Fiche technique LED CMS 19-217/R6C-P1Q2/3T - Rouge Brillant - 20mA - 2.0V - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 19-217 est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS) conçue pour des applications générales de signalisation et de rétroéclairage. Elle utilise une puce AlGaInP pour produire une lumière rouge brillante. Son boîtier CMS compact offre des avantages significatifs dans la conception électronique moderne, notamment une réduction de l'espace sur la carte, une densité de composants plus élevée et une miniaturisation globale des équipements finaux. Le dispositif est conforme aux principales normes environnementales et de sécurité, notamment RoHS, REACH et les exigences sans halogène.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED découlent de son facteur de forme miniature CMS. Comparée aux LED traditionnelles à broches, elle permet des conceptions de cartes de circuits imprimés (PCB) plus petites, réduit les besoins en espace de stockage et allège les produits finaux. Cela la rend particulièrement adaptée aux applications où l'espace et le poids sont des contraintes critiques. Le dispositif cible un large éventail de marchés, notamment l'électronique grand public, les équipements de télécommunication (téléphones, télécopieurs), le rétroéclairage des tableaux de bord et des commutateurs automobiles, et les applications de signalisation générales nécessitant une source lumineuse rouge compacte et fiable.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques définis dans la fiche technique. Comprendre ces limites et valeurs typiques est crucial 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 dispositif. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement.

• Tension inverse (VR) : 5V- L'application d'une tension de polarisation inverse dépassant 5V peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct (IF) : 25mA- Le courant continu maximal qui peut traverser la LED en continu.
• Courant direct de crête (IFP) : 60mA- Une limite de courant pulsé (cycle de service 1/10, 1kHz) pour des flashs brefs et de haute intensité. Dépasser le courant continu nominal sans impulsions appropriées entraînera une surchauffe.
• Dissipation de puissance (Pd) : 60mW- La puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur, calculée comme Tension directe (VF) * Courant direct (IF).
• ESD (HBM) : 2000V- La LED a une résistance aux décharges électrostatiques selon le modèle du corps humain de 2 kV. Des précautions de manipulation ESD appropriées sont nécessaires pendant l'assemblage.
• Température de fonctionnement & de stockage : -40°C à +85°C / -40°C à +90°C- Spécifie la plage environnementale complète pour l'utilisation et le stockage hors fonctionnement.
• Température de soudage :Le dispositif peut supporter un soudage par refusion avec une température de pointe de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes, ou un soudage manuel à 350°C pendant jusqu'à 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard de Ta=25°C et IF=20mA, sauf indication contraire. Ils définissent la performance typique de la LED.

• Intensité lumineuse (Iv) : 45,0 - 112 mcd (Typ. non spécifié)- La quantité de lumière visible émise. La large plage indique qu'un système de classement est utilisé (voir Section 3). Le courant de test est de 20mA.
• Angle de vision (2θ1/2) : 120° (Typique)- L'angle auquel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité à 0° (sur l'axe). Il s'agit d'un angle de vision très large, adapté aux applications nécessitant une visibilité étendue.
• Longueur d'onde de crête (λp) : 632 nm (Typique)- La longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est maximale. Pour les LED rouges AlGaInP, elle se situe généralement dans la région orange-rouge à rouge.
• Longueur d'onde dominante (λd) : 624 nm (Typique)- La longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond à la couleur de la lumière de la LED. Elle est souvent légèrement plus courte que la longueur d'onde de crête pour les LED rouges.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) : 20 nm (Typique)- La largeur du spectre émis à la moitié de la puissance maximale (FWHM). Une valeur de 20nm indique une couleur relativement pure.
• Tension directe (VF) : 1,7V - 2,4V (Typ. 2,0V)- La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée à 20mA. Les concepteurs doivent l'utiliser pour calculer la valeur de la résistance de limitation de courant requise. La valeur typique de 2,0V est un paramètre de conception clé.
• Courant inverse (IR) : 10 μA Max.- Le faible courant de fuite qui circule lorsque la tension inverse spécifiée (5V) est appliquée.

3. Explication du système de classement

La fiche technique décrit un système de classement de l'intensité lumineuse pour garantir une uniformité de la luminosité dans les applications de production. Le code spécifique "P1Q2" dans la référence fait référence à son classement.

• Code de classement P1 :Intensité lumineuse de 45,0 mcd à 57,0 mcd.
• Code de classement P2 :Intensité lumineuse de 57,0 mcd à 72,0 mcd.
• Code de classement Q1 :Intensité lumineuse de 72,0 mcd à 90,0 mcd.
• Code de classement Q2 :Intensité lumineuse de 90,0 mcd à 112 mcd.

Le suffixe de la référence "P1Q2/3T" indique que ce dispositif spécifique appartient au classement Q2 pour l'intensité lumineuse. Les concepteurs peuvent sélectionner le classement approprié en fonction du niveau de luminosité requis pour leur application. La fiche technique note également une tolérance générale de ±11% sur l'intensité lumineuse à l'intérieur d'un classement.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que le PDF fasse référence à des "Courbes typiques des caractéristiques électro-optiques", les graphiques spécifiques ne sont pas fournis dans le texte. Sur la base du comportement standard d'une LED, ces courbes incluraient typiquement :

• Courbe IV (Courant vs. Tension) :Montre la relation exponentielle entre la tension directe et le courant direct. La tension de "genou" se situe autour de la VF typique de 2,0V. Cette courbe est essentielle pour concevoir le circuit de commande.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :Démontre 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 très élevés en raison de l'échauffement.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Montre la dégradation de la sortie lumineuse à mesure que la température de jonction augmente. Pour la plupart des LED, la sortie diminue lorsque la température augmente.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~632nm et la largeur de bande de ~20nm.

Les concepteurs doivent consulter la fiche technique graphique complète du fabricant pour ces courbes détaillées afin d'optimiser les performances en fonction de la température et des conditions d'alimentation.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est logée dans un boîtier CMS standard. Le dessin dans la fiche technique fournit les dimensions critiques, y compris la longueur, la largeur, la hauteur du corps et le placement des bornes cathode/anode. La cathode est généralement identifiée par un marqueur visuel tel qu'une encoche, un point vert ou un coin tronqué sur le boîtier. La tolérance dimensionnelle est généralement de ±0,1mm sauf indication contraire. Un empreinte précise est nécessaire pour un placement automatique et un soudage réussis.

5.2 Identification de la polarité

Une polarité correcte est essentielle pour le fonctionnement de la LED. Le diagramme du boîtier dans la fiche technique indiquera clairement la borne cathode (négative). Monter la LED en polarisation inverse l'empêchera de s'allumer et, si la tension inverse nominale est dépassée, peut endommager le dispositif.

6. Directives de soudage et d'assemblage

Une manipulation appropriée est essentielle pour maintenir la fiabilité. La fiche technique fournit des instructions détaillées.

6.1 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont emballées dans un sac résistant à l'humidité avec un dessiccant. Le sac ne doit pas être ouvert avant que les composants ne soient prêts à être utilisés. Si le sac est ouvert et que les composants ne sont pas utilisés immédiatement, ils ont une "durée de vie au sol" de 1 an dans des conditions contrôlées (≤30°C, ≤60% HR). Si cette durée est dépassée ou si l'indicateur de dessiccant change de couleur, un traitement de séchage (60±5°C pendant 24 heures) est requis avant le soudage par refusion pour éviter les dommages de type "pop-corn" dus à la vaporisation de l'humidité.

6.2 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 (217°C) :60-150 secondes.
• Température de pointe :260°C maximum, maintenue pendant pas plus de 10 secondes.
• Vitesse de montée en température :Maximum 6°C/seconde.
• Vitesse de descente en température :Maximum 3°C/seconde.

Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois. Le PCB ne doit pas être déformé ou subir de contraintes pendant ou après le soudage.

6.3 Soudage manuel et retouche

Si un soudage manuel est nécessaire, la température de la pointe du fer doit être inférieure à 350°C, appliquée pendant pas plus de 3 secondes par borne. Un fer à souder de faible puissance (≤25W) est recommandé. Un intervalle de refroidissement d'au moins 2 secondes doit être respecté entre le soudage de chaque borne. La retouche est fortement déconseillée, mais si elle est inévitable, un fer à souder à double tête spécialisé doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes et éviter les contraintes mécaniques sur les soudures.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécification de l'emballage

Les LED sont fournies sur une bande porteuse gaufrée standard de 8 mm de large, enroulée sur une bobine de 7 pouces de diamètre. Chaque bobine contient 3000 pièces. Les dimensions de la bobine, de la bande et de la bande de couverture sont fournies dans la fiche technique pour garantir la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatique.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient plusieurs champs clés :

• P/N :Numéro de produit (ex. : 19-217/R6C-P1Q2/3T).
• QTY :Quantité d'emballage (3000 pcs).
• CAT :Classe d'intensité lumineuse (ex. : Q2).
• HUE :Coordonnées de chromaticité & Classe de longueur d'onde dominante.
• REF :Classe de tension directe.
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

8. Suggestions de conception d'application

8.1 Circuits d'application typiques

La méthode de commande la plus courante est une simple résistance en série. La valeur de la résistance (R) est calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (Valim - VF) / IF. Par exemple, avec une alimentation de 5V, une VF typique de 2,0V et un IF souhaité de 20mA : R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ω. La puissance nominale de la résistance doit être au moins de (Valim - VF) * IF = 0,06W ; une résistance de 1/8W ou 1/10W est suffisante. Cette résistance estobligatoirepour éviter un surcourant, car la caractéristique IV exponentielle de la LED signifie qu'une petite augmentation de tension provoque une forte surintensité qui peut instantanément détruire le dispositif.

8.2 Considérations de conception

• Commande de courant :Toujours commander avec un courant constant ou une source de tension avec une résistance en série. Ne jamais connecter directement à une source de tension.
• Gestion thermique :Bien que le boîtier soit petit, assurer une surface de cuivre PCB adéquate autour des plots thermiques (le cas échéant) ou une ventilation générale de la carte aide à maintenir une température de jonction plus basse, préservant ainsi la sortie lumineuse et la longévité.
• Protection ESD :Mettre en œuvre une protection ESD sur les lignes d'entrée si la LED est dans un emplacement accessible à l'utilisateur, et suivre les procédures de manipulation sûres contre les décharges électrostatiques pendant l'assemblage.

9. Comparaison et différenciation technique

La différenciation principale du 19-217 réside dans sa combinaison d'un angle de vision très large de 120 degrés et de son point de couleur rouge brillant spécifique (λd ~624nm) provenant du système de matériau AlGaInP. Comparée aux technologies plus anciennes ou aux LED à angle plus étroit, elle offre une visibilité hors axe plus uniforme, ce qui est avantageux pour les indicateurs de panneau et le rétroéclairage où l'observateur peut ne pas être directement face au dispositif. Sa conformité aux normes environnementales modernes (RoHS, sans halogène) est également une exigence clé pour la plupart des fabrications électroniques contemporaines.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

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

R : Non. La valeur maximale absolue pour le courant direct continu est de 25mA. Dépasser cette valeur risque une surchauffe et une défaillance prématurée. Pour une luminosité plus élevée, sélectionnez une LED d'un classement d'intensité lumineuse supérieur (ex. : Q2) ou un produit différent conçu pour un courant plus élevé.

Q : La fiche technique indique une VF typique de 2,0V, mais mon circuit mesure 2,2V. Est-ce normal ?

R : Oui. La tension directe a une plage spécifiée de 1,7V à 2,4V. Une valeur de 2,2V est bien dans la limite maximale et est normale en raison des variations de fabrication. Votre calcul de la résistance de limitation de courant doit utiliser la VF maximale (2,4V) pour garantir que le courant ne dépasse jamais 25mA dans les pires conditions.

Q : Dois-je sécher les LED si le sac a été ouvert pendant une semaine ?

R : Cela dépend de l'environnement de stockage. Si elles ont été stockées dans un environnement contrôlé répondant aux conditions de durée de vie au sol (≤30°C, ≤60% HR), le séchage peut ne pas être nécessaire. Cependant, si les conditions de stockage sont inconnues ou humides, effectuer le séchage recommandé (60°C pendant 24 heures) est une pratique sûre pour éviter les défauts de soudage.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

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

Un concepteur crée un panneau de commande nécessitant 10 indicateurs d'état rouges uniformes. Il sélectionne la LED 19-217 de classement Q2 pour une luminosité constante. Le panneau est alimenté par une ligne de 3,3V. En utilisant la VF maximale de 2,4V pour garantir un fonctionnement sûr dans toutes les conditions, il calcule la résistance série : R = (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45 Ω. La valeur standard la plus proche est 47 Ω. Le courant réel avec une VF typique de 2,0V serait d'environ 27,7mA, ce qui est légèrement au-dessus du maximum absolu. Par conséquent, pour rester dans la limite de 25mA dans toutes les conditions, il devrait utiliser une résistance plus grande. Recalcul avec une cible de 20mA à VF max : R = (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45 Ω. À VF typique (2,0V), le courant serait (3,3V-2,0V)/47Ω = 27,7mA, ce qui est trop élevé. Une meilleure approche est de concevoir pour le cas typique mais de vérifier le courant max : Choisir R = (3,3V - 2,0V) / 0,020A = 65 Ω (utiliser 68 Ω). Courant max à VF_min (1,7V) = (3,3V-1,7V)/68Ω = 23,5mA (sûr). Ce cas souligne l'importance de considérer toute la plage de VF dans le calcul de la résistance.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. 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 (électrons et trous) se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans une LED AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium) comme le 19-217, cette énergie est libérée principalement sous forme de photons (lumière) dans la partie rouge du spectre visible. Les longueurs d'onde spécifiques (pic à 632nm, dominante à 624nm) sont déterminées par l'énergie de bande interdite précise du matériau semi-conducteur, qui est conçue pendant le processus de croissance cristalline. L'angle de vision large de 120 degrés est obtenu grâce à la forme et au matériau de la lentille en époxy qui encapsule la puce semi-conductrice.

13. Tendances et évolutions technologiques

La tendance pour les LED d'indication CMS continue vers une efficacité plus élevée, des tailles de boîtier plus petites et une fiabilité améliorée. Alors que le 19-217 utilise une technologie AlGaInP éprouvée pour le rouge, de nouveaux matériaux et conceptions de puces peuvent offrir une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt électrique). Il y a également un accent croissant sur des tolérances de classement plus strictes pour la couleur et l'intensité pour répondre aux exigences des applications nécessitant une grande uniformité, comme les affichages couleur complets et les grappes d'éclairage automobile. De plus, la tendance à la miniaturisation persiste, poussant les boîtiers à des empreintes plus petites que la traditionnelle 2,0mm x 1,25mm. Les normes de conformité environnementale (sans halogène, REACH) mises en avant dans cette fiche technique sont désormais des exigences de base pour pratiquement tous les composants électroniques vendus dans le monde.