Fiche technique DEL CMS 19-213 Orange Rouge - Dimensions du boîtier - Tension directe 2,0V - Puissance dissipée 60mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 19-213 est une DEL à montage en surface (CMS) conçue pour des applications miniatures et à haute densité. Elle utilise un matériau semi-conducteur AlGaInP pour émettre une lumière orange rougeâtre. Sa taille compacte et sa construction légère en font un choix idéal pour les conceptions électroniques modernes où l'espace est limité.

1.1 Avantages principaux

Les principaux avantages de ce composant incluent son empreinte significativement plus petite par rapport aux DEL à broches, permettant de réduire la taille des cartes et d'augmenter la densité d'intégration. Il est conditionné sur une bande de 8 mm sur un rouleau de 7 pouces de diamètre pour une compatibilité avec les équipements de placement automatisé. Le dispositif est sans plomb, conforme à la directive RoHS, conforme au règlement REACH de l'UE et répond aux normes sans halogène (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Applications cibles

Les applications typiques incluent le rétroéclairage des tableaux de bord et des interrupteurs, l'indication et le rétroéclairage dans les dispositifs de télécommunication tels que les téléphones et les télécopieurs, le rétroéclairage plat pour les écrans LCD, les interrupteurs et les symboles, ainsi que l'utilisation générale comme indicateur.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Tension inverse (VR) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct (IF) :25 mA. Le courant continu maximum autorisé à travers la DEL.
• Courant de crête direct (IFP) :60 mA. Il s'agit du courant pulsé maximum, spécifié avec un rapport cyclique de 1/10 et une fréquence de 1 kHz. Il ne doit pas être utilisé pour un fonctionnement continu.
• Puissance dissipée (Pd) :60 mW. La puissance maximale que le boîtier peut dissiper sans dépasser ses limites thermiques.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du corps humain (HBM) :2000 V. Cela indique la sensibilité du dispositif à l'électricité statique ; des procédures de manipulation ESD appropriées sont requises.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante garantie pour le fonctionnement du dispositif.
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudage (Tsol) :Soudage par refusion : pic à 260°C maximum pendant 10 secondes. Soudage manuel : 350°C maximum pendant 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres définissent la sortie lumineuse et les performances électriques dans des conditions de fonctionnement typiques (Ta=25°C, IF=20mA).

• Intensité lumineuse (Iv) :36,0 mcd (Min), 72,0 mcd (Max). La valeur typique se situe dans cette plage. La sortie réelle est triée (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ1/2) :120 degrés (Typique). Cet angle de vision large le rend adapté aux applications nécessitant un éclairage diffus.
• Longueur d'onde de crête (λp) :621 nm (Typique). La longueur d'onde à laquelle l'émission spectrale est la plus forte.
• Longueur d'onde dominante (λd) :605,5 nm (Min), 625,5 nm (Max). C'est la couleur perçue de la lumière et elle est également triée.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :18 nm (Typique). La largeur du spectre émis à la moitié de l'intensité de crête.
• Tension directe (VF) :1,75 V (Min), 2,00 V (Typ), 2,35 V (Max) à IF=20mA. Ce paramètre est trié et a un impact direct sur la conception de l'alimentation.
• Courant inverse (IR) :10 μA (Max) à VR=5V. Notez que le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; ce paramètre est uniquement pour les tests de courant de fuite.

3. Explication du système de tri

Pour assurer la cohérence de la production, les DEL sont triées en catégories (bins) en fonction de paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des critères de performance spécifiques pour leur application.

3.1 Tri par intensité lumineuse

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

• Catégorie N2 :36,0 mcd à 45,0 mcd
• Catégorie P1 :45,0 mcd à 57,0 mcd
• Catégorie P2 :57,0 mcd à 72,0 mcd

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

Les catégories sont définies par des valeurs minimales et maximales de longueur d'onde dominante à IF=20mA.

• Catégorie E1 :605,5 nm à 609,5 nm
• Catégorie E2 :609,5 nm à 613,5 nm
• Catégorie E3 :613,5 nm à 617,5 nm
• Catégorie E4 :617,5 nm à 621,5 nm
• Catégorie E5 :621,5 nm à 625,5 nm

3.3 Tri par tension directe

Les catégories sont définies par des valeurs minimales et maximales de tension directe à IF=20mA.

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

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans différentes conditions.

4.1 Distribution spectrale

La courbe montre une sortie spectrale typique centrée autour de 621 nm (longueur d'onde de crête) avec une largeur de bande d'environ 18 nm. Cela confirme l'émission monochromatique orange rougeâtre caractéristique du matériau AlGaInP.

4.2 Diagramme de rayonnement

Le diagramme polaire illustre la distribution spatiale de l'intensité lumineuse. L'angle de vision de 120 degrés est confirmé, montrant un diagramme d'émission quasi-Lambertien où l'intensité est maximale à 0° (perpendiculaire à la puce) et diminue progressivement vers les bords.

4.3 Courant direct vs. Tension directe

Cette courbe IV montre la relation exponentielle typique d'une diode. La tension directe augmente de manière logarithmique avec le courant. Cette courbe est essentielle pour déterminer le point de fonctionnement et concevoir le circuit de limitation de courant.

4.4 Intensité lumineuse relative vs. Courant direct

Cette courbe démontre que la sortie lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement spécifiée. Cependant, l'efficacité peut diminuer à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la chaleur.

4.5 Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante

Il s'agit d'une courbe critique pour la gestion thermique. L'intensité lumineuse diminue lorsque la température ambiante augmente. La courbe montre que la sortie peut chuter significativement lorsque la température approche la limite de fonctionnement maximale, soulignant la nécessité d'une dissipation thermique adéquate dans les environnements à haute température.

4.6 Courbe de déclassement du courant direct

Ce graphique définit le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Pour éviter la surchauffe et assurer la fiabilité, le courant direct doit être réduit lors d'un fonctionnement à des températures ambiantes élevées. Cette courbe est fondamentale pour une conception d'alimentation fiable.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif présente un boîtier CMS standard. Le dessin dimensionnel fournit les mesures critiques, y compris la longueur, la largeur, la hauteur du corps et l'espacement des plots. Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0,1 mm. Les dimensions exactes sont cruciales pour la conception de l'empreinte PCB et pour assurer un placement et un soudage corrects.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est généralement marquée sur le dispositif, souvent par une encoche, un point ou un marquage vert sur le boîtier. Une orientation correcte de la polarité lors de l'assemblage est essentielle pour un fonctionnement approprié.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de soudage par refusion sans plomb est recommandé : préchauffage entre 150-200°C pendant 60-120 secondes, temps au-dessus du liquidus (217°C) de 60-150 secondes, avec une température de pic ne dépassant pas 260°C pendant un maximum de 10 secondes. La vitesse de montée maximale est de 6°C/sec, et la vitesse de descente maximale est de 3°C/sec. 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 à souder doit être inférieure à 350°C, et le temps de contact par borne ne doit pas dépasser 3 secondes. Utilisez un fer à souder d'une capacité de 25W ou moins. Laissez un intervalle de plus de 2 secondes entre le soudage de chaque borne pour éviter un choc thermique.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les DEL sont conditionnées dans des sachets résistants à l'humidité avec un dessicant. Le sachet ne doit pas être ouvert avant que les composants ne soient prêts à être utilisés. Après ouverture, les DEL non utilisées doivent être stockées à 30°C ou moins et à une humidité relative de 60% ou moins. La "durée de vie au sol" après ouverture est de 168 heures (7 jours). Si ce délai est dépassé ou si l'indicateur de dessicant a changé de couleur, un traitement de séchage à 60 ±5°C pendant 24 heures est requis avant utilisation pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et du rouleau

Les composants sont fournis sur une bande porteuse de 8 mm de large enroulée sur un rouleau de 7 pouces de diamètre. Les dimensions du rouleau et des alvéoles de la bande porteuse sont fournies pour assurer la compatibilité avec les machines de placement automatique. Chaque rouleau contient 3000 pièces.

7.2 Informations sur l'étiquette

L'étiquette du rouleau contient des informations clés pour la traçabilité et l'identification : Numéro de produit client (CPN), Numéro de produit (P/N), Quantité emballée (QTY), Classe d'intensité lumineuse (CAT), Classe de chromaticité/longueur d'onde dominante (HUE), Classe de tension directe (REF) et Numéro de lot (LOT No).

8. Considérations de conception pour l'application

8.1 Limitation du courant

Critique :Une résistance de limitation de courant externe doit toujours être utilisée en série avec la DEL. La tension directe a un coefficient de température négatif et une tolérance serrée, ce qui signifie qu'une faible augmentation de la tension d'alimentation peut provoquer une augmentation importante, potentiellement destructrice, du courant. La valeur de la résistance doit être calculée sur la base de la tension d'alimentation (Vs), de la tension directe maximale (VF_max de la catégorie) et du courant direct souhaité (IF), en utilisant la formule : R = (Vs - VF_max) / IF.

8.2 Gestion thermique

Bien que le boîtier soit petit, la puissance dissipée (jusqu'à 60 mW) doit être prise en compte, en particulier à haute température ambiante ou lors d'un pilotage à fort courant. Utilisez la courbe de déclassement pour sélectionner un courant de fonctionnement approprié. Assurez-vous que le PCB dispose d'une surface de cuivre ou de vias thermiques suffisante pour évacuer la chaleur des plots de la DEL, en particulier dans les espaces clos ou les configurations à haute densité.

8.3 Conception optique

L'angle de vision de 120 degrés fournit un éclairage large et diffus. Pour les applications nécessitant une lumière focalisée ou dirigée, des optiques secondaires (lentilles, guides de lumière) seront nécessaires. La couleur de la résine transparente assure une absorption minimale de la lumière émise.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux anciennes DEL traversantes, ce type CMS offre une empreinte et un profil considérablement réduits, permettant des produits finaux plus minces et plus compacts. Sa compatibilité avec l'assemblage automatisé réduit les coûts de fabrication et améliore la précision du placement. La technologie AlGaInP offre une haute efficacité et une bonne pureté de couleur dans le spectre orange-rouge. Le système de tri complet offre aux concepteurs la possibilité de sélectionner des composants avec des caractéristiques optiques et électriques étroitement contrôlées, ce qui est crucial pour les applications nécessitant une apparence uniforme ou un appariement de courant précis dans les matrices.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quel est l'objectif des différents codes de tri ?

Le tri assure la cohérence de la couleur et de la luminosité au sein d'un lot de production. Par exemple, dans une matrice de DEL, spécifier les mêmes catégories d'intensité lumineuse (CAT) et de longueur d'onde dominante (HUE) donnera une apparence visuelle uniforme. Spécifier une catégorie de tension directe (REF) peut aider à concevoir des circuits de pilotage plus simples et plus uniformes.

10.2 Puis-je piloter cette DEL sans résistance de limitation de courant ?

No.Cela est fortement déconseillé et conduira probablement à une défaillance immédiate. La caractéristique V-I de la DEL est exponentielle, et même une source de tension régulée avec un léger bruit ou une tolérance peut faire dépasser le courant la valeur maximale absolue.

10.3 Pourquoi y a-t-il une limite de temps de stockage après ouverture du sachet ?

Les boîtiers CMS peuvent absorber l'humidité de l'atmosphère. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut s'évaporer rapidement, créant une pression interne qui peut fissurer le boîtier (effet "pop-corn"). La durée de vie au sol de 168 heures et les instructions de séchage sont essentielles pour prévenir ce mode de défaillance.

10.4 Comment interpréter la valeur de courant de crête direct ?

Le courant de crête direct de 60 mA (IFP) est uniquement pour un fonctionnement pulsé, avec un rapport cyclique de 10% (1/10) et à 1 kHz. Il ne doit pas être utilisé pour dimensionner le courant de fonctionnement continu. Le courant continu maximum est de 25 mA (IF). Les impulsions peuvent être utilisées pour le multiplexage ou pour obtenir une luminosité instantanée plus élevée, mais le courant moyen et la puissance dissipée doivent rester dans les limites.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour une unité de contrôle industriel.Le panneau nécessite plusieurs indicateurs orange rougeâtre uniformes. Le concepteur sélectionnerait d'abord la catégorie d'intensité lumineuse appropriée (par exemple, P1 pour une luminosité moyenne) et la catégorie de longueur d'onde dominante (par exemple, E3 pour une teinte orange spécifique) pour assurer une cohérence visuelle sur tous les indicateurs. Un circuit de pilotage à courant constant réglé à 20 mA serait conçu, avec la valeur de la résistance de limitation calculée en utilisant la VF maximale de la catégorie de tension sélectionnée (par exemple, Catégorie 1 : 2,15V max). Le placement PCB inclurait un dégagement thermique adéquat pour les plots de la DEL, car le boîtier peut être soumis à des températures ambiantes élevées. L'équipe de production suivrait les procédures de manipulation de l'humidité, planifiant l'assemblage des cartes dans la durée de vie au sol après ouverture du rouleau ou en effectuant le cycle de séchage nécessaire.

12. Principe de fonctionnement

Cette DEL est basée sur une puce semi-conductrice en Phosphure d'Aluminium Gallium Indium (AlGaInP). Lorsqu'une tension directe supérieure à la tension de seuil de la diode (environ 1,8-2,2V) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active du semi-conducteur. Ces porteurs de charge se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique de l'alliage AlGaInP détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, orange rougeâtre (~621 nm). La puce est encapsulée dans une résine époxy transparente qui protège le semi-conducteur, façonne le faisceau lumineux et fournit la structure mécanique pour le montage en surface.

13. Tendances technologiques

La tendance générale des DEL CMS va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), des tailles de boîtier plus petites pour une densité accrue et une fiabilité améliorée dans des conditions difficiles (température, humidité plus élevées). L'accent est également mis sur des tolérances de tri plus serrées pour répondre aux exigences d'applications telles que les affichages couleur complets et l'éclairage automobile, où l'uniformité de la couleur et de la luminosité est primordiale. De plus, les progrès dans les matériaux d'encapsulation visent à améliorer la résistance aux contraintes thermiques et à la dégradation par la lumière bleue/UV pour des durées de vie opérationnelles plus longues. Le passage à des matériaux sans plomb et sans halogène, comme on le voit dans ce composant, reflète les tendances environnementales et réglementaires plus larges de l'industrie électronique.