Fiche technique LED SMD 12-21 Rouge Profond Format 1206 - Dimensions 3,2x1,6x1,1mm - Tension 1,75-2,35V - Puissance 60mW - Document Technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La LED SMD 12-21 est un composant compact à montage en surface conçu pour les assemblages électroniques à haute densité. Utilisant la technologie de puce AlGaInP, elle émet une lumière rouge profond avec une longueur d'onde dominante typique de 650 nm. Son principal avantage réside dans son empreinte significativement réduite par rapport aux LED à broches traditionnelles, permettant la miniaturisation des produits finaux. Le composant est conditionné sur bande de 8 mm dans des bobines de 7 pouces, le rendant entièrement compatible avec les équipements automatisés de prélèvement-placement et de soudage à grande vitesse. Il s'agit d'un dispositif monochrome, sans plomb, conforme aux normes RoHS, REACH de l'UE et sans halogène (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.1 Avantages principaux et marché cible

Le format de boîtier miniaturisé 1206 (environ 3,2 mm x 1,6 mm) permet des conceptions de circuits imprimés (PCB) plus petites, une densité de composants plus élevée et une réduction des coûts de stockage et d'expédition. Sa construction légère le rend idéal pour les applications portables et à espace contraint. Les marchés cibles clés incluent l'électronique grand public, les contrôles industriels et les intérieurs automobiles, spécifiquement pour les fonctions de rétroéclairage dans les combinés d'instruments, les panneaux de commutateurs et les claviers à membrane. Il convient également aux indicateurs d'état dans les appareils de télécommunication (par exemple, téléphones, télécopieurs) et aux applications d'indicateurs à usage général.

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.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement sous ou à ces limites n'est pas garanti.

• Tension inverse (V_R) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct continu (I_F) :25 mA. Le courant continu qui peut être appliqué en permanence.
• Courant direct de crête (I_FP) :60 mA (Rapport cyclique 1/10, 1 kHz). Cette valeur est pour un fonctionnement en impulsions, réduisant la dissipation de puissance moyenne.
• Dissipation de puissance (P_d) :60 mW à T_a=25°C. La perte de puissance maximale autorisée, calculée comme V_F* I_F. Cette valeur se dégrade avec l'augmentation de la température ambiante.
• Décharge électrostatique (ESD) :2000 V (Modèle du corps humain). Indique une sensibilité ESD modérée ; des procédures de manipulation appropriées sont requises.
• Température de fonctionnement & de stockage :-40°C à +85°C (Fonctionnement), -40°C à +90°C (Stockage). Spécifie la plage environnementale pour un fonctionnement fiable et un stockage hors service.
• Température de soudage :Refusion : Pic à 260°C max pendant 10 secondes. Soudage manuel : 350°C max pendant 3 secondes par borne. Critique pour le contrôle du processus d'assemblage.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à T_a=25°C et I_F=20 mA, ce sont les paramètres de performance typiques.

• Intensité lumineuse (I_v) :28,5 à 72,0 mcd (millicandela). La luminosité perçue de la LED. La large plage est gérée via un système de tri (voir section 3).
• Angle de vision (2θ_1/2) :120 degrés (typique). Cet angle large fournit un diagramme d'émission étendu adapté au rétroéclairage et aux applications d'indicateurs diffus.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :650 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :629,5 à 645,5 nm. C'est la perception monocromatique de la couleur de la LED par l'œil humain, également gérée par tri.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :20 nm (typique). La largeur du spectre émis à la moitié de l'intensité maximale (FWHM).
• Tension directe (V_F) :1,75 à 2,35 V à I_F=20 mA. La chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement. Un V_Fplus bas peut améliorer l'efficacité du système.
• Courant inverse (I_R) :10 μA max à V_R=5 V. Un faible courant de fuite lorsque le dispositif est polarisé en inverse.

3. Explication du système de tri (Binning)

Pour assurer la cohérence de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en catégories (bins). La LED 12-21 utilise trois critères de tri indépendants.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en quatre bins (N1, N2, P1, P2) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à 20 mA. Cela permet aux concepteurs de sélectionner un grade de luminosité adapté à leur application, garantissant un aspect uniforme dans les réseaux multi-LED.

• Bin N1 :28,5 - 36,0 mcd
• Bin N2 :36,0 - 45,0 mcd
• Bin P1 :45,0 - 57,0 mcd
• Bin P2 :57,0 - 72,0 mcd

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La cohérence de couleur est contrôlée en triant la longueur d'onde dominante en quatre codes (E7, E8, E9, E10). Ceci est crucial pour les applications nécessitant une correspondance de couleur précise.

• Bin E7 :629,5 - 633,5 nm
• Bin E8 :633,5 - 637,5 nm
• Bin E9 :637,5 - 641,5 nm
• Bin E10 :641,5 - 645,5 nm

3.3 Tri par tension directe

La tension directe est triée pour faciliter le calcul de la résistance de limitation de courant et pour gérer la dissipation de puissance dans les chaînes en série. Trois bins (0, 1, 2) sont définis.

• Bin 0 :1,75 - 1,95 V
• Bin 1 :1,95 - 2,15 V
• Bin 2 :2,15 - 2,35 V

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes de performance typiques pour une telle LED incluraient les relations suivantes, critiques pour la conception :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montre la relation exponentielle entre la tension directe et le courant. La tension de seuil est d'environ 1,8 V. Une résistance de limitation de courant est obligatoire car une légère augmentation de la tension au-delà de V_Fprovoque une augmentation importante, potentiellement destructrice, du courant.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :L'intensité augmente approximativement linéairement avec le courant jusqu'à la valeur maximale. Fonctionner au-dessus de I_F=20 mA augmente la luminosité mais aussi la dissipation de puissance et la température de jonction.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :L'intensité diminue généralement lorsque la température ambiante augmente en raison d'une réduction de l'efficacité quantique interne et d'autres effets thermiques. C'est une considération clé pour les environnements à haute température.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant un pic autour de 650 nm avec une FWHM d'environ 20 nm, confirmant le point de couleur rouge profond.
• Tension directe vs. Température : V_Fa un coefficient de température négatif, ce qui signifie qu'elle diminue lorsque la température de jonction augmente. Cela peut affecter la stabilité de l'alimentation à courant constant.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions et dessin du boîtier

La LED est conforme à l'empreinte standard SMD 1206 (3216 métrique). Les dimensions clés (en mm, tolérance ±0,1 mm sauf indication contraire) incluent : longueur totale (3,2), largeur (1,6) et hauteur (1,1). Le dessin spécifie la marque d'identification de la cathode, généralement une bande verte ou un coin chanfreiné sur le boîtier. Les dimensions recommandées du plot de soudure (pastille) sur le PCB sont cruciales pour un soudage fiable et sont généralement légèrement plus grandes que les bornes du composant pour former un cordon de soudure approprié.

5.2 Identification de la polarité

L'orientation correcte est vitale. La cathode est marquée sur le composant. Il faut consulter le diagramme de la fiche technique pour identifier ce marquage (par exemple, une bande colorée, une encoche). Une polarité incorrecte empêchera la LED de s'allumer et l'application d'une tension inverse supérieure à 5 V peut l'endommager.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

La LED est compatible avec la refusion infrarouge et en phase vapeur. Un profil de température sans plomb est spécifié :

• Préchauffage :150-200°C pendant 60-120 secondes. Chauffage progressif pour minimiser le choc thermique.
• Temps au-dessus du liquidus (217°C) :60-150 secondes.
• Température de crête :260°C maximum, maintenue pendant pas plus de 10 secondes.
• Taux de montée maximum :3°C/seconde.
• Taux de descente maximum :6°C/seconde.

Note critique :Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois pour éviter une contrainte thermique excessive sur le boîtier et les fils de liaison.

6.2 Instructions de soudage manuel

Si une réparation manuelle est nécessaire :

• Utiliser un fer à souder avec une température de panne < 350°C.
• Appliquer de la chaleur sur chaque borne pendant < 3 secondes.
• Utiliser un fer d'une puissance nominale < 25 W.
• Laisser un intervalle minimum de 2 secondes entre le soudage de chaque borne.
• Pour le retrait, un fer à souder à double panne est recommandé pour chauffer les deux bornes simultanément et éviter les contraintes mécaniques.

Le soudage manuel présente un risque plus élevé de dommage thermique et doit être évité en production.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Le dispositif est emballé dans un sac résistant à l'humidité avec un dessiccant.

• Avant ouverture :Stocker à ≤30°C et ≤90% HR.
• Après ouverture (Durée de vie en atelier) :1 an à ≤30°C et ≤60% HR. Les dispositifs non utilisés doivent être refermés dans un sac étanche à l'humidité.
• Séchage (Baking) :Si l'indicateur de dessiccant change de couleur ou si le temps de stockage est dépassé, sécher à 60 ±5°C pendant 24 heures avant utilisation pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications de l'emballage

Les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée sur des bobines de 7 pouces de diamètre. Chaque bobine contient 2000 pièces. Les dimensions de la bande (taille de poche, pas) sont spécifiées pour assurer la compatibilité avec les alimenteurs automatisés. La bobine a des dimensions spécifiques de moyeu, de bride et extérieures pour le montage sur les machines de placement.

7.2 Explication de l'étiquette

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

• P/N :Numéro de produit complet (par exemple, 12-21/R8C-AN1P2B/2D).
• QTY :Quantité sur la bobine.
• CAT (ou Rang d'intensité lumineuse) :Le code de bin d'intensité (par exemple, P1).
• HUE (Rang de chromaticité/longueur d'onde) :Le code de bin de longueur d'onde dominante (par exemple, E9).
• REF (Rang de tension directe) :Le code de bin de tension (par exemple, 1).
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour le suivi qualité.

8. Recommandations de conception pour l'application

8.1 Circuits d'application typiques

La méthode de pilotage la plus courante est une résistance de limitation de courant en série. La valeur de la résistance (R_s) est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R_s= (V_alimentation- V_F) / I_F. Utiliser le V_Fmaximum du bin (par exemple, 2,35 V pour le Bin 2) garantit un courant suffisant même avec la variation la plus défavorable de la LED. Pour une alimentation de 5 V et I_F=20 mA : R_s= (5 - 2,35) / 0,02 = 132,5 Ω. Une résistance standard de 130 Ω ou 150 Ω serait appropriée. La puissance nominale de la résistance doit être au moins de (I_F²* R_s).

8.2 Considérations et précautions de conception

• La limitation de courant est obligatoire :Comme souligné dans les "Précautions", un mécanisme externe de limitation de courant (résistance ou pilote à courant constant) est absolument requis. La connexion directe à une source de tension détruira la LED.
• Gestion thermique :Bien qu'une seule LED ne dissipe qu'environ 60 mW, les réseaux à haute densité ou le fonctionnement à haute température ambiante nécessitent une attention à la conception du PCB pour la dissipation thermique. Éviter de placer près d'autres sources de chaleur.
• Protection ESD :Mettre en œuvre des procédures de manipulation protégées contre l'ESD pendant l'assemblage. Une protection ESD au niveau du circuit peut être nécessaire dans des environnements sensibles.
• Conception optique :L'angle de vision de 120 degrés offre une large couverture. Pour une lumière focalisée, des optiques secondaires (lentilles) seraient nécessaires. Le boîtier en résine transparente est adapté aux applications où la couleur de la puce est acceptable ou lorsqu'il est utilisé avec des diffuseurs externes.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux anciennes LED rouges traversantes (par exemple, 3 mm, 5 mm), la LED SMD 12-21 offre :

• Réduction de taille :Empreinte et profil considérablement plus petits, permettant des conceptions modernes miniaturisées.
• Compatibilité avec l'automatisation :Conçue pour l'assemblage en surface à grand volume et faible coût.
• Fiabilité améliorée :Les boîtiers SMD ont souvent de meilleurs chemins thermiques vers le PCB et pas de broches pliées pouvant causer des contraintes.
• Comparée à certaines autres LED rouges SMD (par exemple, celles utilisant l'InGaN pour le rouge), la technologie AlGaInP offre généralement une efficacité plus élevée et une couleur plus saturée dans le spectre rouge/ambre.

Son principal compromis est le besoin de processus de fabrication et d'assemblage de PCB plus précis par rapport aux composants traversants.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quelle résistance utiliser avec une alimentation de 3,3V ?

En utilisant le V_Fmax de 2,35 V et le I_Fcible de 20 mA : R = (3,3 - 2,35) / 0,02 = 47,5 Ω. Utiliser une résistance standard de 47 Ω. Vérifier le courant : I = (3,3 - 2,0[typique]) / 47 ≈ 27,7 mA, ce qui est au-dessus de la valeur nominale continue de 25 mA. Pour plus de sécurité, choisir une résistance de 68 Ω : I = (3,3 - 2,0) / 68 ≈ 19,1 mA, ce qui est dans les spécifications.

10.2 Puis-je piloter cette LED avec un signal PWM pour contrôler la luminosité ?

Oui. La Modulation de Largeur d'Impulsion (PWM) est une excellente méthode pour atténuer les LED. Assurez-vous que le courant de crête dans chaque impulsion ne dépasse pas les valeurs maximales absolues (I_FP= 60 mA pour des impulsions à 10% de rapport cyclique). La fréquence doit être suffisamment élevée pour éviter le scintillement visible (typiquement >100 Hz).

10.3 Pourquoi les informations de stockage et de séchage sont-elles si importantes ?

Les boîtiers plastiques SMD peuvent absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut s'évaporer rapidement, créant une pression interne qui peut délaminer le boîtier ou fissurer la puce (effet "pop-corn"). Les conditions de stockage et la procédure de séchage préviennent ce mode de défaillance.

10.4 Comment interpréter les codes de tri lors de la commande ?

Pour un aspect cohérent dans un produit, spécifiez les bins souhaités pour l'Intensité Lumineuse (CAT), la Longueur d'Onde Dominante (HUE), et éventuellement la Tension Directe (REF). Par exemple, demander "CAT=P1, HUE=E9" garantit que toutes les LED auront une luminosité similaire et une teinte très spécifique de rouge profond. Si non spécifié, vous pourriez recevoir un mélange de la production.

11. Exemples d'applications pratiques

11.1 Rétroéclairage de commutateurs de tableau de bord automobile

Dans cette application, plusieurs LED 12-21 sont placées derrière des capots de commutateur translucides ou des symboles sur un tableau de bord. Le large angle de vision de 120 degrés assure un éclairage uniforme sur le symbole. Elles sont généralement pilotées en chaînes parallèles, chacune avec sa propre résistance de limitation de courant, à partir du système 12V du véhicule (via un régulateur de tension). La plage de fonctionnement de -40°C à +85°C est adaptée à l'environnement intérieur automobile. La cohérence en longueur d'onde (bin HUE) est ici critique pour correspondre à la couleur des autres éclairages intérieurs.

11.2 Indicateur d'état sur un routeur réseau

Une seule LED peut être utilisée pour indiquer l'alimentation ou l'activité réseau. Elle est pilotée par une broche GPIO d'un microcontrôleur. Le circuit comprend une résistance en série (calculée pour la sortie 3,3V ou 5V du MCU) et éventuellement un transistor si la broche du MCU ne peut pas fournir 20 mA directement. La couleur rouge profond est très visible. Le boîtier SMD permet de la placer très près d'une petite fenêtre d'indicateur sur le boîtier du routeur.

12. Introduction au principe de fonctionnement

La LED 12-21 est un dispositif photonique à semi-conducteur. Son cœur est une puce fabriquée à partir de matériaux AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium). Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel de jonction de la diode (∼1,8 V) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Dans ce système de matériaux, une partie significative de cette énergie de recombination est libérée sous forme de photons (lumière) plutôt que de chaleur. La composition spécifique des couches AlGaInP détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le rouge profond autour de 650 nm. Le boîtier en résine époxy transparente encapsule la puce, fournit une protection mécanique et agit comme une lentille primaire façonnant la sortie lumineuse en un diagramme de 120 degrés.

13. Tendances technologiques et contexte

La LED SMD 1206 représente une technologie de conditionnement mature et largement adoptée. Les tendances actuelles dans le conditionnement des LED vont vers des empreintes encore plus petites (par exemple, 0805, 0603, 0402) pour une ultra-miniaturisation et des réseaux à plus haute densité. Il y a également une forte tendance vers les boîtiers à l'échelle de la puce (CSP) qui éliminent le boîtier plastique traditionnel pour une taille minimale et des performances thermiques optimales. Pour l'émission rouge, bien que l'AlGaInP reste très efficace, les développements dans les LED à conversion de phosphore et les nouveaux matériaux semi-conducteurs se poursuivent. De plus, l'intégration de l'électronique de contrôle (par exemple, pilotes à courant constant, contrôleurs PWM) directement dans le boîtier LED ("LED intelligentes") devient plus courante pour les applications d'éclairage avancées. La LED 12-21 se situe dans un segment bien établi et optimisé en termes de coût du marché, appréciée pour sa fiabilité, sa simplicité et sa compatibilité avec les processus SMT standard.

14. Clause de non-responsabilité sur les restrictions d'application

Ce produit est conçu pour des applications commerciales et industrielles générales. Il n'est pas spécifiquement qualifié ou garanti pour une utilisation dans des systèmes à haute fiabilité ou critiques pour la sécurité tels que :

• Équipements militaires ou aérospatiaux
• Systèmes de sécurité automobile (par exemple, feux stop, contrôles d'airbag)
• Équipements médicaux de maintien de la vie

Dans de telles applications, des produits différents avec des plages de températures étendues, des tests de fiabilité améliorés et des flux de qualification différents sont requis. Les spécifications de ce document garantissent les performances uniquement dans les limites indiquées et pour le composant en tant qu'unité individuelle. Les performances et la fiabilité au niveau du système sont de la responsabilité du concepteur du produit final.