Fiche technique LED SMD 19-213/BHC-AP1Q2/3T Bleue - Couleur Bleue - Courant direct 20mA - Puissance dissipée 75mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le 19-213/BHC-AP1Q2/3T est une LED à montage en surface (SMD) conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant des sources lumineuses compactes, efficaces et fiables. Ce composant est de type monochrome, émettant spécifiquement une lumière bleue, et est fabriqué à partir de matériaux sans plomb, garantissant la conformité aux normes environnementales et de sécurité contemporaines telles que RoHS, REACH de l'UE et les exigences sans halogène (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm).

Le principal avantage de cette LED SMD réside dans son empreinte miniature, nettement plus petite que celle des LED traditionnelles à broches. Cette réduction de taille permet aux concepteurs de réaliser des circuits imprimés (PCB) plus compacts, une densité de composants plus élevée, une réduction des besoins en espace de stockage et, in fine, le développement d'équipements finaux plus petits. De plus, sa construction légère en fait un choix idéal pour les applications où la minimisation du poids est un facteur critique.

Le composant est fourni sur bande de 8 mm standard, enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, garantissant la compatibilité avec les équipements automatiques de prélèvement et de placement à grande vitesse couramment utilisés dans la fabrication en série. Il est également conçu pour être compatible avec les procédés de soudage par refusion standard infrarouge (IR) et à phase vapeur, facilitant ainsi l'intégration dans les lignes d'assemblage automatisées.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Tension inverse (VR) :5 V. La LED n'est pas conçue pour fonctionner en inverse ; dépasser cette tension peut provoquer une défaillance immédiate.
• Courant direct (IF) :20 mA. C'est le courant de fonctionnement continu recommandé.
• Courant direct de crête (IFP) :40 mA. Ceci n'est permis qu'en conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 à 1 kHz.
• Puissance dissipée (Pd) :75 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sans dépasser ses limites thermiques.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du corps humain (HBM) :150 V. Des procédures de manipulation ESD appropriées sont essentielles pour prévenir les dommages latents.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C. Le composant est conçu pour fonctionner dans cette large plage de température.
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudage (Tsol) :Pour le soudage par refusion, une température de crête de 260°C pendant un maximum de 10 secondes est spécifiée. Pour le soudage manuel, la température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 350°C pendant un maximum de 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les caractéristiques électro-optiques sont mesurées à Ta=25°C et un IF de 20 mA, représentant la performance typique du composant dans des conditions de fonctionnement standard.

• Intensité lumineuse (Iv) :La valeur typique n'est pas spécifiée par un seul chiffre ; à la place, le composant est trié. La plage s'étend d'un minimum de 45,0 mcd à un maximum de 112,0 mcd. L'angle de vision (2θ1/2) est typiquement de 120 degrés, offrant un faisceau large.
• Longueur d'onde de crête (λp) :Typiquement 468 nm, indiquant la longueur d'onde à laquelle l'émission spectrale est la plus forte.
• Longueur d'onde dominante (λd) :S'étend de 464,5 nm à 476,5 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain et elle est également soumise à un tri.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Typiquement 25 nm, définissant la largeur du spectre émis à mi-hauteur de l'intensité maximale (FWHM).
• Tension directe (VF) :S'étend de 2,7 V à 3,7 V à IF=20mA. Ce paramètre a une tolérance de ±0,1V et est également trié.
• Courant inverse (IR) :Maximum 50 μA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée. Cette condition de test est uniquement pour la caractérisation.

Notes importantes :Des tolérances sont spécifiées pour les paramètres clés : Intensité lumineuse (±11%), Longueur d'onde dominante (±1 nm) et Tension directe (±0,1 V). Le composant n'est explicitement pas conçu pour un fonctionnement inverse ; la spécification VR s'applique uniquement au test IR.

3. Explication du système de tri

Pour garantir une couleur et une luminosité constantes en production, les LED sont triées en catégories (bins) basées sur l'intensité lumineuse et la longueur d'onde dominante.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les catégories sont définies par un code lettre-chiffre (P1, P2, Q1, Q2), chacune couvrant une plage spécifique d'intensité lumineuse mesurée en millicandelas (mcd) à IF=20mA.

• Catégorie P1 :45,0 mcd (Min) à 57,0 mcd (Max)
• Catégorie P2 :57,0 mcd à 72,0 mcd
• Catégorie Q1 :72,0 mcd à 90,0 mcd
• Catégorie Q2 :90,0 mcd à 112,0 mcd

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

Les catégories de longueur d'onde sont définies par un code alphanumérique (A9, A10, A11, A12), chacune couvrant une plage spécifique de longueur d'onde dominante mesurée en nanomètres (nm) à IF=20mA.

• Catégorie A9 :464,5 nm à 467,5 nm
• Catégorie A10 :467,5 nm à 470,5 nm
• Catégorie A11 :470,5 nm à 473,5 nm
• Catégorie A12 :473,5 nm à 476,5 nm

Ce tri permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant aux exigences précises de luminosité et de cohérence de couleur pour leur application.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques typiques qui illustrent le comportement du composant dans différentes conditions. Elles sont essentielles pour comprendre la performance dans des scénarios réels.

• Intensité lumineuse relative vs Température ambiante :Cette courbe montre comment la sortie lumineuse diminue lorsque la température ambiante dépasse 25°C. Elle est cruciale pour la conception de la gestion thermique afin de maintenir les niveaux de luminosité souhaités.
• Intensité lumineuse relative vs Courant direct :Ce graphique illustre la relation non linéaire entre le courant d'alimentation et la sortie lumineuse. Fonctionner au-dessus des 20mA recommandés peut donner des rendements décroissants en luminosité tout en augmentant la chaleur et la contrainte sur le composant.
• Courant direct vs Tension directe (Courbe IV) :Cette courbe fondamentale montre la relation exponentielle entre la tension et le courant dans une diode. La plage VF spécifiée (2,7V-3,7V à 20mA) est lue sur cette courbe.
• Courbe de déclassement du courant direct :Cette courbe dicte le courant direct maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température augmente, le courant maximal sûr diminue pour éviter la surchauffe.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, centré autour de la longueur d'onde de crête typique de 468 nm avec une largeur de bande d'environ 25 nm.
• Diagramme de rayonnement :Un diagramme polaire décrivant la distribution spatiale de l'intensité lumineuse, confirmant l'angle de vision typique de 120 degrés.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

La fiche technique inclut un dessin mécanique détaillé du boîtier de la LED. Le dessin spécifie toutes les dimensions critiques, y compris la longueur, la largeur, la hauteur, les dimensions des pastilles et leurs positions. Sauf indication contraire, la tolérance dimensionnelle est de ±0,1 mm. Cette information est vitale pour la conception de l'empreinte PCB afin d'assurer un soudage et un alignement corrects.

5.2 Dimensions de la bande et de la bobine

Le produit est fourni dans un emballage résistant à l'humidité. Les dimensions de la bande porteuse sont spécifiées pour maintenir les composants en sécurité. Chaque bobine contient 3000 pièces. Des dessins détaillés de la bobine (diamètre 7 pouces), de la bande porteuse et de la bande de couverture sont fournis, tous avec une tolérance standard de ±0,1 mm sauf indication contraire. Ceci garantit la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatisés.

5.3 Explication de l'étiquette

Les étiquettes d'emballage contiennent des informations critiques pour la traçabilité et l'application correcte :

• CPN :Numéro de produit du client.
• P/N :Numéro de produit (ex. : 19-213/BHC-AP1Q2/3T).
• QTY :Quantité d'emballage.
• CAT :Classe d'intensité lumineuse (Code de catégorie pour l'intensité).
• HUE :Coordonnées chromatiques & Classe de longueur d'onde dominante (Code de catégorie pour la longueur d'onde).
• REF :Classe de tension directe.
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

Le sac anti-humidité inclut un dessiccant et une carte indicateur d'humidité pour protéger les composants de l'absorption d'humidité pendant le stockage et le transport.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Stockage et manipulation

Ces LED sont sensibles à l'humidité. Le sac anti-humidité ne doit pas être ouvert avant que les composants ne soient prêts à être utilisés. Après ouverture :

• Les LED doivent être conservées à ≤30°C et ≤60% d'Humidité Relative.
• Elles doivent être utilisées dans les 168 heures (7 jours).
• Les LED non utilisées doivent être rescellées dans un emballage anti-humidité avec un dessiccant frais.
• Si le temps de stockage est dépassé ou si le dessiccant indique une humidité élevée, un traitement de séchage à 60 ±5°C pendant 24 heures est requis avant le soudage.

6.2 Profil de soudage par refusion

Un profil de température de soudage par refusion sans plomb est spécifié :

• Préchauffage :150-200°C pendant 60-120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (217°C) :60-150 secondes.
• Température de crête :Maximum 260°C.
• Temps à la crête :Maximum 10 secondes.
• Taux de chauffage :Maximum 6°C/sec jusqu'à 255°C, puis maximum 3°C/sec jusqu'à la crête.

Précautions critiques :Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois. Aucune contrainte ne doit être appliquée sur les LED pendant le chauffage, et le PCB ne doit pas être déformé après le soudage.

6.3 Soudage manuel et réparation

Si le soudage manuel est inévitable :

• Utiliser un fer à souder avec une température de pointe de<350°C.
• Limiter le temps de soudage à ≤3 secondes par borne.
• Utiliser un fer d'une puissance ≤25W.
• Laisser un intervalle minimum de 2 secondes entre le soudage de chaque borne.

La réparation après soudage est fortement déconseillée. Si elle est absolument nécessaire, un fer à souder à double tête doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes et éviter les contraintes mécaniques. Le risque d'endommager les caractéristiques de la LED pendant la réparation doit être évalué au préalable.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Sur la base de la fiche technique, cette LED SMD bleue est adaptée à diverses applications d'indication et de rétroéclairage de faible à moyenne puissance, notamment :

• Rétroéclairage :Pour les tableaux de bord, interrupteurs et symboles dans l'électronique grand public, les intérieurs automobiles (non critiques) et les panneaux de contrôle industriel.
• Équipements de télécommunication :Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones et télécopieurs.
• Rétroéclairage LCD :Comme source de rétroéclairage plat pour les petits afficheurs LCD monochromes ou segmentés.
• Indication générale :État de l'alimentation, sélection de mode et autres indicateurs d'interface utilisateur dans une large gamme d'appareils électroniques.

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Une résistance de limitation de courant externe estobligatoire. La tension directe a une plage (2,7V-3,7V), et un petit changement dans la tension d'alimentation peut provoquer un changement important, potentiellement destructeur, du courant direct en raison de la caractéristique IV exponentielle de la diode. La valeur de la résistance doit être calculée sur la base du pire cas de VF (minimum) pour garantir que le courant ne dépasse jamais la valeur maximale absolue de 20mA en continu.
• Gestion thermique :Bien que le boîtier soit petit, la puissance dissipée (75mW max) et la courbe de déclassement doivent être prises en compte, en particulier dans les environnements à température ambiante élevée ou les espaces clos. Une surface de cuivre PCB adéquate (pastilles de décharge thermique) peut aider à dissiper la chaleur.
• Protection ESD :La spécification ESD HBM de 150V est relativement faible. Mettez en œuvre des mesures de protection ESD sur les PCB manipulant ces LED, et suivez toujours les protocoles ESD appropriés pendant l'assemblage et la manipulation.

7.3 Restrictions d'application

La fiche technique indique explicitement que ce produit estnon recommandé pour les applications haute fiabilitételles que les systèmes militaires/aérospatiaux ou les systèmes de sécurité automobile (ex. : feux stop, indicateurs d'airbag). Pour de telles applications, des LED avec des qualifications automobiles (AEC-Q101) ou militaires correspondantes doivent être sélectionnées.

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

Q1 : Pourquoi une résistance de limitation de courant est-elle absolument nécessaire ?

R1 : Les LED sont des dispositifs pilotés par courant. Leur tension directe (VF) a des tolérances de production et varie avec la température. Sans résistance en série, le courant est déterminé uniquement par la tension d'alimentation et la résistance dynamique de la LED, qui est très faible. Une légère augmentation de la tension d'alimentation ou une diminution de la VF (due à une élévation de température) peut faire grimper le courant au-delà du maximum de 20mA, entraînant une surchauffe rapide et une défaillance. La résistance fournit un courant stable, prévisible et sûr.

Q2 : Comment sélectionner la bonne catégorie pour mon application ?

R2 : Le choix dépend de vos exigences en matière d'uniformité de luminosité et de cohérence de couleur. Si plusieurs LED sont utilisées côte à côte (ex. : dans un réseau ou un graphique à barres), sélectionner des LED de la même catégorie d'intensité lumineuse (CAT) et de la même catégorie de longueur d'onde dominante (HUE) est essentiel pour éviter des différences visibles de luminosité ou de nuance de bleu. Pour des applications d'indication unique moins critiques, une catégorie plus large peut être acceptable et plus économique.

Q3 : Puis-je alimenter cette LED avec un courant pulsé supérieur à 20mA pour la rendre plus lumineuse ?

R3 : Oui, mais uniquement dans des limites strictes. La fiche technique spécifie un Courant direct de crête (IFP) de 40mA avec un rapport cyclique de 1/10 et une fréquence de 1kHz. L'impulsion peut permettre d'atteindre une luminosité perçue plus élevée. Cependant, vous devez vous assurer que le courant moyen dans le temps ne dépasse pas la valeur nominale continue et que la température de jonction ne dépasse pas ses limites. La courbe de déclassement et la puissance dissipée nominale doivent toujours être respectées.

Q4 : Que se passe-t-il si je dépasse la durée de vie de 7 jours après ouverture du sac anti-humidité ?

R4 : Les boîtiers SMD en plastique peuvent absorber l'humidité de l'air. Pendant le soudage par refusion, cette humidité piégée se transforme rapidement en vapeur, ce qui peut provoquer un délaminage interne, une fissuration du boîtier ou des défaillances des soudures (effet "pop-corn"). Si la durée de vie est dépassée, les composants doivent être séchés (60°C pendant 24 heures) pour éliminer l'humidité avant de pouvoir être soudés en toute sécurité.

9. Introduction au principe de fonctionnement

Cette LED est basée sur une structure de diode semi-conductrice fabriquée à partir de matériaux Nitrure de Gallium-Indium (InGaN), comme indiqué dans le guide de sélection des dispositifs. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de conduction de la diode (environ 2,7-3,7V) 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 (lumière). La composition spécifique de l'alliage InGaN détermine l'énergie de la bande interdite du semi-conducteur, qui dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Dans ce cas, l'alliage est conçu pour produire des photons dans la région bleue du spectre visible, avec une longueur d'onde de crête d'environ 468 nm. La résine encapsulante transparente protège la puce semi-conductrice et agit comme une lentille, façonnant la lumière émise en un large angle de vision de 120 degrés.

10. Tendances technologiques

Le 19-213/BHC-AP1Q2/3T représente une technologie LED SMD mature. Les tendances générales de l'industrie des LED qui contextualisent ce composant incluent la poursuite de la recherche d'uneefficacité accrue(plus de lumens par watt), ce qui permet soit une sortie plus lumineuse à courant égal, soit la même luminosité avec une consommation d'énergie réduite et moins de chaleur. Il y a également une tendance vers unecohérence de couleur supérieure et un tri plus serrépour répondre aux exigences des applications d'affichage et d'éclairage. De plus, laminiaturisationse poursuit, avec des empreintes de boîtier encore plus petites (ex. : 0402, 0201 métrique) devenant courantes pour les applications à espace limité. Enfin,une fiabilité et une robustesse améliorées, y compris des spécifications ESD plus élevées et une meilleure résistance à l'humidité, sont des domaines de développement clés pour étendre l'utilisation des LED à des environnements plus exigeants comme l'éclairage automobile.