Fiche technique LED CMS 19-117/BHC-ZL1M2RY/3T - Bleu 468nm - 2.8x3.5x0.8mm - 3.1V - 40mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le 19-117/BHC-ZL1M2RY/3T est une LED bleue CMS compacte conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant une haute fiabilité et un assemblage efficace. 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 carte et d'efficacité de fabrication.

1.1 Avantages principaux et positionnement produit

L'avantage principal de cette LED est son empreinte miniature, qui permet directement la conception de cartes de circuits imprimés (PCB) plus petites. Cette réduction de taille contribue à une densité de composants plus élevée, permettant une fonctionnalité plus complexe dans un espace contraint. De plus, les besoins de stockage réduits pour les composants et l'équipement assemblé final entraînent des économies globales en logistique et en boîtier de produit.

Sa construction légère la rend particulièrement adaptée aux appareils électroniques portables et miniatures où le poids est un facteur de conception critique. Le composant est fourni sur bande standard de 8 mm montée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, garantissant une compatibilité totale avec les équipements d'assemblage automatisés à grande vitesse, essentiels pour la production de masse.

1.2 Applications cibles et marchés

Cette LED est polyvalente et trouve son utilité dans plusieurs domaines d'application clés. Un cas d'utilisation principal est le rétroéclairage pour les panneaux d'instruments, les indicateurs de tableau de bord et les interrupteurs à membrane, où sa sortie bleue uniforme fournit un éclairage clair. Dans le secteur des télécommunications, elle sert d'indicateur d'état et de rétroéclairage de clavier dans des appareils tels que les téléphones et les télécopieurs.

Elle est également utilisée pour des solutions de rétroéclairage plat derrière les affichages à cristaux liquides (LCD), les symboles et diverses interfaces d'interrupteurs. Sa nature polyvalente signifie qu'elle peut être adaptée à une large gamme d'applications d'indicateurs grand public, industriels et automobiles nécessitant une source de lumière bleue fiable.

2. Spécifications techniques et interprétation approfondie

Comprendre les valeurs maximales absolues est crucial pour garantir la fiabilité à long terme et prévenir la défaillance prématurée de la LED dans un circuit d'application.

2.1 Valeurs maximales absolues

Le composant est conçu pour un courant direct continu (IF) de 10 mA. Dépasser cette valeur générera une chaleur excessive, dégradant la jonction semi-conductrice interne et entraînant une diminution rapide de la sortie lumineuse et une défaillance catastrophique éventuelle. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct de crête (IFP) de 40 mA est autorisé, mais uniquement sous un strict cycle de service de 1/10 à une fréquence de 1 kHz. Cela permet de brèves périodes de luminosité plus élevée sans surchauffe.

La dissipation de puissance totale (Pd) ne doit pas dépasser 40 mW, ce qui est fonction du courant direct et de la tension. Les plages de température de fonctionnement et de stockage sont spécifiées de -40°C à +85°C et de -40°C à +90°C, respectivement, indiquant une aptitude aux environnements sévères. Le composant offre un degré de protection contre les décharges électrostatiques (ESD), classé à 2000V selon le modèle du corps humain (HBM), ce qui est un niveau standard pour la manipulation en environnement contrôlé mais nécessite toujours des précautions ESD appropriées pendant l'assemblage.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Dans des conditions de test standard (température ambiante Ta=25°C et un courant direct de 5 mA), la LED présente des paramètres de performance clés. L'intensité lumineuse (Iv) a une plage typique, avec des valeurs minimales et maximales définies par le système de tri détaillé plus loin. L'angle de vision (2θ1/2) est large de 120 degrés, fournissant un motif d'émission large et diffus adapté à l'éclairage de zone plutôt qu'à un faisceau focalisé.

Les caractéristiques spectrales sont centrales pour sa couleur bleue. La longueur d'onde de crête (λp) est typiquement de 468 nanomètres (nm), tandis que la longueur d'onde dominante (λd) se situe entre 465,0 nm et 475,0 nm. La largeur de bande spectrale (Δλ) est d'environ 25 nm, définissant la pureté de la couleur bleue. La tension directe (VF) nécessaire pour atteindre le courant de test de 5 mA varie de 2,50V à 3,10V. Ce paramètre est critique pour la conception de circuit, car il détermine la chute de tension aux bornes de la LED et la valeur nécessaire de la résistance de limitation de courant.

3. Explication du système de tri

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en catégories de performance. Ce système permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des critères minimaux spécifiques pour leur application.

3.1 Tri par intensité lumineuse

La sortie lumineuse est classée en quatre catégories distinctes : L1, L2, M1 et M2. La catégorie L1 représente la plage de sortie la plus basse (11,5 - 14,5 mcd), tandis que la catégorie M2 représente la plus élevée (22,5 - 28,5 mcd). Les concepteurs peuvent spécifier un code de catégorie pour garantir un niveau de luminosité minimum pour leur produit, ce qui est essentiel pour les applications nécessitant un éclairage uniforme de panneau ou répondant à des normes de visibilité spécifiques.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La couleur de la lumière bleue est contrôlée par le tri selon la longueur d'onde dominante. Deux catégories sont définies : 'X' (465,0 - 470,0 nm) et 'Y' (470,0 - 475,0 nm). La catégorie 'X' produit une longueur d'onde légèrement plus courte, un bleu plus profond, tandis que la catégorie 'Y' a une longueur d'onde légèrement plus longue, tendant vers une teinte bleu-cyan. Cela permet d'apparier les couleurs entre différentes LED dans un réseau ou d'assurer une teinte bleue spécifique pour des raisons de marque ou d'esthétique.

3.3 Tri par tension directe

La tension directe est triée en trois catégories : 9 (2,50 - 2,70V), 10 (2,70 - 2,90V) et 11 (2,90 - 3,10V). Connaître la catégorie de tension est vital pour concevoir un circuit de pilotage efficace. L'utilisation de LED de la même catégorie de tension ou d'une catégorie connue minimise les variations de courant et de luminosité lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle sans régulation de courant individuelle.

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes caractéristiques fournies offrent un aperçu approfondi du comportement de la LED dans différentes conditions opérationnelles, ce qui est nécessaire pour une conception de système robuste.

4.1 Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct

La courbe montrant l'intensité lumineuse relative en fonction du courant direct est typiquement non linéaire. La sortie augmente avec le courant mais finira par saturer. Plus important encore, fonctionner au-dessus du courant recommandé entraîne une température de jonction excessive, ce qui réduit non seulement l'efficacité mais raccourcit également la durée de vie du composant. Cette courbe aide les concepteurs à trouver l'équilibre optimal entre la luminosité souhaitée et la longévité opérationnelle.

4.2 Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante

La performance des LED est très dépendante de la température. Lorsque la température ambiante augmente, la sortie lumineuse diminue généralement. Cette courbe quantifie ce déclassement. Pour les applications soumises à des températures élevées (par exemple, à l'intérieur d'un tableau de bord automobile ou près d'autres composants générant de la chaleur), ces données sont essentielles pour garantir que la LED reste suffisamment lumineuse dans toutes les conditions de fonctionnement. Cela peut nécessiter de concevoir pour une catégorie de luminosité plus élevée ou de mettre en œuvre des stratégies de gestion thermique.

4.3 Courbe de déclassement du courant direct

Il s'agit sans doute de la courbe la plus critique pour la fiabilité. Elle définit le courant direct continu maximal autorisé à une température ambiante donnée. À mesure que la température augmente, le courant maximal sûr diminue. Le respect de cette courbe de déclassement empêche l'emballement thermique et garantit que la LED fonctionne dans sa zone de fonctionnement sûre (SOA), ce qui est fondamental pour atteindre la durée de vie spécifiée.

4.4 Distribution spectrale et diagramme de rayonnement

Le graphique de distribution spectrale montre l'intensité de la lumière émise à différentes longueurs d'onde, centrée autour de 468 nm. Le diagramme de rayonnement (souvent un diagramme polaire) illustre comment la lumière est émise spatialement depuis le boîtier. Le large angle de vision de 120 degrés confirme un motif d'émission lambertien ou quasi-lambertien, où l'intensité est la plus élevée perpendiculairement à la puce et diminue à des angles plus larges.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier et tolérances

La LED présente un boîtier CMS standard. Les dimensions critiques incluent la taille du corps, qui dicte le motif de pastilles sur le PCB, et le placement des bornes anode et cathode. Le dessin dimensionnel spécifie toutes les mesures clés avec une tolérance standard de ±0,1 mm sauf indication contraire. Ces informations sont utilisées pour créer l'empreinte PCB, garantissant un soudage et un alignement corrects.

5.2 Identification de la polarité et conception des pastilles

Une polarité correcte est essentielle au fonctionnement de la LED. Le dessin du boîtier dans la fiche technique indique clairement l'anode et la cathode. Typiquement, une pastille peut être marquée ou avoir une forme différente (par exemple, une encoche ou un bord biseauté) sur le composant lui-même pour une identification visuelle sous grossissement. La disposition recommandée des pastilles sur le PCB garantit une soudure fiable et une connexion thermique et électrique appropriée.

6. Directives de soudage et d'assemblage

Une manipulation et un soudage appropriés sont essentiels pour maintenir la performance et la fiabilité de la LED.

6.1 Paramètres de soudage par refusion

Le composant est compatible avec les procédés de refusion infrarouge et à phase vapeur. Un profil de température de soudage sans plomb spécifique est fourni. Les paramètres clés incluent une étape de préchauffage (150-200°C pendant 60-120 secondes), un temps au-dessus du liquidus (217°C) de 60-150 secondes, et une température de pointe ne dépassant pas 260°C pendant un maximum de 10 secondes. Les taux de montée et de descente maximaux sont également spécifiés pour éviter les chocs thermiques. Il est fortement recommandé de ne pas effectuer le soudage par refusion plus de deux fois pour éviter d'endommager les fils de liaison internes ou la lentille en époxy.

6.2 Précautions pour soudage manuel et retouche

Si le soudage manuel est inévitable, une extrême prudence est de mise. La température de la pointe du fer à souder doit être inférieure à 350°C, et le temps de contact avec chaque borne ne doit pas dépasser 3 secondes. Un fer à souder de faible puissance (≤25W) est recommandé. Un avertissement important est donné : les dommages surviennent souvent pendant le soudage manuel. Pour la retouche, un fer à souder double tête spécialisé conçu pour les composants CMS doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes et soulever le composant sans solliciter les soudures ou le corps de la LED.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans un sac barrière résistant à l'humidité avec un dessiccant pour empêcher l'absorption de l'humidité atmosphérique. Le sac ne doit pas être ouvert avant que les composants ne soient prêts à être utilisés en production. Une fois ouvert, les LED doivent être utilisées dans les 168 heures (7 jours) si elles sont stockées dans des conditions de ≤30°C et ≤60% d'humidité relative. Si ce temps d'exposition est dépassé, un traitement de séchage (60 ±5°C pendant 24 heures) est requis pour éliminer l'humidité et prévenir l'effet "pop-corn" ou le délaminage pendant le processus de refusion à haute température.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le produit est fourni au format bande et bobine pour l'assemblage automatisé. Les dimensions de la bande porteuse, la taille des alvéoles et les dimensions de la bobine sont spécifiées. Chaque bobine contient 3000 pièces. Les matériaux de la bobine et de la bande sont conçus pour être résistants à l'humidité, protégeant les composants pendant le stockage et le transport.

7.2 Explication de l'étiquette et numérotation du modèle

L'étiquette de conditionnement contient plusieurs champs clés : le numéro de pièce client (CPN), le numéro de pièce du fabricant (P/N), la quantité emballée (QTY) et les codes de tri spécifiques pour l'intensité lumineuse (CAT), la longueur d'onde dominante (HUE) et la tension directe (REF). Le numéro de lot (LOT No.) est également fourni pour la traçabilité. Comprendre cet étiquetage est essentiel pour vérifier que les composants reçus correspondent aux spécifications commandées.

8. Considérations pour la conception d'application

8.1 Conception de circuit et limitation de courant

La règle de conception la plus critique est l'utilisation obligatoire d'une résistance de limitation de courant en série (ou d'un pilote à courant constant pour les applications avancées). La tension directe de la LED a un coefficient de température négatif et une tolérance de fabrication. Une légère augmentation de la tension d'alimentation sans limitation de courant peut provoquer une augmentation importante, potentiellement destructrice, du courant. La valeur de la résistance est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F, où V_Fet I_Fsont les points de fonctionnement cibles.

8.2 Gestion thermique en utilisation finale

Bien que la LED elle-même soit petite, gérer sa chaleur est important pour la performance et la durée de vie. Les concepteurs doivent considérer le chemin thermique des pastilles de soudure de la LED vers le PCB et potentiellement vers un dissipateur thermique. L'utilisation d'un PCB avec une surface de cuivre adéquate (pastilles de décharge thermique) autour de l'empreinte de la LED peut aider à dissiper la chaleur. Les courbes de déclassement doivent être consultées pour les applications avec des températures ambiantes élevées.

8.3 Intégration optique

Pour les applications de rétroéclairage ou d'indicateur, considérez le chemin optique. Le large angle de vision est bénéfique pour éclairer uniformément un diffuseur ou un guide de lumière. La distance entre la LED et la surface éclairée, ainsi que l'utilisation de réflecteurs ou de lentilles, affecteront la luminosité et l'uniformité finales. La couleur bleue peut également être convertie en blanc ou en d'autres couleurs en utilisant des lentilles recouvertes de phosphore ou des techniques de phosphore à distance dans certaines applications.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux anciennes technologies de LED traversantes, cette LED CMS offre des performances supérieures dans des domaines clés. L'absence de broches élimine l'inductance parasite et permet une commutation à plus haute fréquence si elle est utilisée en mode pulsé, bien que ce ne soit pas une application typique. La masse thermique plus faible du boîtier CMS peut permettre une réponse thermique plus rapide, mais cela signifie également que la chaleur doit être évacuée plus efficacement via le PCB.

Dans la catégorie des LED bleues CMS, le 19-117 se différencie par sa combinaison spécifique de taille de boîtier (permettant des agencements très denses), d'angle de vision large (pour un éclairage étendu) et de système de tri complet (pour la flexibilité et l'uniformité de conception). Sa conformité aux normes RoHS, REACH et sans halogène le rend adapté aux marchés mondiaux avec des réglementations environnementales strictes.

10. Questions fréquemment posées (FAQ) basées sur les paramètres techniques

10.1 Quelle valeur de résistance dois-je utiliser avec une alimentation de 5V ?

En utilisant la tension directe maximale (3,10V de la catégorie 11) et un courant cible de 5 mA pour une luminosité standard : R = (5V - 3,10V) / 0,005A = 380 Ohms. La valeur standard la plus proche est 390 Ohms. Un recalcul avec 390 Ohms donne I_F= (5V - 3,10V) / 390 = ~4,87 mA, ce qui est sûr. Utilisez toujours la V_Fmaximale de votre catégorie sélectionnée pour ce calcul afin de garantir que le courant ne dépasse jamais la limite.

10.2 Puis-je piloter cette LED à 20 mA pour une luminosité plus élevée ?

Non. Le courant direct continu maximal absolu est de 10 mA. Fonctionner à 20 mA dépasserait cette valeur, provoquant une surchauffe sévère, une dégradation lumineuse rapide et une défaillance presque certaine. Pour obtenir une luminosité plus élevée, sélectionnez une LED d'une catégorie d'intensité lumineuse supérieure (M1 ou M2) ou utilisez plusieurs LED, pas un courant plus élevé.

10.3 Comment interpréter les codes de tri sur l'étiquette ?

Les champs d'étiquette CAT, HUE et REF correspondent aux catégories. Par exemple, une étiquette indiquant CAT : M2, HUE : X, REF : 10 signifie que les LED sur cette bobine ont une intensité lumineuse entre 22,5 et 28,5 mcd (M2), une longueur d'onde dominante entre 465,0 et 470,0 nm (X) et une tension directe entre 2,70 et 2,90V (10).

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

11.1 Groupe d'indicateurs de tableau de bord

Dans un tableau de bord automobile, plusieurs LED 19-117 pourraient être utilisées derrière une lentille en polycarbonate pour éclairer des symboles d'avertissement (par exemple, feux de route, clignotant). Les concepteurs sélectionneraient une catégorie de luminosité spécifique (par exemple, M1) pour garantir la visibilité dans des conditions de plein jour. Les LED seraient pilotées par le système 12V du véhicule via un réseau de résistances de limitation de courant ou un circuit intégré pilote de LED dédié. Le large angle de vision garantit un éclairage uniforme du symbole. La large plage de température de fonctionnement (-40 à +85°C) est essentielle pour cet environnement sévère.

11.2 Indicateur d'état basse consommation

Pour un appareil grand public alimenté sur secteur comme un routeur ou un chargeur, une seule LED 19-117 fournit une indication claire de mise sous tension/état. Pilotée à 5 mA à partir d'un rail USB 5V ou d'un rail logique 3,3V (avec une résistance calculée de manière appropriée), elle consomme très peu de puissance. La couleur bleue est souvent associée à un état "actif" ou "connecté". Sa petite taille lui permet de s'intégrer dans les profils de plus en plus fins des appareils électroniques modernes.

12. Principe de fonctionnement

La LED 19-117 est une source de lumière semi-conductrice. Son cœur est une puce composée de matériaux comme le nitrure de gallium-indium (InGaN), qui forment une jonction p-n. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction est appliquée, des électrons et des trous sont injectés à travers la jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, de l'énergie est libérée sous forme de photons (lumière). L'énergie de bande interdite spécifique du matériau InGaN détermine la longueur d'onde des photons émis, dans ce cas, autour de 468 nm, qui est perçue comme de la lumière bleue. La lentille en époxy encapsule la puce, fournit une protection mécanique et façonne la lumière émise dans le diagramme de rayonnement souhaité.

13. Tendances technologiques et contexte

La LED 19-117 s'inscrit dans la tendance plus large de la miniaturisation de l'électronique et de la transition de la technologie traversante à la technologie CMS. Ce changement permet un assemblage automatisé à grand volume, réduisant les coûts de fabrication et améliorant la fiabilité en éliminant les étapes de soudage manuel. Dans l'industrie des LED spécifiquement, les développements en cours se concentrent sur l'augmentation de l'efficacité lumineuse (plus de lumière par watt d'entrée électrique), l'amélioration de la cohérence et de la saturation des couleurs, et l'amélioration de la fiabilité dans des conditions de haute température et de courant élevé. Bien qu'il s'agisse d'une LED bleue standard, la science des matériaux sous-jacente et les techniques de conditionnement continuent d'évoluer, entraînant des améliorations de performance dans les générations suivantes de composants.