Fiche technique LED SMD 16-213/BHC-AN1P2/3T Bleue - Couleur Bleue - Courant direct 5mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le 16-213/BHC-AN1P2/3T est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant des solutions d'indication ou de rétroéclairage compactes, efficaces et fiables. Ce composant utilise la technologie des semi-conducteurs InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) pour produire une lumière bleue avec une longueur d'onde dominante typique de 468 nm. Sa philosophie de conception principale repose sur la miniaturisation et la compatibilité avec les processus de fabrication automatisés à grand volume.

Les avantages fondamentaux de cette LED découlent de son boîtier SMD. Par rapport aux composants traditionnels à broches, il permet des réductions significatives de la taille de la carte de circuit imprimé (PCB) et autorise une densité de composants plus élevée. Cela contribue directement à des facteurs de forme de produits finaux plus petits. De plus, la nature légère du boîtier le rend idéal pour les applications portables et miniatures où le poids est un facteur critique.

Le marché cible de cette LED est vaste, englobant l'électronique grand public, les contrôles industriels et les télécommunications. Ses applications typiques incluent le rétroéclairage des tableaux de bord, des interrupteurs et des claviers, ainsi que les indicateurs d'état dans des appareils comme les téléphones et les télécopieurs. Elle convient également à l'éclairage général où une source de lumière bleue compacte est requise.

2. Spécifications techniques et interprétation objective

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement normal.

• Tension inverse (V_R):5V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct (I_F):25 mA. C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable.
• Courant direct de crête (I_FP):100 mA (à un cycle de service de 1/10, 1 kHz). Cette spécification permet de brèves impulsions de courant plus élevé, utiles dans les schémas de pilotage multiplexés, mais un fonctionnement soutenu à ce niveau n'est pas conseillé.
• Puissance dissipée (P_d):95 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur sans dépasser ses limites thermiques, calculée comme V_F* I_F.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du corps humain (HBM):150V. Cela indique une sensibilité modérée à l'ESD. Des procédures de manipulation appropriées (par exemple, postes de travail mis à la terre, mousse conductrice) sont nécessaires pour prévenir les défaillances latentes ou catastrophiques.
• Température de fonctionnement & de stockage:-40°C à +85°C (fonctionnement), -40°C à +90°C (stockage). La large plage garantit la fonctionnalité dans des environnements sévères.
• Température de soudure:Refusion (260°C pendant 10 sec max) ou Manuelle (350°C pendant 3 sec max). Ces profils sont critiques pour les processus d'assemblage sans plomb.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans une condition de test standard de 25°C de température ambiante et un courant direct (I_F) de 5 mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_v):28,5 à 72,0 mcd (millicandela). La large plage est gérée via un système de tri (détaillé dans la Section 3). La valeur typique n'est pas indiquée, ce qui implique que la sélection est basée sur le code de tri spécifique.
• Angle de vision (2θ_1/2):120 degrés (typique). C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête. Un angle de 120° fournit un motif d'émission très large, adapté à l'éclairage de zone plutôt qu'à des faisceaux focalisés.
• Longueur d'onde de crête (λ_p):468 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution de puissance spectrale est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d):464,5 à 476,5 nm. C'est la perception en longueur d'onde unique de la couleur de la LED par l'œil humain et elle est également soumise au tri.
• Largeur de bande spectrale (Δλ):35 nm (typique). Cela définit la plage de longueurs d'onde émises, centrée autour de la longueur d'onde de crête. Une bande passante plus étroite indique une couleur spectralement plus pure.
• Tension directe (V_F):2,7V à 3,7V, avec une valeur typique de 3,3V à I_F=5mA. Ce paramètre a une tolérance de ±0,05V. La V_Fest cruciale pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (I_R):Maximum 50 µA à V_R=5V. Un faible courant inverse est souhaitable.

3. Explication du système de tri

Pour garantir la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en catégories. Ce dispositif utilise deux paramètres de tri indépendants.

3.1 Tri par intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est catégorisée en quatre classes (N1, N2, P1, P2), chacune couvrant une plage spécifique. L'écart total entre la plus basse (N1 min : 28,5 mcd) et la plus haute (P2 max : 72,0 mcd) est significatif. Les concepteurs doivent spécifier la classe requise pour garantir un niveau de luminosité minimum pour leur application. La tolérance au sein d'une classe est de ±11%.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La longueur d'onde dominante, qui détermine la teinte bleue perçue, est triée en quatre classes (A9, A10, A11, A12). Ces classes s'étendent de 464,5 nm (plus bleu, longueur d'onde plus courte) à 476,5 nm (légèrement plus vert, longueur d'onde plus longue). Spécifier une classe garantit l'uniformité de la couleur entre plusieurs LED dans un produit. La tolérance au sein d'une classe est de ±1 nm.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques essentielles pour comprendre le comportement de la LED dans différentes conditions de fonctionnement.

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

La courbe montre la relation exponentielle typique d'une diode. Au courant de fonctionnement recommandé de 5-20 mA, la tension directe est relativement stable dans la plage de 3,0V à 3,8V. Cette relation non linéaire souligne pourquoi un pilote à courant constant est nettement supérieur à une source de tension constante pour piloter les LED, car de faibles variations de tension peuvent provoquer de grandes variations de courant.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Cette courbe démontre que la sortie lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage basse à moyenne. Cependant, l'efficacité (sortie lumineuse par unité d'entrée électrique) diminue généralement à des courants très élevés en raison d'une génération de chaleur accrue. Fonctionner près du courant nominal maximal (25 mA) peut fournir une luminosité plus élevée mais au prix d'une longévité et d'une efficacité réduites.

4.3 Intensité lumineuse vs. Température ambiante

La sortie lumineuse diminue lorsque la température ambiante augmente. C'est une considération critique de gestion thermique. Par exemple, si la LED fonctionne à sa température maximale (+85°C), l'intensité lumineuse sera significativement inférieure à sa valeur nominale à 25°C. Une conception thermique adéquate du PCB (plages de cuivre, vias) est nécessaire pour minimiser la température de jonction de la LED et maintenir une sortie lumineuse stable.

4.4 Courbe de déclassement du courant direct

Ce graphique définit explicitement le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. À mesure que la température augmente, le courant maximal de sécurité diminue linéairement. Cela vise à empêcher la température de jonction de dépasser sa limite, ce qui accélérerait la dégradation. Les concepteurs doivent utiliser cette courbe pour sélectionner un courant de fonctionnement approprié pour leur température ambiante maximale attendue.

4.5 Distribution spectrale

Le tracé spectral confirme l'émission bleue avec un pic autour de 468 nm et une largeur à mi-hauteur (FWHM) d'environ 35 nm. Il y a une émission minimale dans d'autres parties du spectre visible, indiquant une bonne pureté de couleur pour une LED bleue.

4.6 Diagramme de rayonnement

Le diagramme polaire confirme visuellement l'angle de vision de 120°, montrant un motif d'émission de type Lambertien où l'intensité est maximale à 0° (perpendiculaire à la puce) et diminue progressivement vers les bords.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est logée dans un boîtier SMD standard. Le dessin dimensionnel fournit les mesures critiques pour la conception de l'empreinte PCB, y compris la longueur, la largeur, la hauteur du corps et l'espacement des broches (terminaisons). Le respect de ces dimensions est nécessaire pour un placement et une soudure corrects. La note spécifie une tolérance générale de ±0,1 mm sauf indication contraire.

5.2 Configuration de pastilles recommandée

Un motif de pastilles (empreinte) recommandé est fourni. Cela inclut la taille, la forme et l'espacement des pastilles. La fiche technique conseille correctement qu'il s'agit d'une conception de référence et doit être modifiée en fonction des capacités de fabrication individuelles (par exemple, conception du pochoir de pâte à souder, profil de refusion). L'objectif principal de la conception des pastilles est d'assurer la formation fiable des joints de soudure et un dégagement thermique adéquat.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

Un profil de température détaillé pour la soudure par refusion sans plomb est fourni. Les paramètres clés incluent : une étape de préchauffage (150-200°C pendant 60-120s), un temps au-dessus du liquidus (217°C pendant 60-150s), une température de pointe ne dépassant pas 260°C pendant un maximum de 10 secondes, et des taux de montée/descente contrôlés. Il est explicitement indiqué que la refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois pour éviter les contraintes thermiques sur le composant.

6.2 Instructions de soudure manuelle

Si une soudure manuelle est nécessaire, des limites strictes sont imposées : température de la pointe du fer à souder<350°C, temps de contact par borne ≤ 3 secondes, puissance du fer ≤ 25W, et un intervalle minimum de 2 secondes entre la soudure de chaque borne. La fiche technique avertit que des dommages surviennent souvent lors de la soudure manuelle, soulignant la préférence pour les processus de refusion.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

La LED est emballée dans un sac résistant à l'humidité avec un dessiccant. Avant ouverture, elle doit être stockée à ≤ 30°C et ≤ 90% HR. Après ouverture, la "durée de vie en atelier" est de 1 an sous ≤ 30°C / ≤ 60% HR. Si cette durée est dépassée, un traitement de séchage (60 ± 5°C pendant 24 heures) est requis avant la refusion pour éviter l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier due à l'humidité vaporisée pendant la soudure).

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le dispositif est fourni dans une bande porteuse gaufrée de 8 mm de large sur des bobines de 7 pouces de diamètre. Les dimensions de la bobine, la conception des alvéoles de la bande et les spécifications de la bande de couverture sont détaillées pour assurer la compatibilité avec les équipements automatisés de prélèvement et de placement. Chaque bobine contient 3000 pièces.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient plusieurs codes :

• P/N :Numéro de produit (le numéro de pièce complet, par exemple, 16-213/BHC-AN1P2/3T).
• CAT :Classe d'intensité lumineuse (le code de tri pour la luminosité : N1, N2, P1, P2).
• HUE :Classe de chromaticité & longueur d'onde dominante (le code de tri pour la couleur : A9, A10, A11, A12).
• REF :Classe de tension directe.
• LOT No :Numéro de lot de traçabilité.

Ces codes sont essentiels pour la traçabilité et pour garantir que la variante de composant correcte est utilisée en production.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 La limitation de courant est obligatoire

La première précaution de la fiche technique est emphatique : "Le client doit appliquer des résistances pour la protection." En raison de la courbe I-V abrupte de la LED, une petite augmentation de la tension d'alimentation peut provoquer une augmentation importante, potentiellement destructrice, du courant. Une résistance en série ou, de préférence, un circuit pilote LED à courant constant dédié est requis pour un fonctionnement sûr.

8.2 Gestion thermique

Bien que le boîtier soit petit, ses performances dépendent de la température. Pour une luminosité constante et une longue durée de vie, la conception du PCB doit incorporer des techniques de gestion thermique. Cela inclut l'utilisation d'une surface de cuivre suffisante connectée à la pastille thermique de la LED (le cas échéant) ou aux pastilles de cathode/anode pour servir de dissipateur thermique, et éventuellement l'utilisation de vias thermiques pour transférer la chaleur vers les couches internes ou inférieures.

8.3 Conception optique

L'angle de vision de 120° rend cette LED adaptée à l'éclairage de grande zone sans optique secondaire. Pour une lumière plus focalisée, des lentilles ou réflecteurs externes seraient nécessaires. Les concepteurs doivent considérer la distribution angulaire de l'intensité lors de la planification des guides de lumière ou diffuseurs pour les applications de rétroéclairage.

9. Comparaison et différenciation technique

La différenciation principale de cette LED réside dans sa combinaison spécifique de taille de boîtier, d'angle de vision large, de point de couleur bleue et de sa structure de tri détaillée. Par rapport aux LED non triées ou faiblement triées, elle offre une plus grande prévisibilité de la couleur et de la luminosité pour les applications nécessitant une cohérence visuelle. Sa compatibilité avec les processus d'assemblage SMD standard et la soudure sans plomb en fait un composant prêt à l'emploi pour les lignes de fabrication électronique modernes. L'ensemble complet des courbes de déclassement et des avertissements d'application fournit aux concepteurs les données nécessaires pour utiliser le composant de manière fiable aux limites de ses spécifications.

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

10.1 Pourquoi ma LED est-elle moins lumineuse que prévu ?

Vérifiez les conditions de fonctionnement : 1) Assurez-vous que le courant direct est exactement de 5 mA (ou le courant correspondant à la condition de test de la fiche technique). 2) Vérifiez la température ambiante. L'intensité lumineuse diminue avec l'augmentation de la température (voir Section 4.3). 3) Confirmez le code de tri acheté (CAT sur l'étiquette). Une LED de classe N1 sera moins lumineuse qu'une LED de classe P2 au même courant.

10.2 Comment sélectionner la résistance de limitation de courant correcte ?

Utilisez la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique (3,7V) pour calculer la valeur de résistance minimale qui limitera le courant au I_Fdésiré dans les pires conditions. Ensuite, vérifiez la puissance nominale de la résistance : P_R= (I_F)²* R.

10.3 Puis-je piloter cette LED avec une broche de microcontrôleur 3,3V ?

Directement, ce n'est pas recommandé. La V_Ftypique est de 3,3V, et le maximum peut être de 3,7V. Avec une alimentation de 3,3V, il peut y avoir une marge de tension insuffisante pour allumer la LED de manière constante, surtout à des températures plus basses où la V_Fpeut augmenter. De plus, les broches des MCU ont des limites de courant (souvent 20-25mA). Un transistor ou un circuit pilote est l'interface appropriée.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état avec plusieurs LED bleues uniformes.

1. Spécification :Définir la luminosité minimale requise et la teinte de couleur exacte. Pour l'uniformité, spécifiez une seule classe stricte à la fois pour l'intensité lumineuse (par exemple, P1) et la longueur d'onde dominante (par exemple, A10).
2. Conception du circuit :Utilisez un circuit intégré pilote à courant constant capable de délivrer 5 mA par canal à plusieurs LED. Cela garantit un courant identique et donc une luminosité identique sur toutes les LED, indépendamment des petites variations de V_F variations.
3. Conception du PCB :Concevez les pastilles selon la configuration suggérée. Incluez une petite plage de cuivre connectée à la pastille de cathode de chaque LED pour aider à la dissipation thermique. Espacez les LED pour éviter un échauffement mutuel.
4. Assemblage :Suivez précisément le profil de refusion. Stockez les bobines ouvertes dans un cabinet sec si elles ne sont pas utilisées immédiatement.
5. Validation :Mesurez la tension directe et la sortie lumineuse d'unités échantillons au courant de fonctionnement prévu et à la température ambiante maximale attendue pour vérifier les performances.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Cette LED est basée sur une jonction p-n semi-conductrice fabriquée à partir de matériaux InGaN. Lorsqu'une tension directe dépassant la barrière de potentiel de la jonction (la tension directe V_F) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Dans un semi-conducteur à bande interdite directe comme l'InGaN, cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La largeur de bande interdite spécifique de l'alliage InGaN détermine la longueur d'onde des photons émis, qui dans ce cas se situe dans la région bleue du spectre visible (~468 nm). Le boîtier en résine époxy sert à protéger la puce semi-conductrice, à agir comme une lentille pour façonner la sortie lumineuse (résultant en l'angle de vision de 120°), et à fournir la structure mécanique pour la soudure.

13. Tendances technologiques

Les LED SMD comme la série 16-213 représentent la norme industrielle pour la miniaturisation et l'assemblage automatisé. Les tendances en cours dans le domaine incluent :

• Efficacité accrue :Développement de nouvelles structures épitaxiales et de matériaux pour atteindre une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt électrique).
• Cohérence de couleur améliorée :Progrès dans le contrôle de fabrication et les algorithmes de tri pour fournir des tolérances de couleur et de luminosité plus strictes directement depuis la production.
• Performance thermique améliorée :Développement de boîtiers avec une résistance thermique plus faible pour permettre des courants de pilotage plus élevés et maintenir les performances à des températures élevées.
• Intégration :Mouvement vers des boîtiers multi-puces (RVG, blanc) et des LED avec des pilotes ou circuits de contrôle intégrés ("LED intelligentes").

Le composant décrit dans cette fiche technique s'intègre dans l'écosystème plus large des LED indicatrices monochromes fiables et rentables qui continuent d'être essentielles dans d'innombrables dispositifs électroniques.