Fiche technique LED CMS 17-21/T1D-CP2R1TY/3T - Blanc pur - 2.6-3.0V - 40mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La LED CMS 17-21 est un composant compact à montage en surface conçu pour les assemblages électroniques à haute densité. Son principal avantage réside dans son empreinte significativement réduite par rapport aux composants traditionnels à broches, permettant des conceptions de circuits imprimés (PCB) plus petites, une densité de composants accrue et contribuant finalement à la miniaturisation des équipements finaux. L'appareil est léger, ce qui le rend particulièrement adapté aux applications où l'espace et le poids sont des contraintes critiques.

Cette LED est de type monochrome, émettant une lumière blanche pure, et est construite avec une résine diffusante jaune. Elle est conforme aux principales normes environnementales et de sécurité, notamment sans plomb, conforme RoHS, conforme REACH UE et sans halogène (avec Brome <900 ppm, Chlore <900 ppm et Br+Cl < 1500 ppm). Le produit est fourni sur bande standard de 8 mm sur bobines de 7 pouces de diamètre, garantissant la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatiques pick-and-place et les processus standards de soudage par refusion infrarouge ou en phase vapeur.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Le fonctionnement sous ou à ces conditions n'est pas garanti.

• Tension inverse (V_R) : 5V. Note critique :Ce paramètre est défini uniquement pour les conditions de test infrarouge (IR). La LED n'est pas conçue pour fonctionner en polarisation inverse.
• Courant direct (I_F) :10 mA (continu).
• Courant direct de crête (I_FP) :100 mA, permis uniquement en conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 à 1 kHz.
• Dissipation de puissance (P_d) :40 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du corps humain (HBM) :150V. Des précautions contre l'électricité statique sont essentielles lors de la manipulation.
• Température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C.
• Température de stockage (T_stg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudure (T_sol) :Soudure par refusion : pic à 260°C pendant 10 secondes. Soudure manuelle : 350°C maximum pendant 3 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante (T_a) de 25°C et définissent les performances typiques du composant.

• Intensité lumineuse (I_v) :S'étend d'un minimum de 57,0 mcd à un maximum de 140,0 mcd pour un courant direct (I_F) de 5 mA. L'angle de vision typique (2θ_1/2) est de 150 degrés.
• Tension directe (V_F) :S'étend de 2,6V à 3,0V à I_F= 5 mA.
• Courant inverse (I_R) :Maximum de 50 μA lorsqu'une tension inverse (V_R) de 5V est appliquée (condition de test uniquement).

Tolérances importantes :L'intensité lumineuse a une tolérance de ±11 %, et la tension directe a une tolérance de ±0,05V par rapport aux valeurs centrales du bin.

3. Explication du système de tri (Binning)

Pour garantir des performances constantes en production, les LED sont triées en bins selon des paramètres clés.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en quatre bins (P2, Q1, Q2, R1) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à I_F= 5 mA.

• P2 :57,0 - 72,0 mcd
• Q1 :72,0 - 90,0 mcd
• Q2 :90,0 - 112,0 mcd
• R1 :112,0 - 140,0 mcd

3.2 Tri par tension directe

Les LED sont également triées par tension directe à I_F= 5 mA en quatre codes (28, 29, 30, 31).

• 28 :2,6 - 2,7V
• 29 :2,7 - 2,8V
• 30 :2,8 - 2,9V
• 31 :2,9 - 3,0V

3.3 Tri par coordonnées chromatiques

La constance de couleur est contrôlée par un tri basé sur les coordonnées chromatiques CIE 1931 (x, y) avec une tolérance de ±0,01. La fiche technique définit quatre bins spécifiques (1, 2, 3, 4), chacun spécifiant une zone quadrilatère sur le diagramme CIE pour garantir que la lumière blanche émise se situe dans un espace couleur étroitement contrôlé.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend plusieurs courbes caractéristiques qui illustrent le comportement du composant dans différentes conditions. Celles-ci sont cruciales pour la conception du circuit et la gestion thermique.

• Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V) :Montre la relation exponentielle. Une petite augmentation de tension au-delà du point de coude provoque une forte augmentation du courant, soulignant la nécessité d'un circuit de limitation de courant.
• Intensité lumineuse relative vs Courant direct :Démontre comment le flux lumineux augmente avec le courant, généralement de manière quasi-linéaire dans la plage de fonctionnement avant une éventuelle saturation ou baisse d'efficacité.
• Intensité lumineuse relative vs Température ambiante :Montre le coefficient de température négatif du flux lumineux. L'intensité lumineuse diminue lorsque la température de jonction augmente, ce qui est une considération critique pour les applications haute fiabilité ou haute température.
• Courbe de déclassement du courant direct :Dicte le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température augmente, le courant maximal doit être réduit pour rester dans les limites de dissipation de puissance et éviter la surchauffe.
• Diagramme de rayonnement :Un diagramme polaire montrant la distribution angulaire de l'intensité lumineuse, confirmant le large angle de vision de 150 degrés.
• Distribution spectrale :Un graphique traçant l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, caractérisant le contenu spectral de la lumière "blanche pure" émise.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La LED a une empreinte CMS compacte. Le dessin spécifie les dimensions clés, y compris la longueur, la largeur et la hauteur du corps, ainsi que la disposition et l'espacement des pastilles de soudure. Une marque de cathode est clairement indiquée sur le boîtier pour une orientation de polarité correcte lors de l'assemblage. Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0,1 mm.

5.2 Bobine, bande et emballage sensible à l'humidité

Le composant est fourni dans un format d'emballage résistant à l'humidité. Les éléments clés incluent :

• Bande porteuse :Contient les composants. Les dimensions pour la taille de poche, le pas et la largeur de bande sont fournies. Chaque bobine contient 3000 pièces.
• Dimensions de la bobine :Spécifications pour la bobine de 7 pouces de diamètre, y compris le diamètre du moyeu, le diamètre de la bride et la largeur.
• Sac barrière à l'humidité (MBB) :La bobine est scellée à l'intérieur d'un sac étanche à l'humidité en aluminium avec un dessiccant et une carte indicateur d'humidité pour protéger les LED de l'humidité ambiante, à laquelle elles sont sensibles.
• Explication de l'étiquette :L'étiquette d'emballage comprend des codes pour le numéro de pièce (P/N), la quantité (QTY) et les bins spécifiques pour l'Intensité lumineuse (CAT), la Chromaticité (HUE) et la Tension directe (REF).

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Précautions critiques

• Protection contre les surintensités :Une résistance de limitation de courant externe estobligatoire. La caractéristique I-V exponentielle de la LED signifie qu'une légère augmentation de tension peut entraîner une surintensité destructrice.
• Stockage :Le sac est sensible à l'humidité (MSL). Ne pas ouvrir avant d'être prêt à l'emploi. Après ouverture, utiliser dans les 168 heures (7 jours) dans un environnement ≤30°C et ≤60% HR. Les pièces non utilisées doivent être rescellées. Si le temps d'exposition est dépassé ou si le dessiccant indique de l'humidité, un séchage à 60 ±5°C pendant 24 heures est requis avant la refusion.
• Soudure :Suivre le profil de refusion sans plomb (pic à 260°C). La refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois. Éviter les contraintes mécaniques sur la LED pendant le chauffage et ne pas déformer le PCB après soudure.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

La LED CMS 17-21 est polyvalente et convient à diverses fonctions d'indication et de rétroéclairage basse puissance.

• Intérieur automobile :Rétroéclairage pour les instruments de tableau de bord, les interrupteurs et les panneaux de commande.
• Équipement de télécommunication :Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones et télécopieurs.
• Électronique grand public :Rétroéclairage plat pour petits écrans LCD, éclairage d'interrupteurs et éclairage de symboles.
• Indication générale :Toute application nécessitant un indicateur blanc compact, fiable et lumineux.

7.2 Considérations de conception

• Alimentation en courant :Toujours utiliser une résistance en série ou un pilote à courant constant réglé pour ≤10 mA de courant continu. Calculer la valeur de la résistance en fonction de la tension d'alimentation (V_cc), du bin de tension directe de la LED (V_F) et du courant souhaité (I_F) : R = (V_cc- V_F) / I_F.
• Gestion thermique :Bien que de faible puissance, assurer un cuivre de PCB adéquat ou un dégagement thermique si le fonctionnement est proche des valeurs maximales ou dans des températures ambiantes élevées. Se référer à la courbe de déclassement.
• Conception optique :Le large angle de vision de 150 degrés offre une bonne visibilité hors axe. Pour une lumière focalisée, une optique secondaire (lentille) peut être nécessaire.
• Protection ESD :Mettre en œuvre les procédures standard de manipulation ESD pendant l'assemblage, car le composant est sensible aux décharges électrostatiques.

8. Comparaison et différenciation techniques

La LED 17-21 offre des avantages distincts dans sa catégorie :

• Taille vs. composants à broches :Son principal avantage est la réduction drastique de l'espace sur carte par rapport aux LED traversantes (par exemple, LED 3mm ou 5mm), permettant des conceptions modernes et miniaturisées.
• Compatibilité :Une compatibilité totale avec les lignes d'assemblage SMT automatisées réduit les coûts de fabrication et améliore la fiabilité par rapport à l'insertion manuelle.
• Conformité environnementale :Être sans plomb, sans halogène et conforme RoHS/REACH répond aux exigences réglementaires mondiales strictes, ce qui n'est pas forcément le cas pour tous les composants LED anciens ou génériques.
• Tri (Binning) :Le tri détaillé pour l'intensité, la tension et la chromaticité permet un appariement plus précis de la couleur et de la luminosité dans les applications nécessitant une cohérence entre plusieurs LED, un différenciateur clé par rapport aux pièces non triées ou faiblement triées.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED directement depuis une alimentation logique 3,3V ou 5V ?

R : Non. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série. Sans elle, la tension directe n'est que d'environ 2,8V, donc connecter 3,3V directement provoquerait un courant excessif, risquant de détruire la LED instantanément.

Q : Pourquoi la tension inverse nominale n'est-elle que de 5V, et que signifie "pour test IR uniquement" ?

R : Cette LED, comme la plupart, est une diode avec une faible tension de claquage inverse. La valeur nominale de 5V est le maximum qu'elle peut supporter lors d'un test de contrôle qualité sans dommage. Elle n'estpasconçue pour fonctionner en polarisation inverse dans un circuit. Assurez-vous toujours de la polarité correcte.

Q : Comment interpréter les bins d'intensité lumineuse (P2, Q1, etc.) ?

R : Ces codes vous permettent de sélectionner des LED avec une luminosité minimale garantie pour votre conception. Par exemple, spécifier le bin R1 garantit que chaque LED sera entre 112 et 140 mcd à 5mA, offrant des performances prévisibles.

Q : Les instructions de stockage semblent strictes. Que se passe-t-il si je dépasse la durée de vie au sol de 7 jours ?

R : Les LED CMS peuvent absorber l'humidité de l'air. Pendant le soudage par refusion, cette humidité piégée peut s'évaporer rapidement, provoquant un délaminage interne ou un "effet pop-corn", qui fissure le boîtier et détruit le composant. Le séchage élimine cette humidité, rétablissant une condition sûre pour la refusion.

10. Cas pratique de conception

Scénario :Conception d'un panneau d'indicateurs d'état avec 10 LED blanches alimentées par un rail 5V. Une luminosité uniforme est importante.

Étapes de conception :

1. Sélection du bin :Choisir des LED du même bin d'intensité lumineuse (par exemple, Q2 : 90-112 mcd) et du même bin de chromaticité pour garantir une cohérence visuelle.
2. Calcul de la résistance limiteuse de courant :Utiliser le pire cas de V_Fdu bin. Pour le bin 30 (2,8-2,9V), utiliser V_F(max)= 2,9V pour une conception conservatrice. Cibler I_F= 8 mA (en dessous du maximum de 10 mA pour la marge).
   
   R = (5V - 2,9V) / 0,008A = 262,5 Ω. Sélectionner la valeur standard la plus proche, 270 Ω.
   
   Recalculer le courant réel : I_F= (5V - 2,8V) / 270 Ω ≈ 8,15 mA (en utilisant V_F(min)). Ceci est sûr et dans la condition de test du bin de 5mA.
3. Implantation :Placer les LED sur le PCB avec la polarité correcte (marque cathode). S'assurer que les pastilles du PCB correspondent au motif de pastilles recommandé dans le dessin de dimensions pour éviter le soulèvement (tombstoning) ou les mauvaises soudures.
4. Assemblage :Suivre les procédures de manipulation de l'humidité. Programmer le four à refusion sur le profil sans plomb recommandé avec un pic à 260°C.
5. Résultat :Un panneau indicateur fiable, uniformément lumineux, avec un courant contrôlé et un assemblage thermique/mécanique approprié.

11. Principe de fonctionnement

La LED 17-21 est une source de lumière à l'état solide basée sur une puce semi-conductrice. Le matériau de base est le Nitrure de Gallium-Indium (InGaN), capable d'émettre de la lumière dans le spectre bleu/ultraviolet. Pour produire de la lumière blanche, la puce est recouverte d'une couche de phosphore jaune (contenue dans le boîtier en résine diffusante jaune). Lorsque la puce émet de la lumière bleue, une partie est absorbée par le phosphore et réémise sous forme de lumière jaune. La combinaison de la lumière bleue restante et de la lumière jaune convertie est perçue par l'œil humain comme blanche. Cette technologie est connue sous le nom de LED blanche à conversion de phosphore.

12. Tendances technologiques

Le facteur de forme 17-21 représente un stade mature du développement des LED CMS. Les tendances actuelles de l'industrie pertinentes pour ces composants incluent :

• Efficacité accrue :Des améliorations continues dans la technologie des puces InGaN et les formulations de phosphore conduisent à une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt électrique), permettant une alimentation en courant plus faible ou un flux lumineux plus important à partir du même boîtier.
• Qualité de couleur :Les progrès se concentrent sur l'amélioration de l'Indice de Rendu des Couleurs (IRC) et l'obtention de points de couleur plus précis et constants (bins de chromaticité plus petits) pour les applications d'affichage et d'éclairage de haute qualité.
• Miniaturisation :Bien que la 17-21 soit déjà petite, la quête d'une électronique grand public toujours plus petite continue de pousser vers des boîtiers LED encore plus compacts (par exemple, tailles métriques 0402, 0201) avec des performances maintenues ou améliorées.
• Intégration :Une tendance vers l'intégration de plusieurs puces LED, de résistances de limitation de courant, voire de circuits de commande dans un module à boîtier unique pour simplifier la conception du circuit et économiser de l'espace sur carte.