Fiche technique DEL CMS 17-21/GVC-AMPB/3T - 2.0x1.25x0.8mm - Vert (568nm) - 20mA - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La DEL CMS 17-21 est un composant miniature à montage en surface conçu pour les applications électroniques modernes nécessitant un éclairage d'indication et un rétroéclairage fiables. Ce composant utilise la technologie semi-conductrice AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium) pour produire une lumière verte avec une longueur d'onde de crête typique de 568 nm. Son principal avantage réside dans son empreinte miniature, qui permet une densité d'intégration plus élevée sur les cartes de circuits imprimés (PCB), réduit l'espace de stockage requis et contribue à la miniaturisation globale des équipements finaux. Sa construction légère en fait également un choix idéal pour les applications portables et à espace contraint.

Cette DEL est conditionnée sur une bande de 8 mm enroulée sur une bobine de 7 pouces de diamètre, la rendant entièrement compatible avec les équipements d'assemblage automatique pick-and-place à grande vitesse. Elle est conçue pour être utilisée avec les procédés de soudage par refusion standard (infrarouge et phase vapeur), garantissant une intégration transparente dans les lignes de production modernes. Le produit est conforme aux principales réglementations environnementales et de sécurité : sans plomb, conforme RoHS, conforme REACH UE et sans halogène (Brome <900 ppm, Chlore <900 ppm, et Br+Cl < 1500 ppm).

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques absolues maximales

Les limites opérationnelles du composant sont définies dans des conditions ambiantes spécifiques (Ta=25°C). Le dépassement de ces valeurs peut causer des dommages permanents.

• Tension inverse (VR) :5 V. Il s'agit d'un paramètre critique ; l'application d'une tension inverse supérieure à 5 V peut entraîner la rupture de la jonction PN de la DEL.
• Courant direct continu (IF) :25 mA. C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement continu afin d'assurer une fiabilité à long terme et d'éviter l'emballement thermique.
• Courant direct de crête (IFP) :60 mA. Cette valeur s'applique dans des conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 à 1 kHz. Elle permet de brèves périodes de luminosité plus élevée mais ne doit pas être utilisée pour un fonctionnement en continu.
• Dissipation de puissance (Pd) :60 mW. Cela représente la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur. Dépasser cette limite augmente la température de jonction, dégradant les performances et la durée de vie.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du corps humain (HBM) :2000 V. Cette valeur indique un niveau modéré de protection contre les décharges électrostatiques. Des précautions de manipulation ESD standard restent nécessaires pendant l'assemblage et la manipulation.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C. La DEL est conçue pour fonctionner dans cette large plage de température industrielle.
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudage (Tsol) :Le composant peut supporter un soudage par refusion avec une température de crête de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes. Pour le soudage manuel, la température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 350°C pendant un maximum de 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à un courant de test standard de IF=20mA et Ta=25°C. Ils définissent les performances fondamentales de sortie lumineuse et électrique.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 18,00 mcd à un maximum de 72,00 mcd. La valeur typique dépend du code de classement spécifique (M, N, P). C'est une mesure de la luminosité perçue.
• Angle de vision (2θ1/2) :Typiquement 140 degrés. Cet angle de vision large rend la DEL adaptée aux applications où la lumière doit être visible depuis un large éventail de positions.
• Longueur d'onde de crête (λp) :Typiquement 568 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λd) :S'étend de 563,50 nm à 571,50 nm, classée en codes spécifiques (C13 à C16). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain et elle est cruciale pour l'uniformité de la couleur.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Typiquement 20 nm. Cela définit l'étalement du spectre émis autour de la longueur d'onde de crête.
• Tension directe (VF) :S'étend de 1,75 V à 2,35 V à 20 mA, classée en codes (0, 1, 2). Ce paramètre est vital pour concevoir la résistance de limitation de courant dans le circuit de commande.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 μA lorsqu'une tension inverse de 5 V est appliquée. La fiche technique note explicitement que le composant n'est pas conçu pour un fonctionnement en inverse.

Notes importantes :La fiche technique spécifie des tolérances pour les paramètres clés : Intensité lumineuse (±11 %), Longueur d'onde dominante (±1 nm) et Tension directe (±0,1 V). Ces tolérances s'appliquent au sein de chaque classe et sont critiques pour les calculs de marge de conception.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les DEL sont triées en classes (bins) en fonction de leurs performances mesurées. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences d'application spécifiques en termes de luminosité, couleur et tension.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Les classes sont définies par des valeurs minimales et maximales d'intensité lumineuse à IF=20 mA.

• Classe M :18,00 mcd (Min) à 28,50 mcd (Max)
• Classe N :28,50 mcd (Min) à 45,00 mcd (Max)
• Classe P :45,00 mcd (Min) à 72,00 mcd (Max)

Sélectionner une classe supérieure (par ex., P) garantit une luminosité minimale plus élevée mais peut entraîner un coût supplémentaire.

3.2 Classement par longueur d'onde dominante

This binning ensures color consistency. The dominant wavelength is sorted into 2nm steps.

• Classe C13 :563,50 nm à 565,50 nm
• Classe C14 :565,50 nm à 567,50 nm
• Classe C15 :567,50 nm à 569,50 nm
• Classe C16 :569,50 nm à 571,50 nm

Pour les applications où une teinte de vert spécifique est critique, spécifier une classe de longueur d'onde étroite est essentiel.

3.3 Classement par tension directe

Le classement par tension aide à concevoir des circuits de commande plus prévisibles et efficaces, en particulier lorsque plusieurs DEL sont connectées en série.

• Classe 0 :1,75 V à 1,95 V
• Classe 1 :1,95 V à 2,15 V
• Classe 2 :2,15 V à 2,35 V

Utiliser des DEL de la même classe de tension minimise le déséquilibre de courant dans les configurations en parallèle.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux courbes caractéristiques électro-optiques typiques. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes standard pour de telles DEL incluraient typiquement :

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct (Courbe I-V) :Montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, généralement de manière sous-linéaire aux courants élevés en raison des effets thermiques.
• Tension directe en fonction du courant direct :Démontre la relation exponentielle, cruciale pour la gestion thermique et la conception du pilote.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante :Montre la dégradation de la sortie lumineuse lorsque la température de jonction augmente. Les DEL AlGaInP subissent généralement une baisse significative de rendement avec l'augmentation de la température.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~568 nm et la largeur de bande de ~20 nm.
• Diagramme d'angle de vision :Un diagramme polaire illustrant la distribution angulaire de l'intensité lumineuse, confirmant l'angle de vision de 140 degrés.

Ces courbes sont essentielles pour prédire les performances réelles dans des conditions non standard (courants, températures différents).

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La DEL CMS 17-21 a un boîtier rectangulaire compact. Les dimensions clés (en mm, tolérance ±0,1 mm sauf indication contraire) incluent :

• Longueur totale : 2,0 mm
• Largeur totale : 1,25 mm
• Hauteur totale : 0,8 mm
• Les dimensions et l'espacement des pattes (bornes) sont spécifiés pour la conception du motif de pastilles sur le PCB.

Une marque de cathode est clairement indiquée sur le boîtier pour une orientation de polarité correcte pendant l'assemblage. Le motif de pastilles recommandé sur le PCB (conception des plots) doit suivre ces dimensions pour assurer un soudage correct et une stabilité mécanique.

5.2 Bobine, bande et conditionnement

Le composant est fourni dans un conditionnement sensible à l'humidité (MSD), Niveau 3 selon les normes IPC/JEDEC.

• Bande porteuse :Largeur de 8 mm, avec des alvéoles contenant les DEL. Les dimensions de la bande, des alvéoles et de la bande de couverture sont fournies pour assurer la compatibilité avec les chargeurs.
• Bobine :Bobine de 7 pouces de diamètre. Les dimensions de la bobine (diamètre du moyeu, diamètre de la bride, largeur) sont spécifiées pour les équipements de manutention automatisée.
• Quantité par conditionnement :3000 pièces par bobine.
• Sac barrière à l'humidité :La bobine est scellée à l'intérieur d'un sac étanche à l'humidité en aluminium laminé, accompagnée d'une carte indicateur d'humidité et d'un dessicant pour protéger les DEL de l'humidité ambiante pendant le stockage et le transport.

Explication de l'étiquette :L'étiquette de la bobine contient des informations critiques pour la traçabilité et l'application correcte : Numéro de produit client (CPN), Numéro de pièce du fabricant (P/N), Quantité (QTY), et les codes de classement spécifiques pour l'Intensité lumineuse (CAT), la Longueur d'onde dominante/Teinte (HUE), et la Tension directe (REF), ainsi que le Numéro de lot (LOT No).

6. Directives de soudage et d'assemblage

Une manipulation et un soudage appropriés sont essentiels pour la fiabilité.

6.1 Stockage et manipulation

• Ne pas ouvrir le sac barrière à l'humidité avant d'être prêt à l'emploi.
• Après ouverture, les DEL non utilisées doivent être stockées à ≤30°C et ≤60 % d'Humidité Relative (HR).
• La "durée de vie hors sac" après ouverture est de 168 heures (7 jours). Si cette durée est dépassée, ou si l'indicateur de dessicant montre une activation, les DEL doivent être séchées (baked) à 60°C ±5°C pendant 24 heures avant utilisation pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

6.2 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion sans plomb est spécifié :

• Préchauffage :Montée de la température ambiante à 150-200°C sur 60-120 secondes.
• Maintien/Préchauffage :Maintenir entre 150-200°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Le temps au-dessus de 217°C doit être de 60-150 secondes.
• Température de crête :Maximum de 260°C.
• Temps à la crête :Ne doit pas dépasser 10 secondes à 260°C.
• Taux de montée en température :Maximum 6°C/seconde.
• Taux de descente en température :Maximum 3°C/seconde.
• Règle critique :Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois sur la même DEL.

6.3 Soudage manuel et retouche

• Utiliser un fer à souder avec une température de pointe <350°C et une puissance <25 W.
• Limiter le temps de soudage par borne à ≤3 secondes.
• Laisser un intervalle de refroidissement de ≥2 secondes entre le soudage des bornes.
• Éviter toute contrainte mécanique sur le corps de la DEL pendant le chauffage.
• La réparation après soudage est fortement déconseillée. 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 DEL doit être vérifié.
• Ne pas déformer le PCB après soudage.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage :Idéal pour le rétroéclairage de symboles, interrupteurs et petites zones sur les tableaux de bord, panneaux de contrôle et appareils électroniques grand public.
• Indicateurs d'état :Parfait pour les indicateurs d'alimentation, de connectivité et d'état de fonction dans les équipements de télécommunication (téléphones, fax), périphériques informatiques et commandes industrielles.
• Indication générale :Toute application nécessitant une source de lumière verte petite, lumineuse et fiable.

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Une résistance de limitation de courant externe estobligatoire. La tension directe a un coefficient de température négatif, ce qui signifie qu'elle diminue lorsque la température augmente. Sans résistance, une légère augmentation de tension peut provoquer une augmentation importante, potentiellement destructrice, du courant (emballement thermique). La valeur de la résistance est calculée à l'aide de R = (V_alimentation - VF) / IF.
• Gestion thermique :Bien que le boîtier soit petit, la dissipation de puissance (jusqu'à 60 mW) doit être prise en compte, en particulier dans des températures ambiantes élevées ou des espaces clos. Une surface de cuivre adéquate sur le PCB autour des pastilles peut servir de dissipateur thermique.
• Protection ESD :Mettre en œuvre des contrôles ESD standard dans la zone d'assemblage. Bien que classée pour 2000 V HBM, des diodes de protection supplémentaires sur le PCB peuvent être nécessaires dans des environnements à haut risque.
• Conception optique :Le large angle de vision de 140 degrés offre une bonne visibilité hors axe. Pour une lumière focalisée, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires.

8. Restrictions d'application et note de fiabilité

La fiche technique inclut un avertissement critique. Cette DEL de qualité commerciale standard n'estpas qualifiée ni recommandée pour une utilisation dans des applications à haute fiabilité ou critiques pour la sécuritésans consultation préalable et qualification spécifique. Cela inclut explicitement :

• Systèmes militaires et aérospatiaux
• Systèmes de sécurité automobile (par ex., indicateurs d'airbag, feux stop)
• Équipements médicaux de maintien de la vie ou de diagnostic

La spécification garantit les performances uniquement dans les limites indiquées et en tant que composant individuel. Le concepteur est responsable de s'assurer que le produit n'est pas utilisé au-delà de ces spécifications et qu'il est adapté à la durée de vie et aux conditions environnementales de l'application prévue.

9. Comparaison et différenciation technique

Le boîtier 17-21 offre un équilibre entre taille et performance. Comparé aux DEL à broches plus grandes (par ex., 3 mm ou 5 mm), il permet des économies d'espace significatives et une meilleure adéquation à l'assemblage automatisé. Comparé aux boîtiers encore plus petits de type chip-scale (CSP), le 17-21 offre une manipulation plus facile, des procédés de soudage standard et généralement une meilleure dissipation thermique grâce à son boîtier moulé avec des pattes métalliques. L'utilisation de la technologie AlGaInP pour le vert offre un rendement plus élevé et une meilleure saturation des couleurs par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaP, en particulier dans le spectre vert.

10. Foire aux questions (FAQ)

Q : Quelle valeur de résistance dois-je utiliser pour une alimentation de 5 V ?

R : En utilisant la VF maximale (2,35 V) pour une marge de sécurité à IF=20 mA : R = (5 V - 2,35 V) / 0,020 A = 132,5 Ohms. Une résistance standard de 130 ou 150 Ohms serait appropriée. Vérifiez toujours le courant avec la VF réelle de votre classe de DEL.

Q : Puis-je piloter cette DEL à 30 mA pour plus de luminosité ?

R : Non. La caractéristique absolue maximale pour le courant direct continu (IF) est de 25 mA. Fonctionner à 30 mA dépasse cette valeur, ce qui réduira la fiabilité et la durée de vie, et peut provoquer une défaillance immédiate.

Q : Mon sac a été ouvert il y a 10 jours. Puis-je encore utiliser les DEL ?

R : Tout d'abord, vérifiez la carte indicateur d'humidité. Si elle indique une exposition (par ex., changement de couleur), vous devez sécher (bake) les DEL à 60°C pendant 24 heures avant utilisation pour éliminer l'humidité et éviter d'endommager les joints de soudure pendant la refusion.

Q : Comment interpréter les codes de classement sur l'étiquette ?

R : L'étiquette montre CAT (classe d'intensité lumineuse, par ex., N), HUE (classe de longueur d'onde/teinte, par ex., C14) et REF (classe de tension, par ex., 1). Cela vous indique la plage de performance spécifique des DEL sur cette bobine.

Q : Pourquoi la tension inverse nominale est-elle seulement de 5 V ?

R : Les DEL ne sont pas conçues pour fonctionner en polarisation inverse. La valeur nominale de 5 V est une tension de tenue pour la protection contre une connexion inverse accidentelle pendant les tests ou l'assemblage. Pour la protection du circuit contre les tensions inverses transitoires, une diode externe en parallèle (cathode vers anode) est recommandée.