Fiche technique du SMD LED 17-21 Blue Chip - 1.6x0.8x0.6mm - 3.1V Max - 40mW - Document technique en anglais

1. Aperçu du produit

La série 17-21 est une diode électroluminescente (LED) compacte à montage en surface (SMD) utilisant une puce InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) pour produire une lumière bleue. Ce composant est conçu pour la fabrication électronique moderne et automatisée, offrant des avantages significatifs en termes d'utilisation de l'espace sur la carte et d'efficacité d'assemblage par rapport aux boîtiers à broches traditionnels.

1.1 Avantages principaux et positionnement du produit

Le principal avantage de la LED CMS 17-21 réside dans son encombrement miniature. Sa taille nettement plus réduite par rapport aux LEDs à broches offre plusieurs avantages clés aux concepteurs et fabricants de produits. Elle permet des conceptions de cartes de circuits imprimés (PCB) plus petites, ce qui est crucial pour les appareils électroniques compacts modernes. De plus, elle supporte une densité de montage plus élevée, ce qui signifie que davantage de composants peuvent être placés sur une seule carte, optimisant ainsi les fonctionnalités dans un espace limité. Cela se traduit également par des besoins réduits en espace de stockage pour les composants et les produits finis. En fin de compte, ces facteurs contribuent au développement d'équipements finaux plus petits, plus légers et plus portables pour l'utilisateur. La nature légère du boîtier CMS le rend particulièrement adapté aux applications miniatures et portables où le poids est un facteur critique.

1.2 Conformité et spécifications environnementales

Ce produit est conçu en tenant compte des normes environnementales et réglementaires modernes. C'est un composant sans plomb (Pb-free), conforme aux restrictions mondiales sur les substances dangereuses. Le produit lui-même reste conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses). Il est également conforme au règlement européen REACH (Enregistrement, évaluation, autorisation et restriction des produits chimiques). De plus, il est classé comme sans halogène, avec des limites strictes sur la teneur en brome (Br) et en chlore (Cl) : moins de 900 ppm pour chacun individuellement, et un total combiné inférieur à 1500 ppm pour Br+Cl.

1.3 Fabrication et compatibilité

La LED est fournie conditionnée en bande de 8 mm sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces, ce qui est la norme pour les lignes d'assemblage automatisées à grande vitesse de type pick-and-place. Ce format de conditionnement assure la compatibilité avec les équipements de placement automatique, rationalisant le processus de production. Le composant est également compatible avec les procédés standards de soudage par refusion infrarouge et à phase vapeur, qui sont les méthodes prédominantes pour fixer les composants CMS aux cartes de circuits imprimés. Il s'agit d'un type monochrome, émettant dans le spectre de la lumière bleue.

2. Paramètres Techniques : Interprétation Objective Approfondie

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des paramètres électriques, optiques et thermiques définis dans la fiche technique, en expliquant leur importance pour la conception des circuits et la fiabilité.

2.1 Caractéristiques absolues maximales

Les Caractéristiques maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le dispositif. Elles ne correspondent pas aux conditions de fonctionnement normal, mais plutôt à des seuils qui ne doivent jamais être dépassés.

• Tension inverse (VR) : 5V - L'application d'une tension de polarisation inverse supérieure à 5V peut provoquer un claquage de la jonction. La fiche technique indique explicitement que le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en inverse ; le classement VR ne s'applique que pendant la condition de test du courant inverse (IR).
• Courant direct (IF) : 10mA - Il s'agit du courant continu direct maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Courant direct de crête (IFP) : 40 mA - Cette spécification s'applique dans des conditions d'impulsions avec un rapport cyclique de 1/10 à 1 kHz. Elle indique que le dispositif peut supporter des impulsions de courant élevé de courte durée, qui pourraient être utilisées pour le clignotement de luminosité ou des schémas de multiplexage.
• Puissance dissipée (Pd) : 40 mW - Il s'agit de la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur à une température ambiante (Ta) de 25°C. Dépasser cette limite risque de provoquer une surchauffe et une dégradation accélérée de la puce LED.
• Décharge électrostatique (ESD) : 150 V (HBM) - Ceci spécifie la tension de tenue ESD selon le modèle du corps humain (HBM). Cela indique un niveau de sensibilité ESD modéré ; des procédures de manipulation appropriées (par exemple, postes de travail mis à la terre, bracelets antistatiques) sont nécessaires pour éviter les dommages dus à l'électricité statique.
• Température de fonctionnement (Topr) : -40 °C à +85 °C - La LED est conçue pour fonctionner correctement dans cette large plage de températures ambiantes, ce qui la rend adaptée aux applications grand public, industrielles et à certaines applications automobiles (à l'exclusion des systèmes critiques pour la sécurité).
• Température de stockage (Tstg) : -40 °C à +90 °C - L'appareil peut être stocké sans dégradation dans cette plage de température lorsqu'il n'est pas alimenté.
• Température de soudure (Tsol):
  • Soudage par refusion : Température de pointe de 260°C pendant un maximum de 10 secondes.
  • Soudure manuelle : Température de la panne jusqu'à 350°C, maximum 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions d'essai standard de Ta=25°C et IF=5mA, sauf indication contraire. Ils définissent la sortie lumineuse principale et les performances électriques.

• Intensité lumineuse (Iv) : 11,5 mcd (Min) à 28,5 mcd (Max) - Il s'agit de la luminosité perçue de la LED, mesurée en millicandelas. La large plage indique une variation significative entre les unités individuelles, qui est gérée par le système de classement (binning) décrit ultérieurement. La valeur typique n'est pas spécifiée dans le tableau.
• Angle de vision (2θ1/2) : 140° (Typique) - Cet angle de vision très large indique que la LED émet de la lumière sur un large hémisphère. L'intensité est mesurée à l'angle où elle chute à la moitié de sa valeur maximale (d'où 2θ1/2).
• Longueur d'onde de crête (λp) : 468 nm (Typique) - La longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance de la lumière émise est à son maximum. Il s'agit d'une propriété physique du matériau semi-conducteur InGaN.
• Longueur d'onde dominante (λd) : 465,0 nm à 470,0 nm - C'est la longueur d'onde unique que l'œil humain perçoit comme correspondant à la couleur de la lumière de la LED. C'est le paramètre clé pour la spécification de la couleur. La tolérance est de ±1 nm.
• Largeur de bande de rayonnement spectral (Δλ) : 25 nm (Typique) - Cette mesure correspond à la largeur du spectre émis à la moitié de sa puissance maximale (Largeur à Mi-Hauteur - FWHM). Une valeur de 25nm est caractéristique d'une LED bleue InGaN, indiquant une couleur spectrale relativement pure.
• Tension directe (VF) : 2,7V (Min) à 3,1V (Max) - La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit le courant direct spécifié (5mA). Ce paramètre est crucial pour concevoir le circuit de limitation de courant (généralement une résistance). La tolérance est de ±0,1V.
• Courant inverse (IR) : 50 μA (Max) - Le faible courant de fuite qui circule lorsque la tension inverse maximale (5V) est appliquée. Ce test est uniquement à des fins de caractérisation.

3. Explication du système de binning

Pour gérer les variations naturelles du processus de fabrication, les LED sont triées en catégories de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants aux caractéristiques cohérentes pour leur application.

3.1 Binning d'intensité lumineuse

Les LED sont triées en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à IF=5mA.

• Code Bin L: Minimum 11,5 mcd, Maximum 18,0 mcd.
• Code Bin MMinimum 18,0 mcd, Maximum 28,5 mcd.

La tolérance pour l'intensité lumineuse est de ±11 %. Les concepteurs exigeant une luminosité plus élevée et plus uniforme spécifieraient la classe M.

3.2 Classement par longueur d'onde dominante

Les LED sont triées en fonction de leur longueur d'onde dominante pour garantir l'uniformité des couleurs.

• Bin Code X: Minimum 465.0 nm, Maximum 470.0 nm.

La tolérance pour la longueur d'onde dominante est de ±1 nm. Toutes les unités se situent dans une plage étroite de 5 nm, garantissant une teinte bleue uniforme.

3.3 Binning de tension directe

Les LED sont triées en fonction de leur chute de tension directe à IF=5mA. Ceci est important pour la conception de l'alimentation électrique et pour garantir une distribution de courant uniforme lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle.

• Bin Code 10: Minimum 2.7V, Maximum 2.9V.
• Bin Code 11: Minimum 2,9 V, maximum 3,1 V.

La tolérance pour la tension directe est de ±0,1 V. La sélection de LED provenant du même voltage bin minimise les variations de luminosité dans les réseaux en parallèle.

4. Analyse de courbe de performance

La fiche technique fait référence aux "Typical Electro-Optical Characteristics Curves". Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, nous pouvons déduire leur contenu standard et leur signification.

4.1 Courbe Courant vs. Tension (I-V)

Une courbe I-V typique montre la relation entre le courant direct (IF) et la tension directe (VF). Elle illustre la nature exponentielle de la diode. Cette courbe permet aux concepteurs de déterminer la VF pour tout courant de fonctionnement donné dans la plage nominale, ce qui est essentiel pour calculer la valeur correcte de la résistance série limitant le courant : R = (Vsupply - VF) / IF.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct (Iv-IF)

Cette courbe montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant direct. Elle est généralement linéaire sur une certaine plage, mais atteint une saturation à des courants plus élevés en raison des effets thermiques et d'efficacité. Ce graphique aide les concepteurs à choisir un point de fonctionnement qui équilibre la luminosité avec la consommation d'énergie et la durée de vie du dispositif.

4.3 Distribution spectrale

Un graphique de distribution spectrale montrerait la puissance optique relative émise en fonction de la longueur d'onde. Il serait centré autour de la longueur d'onde de crête typique de 468nm avec une FWHM d'environ 25nm, confirmant la sortie bleue monochromatique.

4.4 Dépendance à la température

Les courbes montrant la variation de la tension directe et de l'intensité lumineuse en fonction de la température de jonction sont essentielles pour comprendre les performances dans des environnements réels. Typiquement, VF diminue avec l'augmentation de la température (coefficient de température négatif), tandis que l'intensité lumineuse diminue également lorsque la température augmente.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions de l'emballage

La LED CMS 17-21 a un encombrement très compact. Ses dimensions clés (en mm) sont une longueur du corps de 1,6, une largeur de 0,8 et une hauteur de 0,6. Le boîtier comporte deux bornes soudables (anode et cathode) sur le dessous. Une marque de cathode est indiquée sur le dessus du corps du boîtier pour permettre une orientation correcte de la polarité lors du montage et de l'inspection. Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0,1 mm.

5.2 Identification de la polarité

La polarité correcte est essentielle au fonctionnement de la LED. Le boîtier comporte un marqueur visuel pour identifier la cathode (borne négative). Il s'agit généralement d'un point vert, d'une encoche ou d'un coin biseauté sur le dessus du corps de la LED. La conception de l'empreinte sur le PCB doit être alignée avec ce marquage pour assurer une connexion électrique correcte.

6. Directives de Soudage et d'Assemblage

Une manipulation et un soudage appropriés sont essentiels pour préserver la fiabilité et les performances des LED CMS.

6.1 Profil de soudage par refusion

Le profil de refusion sans plomb recommandé est fourni :

• Préchauffage: Montée de la température ambiante à 150-200°C sur 60-120 secondes.
• Maintien/Refusion: Le temps au-dessus de 217°C (température du liquidus pour la soudure sans plomb) doit être de 60 à 150 secondes. La température de pic ne doit pas dépasser 260°C, et le temps à ou au-dessus de 255°C ne doit pas excéder 30 secondes.
• Refroidissement: La vitesse de refroidissement maximale doit être de 6°C par seconde.
• Important: Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois sur le même composant.

6.2 Précautions pour le soudage manuel

Si une soudure manuelle est nécessaire, une extrême prudence doit être observée :

• Utiliser un fer à souder dont la température de la panne est inférieure à 350°C.
• Appliquer la chaleur sur chaque borne pendant un maximum de 3 secondes.
• Utilisez un fer à souder d'une capacité de 25 W ou moins.
• Laissez un intervalle d'au moins 2 secondes entre la soudure de chaque borne pour éviter l'accumulation de chaleur.
• Le datasheet met en garde que des dommages surviennent souvent lors du soudage manuel.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans des sachets barrières résistants à l'humidité avec dessiccant pour éviter l'absorption de l'humidité atmosphérique, ce qui peut provoquer un "effet pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant le refusion.

• Ne pas ouvrir le sachet anti-humidité avant que les produits ne soient prêts à l'emploi.
• Après ouverture: Conserver à ≤30°C et ≤60% d'humidité relative.
• Durée de vie au sol: À utiliser dans les 168 heures (7 jours) après ouverture. Les LED non utilisées doivent être refermées dans un emballage étanche à l'humidité.
• CuissonSi l'indicateur d'humidité a changé de couleur ou si la durée de vie au sol est dépassée, cuire les LED à 60 ±5°C pendant 24 heures pour éliminer l'humidité avant le soudage.

6.4 Contraintes de conception et d'assemblage

• Current Limiting: Une résistance externe de limitation de courant est obligatoire. La caractéristique exponentielle I-V de la LED signifie qu'une faible augmentation de la tension provoque une forte augmentation du courant, entraînant une défaillance immédiate sans résistance.
• Contrainte mécanique: Ne pas appliquer de contrainte mécanique sur la LED pendant le chauffage (soudure) ou en déformant la carte de circuit imprimé après l'assemblage.
• Réparation: Il n'est pas recommandé de réparer après soudure. Si cela est inévitable, utiliser un fer à souder à double pointe pour chauffer simultanément les deux bornes et soulever le composant sans exercer de contrainte sur un côté. Vérifier les caractéristiques du dispositif après toute tentative de réparation.

7. Informations sur le conditionnement et la commande

7.1 Spécifications de la bande et du dévidoir

Les LED sont fournies dans une bande porteuse en relief pour une manutention automatisée.

• Largeur de la bande porteuse: 8 mm.
• Diamètre de la bobine: 7 inches.
• Quantité par bobine3000 pièces.
• Les dimensions détaillées des alvéoles du ruban support et de la bobine sont fournies dans les dessins de la fiche technique.

7.2 Explication de l'étiquette

Les étiquettes de bobine et de sac contiennent des informations essentielles pour la traçabilité et l'application correcte :

• CPN: Numéro de produit du client (tel qu'attribué par l'acheteur).
• P/N: Numéro de produit du fabricant.
• QTY: Quantité par emballage (par exemple, 3000).
• CAT: Rang d'intensité lumineuse (par exemple, L ou M).
• HUE: Chromaticity Coordinates & Dominant Wavelength Rank (e.g., X).
• REFClassement de la tension directe (par exemple, 10 ou 11).
• LOT No: Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

La fiche technique énumère plusieurs applications clés adaptées aux caractéristiques de la LED bleue 17-21 :

• Rétroéclairage: Pour les tableaux de bord d'instrumentation, les interrupteurs à membrane et les panneaux de commande nécessitant un indicateur petit et lumineux.
• Équipement de télécommunication: En tant qu'indicateurs d'état ou rétroéclairages pour les boutons des téléphones, télécopieurs et équipements réseau.
• Rétroéclairage plat: Pour les petits écrans LCD, les légendes des interrupteurs et les symboles, souvent en conjonction avec un guide de lumière.
• Utilisation générale des indicateurs: Toute application nécessitant une lumière de signalisation ou d'état bleue, compacte et fiable.

8.2 Considérations et notes de conception

• Circuit d'attaque de courant: Toujours utiliser une résistance en série. Calculer sur la base de la VF maximale du bin (par exemple, 3,1 V) pour garantir une limitation de courant suffisante dans les conditions les plus défavorables.
• Gestion thermique:
• Angle de vision: L'angle de vision de 140° offre une visibilité très large, ce qui est excellent pour les indicateurs de panneau, mais peut nécessiter des guides de lumière ou des diffuseurs si un faisceau plus focalisé est souhaité.
• Protection contre les décharges électrostatiques: Mettre en œuvre une protection ESD sur les lignes d'entrée si la LED est connectée à des ports accessibles à l'utilisateur, ou garantir des contrôles ESD stricts pendant la manipulation et l'assemblage.

8.3 Restrictions d'Application

La fiche technique inclut un avertissement important concernant les applications à haute fiabilité. Ce produit peut ne pas être adapté à une utilisation dans :

• Systèmes militaires/aérospatiaux.
• Systèmes de sécurité automobile (par exemple, commandes d'airbag, feux de freinage).
• Équipements médicaux de maintien des fonctions vitales ou de soins intensifs.

Pour ces applications, des composants avec des qualifications différentes, des tolérances plus strictes et des indices de fiabilité plus élevés sont requis. Les concepteurs doivent contacter le fabricant pour discuter de l'adéquation à toute application au-delà de l'usage standard grand public/industriel.

9. Comparaison et Différenciation Techniques

Bien qu'une comparaison directe avec d'autres produits ne figure pas dans la fiche technique, nous pouvons objectivement mettre en évidence les principaux points de différenciation de la série 17-21 sur la base de ses spécifications.

9.1 Principaux avantages différenciateurs

• Miniaturisation extrême: L'empreinte de 1,6x0,8mm est l'une des plus petites pour les boîtiers LED CMS, permettant des conceptions ultra-compactes.
• Large Angle de Vision: L'angle de vision de 140° est exceptionnellement large, offrant une excellente visibilité hors axe par rapport à de nombreuses LED à faisceaux plus étroits.
• Conformité Sans HalogèneRépond aux exigences strictes d'absence d'halogènes, ce qui est de plus en plus important pour les conceptions respectueuses de l'environnement et certaines réglementations du marché.
• Binning CompletPropose un binning pour l'intensité, la longueur d'onde et la tension, permettant une grande cohérence dans les applications de production de masse.

9.2 Considérations par rapport aux packages plus volumineux

Comparé aux LED CMS plus grandes (par exemple, 3528, 5050) :

• Puissance maximale inférieure: La puissance dissipée nominale de 40 mW est inférieure à celle des boîtiers plus grands, ce qui limite la luminosité maximale.
• Performance Thermique: La taille plus petite peut présenter une résistance thermique plus élevée, rendant la dissipation de la chaleur plus critique à des courants d'attaque plus élevés.
• Difficulté de ManipulationLa petite taille rend la création manuelle de prototypes et les retouches plus difficiles.

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

Q1: Quelle valeur de résistance dois-je utiliser avec une alimentation de 5V ? A: En utilisant la tension directe maximale (VF) de 3,1 V (Bin 11) et un courant cible de 5 mA : R = (5 V - 3,1 V) / 0,005 A = 380 Ohms. La valeur standard la plus proche est 390 Ohms. Recalcul avec la VF minimale (2,7 V) pour vérifier le courant : I = (5-2,7)/390 ≈ 5,9 mA, ce qui est sûr. Une résistance de 390 Ω est un bon point de départ.

Q2: Puis-je alimenter cette LED à 20 mA pour une luminosité plus élevée ? A: Non. Le courant direct continu (IF) maximal absolu est de 10 mA. Fonctionner à 20 mA dépasserait cette valeur, réduisant considérablement la durée de vie et risquant de provoquer une défaillance immédiate. Pour une luminosité plus élevée, sélectionnez une LED conçue pour un courant supérieur ou utilisez un fonctionnement pulsé dans les limites du courant de crête (IFP) (40 mA à un rapport cyclique de 1/10).

Q3: La LED fonctionne après soudure manuelle mais est faible. Pourquoi ? R : C'est un signe classique de dommage thermique dû à une chaleur ou un temps de soudure excessif. La haute température peut dégrader la puce semi-conductrice ou les fils de liaison à l'intérieur du boîtier. Respectez toujours strictement les directives de soudure manuelle (350°C max, 3 secondes max par borne).

Q4 : Mon lot de LED présente des couleurs bleues légèrement différentes. Est-ce normal ? R : Oui, il existe une variation inhérente. C'est pourquoi la plage de Longueur d'Onde Dominante (HUE=X, 465-470nm) existe. Pour les applications nécessitant une correspondance parfaite des couleurs (par exemple, les affichages multi-LED), vous devez spécifier et utiliser des LED du même lot de fabrication et vous assurer que votre fournisseur applique un classement serré.

11. Conception pratique et cas d'utilisation

11.1 Étude de cas : Panneau d'indicateurs d'état basse consommation

Scénario: Concevoir un panneau de commande compact avec 12 indicateurs de statut bleus. L'espace est extrêmement limité, et une luminosité et une couleur uniformes sont importantes pour l'expérience utilisateur. Décisions de conception: Sélection des composants: Choisir la LED 17-21 pour son encombrement minimal. Spécification de triCommander toutes les LED du bac M (intensité supérieure) et du bac X pour la longueur d'onde. Spécifier que toutes proviennent du même bac de tension (par exemple, 10) pour garantir une consommation de courant homogène en parallèle. Conception du CircuitUtiliser une ligne d'alimentation 5V. Avec VF~2.8V (Bac 10 typ), choisir une résistance de 430Ω pour ~5mA : (5-2.8)/0.005=440Ω, 430Ω est une valeur standard. Cela donne ~11-18 mcd par LED. Implantation de la Carte de Circuit Imprimé: Placer les LED avec une orientation cohérente par rapport au repère de cathode. S'assurer que la conception des pastilles de soudure correspond aux empreintes recommandées dans la datasheet pour éviter le phénomène de "tombstoning" pendant le refusion. Assembly: Utiliser le profil de refusion fourni. Garder le sachet scellé jusqu'à ce que la ligne de production soit prête. Utiliser toutes les LED dans les 7 jours suivant l'ouverture de la bobine. Résultat: Un panneau dense et d'aspect professionnel avec des indicateurs bleu vif uniformes, obtenu de manière fiable grâce au respect des paramètres de la fiche technique.

LED Specification Terminology

Explication complète des termes techniques des LED