Fiche technique LED CMS 12-21/BHC-ZL1M2RY/2C - Dimensions 2,0x1,25x0,8mm - Tension 2,5-3,1V - Couleur Bleue - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 12-21/BHC-ZL1M2RY/2C est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS) conçue pour les applications électroniques modernes et compactes. Ce composant représente une avancée significative par rapport aux LED traditionnelles à broches, offrant des avantages substantiels en termes d'utilisation de l'espace sur la carte et de flexibilité de conception.

1.1 Avantages principaux et positionnement produit

L'avantage principal de cette LED est son empreinte miniature. Le boîtier 12-21 est nettement plus petit que les composants traversants classiques. Cette réduction de taille permet aux concepteurs d'atteindre une densité de composants plus élevée sur les cartes de circuits imprimés (PCB), conduisant finalement à une taille globale de l'équipement plus petite. La nature légère du boîtier CMS en fait un choix idéal pour les applications portables et miniatures où le poids est un facteur critique.

Cette LED est de type monochrome, émettant une lumière bleue, et est fabriquée à partir de matériaux sans plomb (Pb-free). Elle est conforme aux principales réglementations internationales environnementales et de sécurité, notamment la directive européenne RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), le règlement REACH, et est classée sans halogène, avec une teneur en brome (Br) et chlore (Cl) maintenue en dessous des limites spécifiées.

1.2 Marché cible et applications

Ce composant est destiné à un large éventail d'applications électroniques grand public, industrielles et de télécommunication. Ses principaux domaines d'application incluent :

• Rétroéclairage :Idéal pour l'éclairage des tableaux de bord, des interrupteurs et des claviers.
• Équipements de télécommunication :Sert d'indicateurs d'état et de rétroéclairage pour des appareils tels que les téléphones et les télécopieurs.
• Technologie d'affichage :Adapté pour les unités de rétroéclairage plat derrière les écrans à cristaux liquides (LCD) et pour l'éclairage de symboles.
• Indication à usage général :Peut être utilisé dans une grande variété de dispositifs électroniques nécessitant un indicateur visuel compact et fiable.

Le produit est fourni sur bande standard de 8 mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, le rendant entièrement compatible avec les équipements automatisés de placement à grande vitesse. Il est également conçu pour résister aux processus standards de soudage par refusion infrarouge et en phase vapeur.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Une compréhension approfondie des spécifications électriques et optiques est cruciale pour une conception de circuit fiable et des performances optimales.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti.

• Tension inverse (V_R):5V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer une rupture immédiate de la jonction.
• Courant direct continu (I_F):10 mA. C'est le courant continu maximum qui peut être appliqué en continu.
• Courant direct de crête (I_FP):100 mA. Cette valeur de courant pulsé (à un cycle de service de 1/10, 1kHz) est utile pour des applications de flash bref et haute intensité mais ne doit pas être utilisée pour un fonctionnement continu.
• Dissipation de puissance (P_d):40 mW. Cette limite, combinée à la tension directe, dicte le courant continu maximal autorisé dans des conditions thermiques spécifiques.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du Corps Humain (HBM) :150V. Il s'agit d'une tolérance ESD relativement faible, indiquant que le composant est sensible à l'électricité statique. Des procédures de manipulation ESD appropriées sont obligatoires pendant l'assemblage et la manipulation.
• Température de fonctionnement (T_opr):-40°C à +85°C. Le composant est conçu pour des plages de températures industrielles.
• Température de stockage (T_stg):-40°C à +90°C.
• Température de soudage :Le composant peut supporter un soudage par refusion avec une température de pic de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes. Pour le soudage manuel, la température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 350°C, et le temps de contact par borne doit être limité à 3 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

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

• Intensité lumineuse (I_v):S'étend d'un minimum de 11,5 mcd à un maximum de 28,5 mcd. La valeur typique n'est pas spécifiée, indiquant que les performances sont gérées via un système de tri par bacs (détaillé plus loin).
• Angle de vision (2θ_1/2):120 degrés. Cet angle de vision large rend la LED adaptée aux applications nécessitant un éclairage large ou une visibilité sous plusieurs angles.
• Longueur d'onde de pic (λ_p):Typiquement 468 nm, la plaçant dans la région bleue du spectre visible.
• Longueur d'onde dominante (λ_d):Spécifiée entre 465 nm et 475 nm. C'est la longueur d'onde perçue par l'œil humain et elle est également gérée par tri.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Typiquement 25 nm, indiquant l'étalement de la lumière émise autour de la longueur d'onde de pic.
• Tension directe (V_F):S'étend de 2,5V à 3,1V à 5 mA. Ce paramètre est critique pour concevoir la résistance de limitation de courant en série avec la LED. Le système de tri par tension aide les concepteurs à sélectionner des LED avec des chutes de tension cohérentes.
• Courant inverse (I_R):Maximum de 50 μA lorsqu'une polarisation inverse de 5V est appliquée.Note importante :La fiche technique indique explicitement que la condition de tension inverse est uniquement à des fins de test, et le composant ne doit pas fonctionner en polarisation inverse dans un circuit réel.

3. Explication du système de tri par bacs

Pour assurer la cohérence en production de masse, les LED sont triées en bacs de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des critères minimums spécifiques pour leur application.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en quatre bacs d'intensité (L1, L2, M1, M2) basés sur leur sortie mesurée à 5 mA.

• L1 :11,5 – 14,5 mcd
• L2 :14,5 – 18,0 mcd
• M1 :18,0 – 22,5 mcd
• M2 :22,5 – 28,5 mcd

Une tolérance de ±11% est appliquée à l'intensité lumineuse.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La couleur (teinte) de la lumière bleue est contrôlée via le tri par longueur d'onde. Deux bacs sont définis :

• Bac X :465 – 470 nm
• Bac Y :470 – 475 nm

Une tolérance plus stricte de ±1 nm est spécifiée pour la longueur d'onde dominante.

3.3 Tri par tension directe

Pour faciliter la conception de l'alimentation et assurer une luminosité uniforme dans les chaînes en parallèle, les LED sont triées par tension directe à 5 mA.

• Bac 9 :2,5 – 2,7 V
• Bac 10 :2,7 – 2,9 V
• Bac 11 :2,9 – 3,1 V

La tolérance pour la tension directe est de ±0,1V.

4. Informations mécaniques et de conditionnement

4.1 Dimensions du boîtier

La LED CMS 12-21 a un boîtier rectangulaire compact. Les dimensions clés (en millimètres) incluent une longueur typique du corps de 2,0 mm, une largeur de 1,25 mm et une hauteur de 0,8 mm. La fiche technique fournit un dessin dimensionnel détaillé montrant l'espacement des bornes, la taille des pastilles et les tolérances générales, qui sont typiquement de ±0,1 mm sauf indication contraire. Ce dessin est essentiel pour créer l'empreinte PCB correcte afin d'assurer un soudage et un alignement appropriés.

4.2 Identification de la polarité

Le composant comporte un marqueur de polarité, généralement une encoche ou un point sur le boîtier, pour identifier la cathode. L'orientation correcte lors du placement est critique pour la fonctionnalité du circuit.

4.3 Conditionnement en bande et bobine

Les LED sont fournies dans un emballage résistant à l'humidité. Elles sont chargées dans une bande porteuse avec des alvéoles dimensionnées pour le boîtier 12-21. La bobine standard contient 2000 pièces. Les dimensions de la bobine (comme le diamètre du moyeu, la largeur de la bobine et le diamètre de la collerette) sont fournies pour assurer la compatibilité avec les machines d'assemblage automatisées. L'emballage comprend un dessiccant et est scellé dans un sac étanche à l'humidité en aluminium pour protéger les composants de l'humidité ambiante pendant le stockage et le transport.

4.4 Explication de l'étiquetage

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

• P/N :Numéro de produit (ex. : 12-21/BHC-ZL1M2RY/2C).
• QTY :Quantité par bobine.
• CAT :Classe d'intensité lumineuse (correspond au code de bac L1, M2, etc.).
• HUE :Coordonnées de chromaticité & Classe de longueur d'onde dominante (correspond au code de bac X, Y).
• REF :Classe de tension directe (correspond au code de bac 9, 10, 11).
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour le contrôle qualité.

5. Consignes de soudage et d'assemblage

Une manipulation et un soudage appropriés sont vitaux pour la fiabilité. La LED est sensible aux contraintes thermiques et mécaniques.

5.1 Stockage et sensibilité à l'humidité

Le produit est sensible à l'humidité. Les précautions clés incluent :

• Ne pas ouvrir le sac étanche à l'humidité avant que les composants ne soient prêts à être utilisés.
• Après ouverture, les LED non utilisées doivent être stockées à ≤30°C et ≤60% d'humidité relative.
• La "durée de vie hors sac" après ouverture est de 168 heures (7 jours). Si elles ne sont pas utilisées dans ce délai, les composants doivent être re-séchés à 60±5°C pendant 24 heures et reconditionnés avec un dessiccant.

5.2 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion sans plomb (Pb-free) est recommandé :

• Préchauffage :150–200°C pendant 60–120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (TAL) :60–150 secondes au-dessus de 217°C.
• Température de pic :Maximum de 260°C, maintenue pendant pas plus de 10 secondes.
• Taux de chauffage/refroidissement :Taux de chauffage maximum de 6°C/sec jusqu'à 255°C, et taux de refroidissement maximum de 3°C/sec.
• Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois sur le même composant.

5.3 Précautions pour le soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est requise :

• Utiliser un fer à souder avec une température de pointe ≤350°C.
• Limiter le temps de contact par borne à ≤3 secondes.
• Utiliser un fer de faible puissance (≤25W).
• Laisser un intervalle de refroidissement d'au moins 2 secondes entre le soudage de chaque borne.
• Éviter d'appliquer une contrainte mécanique sur le corps de la LED pendant le chauffage.

5.4 Protection de la conception du circuit

Protection contre les surintensités :Une résistance de limitation de courant externe est absolument obligatoire. La tension directe a un coefficient de température négatif, ce qui signifie qu'à mesure que la LED chauffe, V_Fdiminue, ce qui peut conduire à une augmentation rapide et incontrôlée du courant si elle est pilotée par une source de tension sans résistance série. Cela entraînera un emballement thermique et une défaillance du composant.

6. Considérations et restrictions de conception d'application

6.1 Considérations de conception

• Pilotage du courant :Toujours piloter la LED avec un courant constant ou utiliser une source de tension avec une résistance série calculée sur la base du pire cas V_F(minimum) de la plage de tri pour s'assurer que le courant ne dépasse jamais la valeur maximale absolue.
• Gestion thermique :Bien que le boîtier soit petit, assurer une surface de cuivre PCB adéquate autour des pastilles thermiques peut aider à dissiper la chaleur, surtout lors d'un fonctionnement près du courant maximum ou à des températures ambiantes élevées.
• Protection ESD :Mettre en œuvre une protection ESD sur les lignes d'entrée si la LED est connectée à des ports accessibles à l'utilisateur, étant donné sa faible tolérance HBM de 150V.

6.2 Restrictions d'application

La fiche technique inclut un avertissement critique concernant les applications haute fiabilité. Ce produit, tel que spécifié, peut ne pas être adapté aux applications où une défaillance pourrait entraîner des blessures graves, la perte de vies humaines ou des dommages matériels significatifs. Cela inclut explicitement :

• Systèmes militaires et aérospatiaux
• Systèmes de sécurité automobile (ex. : airbags, systèmes de freinage)
• Équipements médicaux de maintien des fonctions vitales

Pour de telles applications, des composants avec des qualifications, des tests et des garanties de fiabilité différents sont requis. Les ingénieurs doivent consulter le fabricant pour des produits conçus pour ces cas d'utilisation critiques.

7. Comparaison et différenciation technique

Le 12-21/BHC-ZL1M2RY/2C se différencie principalement par la taille de son boîtier et la cohérence de ses performances via le tri.

• vs. Boîtiers CMS plus grands (ex. : 3528, 5050) :Il offre une empreinte beaucoup plus petite, permettant des conceptions à plus haute densité mais généralement avec une luminosité totale par dispositif plus faible.
• vs. LED traversantes :Il élimine le besoin de percer des trous dans le PCB, simplifie l'assemblage automatisé, réduit le poids et permet des facteurs de forme de produit plus petits.
• vs. LED non triées :Le système de tri complet pour l'intensité, la longueur d'onde et la tension offre aux concepteurs des performances prévisibles, ce qui est crucial pour les applications nécessitant une uniformité de couleur ou de luminosité sur plusieurs LED.

8. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle valeur de résistance dois-je utiliser pour piloter cette LED à 5 mA à partir d'une alimentation 5V ?

R : En utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alim- V_F) / I_F. Pour une conception au pire cas (garantir que le courant ne dépasse jamais 5 mA même avec la V_Fla plus basse), utiliser la V_Fminimum du Bac 9 (2,5V). R = (5V - 2,5V) / 0,005A = 500 Ω. Une résistance standard de 510 Ω serait un choix sûr, donnant un courant légèrement inférieur à 5 mA.

Q : Puis-je faire clignoter cette LED à 50 mA ?

R : Oui, mais uniquement dans des conditions spécifiques. La fiche technique autorise un Courant Direct de Crête (I_FP) de 100 mA à un cycle de service de 1/10 et une fréquence de 1 kHz. Un clignotement à 50 mA avec un cycle de service similaire ou inférieur serait généralement acceptable, mais vous devez vérifier que le courant moyen et la dissipation de puissance ne dépassent pas les valeurs nominales continues.

Q : Pourquoi le temps de stockage après ouverture du sac est-il limité à 7 jours ?

R : Les LED CMS peuvent absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut se dilater rapidement, provoquant un délaminage interne ou un "effet pop-corn", qui fissure le boîtier et détruit le composant. La limite de 7 jours est basée sur le niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) du composant.

Q : L'angle de vision est de 120 degrés. Comment est-il mesuré ?

R : L'angle de vision (2θ_1/2) est l'angle total auquel l'intensité lumineuse tombe à la moitié de sa valeur maximale (mesurée à 0 degré, directement sur l'axe). Un angle de 120 degrés signifie que la LED émet de la lumière efficacement sur un cône très large.

9. Principe de fonctionnement et technologie

Cette LED est basée sur la technologie des semi-conducteurs InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium). Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de conduction de la diode (environ 2,5-3,1V) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active de la jonction semi-conductrice. Leur recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage InGaN détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, le bleu (~468 nm). La lentille en résine "water clear" est utilisée pour maximiser l'extraction de lumière de la puce semi-conductrice.

10. Tendances et contexte industriel

Le boîtier 12-21 fait partie d'une tendance industrielle à long terme vers la miniaturisation des composants électroniques. La recherche d'appareils plus petits, plus légers et plus économes en énergie dans l'électronique grand public, les wearables et les capteurs IoT continue de pousser le développement de boîtiers LED toujours plus petits. De plus, l'accent mis sur la conformité environnementale (RoHS, sans halogène) et la gestion de la chaîne d'approvisionnement via un tri détaillé et une traçabilité (numéros de lot) reflète des normes industrielles plus larges en matière de qualité et de durabilité. Le passage au soudage sans plomb, pour lequel ce composant est qualifié, est désormais une norme mondiale dans la fabrication électronique.