Fiche technique LED SMD 19-21 Bleue - Dimensions 2.0x1.25x0.8mm - Tension 2.7-3.7V - Puissance 75mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La LED SMD 19-21 est un composant compact à montage en surface conçu pour les applications électroniques modernes nécessitant des solutions fiables d'indication ou de rétroéclairage. Son principal avantage réside dans son empreinte considérablement réduite par rapport aux LED traditionnelles à broches, permettant une densité de composants plus élevée sur les cartes de circuits imprimés (PCB). Cette miniaturisation contribue directement à des conceptions de produits finaux plus petits, à des besoins de stockage réduits pour les composants et à une économie de poids globale, la rendant idéale pour les appareils portables et à espace limité.

Le composant est construit à l'aide d'une puce semi-conductrice InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium), qui émet une lumière bleue. L'encapsulation est une résine transparente, permettant un rendement lumineux maximal. Il s'agit d'un type monochrome, fourni sur ruban de 8mm monté sur des bobines de 7 pouces de diamètre pour une compatibilité avec les équipements d'assemblage automatisés à grande vitesse. Le produit est entièrement conforme aux procédés de soudage sans plomb, y compris la refusion infrarouge et en phase vapeur. De plus, il respecte les normes environnementales et de sécurité clés : il est conforme aux versions RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), conforme aux règlements REACH de l'UE et est sans halogène (avec Brome <900 ppm, Chlore <900 ppm et leur somme <1500 ppm).

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Tension inverse (V_R) :5V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct (I_F) :20mA (continu). C'est le courant maximum recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Courant direct de crête (I_FP) :40mA, permis uniquement en conditions pulsées (rapport cyclique 1/10 à 1kHz).
• Dissipation de puissance (P_d) :75mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sans dépasser ses limites thermiques.
• Décharge électrostatique (ESD) :Classification Modèle du Corps Humain (HBM) de 150V. Des précautions de manipulation ESD appropriées sont essentielles pendant l'assemblage.
• Température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C. Le composant est fonctionnel dans cette plage de température ambiante.
• Température de stockage (T_stg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudage (T_sol) :Pic du profil de refusion à 260°C pendant un maximum de 10 secondes. La température de la panne du fer à souder manuel ne doit pas dépasser 350°C pendant 3 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard à une température ambiante (T_a) de 25°C et un courant direct (I_F) de 20mA, sauf indication contraire. Ils définissent les performances lumineuses et électriques principales.

• Intensité lumineuse (I_v) :S'étend d'un minimum de 72,0 mcd à un maximum de 180,0 mcd. La valeur typique se situe dans cette plage de classement (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ_1/2) :Approximativement 100 degrés. C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de sa valeur de crête.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :Typiquement 468 nanomètres (nm). C'est la longueur d'onde à laquelle l'émission spectrale est la plus forte.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :S'étend de 465,0 nm à 475,0 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, définissant la couleur.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Typiquement 25 nm. Cela mesure la largeur du spectre émis à la moitié de son intensité maximale.
• Tension directe (V_F) :S'étend de 2,70V à 3,70V à 20mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement.
• Courant inverse (I_R) :Maximum de 50 μA lorsqu'une tension inverse de 5V est appliquée. Le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse.

Notes importantes :Les tolérances sont spécifiées à ±11% pour l'Intensité Lumineuse, ±1nm pour la Longueur d'Onde Dominante et ±0,1V pour la Tension Directe. La condition de tension inverse de 5V est pour tester I_R only.

3. Explication du système de classement

Pour garantir une couleur et une luminosité constantes dans les applications de production, les LED sont triées en classes basées sur des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des pièces répondant à des exigences d'application spécifiques.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

Classé à I_F= 20mA. Les codes indiquent des niveaux de luminosité croissants.

• Q1 :72,0 – 90,0 mcd
• Q2 :90,0 – 112,0 mcd
• R1 :112,0 – 140,0 mcd
• R2 :140,0 – 180,0 mcd

3.2 Classement de la longueur d'onde dominante

Classé à I_F= 20mA. Définit la teinte précise de bleu.

• X :465,0 – 470,0 nm
• Y :470,0 – 475,0 nm

3.3 Classement de la tension directe

Classé à I_F= 20mA. Important pour concevoir les circuits de limitation de courant et garantir une luminosité uniforme dans les chaînes en parallèle.

• 10 :2,70 – 2,90 V
• 11 :2,90 – 3,10 V
• 12 :3,10 – 3,30 V
• 13 :3,30 – 3,50 V
• 14 :3,50 – 3,70 V

4. Analyse des courbes de performance

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

4.1 Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct

Cette courbe montre que le rendement lumineux augmente avec le courant direct mais pas de manière linéaire. Il tend à saturer à des courants plus élevés. Fonctionner nettement au-dessus des 20mA recommandés peut donner des rendements décroissants en luminosité tout en augmentant la chaleur et en accélérant la dégradation.

4.2 Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante

L'efficacité de la LED diminue lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe montre typiquement un déclin graduel du rendement lumineux lorsque la température ambiante augmente de -40°C à +85°C. Une gestion thermique appropriée dans l'application est nécessaire pour maintenir une luminosité constante.

4.3 Courbe de déclassement du courant direct

Ce graphique définit le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température augmente, le courant maximal autorisé doit être réduit pour rester dans les limites de dissipation de puissance du composant et éviter la surchauffe.

4.4 Tension directe en fonction du courant direct

Cette caractéristique IV (Courant-Tension) est de nature exponentielle. Un petit changement de tension directe entraîne un grand changement de courant, soulignant le besoin critique d'un pilote à courant constant ou d'une résistance série bien calculée.

4.5 Distribution spectrale

Le tracé spectral montre un pic unique centré autour de 468 nm, confirmant la sortie monochromatique bleue. La largeur de bande typique de 25nm indique la pureté spectrale de la lumière émise.

4.6 Diagramme de rayonnement

Ce diagramme polaire représente visuellement l'angle de vision, montrant l'intensité lumineuse relative à différents angles par rapport à l'axe central de la LED, confirmant l'angle de vision d'environ 100 degrés.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED SMD 19-21 a une empreinte rectangulaire compacte. Les dimensions clés (en millimètres) sont approximativement 2,0mm de longueur, 1,25mm de largeur et 0,8mm de hauteur. Les tolérances sont typiquement de ±0,1mm sauf indication contraire. Le boîtier comporte une marque d'identification de la cathode, essentielle pour une orientation correcte pendant l'assemblage sur PCB.

5.2 Identification de la polarité

Une polarité correcte est obligatoire pour le fonctionnement. Le boîtier inclut une marque de cathode distincte. Reportez-vous toujours au dessin du boîtier pour identifier cette marque sur le composant physique et l'aligner avec le marquage correspondant sur l'empreinte PCB.

6. Guide de soudage et d'assemblage

6.1 Nécessité de limitation de courant

Critique :Une résistance de limitation de courant externe ou un circuit pilote à courant constant DOIT être utilisé en série avec la LED. La caractéristique IV exponentielle signifie qu'une augmentation mineure de la tension d'alimentation peut provoquer une forte et potentiellement destructrice surtension de courant direct.

6.2 Profil de soudage par refusion

Le composant est adapté au soudage par refusion sans plomb. Le profil de température recommandé est le suivant :

• Préchauffage :150–200°C pendant 60–120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (217°C) :60–150 secondes.
• Température de crête :Maximum de 260°C.
• Temps à ±5°C de la crête :Maximum de 10 secondes.
• Taux de chauffage :Maximum 3°C/seconde jusqu'à 217°C, puis maximum 6°C/seconde jusqu'au pic.
• Taux de refroidissement :Un refroidissement contrôlé est recommandé.

Note :Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois sur le même composant.

6.3 Soudage manuel

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

• Utilisez un fer à souder avec une température de panne ne dépassant pas 350°C.
• Limitez le temps de contact à un maximum de 3 secondes par borne.
• Utilisez un fer d'une puissance nominale de 25W ou moins.
• Laissez un minimum de 2 secondes entre le soudage de chaque borne pour éviter les contraintes thermiques.

6.4 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les composants sont emballés dans un sac barrière résistant à l'humidité avec dessiccant.

• Ne pas ouvrirle sac avant d'être prêt à l'emploi.
• 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 les composants dépassent ce temps ou si l'indicateur de dessiccant change de couleur, un séchage est requis : 60°C ±5°C pendant 24 heures avant refusion.

6.5 Retouche et réparation

La retouche après soudage est fortement déconseillée. Si elle est absolument inévitable, utilisez un fer à souder double tête pour chauffer simultanément les deux bornes et soulever le composant uniformément pour éviter les contraintes mécaniques sur les soudures ou le boîtier de la LED. Vérifiez toujours la fonctionnalité du composant après toute retouche.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Emballage standard

Les LED sont fournies sur ruban porteur embouti sur des bobines de 7 pouces de diamètre. Chaque bobine contient 3000 pièces. La largeur du ruban est de 8mm.

7.2 Dimensions de la bobine et du ruban

Des dessins mécaniques détaillés pour le moyeu de la bobine, la bride et les alvéoles du ruban porteur sont fournis dans la fiche technique, avec des tolérances standard de ±0,1mm.

7.3 Informations sur l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des informations critiques pour la traçabilité et l'application correcte :

• CPN :Numéro de pièce client (si attribué).
• P/N :Numéro de produit du fabricant (ex. : 19-21/BHC-ZQ1R2N/3T).
• QTY :Quantité d'emballage par bobine.
• CAT :Code de classe d'intensité lumineuse (ex. : R1).
• HUE :Code de classe de longueur d'onde dominante/chromaticité (ex. : X).
• REF :Code de classe de tension directe (ex. : 12).
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage :Idéal pour les indicateurs de tableau de bord, les interrupteurs à membrane, les claviers et l'éclairage de symboles en raison de sa petite taille et de son angle de vision uniforme.
• Équipement de télécommunication :Indicateurs d'état et rétroéclairage pour téléphones, télécopieurs et matériel réseau.
• Rétroéclairage plat pour LCD :Peut être utilisé en réseaux pour fournir un éclairage latéral pour les petits écrans LCD.
• Utilisation générale comme indicateur :État d'alimentation, sélection de mode et indicateurs d'alerte dans une large gamme d'électronique grand public et industrielle.

8.2 Considérations de conception

• Conception de circuit :Mettez toujours en œuvre une régulation de courant appropriée. Pour les conceptions simples limitées par résistance, calculez la valeur de la résistance en utilisant la tension directe maximale (V_F) de la classe pour garantir que le courant ne dépasse jamais 20mA dans les pires conditions.
• Implantation PCB :Assurez-vous que le motif de pastille de soudure correspond à l'empreinte recommandée. Prévoyez un dégagement thermique adéquat si la LED doit être pilotée à ou près de ses valeurs maximales.
• Conception optique :La lentille transparente offre un large angle de vision. Pour une lumière focalisée ou diffusée, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires.
• Protection ESD :Intégrez des diodes de protection ESD sur les lignes sensibles si la LED est dans un emplacement accessible à l'utilisateur, car la classification HBM de 150V est relativement faible.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED traversantes plus grandes, le boîtier SMD 19-21 offre des avantages décisifs pour l'électronique moderne :

• Taille & Poids :Considérablement plus petit et plus léger, permettant la miniaturisation.
• Coût d'assemblage :Permet un assemblage PCB entièrement automatisé à grande vitesse, réduisant les coûts de main-d'œuvre.
• Fiabilité :La construction à montage en surface offre généralement une meilleure résistance aux vibrations et aux chocs mécaniques que les composants à broches.
• Chemin thermique :Le boîtier SMD peut avoir un chemin thermique plus direct vers le PCB, aidant à la dissipation de la chaleur lorsqu'il est correctement conçu.
• Dans le segment des LED SMD bleues, les principaux facteurs de différenciation pour cette référence sont sa combinaison spécifique de luminosité (jusqu'à 180mcd), son classement précis de longueur d'onde et sa conformité aux normes strictes sans halogène et REACH, ce qui peut être critique pour certains marchés et conceptions soucieuses de l'environnement.

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

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

En utilisant la Loi d'Ohm (R = (V_alim- V_F) / I_F) et en supposant un cas le plus défavorable (le plus bas) V_Fde 2,7V pour garantir que le courant ne dépasse jamais 20mA : R = (5V - 2,7V) / 0,020A = 115 ohms. La valeur standard supérieure la plus proche (ex. : 120 ohms) doit être utilisée. Vérifiez toujours le courant avec le V_Fréel de votre classe spécifique.

10.2 Puis-je piloter cette LED à 30mA pour plus de luminosité ?

Ce n'est pas recommandé. La Valeur Maximale Absolue pour le courant direct continu est de 20mA. Dépasser cette valeur réduit la fiabilité à long terme, augmente la température de jonction et accélère la dépréciation des lumens, pouvant conduire à une défaillance prématurée.

10.3 Pourquoi le stockage et le processus de séchage sont-ils si importants ?

Les boîtiers plastiques SMD peuvent absorber l'humidité de l'atmosphère. 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 ou endommage la puce. L'étiquetage de sensibilité à l'humidité et les procédures de séchage préviennent ce mode de défaillance.

10.4 Comment interpréter les codes de classement (ex. : Q1, X, 12) sur ma bobine ?

Ces codes spécifient le groupe de performance de vos LED. Par exemple, "Q1" signifie une intensité lumineuse entre 72-90 mcd, "X" signifie une longueur d'onde dominante entre 465-470 nm, et "12" signifie une tension directe entre 3,10-3,30V. Utiliser des pièces de la même classe garantit une uniformité de luminosité et de couleur dans votre produit.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'état à plusieurs LED.Un concepteur crée un panneau de contrôle avec dix LED indicatrices bleues. Pour garantir une luminosité uniforme, il spécifie des LED de la même classe d'intensité lumineuse (ex. : R1). Il alimente les LED à partir d'une ligne 3,3V. Utiliser le V_Fmaximal de la classe 14 (3,7V) dans le calcul de la résistance donnerait une résistance négative, donc il doit utiliser une classe inférieure ou une tension d'alimentation plus élevée. Il choisit la classe 12 (V_Fmax 3,3V). Le calcul avec un V_Ftypique de 3,2V donne R = (3,3V - 3,2V) / 0,020A = 5 ohms. Une petite résistance est nécessaire, et le courant réel sera très sensible à la variation de V_F. Dans ce cas, un circuit intégré pilote à courant constant pour plusieurs LED serait une solution plus robuste que des résistances individuelles, fournissant une luminosité stable quelles que soient les petites différences de V_Fentre les unités.

12. Principe de fonctionnement

La LED 19-21 fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. La région active est composée d'InGaN. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de conduction de la diode est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent 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 de la lumière émise - dans ce cas, une lumière bleue autour de 468 nm. La résine époxy transparente encapsulante protège la puce semi-conductrice, fournit une stabilité mécanique et agit comme une lentille pour façonner le motif de sortie lumineuse.

13. Tendances technologiques

Le développement des LED SMD comme le boîtier 19-21 est motivé par la tendance continue vers la miniaturisation, l'efficacité accrue et la fiabilité supérieure dans la fabrication électronique. Les tendances clés dans ce secteur incluent :

• Efficacité accrue :La recherche continue en science des matériaux vise à améliorer l'efficacité quantique interne des puces InGaN, produisant une intensité lumineuse (mcd) plus élevée pour le même courant d'entrée (mA), ou la même sortie avec une consommation d'énergie réduite.
• Gestion thermique améliorée :Les progrès dans les matériaux de boîtier et les technologies de collage de puce permettent une meilleure dissipation de la chaleur de la puce, permettant des courants de pilotage plus élevés ou une longévité améliorée aux courants standard.
• Cohérence de couleur améliorée :Des tolérances de classement plus serrées et des processus de fabrication au niveau de la plaquette plus avancés conduisent à une variation réduite de la longueur d'onde dominante et de l'intensité lumineuse, ce qui est critique pour les applications nécessitant une apparence uniforme.
• Conformité environnementale élargie :La tendance vers le sans halogène et une conformité RoHS/REACH plus stricte, comme observée dans ce composant, devient standard, reflétant l'accent de l'industrie sur la durabilité environnementale et la sécurité des matériaux.
• Intégration :Une tendance plus large implique l'intégration de l'électronique de contrôle (comme des pilotes à courant constant ou des contrôleurs PWM) directement avec la puce LED dans des types de boîtiers plus avancés, simplifiant la conception de circuit pour l'utilisateur final.