Fiche technique LED CMS 16-916/T1D-AP1Q2QY/3T - Boîtier 1.6x0.8x0.35mm - Tension 2.7-3.2V - Blanc - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 16-916/T1D-AP1Q2QY/3T est une LED à montage en surface compacte, conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant une miniaturisation et une haute fiabilité. Cette LED monochrome, de blanc pur, utilise une technologie de puce InGaN encapsulée dans une résine diffusante jaune. Son principal avantage réside dans son empreinte significativement réduite par rapport aux composants traditionnels à broches, permettant une densité de placement plus élevée sur les cartes, une réduction des besoins de stockage et contribuant finalement à des conceptions de produits finaux plus compacts. Sa construction légère en fait également un choix idéal pour les applications portables et miniatures.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Le composant est spécifié pour fonctionner dans les conditions maximales absolues suivantes, au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. La tension inverse (VR) est nominalement de 5V. Le courant direct continu (IF) ne doit pas dépasser 25 mA. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct de crête (IFP) de 100 mA est autorisé sous un rapport cyclique de 1/10 à 1 kHz. La dissipation de puissance maximale (Pd) est de 95 mW. La plage de température de fonctionnement (Topr) s'étend de -40°C à +85°C, tandis que la plage de température de stockage (Tstg) est légèrement plus large, de -40°C à +90°C. Le composant peut résister à une décharge électrostatique (ESD) de 150V selon le modèle du corps humain (HBM). Les limites de température de soudage sont définies pour les procédés de refusion (260°C pendant 10 secondes) et de soudage manuel (350°C pendant 3 secondes).

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les paramètres de performance clés sont mesurés à une température ambiante (Ta) de 25°C. L'intensité lumineuse (Iv) a une plage typique, avec un minimum de 45 mcd et un maximum de 112 mcd à un courant direct (IF) de 5 mA. L'angle de vision (2θ1/2) est typiquement de 130 degrés, offrant un large champ d'éclairage. La tension directe (VF) varie de 2,7V à 3,2V dans les mêmes conditions de 5mA. Le courant inverse (IR) est spécifié avec un maximum de 50 μA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée. Les tolérances pour l'intensité lumineuse et la tension directe sont respectivement de ±11% et ±0,05V.

3. Explication du système de classement (Binning)

3.1 Classement par intensité lumineuse

Les LED sont triées en classes (bins) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à IF=5mA. Cela garantit une uniformité de luminosité pour les lots de production. Les codes de classe et leurs plages d'intensité minimale et maximale correspondantes sont : P1 (45,0-57,0 mcd), P2 (57,0-72,0 mcd), Q1 (72,0-90,0 mcd) et Q2 (90,0-112,0 mcd).

3.2 Classement par tension directe

De même, les composants sont classés par tension directe pour faciliter la conception des circuits, en particulier pour le calcul de la résistance de limitation de courant. La tension est regroupée sous le code 'Q' avec des sous-classes : 29 (2,7-2,8V), 30 (2,8-2,9V), 31 (2,9-3,0V), 32 (2,9-3,0V) et 33 (3,1-3,2V), toutes mesurées à IF=5mA.

3.3 Classement par coordonnées chromatiques

Pour garantir l'uniformité de la couleur, les LED blanches sont classées en groupes chromatiques (Groupe A, codes 1-6) définis par des quadrilatères spécifiques de coordonnées CIE 1931 (x, y) sur le diagramme de chromaticité. Ce classement, avec une tolérance de ±0,01, garantit que la lumière blanche émise se situe dans un espace colorimétrique contrôlé, ce qui est essentiel pour les applications nécessitant un aspect uniforme.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend plusieurs courbes caractéristiques qui fournissent une compréhension plus approfondie du comportement de la LED dans différentes conditions. La courbe de déclassement du courant direct montre comment le courant direct maximal autorisé diminue avec l'augmentation de la température ambiante, essentielle pour la gestion thermique. La courbe de l'intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante illustre la réduction typique de la lumière émise avec l'augmentation de la température. Le graphique de l'intensité lumineuse en fonction du courant direct démontre la relation non linéaire entre le courant d'alimentation et la luminosité. Le tracé de la distribution spectrale caractérise la distribution de la puissance spectrale de la lumière blanche émise. Un diagramme de rayonnement typique représente le motif de distribution spatiale de l'intensité. La courbe de la tension directe en fonction du courant direct montre la caractéristique IV de la diode.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED possède un boîtier CMS compact. La hauteur totale maximale est de 0,35 mm. Des dessins dimensionnels détaillés sont fournis, incluant la longueur et la largeur du corps, les dimensions des plots d'électrodes et les dimensions recommandées du motif de pastilles sur le circuit imprimé. Les tolérances sont typiquement de ±0,1mm sauf indication contraire. La disposition suggérée des pastilles est donnée à titre indicatif et doit être adaptée en fonction des exigences spécifiques du processus d'assemblage.

5.2 Identification de la polarité

Le composant présente des marquages ou une asymétrie structurelle pour indiquer les bornes cathode et anode, ce qui est crucial pour une orientation correcte lors de l'assemblage afin d'assurer le bon fonctionnement du circuit.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de température de soudage par refusion sans plomb détaillé est spécifié. Les paramètres clés incluent : une étape de préchauffage entre 150-200°C pendant 60-120 secondes, un temps au-dessus du liquidus (217°C) de 60-150 secondes, une température de pic ne dépassant pas 260°C pendant un maximum de 10 secondes, et des vitesses de montée et de descente contrôlées (par exemple, refroidissement max. de 3°C/sec). Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois.

6.2 Soudage manuel

Pour la réparation manuelle ou le prototypage, le soudage manuel est autorisé avec des précautions spécifiques. La température de la pointe du fer à souder doit être inférieure à 350°C, appliquée pendant pas plus de 3 secondes par borne. Le fer doit avoir une capacité de 25W ou moins. Un intervalle minimum de 2 secondes doit être respecté entre le soudage de chaque borne pour éviter les dommages thermiques.

6.3 Stockage et manipulation

Les LED sont sensibles à l'humidité et aux décharges électrostatiques (ESD). Avant ouverture, le sac étanche à l'humidité doit être stocké à ≤30°C et ≤90% HR. Après ouverture, les composants ont une durée de vie en stock (floor life) de 1 an dans des conditions de ≤30°C et ≤60% HR. Les pièces non utilisées doivent être rescellées dans un emballage étanche à l'humidité avec un dessiccant. Si les conditions de stockage spécifiées sont dépassées ou si l'indicateur de dessiccant change de couleur, un traitement de séchage (baking) à 60±5°C pendant 24 heures est requis avant utilisation.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis dans une bande porteuse gaufrée de 8 mm de large enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre. Chaque bobine contient 3000 pièces. Des dimensions détaillées pour les alvéoles de la bande porteuse, la bande de couverture et la bobine elle-même sont fournies. L'emballage est conçu pour être compatible avec les équipements automatiques de prélèvement et de placement standards.

7.2 Emballage résistant à l'humidité

Les bobines sont en outre protégées à l'intérieur d'un sac étanche à l'humidité en aluminium laminé, accompagné d'un sachet dessiccant et d'une carte indicateur d'humidité pour maintenir les conditions de stockage sec spécifiées pendant l'expédition et le stockage.

7.3 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des informations clés pour la traçabilité et l'application correcte : Numéro de produit client (CPN), Numéro de produit (P/N), Quantité emballée (QTY), Classe d'intensité lumineuse (CAT), Coordonnées chromatiques (HUE), Classe de tension directe (REF) et Numéro de lot (LOT No).

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED est bien adaptée à diverses applications, notamment : les équipements de télécommunication (comme indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones et télécopieurs), le rétroéclairage plat pour petits écrans LCD, le rétroéclairage pour interrupteurs et symboles sur panneaux de commande, et les applications d'indicateur à usage général nécessitant une source de lumière blanche, petite et brillante.

8.2 Considérations de conception

Limitation de courant :Une résistance de limitation de courant externe est obligatoire. La tension directe a une plage (2,7-3,2V) et la caractéristique IV est exponentielle, ce qui signifie qu'une petite augmentation de tension peut provoquer une augmentation importante, potentiellement destructrice, du courant. La valeur de la résistance doit être calculée en fonction de la tension d'alimentation et du courant direct nominal maximal (25mA continu), en considérant la tension directe la plus défavorable issue des informations de classement.

Gestion thermique :Bien que le boîtier soit petit, la dissipation de puissance (max 95mW) et le déclassement du courant direct avec la température doivent être pris en compte dans la conception du circuit imprimé. Une surface de cuivre adéquate autour des pastilles peut aider à dissiper la chaleur.

Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :En tant que dispositif semi-conducteur sensible avec une résistance ESD de 150V (HBM), les précautions standard de manipulation ESD doivent être observées pendant l'assemblage et la manipulation.

9. Comparaison et différenciation technique

La différenciation principale de ce composant réside dans son facteur de forme ultra-compact (hauteur max. 0,35mm) et sa conception à montage en surface, qui offrent des avantages significatifs par rapport aux LED traversantes en termes d'assemblage automatisé, d'économie d'espace sur carte et d'adaptabilité aux appareils à profil bas. La fourniture d'informations de classement détaillées pour l'intensité, la tension et la chromaticité permet un contrôle de conception plus strict et une meilleure uniformité en production de masse par rapport aux composants non classés ou faiblement spécifiés. La couleur blanche pure générée par la puce InGaN avec phosphore jaune offre une chromaticité différente par rapport aux anciennes solutions à puce bleue + phosphore jaune ou d'autres technologies de LED blanches.

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

Q : Pourquoi une résistance de limitation de courant est-elle absolument nécessaire ?
R : La LED est une diode avec une courbe IV non linéaire. L'alimenter directement depuis une source de tension sans résistance en série tenterait d'imposer un courant limité uniquement par la capacité de la source et la résistance interne de la diode, qui est très faible une fois la tension directe dépassée. Cela dépasserait presque certainement le courant direct maximal absolu de 25mA, entraînant une surchauffe et une défaillance immédiates.

Q : Comment interpréter les codes de classe d'intensité lumineuse (P1, Q2, etc.) ?
R : Ces codes représentent des groupes triés en fonction de la lumière émise mesurée. Par exemple, spécifier "Q2" dans une commande garantit de recevoir des LED avec une intensité comprise entre 90,0 et 112,0 mcd à 5mA. Ceci est crucial pour les applications nécessitant une luminosité uniforme sur plusieurs indicateurs.

Q : Puis-je utiliser cette LED pour un éclairage continu, et pas seulement comme indicateur ?
R : Bien que possible, sa conception principale est pour un usage indicateur. Pour un éclairage continu, la conception thermique est encore plus critique en raison de la dissipation de puissance constante. La lumière émise diminuera également avec l'augmentation de la température de jonction, comme le montrent les courbes de performance.

Q : Que signifie la désignation 'sans plomb' (Pb-free) pour le soudage ?
R : Cela signifie que les finitions des terminaisons du composant sont compatibles avec les alliages de soudure sans plomb, qui ont généralement des points de fusion plus élevés que la soudure traditionnelle étain-plomb. Par conséquent, le profil de refusion spécifié avec un pic à 260°C est conçu pour ces procédés à plus haute température.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un indicateur d'état pour un appareil portable
Un concepteur crée un module Bluetooth compact nécessitant une petite LED blanche brillante pour indiquer l'état d'alimentation/connexion. La LED 16-916 est sélectionnée pour sa hauteur minimale (0,35mm) afin de s'intégrer dans le boîtier fin de l'appareil. La conception utilise une alimentation de 3,3V. En utilisant la tension directe la plus défavorable (Vf_max = 3,2V de la classe Q33) et en visant un courant direct de 15mA (bien en dessous du maximum de 25mA pour la fiabilité et l'autonomie de la batterie), la résistance de limitation de courant est calculée : R = (V_alim - Vf) / If = (3,3V - 3,2V) / 0,015A ≈ 6,67Ω. Une résistance standard de 6,8Ω est choisie. Le motif de pastilles sur le circuit imprimé est légèrement ajusté par rapport à la disposition suggérée pour correspondre aux règles DFM spécifiques du concepteur. La nomenclature (BOM) spécifie les codes de classe CAT (intensité lumineuse) et HUE (chromaticité) pour garantir une uniformité visuelle entre les unités de production.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Cette LED fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une diode semi-conductrice. Le cœur est une puce InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium). Lorsqu'une tension directe supérieure au potentiel de jonction de la diode (environ 2,7-3,2V) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active et se recombinent. Dans une LED blanche, cette recombination dans la couche InGaN produit principalement de la lumière bleue. Cette lumière bleue excite ensuite un revêtement de phosphore jaune (contenu dans l'encapsulation en résine diffusante jaune). La combinaison de la lumière bleue non convertie et de la lumière jaune convertie par le phosphore donne à l'œil humain la perception d'une lumière blanche. La résine diffusante aide à diffuser la lumière, contribuant au large angle de vision de 130 degrés.

13. Tendances technologiques

Le développement de composants comme la LED 16-916 reflète des tendances plus larges en électronique : la miniaturisation continue, l'augmentation de l'efficacité et l'amélioration des fonctionnalités dans des boîtiers plus petits. L'utilisation de la technologie InGaN pour les LED blanches représente une avancée dans l'éclairage à semi-conducteurs, offrant un bon rendu des couleurs et une bonne efficacité. Le classement détaillé et les spécifications pour l'assemblage automatisé soulignent la tendance de l'industrie vers une plus grande précision et uniformité pour la fabrication de masse. L'accent mis sur la conformité sans plomb et RoHS est motivé par les réglementations environnementales mondiales. Les tendances futures pourraient voir des tailles de boîtier encore plus réduites, une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par unité de puissance électrique), des tolérances de couleur et d'intensité plus serrées, et peut-être l'intégration de l'électronique de commande ou de plusieurs puces dans un seul boîtier pour des applications d'éclairage intelligent. Les précautions de manipulation et de stockage soulignent le défi permanent de la gestion de la sensibilité à l'humidité dans les dispositifs microélectroniques encapsulés en plastique de plus en plus petits.