Fiche technique LED CMS 19-22/R6 BHC-B01/2T - Boîtier 2.0x1.25x0.8mm - Tension 1.7-3.25V - Puissance 40-60mW - Rouge/Bleu - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série 19-22 représente une solution LED CMS compacte conçue pour les applications à haute densité sur circuit imprimé. Ce dispositif multicolore est proposé en deux variantes principales de matériau de puce : le code R6 utilisant l'AlGaInP pour une émission rouge brillante, et le code BH utilisant l'InGaN pour une émission bleue. Le boîtier en résine est incolore pour les deux types. Son empreinte considérablement réduite par rapport aux composants à broches permet des conceptions de carte plus petites, une densité de placement plus élevée et contribue finalement à la miniaturisation des équipements finaux. Sa construction légère en fait également un choix idéal pour les applications portables et miniatures.

Les principaux avantages mis en avant incluent la compatibilité avec les équipements de placement automatique et les processus standards de soudage par refusion infrarouge ou en phase vapeur. Le produit est conforme aux principales normes industrielles : sans plomb, conforme RoHS, conforme REACH UE et sans halogène (Brome <900 ppm, Chlore <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Toutes les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. Dépasser ces limites peut causer des dommages permanents.

• Tension inverse (VR) :5 V (pour tous les codes).
• Courant direct (IF) :R6 : 25 mA ; BH : 10 mA.
• Courant direct de crête (IFP) :Rapport cyclique 1/10 @ 1kHz. R6 : 50 mA ; BH : 40 mA.
• Dissipation de puissance (Pd) :R6 : 60 mW ; BH : 40 mW. Ce paramètre est critique pour la gestion thermique.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du corps humain (HBM) :R6 : 2000 V ; BH : 150 V. La variante BH (InGaN) est nettement plus sensible à l'ESD et nécessite des précautions de manipulation strictes.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C.
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudage (Tsol) :Refusion : 260°C max pendant 10 secondes. Soudage manuel : 350°C max pendant 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les valeurs typiques sont mesurées à Ta=25°C et IF=5mA, sauf indication contraire. Tolérances applicables : Intensité lumineuse ±11%, Longueur d'onde dominante ±1nm, Tension directe ±0.1V.

• Intensité lumineuse (Iv) :Minimum 14.5 mcd, Typique 20.0 mcd pour les codes R6 et BH.
• Angle de vision (2θ1/2) :Typique 130 degrés, indiquant un diagramme de vision large.
• Longueur d'onde de crête (λp) :R6 : 632 nm (typique) ; BH : 468 nm (typique).
• Longueur d'onde dominante (λd) :R6 : 617.5 à 629.5 nm ; BH : 467.5 à 472.5 nm. C'est le paramètre utilisé pour le tri couleur.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :R6 : 20 nm (typique) ; BH : 25 nm (typique).
• Tension directe (VF) :R6 : 1.70 à 2.25 V ; BH : 2.65 à 3.25 V. La tension plus élevée pour la LED bleue est caractéristique de la technologie InGaN.
• Courant inverse (IR) :Mesuré à VR=5V. R6 : Max 10 µA ; BH : Max 50 µA.

3. Explication du système de tri

Les LED sont triées en lots (bins) en fonction de la longueur d'onde dominante pour assurer une cohérence de couleur au sein d'un lot de production.

3.1 Tri R6 (Rouge)

• Lot E4 :617.5 nm ≤ λd < 621.5 nm
• Lot E5 :621.5 nm ≤ λd < 625.5 nm
• Lot E6 :625.5 nm ≤ λd < 629.5 nm

3.2 Tri BH (Bleu)

• Lot A10 :467.5 nm ≤ λd < 470.0 nm
• Lot A11 :470.0 nm ≤ λd < 472.5 nm

L'intensité lumineuse est également classée (code CAT), et la tension directe est classée (code REF), fournissant un système de sélection multi-paramètres pour un appariement de conception précis.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit des courbes caractéristiques typiques pour la variante R6, offrant un aperçu des performances dans différentes conditions.

4.1 Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct

La courbe montre une relation sous-linéaire. L'intensité augmente avec le courant mais commence à saturer à des courants plus élevés, soulignant l'importance de fonctionner dans la plage IF spécifiée pour maintenir l'efficacité et la longévité.

4.2 Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante

Le flux lumineux diminue lorsque la température ambiante augmente. Cette dégradation thermique est un facteur critique pour les conceptions fonctionnant dans des environnements à température élevée ou avec une dissipation thermique limitée.

4.3 Tension directe en fonction du courant direct

Cette courbe IV démontre la relation exponentielle typique des diodes. La tension directe a un coefficient de température négatif.

4.4 Distribution spectrale

Le tracé spectral pour la LED R6 montre un pic dominant autour de 632 nm (typique) avec une bande passante définie, confirmant la pureté de sa couleur rouge monochromatique.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier CMS 19-22 a des dimensions nominales de 2.0mm (longueur) x 1.25mm (largeur) x 0.8mm (hauteur). Le dessin spécifie des tolérances de ±0.1mm sauf indication contraire. Il inclut des détails pour la lentille, l'indicateur de cathode et des recommandations de pastilles de soudure pour assurer un soudage et un alignement corrects.

5.2 Identification de la polarité

Le boîtier comporte un marqueur visuel (généralement une encoche ou un marquage vert) du côté cathode. 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 est spécifié :

• Préchauffage : 150-200°C pendant 60-120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (217°C) : 60-150 secondes.
• Température de crête : 260°C maximum, maintenue pendant 10 secondes maximum.
• Taux de chauffage : Maximum 6°C/sec jusqu'à 255°C ; maximum 3°C/sec au-dessus de 255°C.

La refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois.

6.2 Soudage manuel

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. Utilisez un fer à souder d'une capacité de 25W ou moins. Respectez un intervalle minimum de 2 secondes entre le soudage de chaque borne pour éviter un choc thermique.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les composants sont emballés dans des sacs barrières résistants à l'humidité avec dessiccant.

• Ne pas ouvrir le sac avant d'être prêt à l'emploi.
• Après ouverture, les LED non utilisées doivent être stockées à ≤30°C et ≤60% HR.
• La "durée de vie hors sac" après ouverture est de 168 heures (7 jours).
• Si la durée de vie hors sac est dépassée ou si le dessiccant indique une entrée d'humidité, un séchage à 60±5°C pendant 24 heures est requis avant la refusion.

6.4 Précautions critiques

• Limitation de courant :Une résistance série externe est obligatoire. Les LED sont des dispositifs à commande de courant ; un petit changement de tension peut provoquer une forte surintensité menant à une défaillance immédiate.
• Éviter les contraintes :Évitez les contraintes mécaniques sur le boîtier pendant le chauffage (soudage) et ne déformez pas le PCB après l'assemblage.
• Réparation :La réparation après soudage n'est pas recommandée. Si elle est inévitable, un fer à souder spécialisé à double tête doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes, et l'effet sur les caractéristiques de la LED doit être vérifié au préalable.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse de 8mm de large sur des bobines de 7 pouces de diamètre. Chaque bobine contient 2000 pièces. Des dimensions détaillées pour les alvéoles de la bande porteuse et de la bobine sont fournies pour assurer la compatibilité avec les machines de placement automatique.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient plusieurs codes clés :

• CPN : Numéro de pièce du client.
• P/N : Numéro de pièce du fabricant (ex. : 19-22/R6 BHC-B01/2T).
• QTY : Quantité d'emballage.
• CAT : Classement de l'intensité lumineuse.
• HUE : Coordonnées chromatiques & Classement de la longueur d'onde dominante (Code de lot).
• REF : Classement de la tension directe.
• LOT No : Numéro de lot traçable.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage :Indicateurs de tableau de bord, éclairage de commutateurs, rétroéclairage de clavier.
• Équipement de télécommunication :Indicateurs d'état et rétroéclairage dans les téléphones, télécopieurs.
• Affichages LCD :Rétroéclairage latéral ou direct pour petits LCD monochromes ou couleur.
• Indication générale :État d'alimentation, indicateurs de mode, éclairage décoratif dans l'électronique grand public compacte.

8.2 Considérations de conception

• Conception de circuit :Incluez toujours une résistance limitatrice de courant en série avec la LED. Calculez la valeur de la résistance en fonction de la tension d'alimentation (Vs), de la tension directe de la LED (VF) au courant souhaité (IF), et du courant requis : R = (Vs - VF) / IF. Utilisez la VF maximale de la fiche technique pour une conception conservatrice.
• Gestion thermique :Assurez-vous que la conception du PCB permet la dissipation thermique, surtout lors d'un fonctionnement près du courant maximum ou à des températures ambiantes élevées. Évitez de placer les LED près d'autres composants générateurs de chaleur.
• Protection ESD :Mettez en œuvre des mesures de protection ESD sur les lignes d'assemblage, particulièrement pour la variante sensible BH (bleue). Utilisez des postes de travail et des bracelets de mise à la terre.
• Conception optique :Le large angle de vision de 130 degrés offre une bonne visibilité hors axe. Pour une lumière focalisée, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires.

9. Comparaison et différenciation technique

La série 19-22 offre des avantages distincts dans des contextes spécifiques. Comparée aux LED traversantes plus grandes, son principal avantage est l'économie d'espace et l'aptitude à l'assemblage automatisé. Dans le paysage des LED CMS, son empreinte de 2.0x1.25mm est une taille courante, offrant un équilibre entre flux lumineux et miniaturisation. Le principal facteur de différenciation pour cette référence spécifique est la disponibilité de deux technologies semi-conductrices distinctes (AlGaInP pour le rouge, InGaN pour le bleu) dans le même boîtier mécanique, simplifiant l'approvisionnement et la conception pour les applications multicolores. Le système de tri détaillé pour la longueur d'onde et l'intensité permet une grande cohérence de couleur dans les séries de production, ce qui est crucial pour des applications comme les affichages multi-segments ou les matrices de rétroéclairage où l'homogénéité des couleurs est importante.

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

10.1 Pourquoi le courant direct maximum est-il différent pour les LED rouge (R6) et bleue (BH) ?

La différence provient des matériaux semi-conducteurs sous-jacents (AlGaInP vs. InGaN) et de leurs efficacités quantiques internes et caractéristiques thermiques respectives. La puce AlGaInP dans la LED R6 peut généralement supporter des densités de courant plus élevées dans les mêmes contraintes thermiques du boîtier, d'où le courant nominal plus élevé (25mA vs. 10mA).

10.2 Pourquoi la tenue en ESD de la LED bleue (BH) est-elle si inférieure à celle de la LED rouge (R6) ?

Les LED bleues à base d'InGaN sont intrinsèquement plus sensibles aux dommages par décharge électrostatique en raison des propriétés du matériau et des couches actives plus minces de la structure de la puce. La tenue de 150V HBM la classe comme très sensible, nécessitant des procédures de manipulation ESD de Classe 0.

10.3 Puis-je alimenter cette LED sans résistance limitatrice si mon alimentation est précisément régulée à la tension directe de la LED ?

Non, cela est fortement déconseillé et conduira probablement à une défaillance.La tension directe (VF) a une tolérance (±0.1V) et un coefficient de température négatif (elle diminue lorsque la jonction chauffe). Même un léger excès de tension ou une baisse de VF due au chauffage peut provoquer une augmentation incontrôlée du courant, dépassant la valeur maximale absolue et détruisant la LED. Une résistance série est non négociable pour un fonctionnement stable.

10.4 Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de crête et la Longueur d'onde dominante ?

Longueur d'onde de crête (λp)est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale.Longueur d'onde dominante (λd)est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui correspond à la couleur perçue de la LED. Pour les LED avec un spectre symétrique, elles sont souvent proches. Pour la spécification de couleur et le tri, la Longueur d'onde dominante est la métrique standard utilisée.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état compact avec des LED rouges et bleues.

1. Sélection :Choisir la 19-22/R6 pour le rouge et la 19-22/BH pour le bleu afin de conserver une empreinte et un profil de soudage identiques.
2. Calcul du circuit :Pour une alimentation de 5V (Vs).
   • Rouge (R6, utiliser VF max=2.25V, IF cible=15mA) : R = (5 - 2.25) / 0.015 ≈ 183 Ω. Utiliser une résistance standard de 180 Ω ou 200 Ω.
   • Bleu (BH, utiliser VF max=3.25V, IF cible=8mA) : R = (5 - 3.25) / 0.008 ≈ 219 Ω. Utiliser une résistance standard de 220 Ω.
   Vérifier que la dissipation de puissance dans les résistances est dans leurs limites nominales.
3. Conception du PCB :Placer les LED avec la polarité correcte. Assurer un espacement adéquat pour la dissipation thermique si plusieurs LED sont regroupées. Suivre le motif de pastilles recommandé du dessin du boîtier.
4. Assemblage :Conserver les composants dans des sacs scellés jusqu'à ce que la ligne de production soit prête. Suivre précisément le profil de refusion spécifié. Après l'assemblage, éviter de plier le PCB près des LED.
5. Tri :Pour une apparence uniforme, spécifiez des codes de lot serrés (ex. : E5 pour le rouge, A10 pour le bleu) lors de la commande, surtout si plusieurs unités seront vues côte à côte.

12. Introduction au principe technologique

Les Diodes Électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. La couleur (longueur d'onde) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé.

• R6 (AlGaInP) :Le Phosphure d'Aluminium Gallium Indium est un système de matériau à bande interdite directe adapté pour produire une lumière à haute efficacité dans le spectre rouge, orange et jaune. Il est connu pour sa haute luminosité et sa stabilité.
• BH (InGaN) :Le Nitrure de Gallium Indium est le système de matériau permettant des LED bleues, vertes et blanches de haute luminosité. En variant la teneur en indium, la bande interdite peut être ajustée. Les LED bleues sont un composant fondamental pour créer de la lumière blanche via conversion par phosphore.

Le boîtier CMS encapsule la minuscule puce semi-conductrice, fournit les connexions électriques via des plots métalliques et utilise une lentille en résine époxy transparente pour protéger la puce et façonner le faisceau lumineux.

13. Tendances du développement technologique

La trajectoire générale pour les LED CMS comme la série 19-22 se concentre sur plusieurs domaines clés :

• Efficacité accrue (Lumens par Watt) :Les améliorations continues de l'efficacité quantique interne et des techniques d'extraction de la lumière conduisent à une intensité lumineuse plus élevée à partir de puces de même taille ou plus petites, réduisant la consommation d'énergie pour un flux lumineux donné.
• Amélioration de la cohérence et du rendu des couleurs :Les progrès dans la croissance épitaxiale et les processus de tri permettent des tolérances plus serrées sur la longueur d'onde dominante et l'intensité lumineuse, ce qui est critique pour les applications nécessitant un appariement précis des couleurs.
• Fiabilité et durée de vie améliorées :La recherche sur des matériaux de boîtier plus robustes, de meilleures interfaces thermiques et des structures semi-conductrices plus stables continue de repousser le temps moyen entre pannes (MTBF) plus haut, même dans des conditions de fonctionnement exigeantes.
• Miniaturisation :La tendance vers des produits finaux plus petits pousse les boîtiers LED vers des empreintes toujours plus petites tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques.
• Intégration :Les tendances incluent l'intégration de plusieurs puces LED (RGB) dans un seul boîtier ou la combinaison de la LED avec des CI de contrôle (comme des pilotes à courant constant) pour des composants plus intelligents et plus simples à utiliser.

Ces tendances garantissent que des composants fondamentaux comme la LED CMS 19-22 continueront d'évoluer, offrant aux concepteurs de meilleures performances, fiabilité et flexibilité.