LED CMS 0201 Blanc/Jaune - Boîtier 0.6x0.3x0.3mm - Tension 2.6-3.2V - Puissance 96mW - Fiche Technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) miniature à montage en surface (CMS) de format 0201. Ces LED sont conçues pour les processus d'assemblage automatisé de cartes de circuits imprimés (PCB) et sont idéales pour les applications où l'espace est limité et la densité de composants critique. La couleur principale émise pour cette référence spécifique est un blanc avec une lentille jaune, offrant un point de chromaticité spécifique.

Les principaux avantages de ce composant incluent son empreinte extrêmement réduite, sa compatibilité avec les équipements de placement automatique à haut volume et son aptitude aux processus de soudage par refusion infrarouge (IR) sans plomb. Il est conçu pour être conforme aux normes RoHS (Restriction des Substances Dangereuses).

Les marchés et applications cibles sont vastes, englobant les équipements de télécommunications, les appareils de bureautique, les appareils électroménagers, les systèmes de contrôle industriel et divers produits électroniques grand public. Les utilisations typiques incluent les indicateurs d'état, le rétroéclairage de panneaux avant et l'éclairage de faible niveau pour signaux ou symboles.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Dissipation de puissance (Pd) :96 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dépasser ses limites thermiques.
• Courant direct de crête (I_F(peak)) :100 mA. C'est le courant direct instantané maximal autorisé, généralement spécifié dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms) pour éviter la surchauffe.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle la LED est conçue pour fonctionner correctement.
• Plage de température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C. La plage de température pour stocker le composant lorsqu'il n'est pas alimenté.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante standard (T_a) de 25°C et un courant direct (I_F) de 20 mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_V) :1500 - 2900 mcd (millicandela). Ceci définit la quantité de lumière visible émise dans la direction principale d'observation. La large plage indique qu'un système de tri (binning) est utilisé (voir Section 3). La mesure utilise un capteur filtré pour correspondre à la réponse photopique standard (œil humain) CIE.
• Angle de vision (2θ_1/2) :110 degrés (typique). C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur axiale maximale. Un angle de 110° indique un profil d'émission large et diffus, adapté à l'éclairage de zone plutôt qu'à un faisceau focalisé.
• Coordonnées de chromaticité (x, y) :(0.3100, 0.3100) typique. Ces coordonnées sur le diagramme de chromaticité CIE 1931 définissent le point de couleur précis de la lumière blanche émise. Ce point correspond à un blanc avec une température de couleur corrélée (TCC) spécifique.
• Tension directe (V_F) :2.6 V (Min) - 3.2 V (Max) à 20mA. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit le courant spécifié. Cette plage est critique pour la conception du circuit de commande.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (Max) à V_R= 5V. Le faible courant de fuite lorsqu'une tension inverse est appliquée.Important :Ce composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; ce paramètre est uniquement à des fins de test.

3. Explication du système de tri (Binning)

Pour assurer l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en catégories de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de tension, de luminosité et de couleur.

3.1 Tri par tension directe (V_F)

Les LED sont catégorisées en fonction de leur chute de tension directe à 20mA.

• Catégorie D8 : V_F= 2.6V à 2.9V
• Catégorie D9 : V_F= 2.9V à 3.2V
• La tolérance au sein de chaque catégorie est de ±0.10V.

3.2 Tri par intensité lumineuse (I_V)

Les LED sont triées selon leur puissance optique de sortie.

• Catégorie X1 : I_V= 1500.0 mcd à 2100.0 mcd
• Catégorie X2 : I_V= 2100.0 mcd à 2900.0 mcd
• La tolérance au sein de chaque catégorie est de ±11%.

3.3 Tri par couleur (Chromaticité)

C'est le tri le plus critique pour l'uniformité des couleurs. Les LED sont triées dans des quadrilatères spécifiques sur le diagramme de chromaticité CIE, définis par quatre points de coordonnées (x, y).

• Catégories définies :Y2, W1, X1, W2. Chaque code de catégorie représente une région spécifique sur la carte des couleurs.
• Le point de chromaticité typique (0.3100, 0.3100) se situe dans ces régions définies.
• La tolérance sur chaque catégorie de teinte (coordonnée x, y) est de ±0.01.

Ce tri multidimensionnel (V_F, I_V, Couleur) garantit que les LED d'un même lot de production ont des propriétés électriques et optiques étroitement appariées, ce qui est essentiel pour les applications nécessitant une apparence uniforme, comme les réseaux de rétroéclairage ou les groupes d'indicateurs d'état.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique, leurs implications sont standard.

• Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V) :Cette courbe est exponentielle. La V_Fspécifiée à 20mA est le point de fonctionnement. De petites augmentations de tension entraînent de fortes augmentations de courant, nécessitant un circuit limiteur de courant (par exemple, une résistance série ou un pilote à courant constant) pour éviter l'emballement thermique.
• Intensité lumineuse vs Courant direct :La sortie lumineuse est généralement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement. Cependant, l'efficacité peut diminuer à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la chaleur.
• Intensité lumineuse vs Température ambiante :La sortie lumineuse des LED diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. Fonctionner à la limite supérieure de la plage de température (85°C) entraînera une intensité lumineuse inférieure à celle à 25°C. Cette déclassement doit être pris en compte dans la conception thermique.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le composant est conforme au contour de boîtier standard EIA 0201. Les dimensions clés (en millimètres) sont :

• Longueur du boîtier : 0.6 mm (tolérance ±0.2 mm)
• Largeur du boîtier : 0.3 mm (tolérance ±0.2 mm)
• Hauteur du boîtier : 0.3 mm (tolérance ±0.2 mm)

La couleur de la lentille est jaune, ce qui filtre la lumière blanche émise pour obtenir la chromaticité finale. La cathode est généralement identifiée par un marquage ou une géométrie de pastille spécifique sur la bande et la bobine.

5.2 Patron de pastilles PCB recommandé

Un agencement de pastilles de soudure suggéré est fourni pour le soudage par refusion infrarouge ou en phase vapeur. Ce patron est conçu pour assurer la formation fiable des joints de soudure, un bon auto-alignement pendant la refusion et une résistance mécanique suffisante. Suivre le patron de pastilles recommandé est crucial pour éviter le "tombstoning" (composant dressé sur la tranche) ou de mauvais joints de soudure, surtout avec des composants aussi miniatures.

6. Guide de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR

Le composant est compatible avec les processus de refusion IR sans plomb (Pb-free) selon la norme J-STD-020B. Un profil générique est suggéré :

• Préchauffage :150-200°C pendant un maximum de 120 secondes pour augmenter lentement la température et activer la flux.
• Température de pic :Maximum de 260°C. Le temps au-dessus du liquidus (typiquement ~217°C pour la soudure sans plomb) doit être contrôlé.
• Durée totale de soudage :Maximum 10 secondes à la température de pic, avec un maximum de deux cycles de refusion autorisés.

Note :Le profil optimal dépend de l'assemblage PCB spécifique (épaisseur de la carte, nombre de couches, autres composants, pâte à souder). Le profil fourni est une cible ; une caractérisation du processus est nécessaire.

6.2 Soudage manuel (si nécessaire)

Si une retouche manuelle est requise, une extrême prudence est nécessaire :

• Température du fer à souder :Maximum 300°C.
• Temps de contact :Maximum 3 secondes par joint.
• Limite :Un seul cycle de soudage. La masse thermique est très faible, le rendant sensible à la surchauffe.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est requis, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés pour éviter d'endommager le boîtier plastique ou la lentille.

• Recommandé :Alcool éthylique ou alcool isopropylique.
• Processus :Immerger à température normale pendant moins d'une minute. Ne pas utiliser le nettoyage par ultrasons à moins qu'il ne soit vérifié comme sûr pour le boîtier.
• À éviter :Nettoyants chimiques non spécifiés ou agressifs.

7. Conditionnement et manutention

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis dans une bande porteuse embossée standard de l'industrie pour une manutention automatisée.

• Diamètre de la bobine :7 pouces (178 mm).
• Largeur de la bande :12 mm.
• Quantité par bobine :4000 pièces (bobine complète).
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les bobines partielles.
• Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481. La bande possède un couvercle pour protéger les composants.

7.2 Sensibilité à l'humidité et stockage

Le boîtier plastique est sensible à l'humidité (MSL).

• Sac scellé (avec dessiccant) :Stocker à ≤30°C et ≤70% HR. La durée de conservation est d'un an à partir de la date de scellement du sac.
• Après ouverture du sac :La "durée de vie au sol" commence. Stocker à ≤30°C et ≤60% HR.
• Limite de temps critique :Les composants doivent être soumis au soudage par refusion IR dans les168 heures (7 jours)d'exposition aux conditions ambiantes de l'usine après ouverture du sac.
• Stockage prolongé (ouvert) :Stocker dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote.
• Durée de vie au sol dépassée :Si les composants sont exposés pendant plus de 168 heures, ils doivent être cuits à environ 60°C pendant au moins 48 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter le "popcorning" (fissuration du boîtier pendant la refusion).

8. Guide d'application et considérations de conception

8.1 Conception du circuit de commande

En raison de la caractéristique I-V exponentielle, une simple résistance série est la méthode de commande la plus courante pour les applications d'indicateur. La valeur de la résistance (R_series) est calculée comme suit : R_series= (V_supply- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique (3.2V) pour garantir que le courant ne dépasse pas 20mA même avec une LED à faible V_F. Pour les applications nécessitant une luminosité constante ou la commande de plusieurs LED en série, un pilote à courant constant est recommandé.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible (96mW max), le minuscule boîtier a une capacité limitée à évacuer la chaleur. Assurez-vous d'avoir une surface de cuivre adéquate sur le PCB connectée aux pastilles thermiques (le cas échéant) ou aux joints de soudure pour servir de dissipateur thermique. Évitez de fonctionner au courant maximal absolu (30mA continu) dans des températures ambiantes élevées sans analyse thermique.

8.3 Intégration optique

Le large angle de vision de 110° rend cette LED adaptée à l'éclairage de petites zones ou de guides de lumière. Pour un couplage lumineux optimal dans un guide de lumière, considérez le profil d'émission de la LED et l'angle d'acceptation du guide. La lentille jaune agit comme un diffuseur/filtre de couleur intégré.

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

Q : Puis-je commander cette LED directement depuis une sortie logique 5V ou 3.3V ?

R : Non. Vous devez utiliser une résistance série limitant le courant. Connecter directement 5V provoquerait un surcourant catastrophique. Pour une alimentation de 5V et une cible de 20mA, en utilisant la V_Fmax de 3.2V, R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90Ω (utiliser une résistance standard de 91Ω ou 100Ω).

Q : Pourquoi le tri par couleur est-il si important ?

R : L'œil humain est très sensible aux légères différences de point de blanc, surtout lorsque plusieurs LED sont vues côte à côte. Utiliser des LED de différentes catégories de couleur peut entraîner une apparence visiblement inégale ou tachetée dans un réseau.

Q : Que se passe-t-il si je dépasse la durée de vie au sol de 168 heures avant le soudage ?

R : L'humidité absorbée peut se transformer en vapeur pendant le chauffage rapide de la refusion, provoquant potentiellement un délaminage interne ou une fissuration du boîtier plastique ("popcorning"), entraînant une défaillance immédiate ou latente. La cuisson est obligatoire pour éliminer cette humidité.

Q : Cette LED est-elle adaptée aux applications extérieures ou automobiles ?

R : La plage de température de fonctionnement (-40°C à +85°C) couvre de nombreux environnements. Cependant, la fiche technique précise qu'elle est destinée aux "équipements électroniques ordinaires". Pour les applications à exigences de fiabilité élevée, stress environnemental extrême (UV, humidité, cycles thermiques) ou fonctions critiques pour la sécurité (automobile, médical, aviation), la consultation du fabricant et des tests de qualification supplémentaires sont essentiels. Cette LED de qualité commerciale standard peut ne pas avoir les certifications de fiabilité nécessaires pour de telles utilisations.

10. Exemple de conception et cas d'utilisation

Scénario : Indicateur d'état sur un module Bluetooth portable

Un concepteur crée un module audio Bluetooth compact. L'espace sur la carte est extrêmement limité. Il a besoin d'une petite LED à faible consommation pour indiquer l'état "sous tension" et "appairage".

• Choix du composant :Cette LED 0201 est sélectionnée pour son empreinte minimale (0.6x0.3mm).
• Conception du circuit :Le module fonctionne sur une batterie Li-ion 3.7V. Une broche GPIO du microcontrôleur, capable de fournir 20mA, commandera la LED. Une résistance série est calculée : R = (3.7V - 2.9V_typ) / 0.02A = 40Ω. Une résistance de 39Ω est choisie, résultant en un courant d'environ 20.5mA, ce qui est conforme aux spécifications.
• Implantation PCB :Le patron de pastilles recommandé est utilisé. De petites connexions de dégagement thermique sont utilisées sur les pastilles pour faciliter le soudage tout en maintenant une certaine connexion thermique à un plan de masse pour la dissipation de chaleur.
• Assemblage :L'assemblage complet du PCB utilise de la pâte à souder sans plomb et suit le profil de refusion JEDEC. Les LED sont conservées dans leur sac scellé jusqu'à ce que la ligne de production soit prête, garantissant que la durée de vie au sol n'est pas dépassée.
• Résultat :Un indicateur d'état fiable et lumineux qui consomme un espace et une puissance minimaux sur la carte, répondant à toutes les exigences de conception.

11. Introduction au principe technique

Une LED est une diode semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée à ses bornes (anode positive par rapport à la cathode), les électrons du matériau semi-conducteur de type n se recombinent avec les trous du matériau de type p dans la région active. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde (couleur) spécifique de la lumière est déterminée par la largeur de bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés.

Une LED "blanche", comme dans ce composant, est généralement créée en utilisant une puce LED bleue ou ultraviolette recouverte d'une couche de phosphore. La lumière primaire de la puce excite le phosphore, qui réémet ensuite de la lumière sur un spectre plus large, se combinant pour produire de la lumière blanche. La lentille jaune modifie encore cette sortie pour atteindre les coordonnées de chromaticité spécifiées sur le spectre de la lumière blanche.

12. Tendances et contexte de l'industrie

Le format 0201 représente la tendance continue en électronique vers la miniaturisation et l'augmentation de la densité fonctionnelle sur les PCB. Alors que les appareils grand public comme les smartphones, les wearables et les capteurs IoT deviennent plus petits, la demande de composants passifs et actifs ultra-petits augmente.

Les tendances clés influençant ces composants incluent :

• Conditionnement avancé :Amélioration des performances thermiques et de la fiabilité dans des empreintes toujours plus petites.
• Efficacité accrue :Fournir plus de sortie lumineuse (lumens) par unité de puissance électrique d'entrée (watts), réduisant la consommation d'énergie et la génération de chaleur.
• Tri plus serré :Alors que les applications d'affichage et d'éclairage exigent une uniformité de couleur plus élevée, les tolérances sur les catégories de chromaticité et d'intensité continuent de se resserrer.
• Compatibilité avec l'automatisation :Les composants doivent être conçus pour les machines de placement automatique à haute vitesse et haute précision, un conditionnement fiable en bande et bobine étant une partie critique de la chaîne d'approvisionnement.

Ce composant s'inscrit dans cet écosystème, permettant des conceptions compactes tout en fournissant les paramètres de performance nécessaires pour une large gamme d'applications d'indication et d'éclairage de faible niveau.