle de service de 1/10 à 1 kHz. Il n'est pas destiné à un fonctionnement continu.
• Dissipation de puissance (Pd) :60 mW. La quantité maximale de puissance que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur, calculée comme Tension directe (VF) × Courant direct (IF).
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du corps humain (HBM) :2000 V. Cette valeur indique la sensibilité de la LED à l'électricité statique. Des procédures de manipulation ESD appropriées sont obligatoires lors de l'assemblage et de la manipulation.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le fonctionnement de la LED est garanti.
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +90°C. La plage de température pour stocker le composant hors tension.
• Température de soudure (Tsol) :
  • Soudure par refusion : Température de crête de 260°C pendant un maximum de 10 secondes.
  • Soudure manuelle : Température de la panne du fer ne dépassant pas 350°C pendant un maximum de 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres définissent la sortie lumineuse et le comportement électrique de la LED dans des conditions de fonctionnement normales (Ta=25°C, IF=20mA sauf indication contraire). La colonne "Typ." représente les valeurs typiques ou moyennes, tandis que "Min." et "Max." définissent les limites garanties.

• Intensité lumineuse (Iv) :11,5 mcd (Min) à 28,5 mcd (Max). C'est la luminosité perçue de la LED mesurée en millicandelas. La valeur réelle pour une unité spécifique dépend de son code de tri (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ1/2) :100 degrés (Typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité à 0 degré (sur l'axe). Un angle de 100 degrés offre un cône de vision large.
• Longueur d'onde de crête (λp) :561 nm (Typique). La longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance de la lumière émise est à son maximum.
• Longueur d'onde dominante (λd) :557,5 nm (Min) à 565,5 nm (Max). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond le mieux à la couleur de la lumière de la LED. C'est le paramètre clé pour la spécification de la couleur.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :20 nm (Typique). La largeur du spectre émis à la moitié de l'intensité de crête (Largeur à mi-hauteur - FWHM). Une largeur de bande plus étroite indique une couleur spectralement plus pure.
• Tension directe (VF) :1,75 V (Min) à 2,35 V (Max) à IF=20mA. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit du courant. Ce paramètre est crucial pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (IR) :10 μA (Max) à VR=5V. Un faible courant de fuite qui circule lorsque la LED est polarisée en inverse. La fiche technique note explicitement que le composant n'est pas conçu pour un fonctionnement inverse ; cette condition de test est uniquement pour la caractérisation.

Notes importantes sur les tolérances :La fiche technique spécifie les tolérances de fabrication pour les paramètres clés : Intensité lumineuse (±11%), Longueur d'onde dominante (±1nm) et Tension directe (±0,1V). Ces tolérances s'appliquent aux valeurs au sein de chaque tri (voir section suivante).

3. Explication du système de tri (Binning)

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en "bins" basés sur leurs performances mesurées. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants aux caractéristiques étroitement contrôlées pour leurs besoins d'application spécifiques.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en quatre niveaux d'intensité (L1, L2, M1, M2) basés sur leur Iv mesurée à 20mA. Cela permet une sélection pour les applications nécessitant des niveaux de luminosité spécifiques.

• Tri L1 :11,5 – 14,5 mcd
• Tri L2 :14,5 – 18,0 mcd
• Tri M1 :18,0 – 22,5 mcd
• Tri M2 :22,5 – 28,5 mcd

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La couleur (teinte) de la lumière verte est contrôlée par un tri en quatre niveaux de longueur d'onde (C10 à C13). Ceci est critique pour les applications où l'uniformité de couleur entre plusieurs indicateurs est importante.

• Tri C10 :557,5 – 559,5 nm
• Tri C11 :559,5 – 561,5 nm
• Tri C12 :561,5 – 563,5 nm
• Tri C13 :563,5 – 565,5 nm

3.3 Tri par tension directe

Les LED sont également triées par leur chute de tension directe à 20mA. Cela aide à concevoir les alimentations et circuits de limitation de courant, surtout lors du pilotage de plusieurs LED en série.

• Tri 0 :1,75 – 1,95 V
• Tri 1 :1,95 – 2,15 V
• Tri 2 :2,15 – 2,35 V

La combinaison de ces trois codes de tri (ex. : M2, C11, 1) définit de manière unique les caractéristiques de performance d'un lot spécifique de LED.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques illustrant le comportement de la LED sous différentes conditions. Comprendre ces courbes est essentiel pour une conception de circuit robuste.

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

Cette courbe montre la relation exponentielle entre le courant traversant la LED et la tension à ses bornes. La tension directe (VF) augmente avec le courant. La courbe est cruciale pour sélectionner une résistance de limitation appropriée ou concevoir un pilote à courant constant. La VF typique à 20mA est d'environ 2,0V, mais elle peut varier entre 1,75V et 2,35V selon le tri.

4.2 Intensité lumineuse relative vs Courant direct

Ce graphique montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant de pilotage. C'est typiquement une relation sous-linéaire ; doubler le courant ne double pas la sortie lumineuse. Fonctionner à ou en dessous du 20mA recommandé assure une efficacité et une longévité optimales.

4.3 Intensité lumineuse relative vs Température ambiante

La sortie lumineuse des LED dépend de la température. Cette courbe montre que l'intensité lumineuse diminue lorsque la température ambiante (Ta) augmente. Par exemple, à la température de fonctionnement maximale de +85°C, la sortie lumineuse peut être significativement plus faible qu'à 25°C. Ceci doit être pris en compte dans les conceptions fonctionnant en environnement à haute température.

4.4 Courbe de déclassement du courant direct

C'est l'une des courbes les plus critiques pour la fiabilité. Elle montre le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température augmente, le courant maximal sûr diminue pour éviter la surchauffe et une dégradation accélérée. À 85°C, le courant maximal autorisé est inférieur au 25mA nominal à 25°C.

4.5 Distribution spectrale

Le graphique spectral trace l'intensité relative de la lumière émise à différentes longueurs d'onde. Pour cette LED verte pure AlGaInP, il montre un pic dominant unique centré autour de 561 nm avec une FWHM typique de 20 nm, confirmant sa sortie monochromatique verte.

4.6 Diagramme de rayonnement (Distribution spatiale)

Ce diagramme polaire illustre comment la lumière est émise spatialement par la LED. L'angle de vision de 100 degrés est confirmé ici, montrant l'angle auquel l'intensité tombe à 50% de la valeur sur l'axe. Le motif apparaît approximativement Lambertien (distribution cosinus), ce qui est courant pour les LED SMD avec une lentille diffusante.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions et contour du boîtier

La LED SMD 19-21 a un encombrement très compact. Les dimensions clés (en mm, tolérance ±0,1mm sauf indication) incluent une taille de corps d'environ 2,0mm de longueur et 1,25mm de largeur, avec une hauteur typique de 0,8mm. Le dessin détaillé spécifie l'espacement des pastilles (1,4mm typique), les recommandations de motif de pastilles et les contours généraux du boîtier pour guider la conception du layout PCB.

5.2 Identification de la polarité

L'orientation correcte est vitale. La cathode (borne négative) est clairement marquée. Sur le dessus du boîtier, une marque distinctive de cathode (typiquement un point vert, une encoche ou un coin biseauté) est présente. La métallisation sur la face inférieure peut également différer entre les pastilles d'anode et de cathode. Se référer toujours au diagramme de la fiche technique lors de la conception et de l'assemblage du PCB.

6. Directives de soudure et d'assemblage

Le respect de ces directives est critique pour assurer la fiabilité des soudures et prévenir les dommages à la LED.

6.1 Profil de soudure par refusion (Sans plomb)

Le profil de température recommandé pour la soudure par refusion sans plomb est fourni :

• Préchauffage :Montée de la température ambiante à 150-200°C sur 60-120 secondes pour chauffer uniformément la carte et activer la flux.
• Maintien/Refusion :Le temps au-dessus du liquidus (217°C) doit être de 60-150 secondes. La température de crête ne doit pas dépasser 260°C, et le temps au-dessus de 255°C doit être limité à 30 secondes maximum.
• Refroidissement :La vitesse de refroidissement maximale doit être de 6°C/seconde.

Un maximum de deux cycles de refusion est autorisé.

6.2 Précautions pour la soudure manuelle

Si une soudure manuelle est nécessaire, une extrême prudence est requise :

• Utiliser un fer à souder avec une température de panne ≤ 350°C.
• Limiter le temps de contact à ≤ 3 secondes par borne.
• Utiliser un fer avec une puissance nominale ≤ 25W.
• Laisser un intervalle de refroidissement d'au moins 2 secondes entre la soudure de chaque borne.
• Éviter d'appliquer une contrainte mécanique sur le corps de la LED pendant ou après la soudure.

6.3 Réparation et retouche

La réparation après soudure 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 un retrait en sécurité. Le risque de dommage thermique lors de la retouche est élevé, et les caractéristiques de la LED doivent être vérifiées après réparation.

7. Stockage et sensibilité à l'humidité

Cette LED est conditionnée dans un sac barrière résistant à l'humidité avec un dessicant pour empêcher l'absorption d'humidité atmosphérique, ce qui peut provoquer l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant la refusion.

• Avant utilisation :Ne pas ouvrir le sac étanche à l'humidité avant d'être prêt pour l'assemblage.
• Après ouverture :Utiliser les LED dans les 168 heures (7 jours) suivant l'ouverture. Stocker les emballages ouverts à ≤ 30°C et ≤ 60% d'Humidité Relative.
• Rebaking (Séchage) :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 refusion.

8. Conditionnement et informations de commande

8.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée d'une largeur de 8mm. Chaque bobine a un diamètre de 7 pouces et contient 3000 pièces. Des dessins détaillés des dimensions des alvéoles de la bande porteuse et des dimensions du moyeu/flasque de la bobine sont fournis pour assurer la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatique.

8.2 Informations sur l'étiquette

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

• P/N :Numéro de produit (ex. : 19-21/G PC-FL1M2B/3T).
• QTY :Quantité par conditionnement (3000 pcs/bobine).
• CAT (ou Iv Rank) :Code de tri d'intensité lumineuse (ex. : M1).
• HUE :Code de tri de longueur d'onde dominante/Chromaticité (ex. : C11).
• REF (ou VF Rank) :Code de tri de tension directe (ex. : 1).
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

9. Considérations de conception d'application

9.1 La limitation de courant est obligatoire

La fiche technique avertit explicitement : "Le client doit appliquer des résistances pour la protection." Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Une faible augmentation de la tension directe peut provoquer une augmentation importante, potentiellement destructrice, du courant. Une résistance de limitation externe ou un circuit pilote à courant constant est absolument essentiel. La valeur de la résistance peut être calculée avec la loi d'Ohm : R = (Valim - VF) / IF, où VF est la valeur typique ou maximale du tri approprié.

9.2 Gestion thermique

Bien que le boîtier soit petit, la dissipation de puissance (jusqu'à 60mW) génère de la chaleur. Pour un fonctionnement fiable à long terme, surtout à haute température ambiante ou à des courants de pilotage élevés :

• Suivre la courbe de déclassement du courant.
• Assurer une surface de cuivre adéquate sur le PCB connectée aux pastilles de la LED pour servir de dissipateur thermique.
• Éviter de placer la LED près d'autres composants générateurs de chaleur.

9.3 Considérations optiques

Le large angle de vision de 100 degrés rend cette LED adaptée aux applications où l'indicateur doit être vu sous différents angles. Pour une lumière plus dirigée, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires. La résine transparente offre un aspect brillant et non saturé.

10. Comparaison et différenciation technique

La LED 19-21/G, basée sur la technologie AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium), offre des avantages spécifiques pour l'émission verte pure :

• vs. LED vertes traditionnelles :La technologie AlGaInP offre typiquement une efficacité plus élevée et une meilleure pureté de couleur (spectre plus étroit) pour les couleurs verte et jaune par rapport aux technologies plus anciennes.
• vs. Boîtiers SMD plus grands :L'empreinte 19-21 est parmi les plus petites des boîtiers LED SMD standards, permettant des layouts à plus haute densité comparé aux LED de taille 0603 ou 0805.
• vs. Composants non conformes :Sa pleine conformité aux standards RoHS, REACH et sans halogènes est un différenciateur clé sur les marchés aux réglementations environnementales strictes, assurant une intégration plus facile dans les produits destinés à la vente mondiale.

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

11.1 De quelle résistance ai-je besoin pour une alimentation de 5V ?

En utilisant la VF maximale de 2,35V (Tri 2) et un IF cible de 20mA pour la sécurité : R = (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5 Ohms. La valeur standard la plus proche est 130 Ohms ou 150 Ohms. Utiliser 150 Ohms donne IF ≈ 17,7mA, ce qui est sûr et offrira une durée de vie légèrement plus longue. Toujours calculer en fonction de votre tension d'alimentation spécifique et du courant choisi.

11.2 Puis-je la piloter avec 3,3V ?

Oui, une alimentation de 3,3V est adaptée. Le calcul pour une résistance serait : R = (3,3V - 2,0V) / 0,020A = 65 Ohms. Une résistance de 68 Ohms serait un bon choix. Assurez-vous que l'alimentation peut délivrer le courant requis.

11.3 Pourquoi la sortie lumineuse est-elle plus faible à haute température ?

C'est une caractéristique fondamentale des LED à semi-conducteurs. Lorsque la température augmente, l'efficacité quantique interne de la jonction électroluminescente diminue, et la recombinaison non radiative augmente, résultant en moins de lumière pour le même courant de pilotage. La courbe de déclassement compense cela en réduisant le courant autorisé pour gérer la température de jonction.

11.4 Que signifient "Sans plomb" et "Sans halogènes" pour ma conception ?

Sans plomb signifie que le placage de soudure sur les bornes du composant et la soudure interne utilisée en fabrication ne contiennent pas de plomb, s'alignant sur les réglementations environnementales mondiales. Sans halogènes signifie que le composé de moulage plastique ne contient pas de retardateurs de flamme bromés ou chlorés au-dessus des limites spécifiées, réduisant l'émission de fumées toxiques si le dispositif est exposé à une chaleur extrême ou au feu.

12. Étude de cas d'intégration : Rétroéclairage de commutateur de tableau de bord

Scénario :Conception du rétroéclairage pour un commutateur de tableau de bord automobile qui doit être visible à la fois en plein jour et dans l'obscurité, sur une plage de température de fonctionnement de -30°C à +85°C.Choix de conception :

1. Sélection de la LED :Choisir un tri avec une intensité lumineuse plus élevée (ex. : M2) pour assurer une luminosité adéquate. Sélectionner un tri de longueur d'onde serré (ex. : C11) pour l'uniformité de couleur sur tous les commutateurs.
2. Circuit de pilotage :Utiliser un circuit intégré pilote à courant constant conçu pour les environnements automobiles au lieu d'une simple résistance. Cela assure une luminosité constante indépendamment des fluctuations de tension de la batterie (ex. : de 9V à 16V). Régler le courant à 15-18mA pour améliorer la longévité et tenir compte de la haute température ambiante.
3. Layout PCB :Prévoir de larges zones de cuivre connectées aux pastilles thermiques de la LED (anode et cathode) pour dissiper la chaleur dans le PCB. Utiliser des vias thermiques si la carte est multicouche.
4. Conception optique :L'angle de vision de 100 degrés est suffisant pour la plupart des conceptions de commutateurs. Un guide de lumière ou un diffuseur peut être utilisé pour répartir uniformément la lumière sous l'icône du commutateur.
5. Stockage & Assemblage :Suivre strictement les directives de sensibilité à l'humidité, car les assemblages PCB automobiles subissent souvent plusieurs cycles de refusion.

Cette approche assure un indicateur fiable, brillant et uniforme qui répond aux exigences de qualité automobile.

13. Principe de fonctionnement

Cette LED fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Le matériau de la puce est l'AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium). 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. Là, ils se recombinent de manière radiative, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlGaInP détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, le vert pur autour de 561 nm. La résine époxy transparente encapsule la puce, agit comme une lentille pour façonner la sortie lumineuse et peut inclure des luminophores ou des diffuseurs (bien que pour un type monochrome, elle soit typiquement transparente).

Terminologie des spécifications LED

Explication complète des termes techniques LED