Fiche technique LED CMS 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T - Blanc Pur - 5mA - 2.7-3.2V - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED à montage en surface (CMS) identifiée comme 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T. Ce composant est une LED monochrome blanc pur conçue pour les processus d'assemblage électronique modernes. Son boîtier CMS compact offre des avantages significatifs par rapport aux composants traditionnels à broches, permettant la conception de cartes de circuits imprimés (PCB) plus petites, une densité de composants plus élevée et, in fine, des équipements finaux plus compacts. La légèreté du boîtier le rend en outre adapté aux applications miniatures et portables.

1.1 Caractéristiques principales et conformité

La LED est fournie sur une bande de 8 mm enroulée sur une bobine de 7 pouces de diamètre, la rendant entièrement compatible avec les équipements automatisés standard de prélèvement et de placement pour la production en grande série. Elle est conçue pour être traitée à l'aide des techniques de soudage par refusion infrarouge et en phase vapeur. Le dispositif est fabriqué à partir de matériaux sans plomb (Pb-free) et intègre une protection contre les décharges électrostatiques (ESD). Il est conforme aux principales réglementations environnementales et de sécurité, notamment la directive européenne RoHS (Restriction des substances dangereuses), le règlement REACH (Enregistrement, évaluation, autorisation et restriction des produits chimiques), et est classé comme sans halogène, avec une teneur en brome (Br) et chlore (Cl) inférieure à 900 ppm chacun et leur somme inférieure à 1500 ppm.

1.2 Applications cibles

Cette LED est polyvalente et trouve son utilité dans divers rôles d'éclairage et d'indication. Les applications principales incluent le rétroéclairage des tableaux de bord d'instrumentation et des commutateurs à membrane. Dans les équipements de télécommunication, elle peut servir d'indicateur d'état ou de rétroéclairage pour des appareils tels que les téléphones et les télécopieurs. Elle convient également pour fournir un rétroéclairage plat pour les affichages à cristaux liquides (LCD), les panneaux de commutateurs et les symboles. Sa nature polyvalente permet son utilisation dans une large gamme d'électronique grand public et industrielle nécessitant une source de lumière blanche compacte et fiable.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

Cette section fournit une analyse détaillée des limites et caractéristiques électriques, optiques et thermiques de la LED. La compréhension de ces paramètres est cruciale pour une conception de circuit fiable et pour garantir des performances à long terme.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Ces valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C et ne doivent en aucun cas être dépassées en conditions de fonctionnement. Les limites clés sont :

• Tension inverse (VR) :5V. L'application d'une tension de polarisation inverse supérieure à cette valeur peut entraîner la rupture de la jonction semi-conductrice de la LED.
• Courant direct continu (IF) :10mA. C'est le courant continu maximal qui peut traverser la LED en continu.
• Courant direct de crête (IFP) :100mA. C'est le courant pulsé maximal autorisé, spécifié avec un rapport cyclique de 1/10 et une fréquence de 1 kHz. Il convient pour des flashs brefs et de haute intensité.
• Dissipation de puissance (Pd) :40mW. C'est la quantité maximale de puissance que le dispositif peut dissiper sous forme de chaleur, calculée comme Tension Directe (VF) × Courant Direct (IF).
• Résistance aux décharges électrostatiques (HBM) :2000V. Le dispositif peut résister à une décharge électrostatique jusqu'à ce niveau selon le modèle du corps humain (HBM), indiquant une bonne robustesse à la manipulation.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle la LED est conçue pour fonctionner.
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +90°C. La plage de température pour stocker le dispositif lorsqu'il n'est pas alimenté.
• Température de soudage :Le boîtier peut résister à un soudage par refusion avec une température de pointe de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes, ou à un soudage manuel à 350°C pendant jusqu'à 3 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les caractéristiques électro-optiques sont mesurées à Ta=25°C et avec un courant de test standard (IF) de 5mA. Elles représentent les paramètres de performance typiques.

• Intensité lumineuse (Iv) :Le flux lumineux varie d'un minimum de 57,0 millicandelas (mcd) à un maximum de 112,0 mcd. La valeur typique se situe dans cette plage, et des classes de tri spécifiques sont définies (voir Section 3). La tolérance est de ±11%.
• Angle de vision (2θ1/2) :L'angle de vision typique, défini comme l'angle où l'intensité tombe à la moitié de sa valeur de crête, est de 130 degrés. Cela indique un motif d'émission large et diffus, adapté à l'éclairage de surface.
• Tension directe (VF) :La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit 5mA varie typiquement de 2,70V à 3,20V. La tolérance est de ±0,05V. Ce paramètre est critique pour la conception du circuit de limitation de courant.

3. Explication du système de tri

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en "classes" en fonction de paramètres de performance clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de luminosité et électriques pour leur application.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Le flux lumineux est catégorisé en trois classes (P2, Q1, Q2) lorsqu'il est mesuré à IF=5mA :

• Classe P2 :57,0 mcd (Min) à 72,0 mcd (Max)
• Classe Q1 :72,0 mcd (Min) à 90,0 mcd (Max)
• Classe Q2 :90,0 mcd (Min) à 112,0 mcd (Max)

Le code de classe spécifique (par exemple, Q2 dans la référence 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T) indique le flux lumineux minimum garanti pour cette unité particulière.

3.2 Tri par tension directe

La tension directe est catégorisée en cinq classes (29 à 33) à IF=5mA :

• Classe 29 :2,70V à 2,80V
• Classe 30 :2,80V à 2,90V
• Classe 31 :2,90V à 3,00V
• Classe 32 :3,00V à 3,10V
• Classe 33 :3,10V à 3,20V

Ce tri aide à concevoir les alimentations et à prédire plus précisément la consommation de courant sur un lot de LED.

3.3 Tri par coordonnées chromatiques

La couleur de la lumière blanche est définie par ses coordonnées chromatiques (x, y) sur le diagramme CIE 1931. La fiche technique définit six classes (1 à 6), chacune spécifiant une zone quadrilatère sur le diagramme de couleur. Les coordonnées des quatre coins de chaque classe sont fournies. Cela garantit que la lumière blanche émise se situe dans un espace colorimétrique spécifique et contrôlé. La tolérance pour ces coordonnées est de ±0,01.

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques fournissent une compréhension plus approfondie du comportement de la LED dans des conditions variables.

4.1 Courant direct vs. tension directe (Courbe I-V)

La courbe I-V montre la relation exponentielle entre le courant et la tension. Pour cette LED, à une température ambiante fixe de 25°C, la tension directe augmente avec l'augmentation du courant. Cette courbe est essentielle pour déterminer le point de fonctionnement et la valeur de la résistance série nécessaire pour obtenir un courant souhaité.

4.2 Intensité lumineuse relative vs. courant direct

Ce graphique montre comment le flux lumineux augmente avec le courant direct. Il montre généralement une relation quasi linéaire aux courants plus faibles, qui peut saturer aux courants plus élevés en raison d'effets thermiques et d'efficacité. La courbe est tracée sur une échelle semi-logarithmique, montrant l'intensité de 10% à 1000% par rapport à une référence.

4.3 Intensité lumineuse relative vs. température ambiante

L'efficacité de la LED diminue lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe trace le flux lumineux relatif en fonction de la température ambiante (Ta). Elle montre généralement un pic près de la température ambiante, avec une diminution du flux lorsque la température augmente ou diminue significativement. Ceci est critique pour les applications fonctionnant dans des environnements thermiques non idéaux.

4.4 Courbe de déclassement du courant direct

Pour éviter la surchauffe, le courant direct continu maximal autorisé doit être réduit à mesure que la température ambiante augmente. Cette courbe de déclassement spécifie le courant de fonctionnement sûr pour des températures ambiantes supérieures à 25°C jusqu'à la température de fonctionnement maximale.

4.5 Distribution spectrale

La courbe de distribution spectrale de puissance montre l'intensité de la lumière émise à chaque longueur d'onde. Pour une LED blanche basée sur une puce bleue InGaN avec un phosphore jaune (comme indiqué dans le guide de sélection), le spectre montrera généralement un pic bleu dominant provenant de la puce et une émission jaune/verte plus large provenant du phosphore, se combinant pour produire de la lumière blanche.

4.6 Diagramme de rayonnement

Un diagramme polaire illustre la distribution spatiale de l'intensité lumineuse. Le diagramme fourni, avec des valeurs d'intensité normalisées à différents angles, confirme le large angle de vision de 130 degrés, montrant un motif d'émission lambertien ou quasi-lambertien où l'intensité est maximale à 0 degré (perpendiculaire à la surface émettrice) et diminue vers les côtés.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La fiche technique inclut un dessin mécanique détaillé du boîtier de la LED. Les dimensions clés incluent la longueur, la largeur et la hauteur globales, ainsi que la taille et la position des pastilles de soudure (anode et cathode). Le dessin spécifie les tolérances, généralement de ±0,1 mm sauf indication contraire. L'interprétation correcte de ce dessin est vitale pour la conception de l'empreinte PCB afin d'assurer un soudage et un alignement corrects.

5.2 Identification de la polarité

Le dessin du boîtier indique clairement quelle pastille de soudure correspond à l'anode (positif) et à la cathode (négatif). Une connexion de polarité incorrecte empêchera la LED de s'allumer et pourrait dépasser la tension inverse nominale.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Nécessité d'une limitation de courant

Critique :Une résistance de limitation de courant externe (ou un pilote à courant constant)doitêtre utilisée en série avec la LED. La tension directe de la LED a un coefficient de température négatif et une petite variation peut entraîner un grand changement de courant en raison de ses caractéristiques de diode. Un fonctionnement sans contrôle du courant conduira presque certainement à un emballement thermique et à une défaillance rapide.

6.2 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont emballées dans un sac barrière résistant à l'humidité avec un dessiccant pour éviter l'absorption d'humidité atmosphérique, ce qui peut provoquer un "effet pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant le soudage par refusion.

• Avant ouverture :Stocker à ≤ 30°C et ≤ 90% d'Humidité Relative (HR).
• Après ouverture :La "durée de vie au sol" (temps pendant lequel les composants peuvent être exposés aux conditions ambiantes de l'usine) est de 1 an à ≤ 30°C et ≤ 60% HR. Les pièces non utilisées doivent être rescellées dans un sac étanche à l'humidité avec un dessiccant frais.
• Séchage :Si l'indicateur de dessiccant montre une saturation ou si le temps d'exposition est dépassé, les composants doivent être séchés à 60 ± 5°C pendant 24 heures pour éliminer l'humidité avant soudage.

6.3 Profil de soudage par refusion

Un profil de température de refusion sans plomb recommandé est fourni :

• Préchauffage :Montée de la température ambiante à 150-200°C sur 60-120 secondes.
• Trempage/Préfusion :Maintenir au-dessus de 217°C (le point de fusion de la soudure sans plomb) pendant 60-150 secondes.
• Refusion :La température de pointe ne doit pas dépasser 260°C, et le temps au-dessus de 255°C doit être limité à 30 secondes maximum. Le temps au pic réel doit être de 10 secondes maximum.
• Refroidissement :La vitesse de refroidissement maximale est spécifiée à 6°C/seconde.

Notes importantes :Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois. Éviter les contraintes mécaniques sur la LED pendant le chauffage, et ne pas déformer le PCB après soudage, car cela peut endommager les soudures ou le composant lui-même.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies dans une bande porteuse emboutie pour une manipulation automatisée.

• Bobine :Bobine standard de 7 pouces (178 mm) de diamètre.
• Largeur de bande : 8mm.
• Pas des alvéoles & Quantité :Les dimensions de la bande porteuse sont spécifiées pour contenir 3000 pièces par bobine.
• Dimensions de la bobine :Des dessins détaillés montrent le diamètre du moyeu de la bobine, le diamètre de la bride et la largeur totale.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette d'emballage contient plusieurs codes :

• CPN :Numéro de produit du client (optionnel).
• P/N :Le numéro de pièce complet du fabricant (par exemple, 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T).
• QTY :Quantité emballée sur la bobine.
• CAT :Classe d'intensité lumineuse (par exemple, Q2).
• HUE :Classe de coordonnées chromatiques et de longueur d'onde dominante.
• REF :Classe de tension directe (par exemple, 29-33).
• LOT No :Numéro de lot pour la traçabilité.

8. Considérations de conception pour l'application

8.1 Conception du circuit de commande

La méthode de commande la plus courante est une résistance série. La valeur de la résistance (R) est calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (Valim - VF) / IF. Choisissez VF à partir de la valeur maximale absolue ou d'une valeur conservatrice dans la plage de tri pour garantir que le courant ne dépasse pas les limites même avec des variations de composants. Par exemple, avec une alimentation de 5V et en utilisant VF_max de 3,2V pour un IF cible de 5mA : R = (5V - 3,2V) / 0,005A = 360Ω. La valeur standard la plus proche (par exemple, 390Ω) serait sélectionnée, résultant en un courant légèrement inférieur. Pour une précision ou des tensions d'alimentation variables, des pilotes à courant constant sont recommandés.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible (max 40mW), une gestion thermique efficace sur le PCB reste importante pour maintenir le flux lumineux et la longévité, en particulier à des températures ambiantes élevées ou lorsqu'elle est pilotée près du courant maximal. Assurez-vous que le PCB dispose d'une surface de cuivre adéquate connectée à la pastille thermique de la LED (si présente) ou aux pastilles de soudure pour servir de dissipateur thermique. Suivez la courbe de déclassement du courant pour un fonctionnement à température élevée.

8.3 Intégration optique

Le large angle de vision de 130 degrés rend cette LED adaptée aux applications nécessitant un éclairage uniforme et diffus sur une surface, comme derrière un guide de lumière ou un panneau diffuseur. Pour une lumière plus focalisée, des lentilles ou des réflecteurs externes seraient nécessaires. La résine diffusante jaune aide à diffuser la lumière, contribuant au large angle de vision.

9. Comparaison technique et positionnement

Cette LED, basée sur ses paramètres, est positionnée comme une source d'éclairage blanc polyvalente et basse consommation. Comparée aux anciennes LED traversantes, son format CMS offre des économies d'espace significatives et une efficacité de fabrication accrue. Dans le paysage des LED blanches CMS, ses principaux points de différenciation sont sa combinaison spécifique d'une tension directe relativement basse (compatible avec les alimentations logiques 3,3V), d'une intensité lumineuse modérée adaptée à l'indication et au rétroéclairage local, et de sa conformité aux normes environnementales modernes (sans halogène, sans plomb). Ce n'est pas une LED haute puissance ou haute luminosité pour l'éclairage principal, mais elle est optimisée pour un éclairage secondaire compact et fiable et l'indication d'état.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quelle résistance faut-il pour une alimentation de 3,3V ?

En utilisant une VF conservatrice de 3,2V et un IF cible de 5mA : R = (3,3V - 3,2V) / 0,005A = 20Ω. C'est une résistance très faible, et le courant sera très sensible aux variations de VF et de tension d'alimentation. Il est recommandé d'utiliser un pilote à courant constant ou d'envisager d'utiliser un courant cible plus faible (par exemple, 3-4mA) pour les systèmes 3,3V, ou de choisir une LED avec une classe VF plus basse.

10.2 Peut-on la piloter avec un signal PWM pour le gradation ?

Oui, la modulation de largeur d'impulsion (PWM) est une excellente méthode pour graduer les LED. Elle consiste à allumer et éteindre la LED à une fréquence suffisamment élevée pour être imperceptible à l'œil humain (typiquement >100 Hz). Le flux lumineux moyen est proportionnel au rapport cyclique. Cette méthode maintient mieux la température de couleur que la gradation analogique (réduction de courant). Assurez-vous que le courant de crête dans chaque impulsion ne dépasse pas la valeur nominale du Courant Direct de Crête (IFP) de 100mA.

10.3 Pourquoi l'intensité lumineuse est-elle donnée en mcd au lieu de lumens ?

Les millicandelas (mcd) mesurent l'intensité lumineuse, c'est-à-dire la quantité de lumière émise dans une direction particulière. Les lumens mesurent le flux lumineux total (flux lumineux dans toutes les directions). Pour un composant directionnel comme une LED avec un angle de vision défini, le mcd est une spécification courante. Le flux lumineux peut être approximé si le diagramme de rayonnement est connu, mais à des fins de comparaison et d'indication, le mcd est la norme.

10.4 Que signifie le "T1D" dans la référence ?

Bien que non explicitement décodé dans cette fiche technique, dans les conventions de dénomination courantes de l'industrie pour ces LED CMS, "T1" fait souvent référence à la taille/au style du boîtier (une empreinte CMS à 2 pastilles spécifique), et "D" peut faire référence à la couleur (Diffus) ou à une autre variante. Les paramètres de performance critiques sont définis par les codes de classe suivants (AP2Q2QY).

11. Étude de cas d'intégration : Rétroéclairage d'un commutateur de tableau de bord

Scénario :Conception du rétroéclairage pour un commutateur de tableau de bord automobile nécessitant un éclairage blanc uniforme et de faible niveau sur une petite icône.

Mise en œuvre :Une seule LED 19-117 est placée sous un capot de commutateur translucide. La LED est pilotée à partir du système 12V du véhicule via une résistance série. La résistance est calculée pour un courant sûr de 8mA (inférieur au maximum de 10mA) en utilisant une VF élevée de 3,2V : R = (12V - 3,2V) / 0,008A = 1,1 kΩ. Une résistance de 1,2 kΩ est sélectionnée, donnant ~7,3mA. Le large angle de vision de 130 degrés garantit que l'icône est uniformément éclairée sans points chauds. La plage de température de fonctionnement de la LED (-40°C à +85°C) couvre confortablement l'environnement automobile. La conformité sans plomb et sans halogène répond aux normes de l'industrie automobile.

12. Principe technologique

Cette LED blanche fonctionne sur le principe de la conversion par phosphore. L'élément semi-conducteur central est une puce de Nitrure de Gallium et d'Indium (InGaN) qui émet de la lumière bleue lorsqu'un courant électrique traverse sa jonction p-n (électroluminescence). Cette lumière bleue n'est pas émise directement. Au lieu de cela, elle frappe une couche de matériau phosphorescent jaune (par exemple, du Grenat d'Aluminium et d'Yttrium dopé au Cérium, YAG:Ce) qui est déposée sur ou autour de la puce. Le phosphore absorbe une partie des photons bleus et réémet des photons sur un large spectre dans la région jaune. La combinaison de la lumière bleue non absorbée restante et de la lumière jaune nouvellement générée est perçue par l'œil humain comme de la lumière blanche. Les rapports spécifiques de bleu et de jaune, contrôlés par la composition et l'épaisseur du phosphore, déterminent la température de couleur corrélée (CCT) de la lumière blanche, qui est gérée via le processus de tri chromatique.

13. Tendances de l'industrie

La tendance générale des LED CMS pour l'indication et le rétroéclairage local continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumens ou de mcd par watt), ce qui permet soit un flux lumineux plus important à puissance égale, soit une consommation d'énergie réduite pour une même luminosité. Il y a également une poussée vers une meilleure cohérence des couleurs (tri plus serré) et une fiabilité accrue dans des conditions difficiles. L'adoption de matériaux de boîtier avancés améliore les performances thermiques, permettant des courants de commande plus élevés dans la même empreinte. De plus, l'intégration avec des circuits de contrôle embarqués (par exemple, des circuits intégrés de commande dans le même boîtier) est une tendance croissante pour simplifier la conception des systèmes. Les normes de conformité environnementale mises en évidence dans cette fiche technique (RoHS, REACH, sans halogène) sont devenues des exigences de base dans l'industrie électronique mondiale.