Fiche technique LED SMD 22-21/BHC-AN1P2/2C Bleue - 2.2x2.1x1.1mm - 3.8V - 20mA - 40mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 22-21/BHC-AN1P2/2C est une diode électroluminescente (DEL) à montage en surface (SMD) émettant une lumière bleue. Il est conçu pour les assemblages électroniques modernes et compacts nécessitant une fonctionnalité fiable de voyant lumineux ou de rétroéclairage. Le composant utilise une puce en InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) encapsulée dans une résine transparente, produisant une lumière avec une longueur d'onde dominante typique de 468 nm.

L'avantage principal de ce composant réside dans son empreinte miniature. Avec des dimensions de seulement 2,2 mm x 2,1 mm et une hauteur d'environ 1,1 mm, il permet des réductions significatives de la taille des cartes de circuits imprimés (PCB) et une densité de composants plus élevée par rapport aux DEL à broches traditionnelles. Cette miniaturisation contribue directement à des facteurs de forme de produits finaux plus petits et à des besoins de stockage réduits pour les composants. Le dispositif est également léger, ce qui le rend idéal pour les applications portables et miniatures.

Le produit est conforme aux principales réglementations environnementales et de sécurité, notamment sans plomb (Pb-free), conforme à la directive européenne RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), conforme aux règlements européens REACH (Enregistrement, Évaluation, Autorisation et Restriction des produits Chimiques) et répondant aux normes sans halogène (Brome <900 ppm, Chlore <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Il est fourni sur bande de 8 mm standard enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, garantissant la compatibilité avec les équipements automatisés de placement. Le composant est adapté aux processus de soudage par refusion infrarouge et en phase vapeur.

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 à ou sous ces conditions n'est pas garanti et doit être évité dans la conception du circuit.

• Tension inverse (V_R):5 V - La tension maximale qui peut être appliquée dans le sens inverse.
• Courant direct (I_F):20 mA - Le courant continu direct maximal recommandé pour un fonctionnement fiable.
• Courant direct de crête (I_FP):100 mA - Le courant direct pulsé maximal, autorisé uniquement dans des conditions spécifiques (rapport cyclique de 1/10 à une fréquence de 1 kHz).
• Dissipation de puissance (P_d):40 mW - La puissance maximale que le composant peut dissiper, calculée comme le produit de la tension directe et du courant direct, en tenant compte des limitations thermiques.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du Corps Humain (HBM):150 V - La sensibilité du composant aux décharges électrostatiques. Des procédures de manipulation ESD appropriées sont obligatoires pendant l'assemblage et la manipulation.
• Température de fonctionnement (T_opr):-40°C à +85°C - La plage de température ambiante dans laquelle le composant est spécifié pour fonctionner.
• Température de stockage (T_stg):-40°C à +90°C - La plage de température pour stocker le composant lorsqu'il n'est pas alimenté.
• Température de soudage (T_sol):Deux profils sont spécifiés : Soudage par refusion (pic à 260°C maximum pendant 10 secondes) et Soudage manuel (350°C à la pointe du fer pendant un maximum de 3 secondes par borne).

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 20 mA, sauf indication contraire. Ils définissent les performances typiques du composant.

• Intensité lumineuse (I_v):S'étend d'un minimum de 28,5 mcd à un maximum de 72,0 mcd. La valeur typique n'est pas spécifiée dans le tableau, mais le système de tri fournit des plages catégorisées. L'angle de vision (2θ_1/2) est typiquement de 130 degrés, indiquant un cône de vision large.
• Longueur d'onde de crête (λ_p):Typiquement 468 nanomètres (nm). C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est à son maximum.
• Longueur d'onde dominante (λ_d):S'étend de 464,5 nm à 476,5 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond à la couleur de la lumière émise. Une tolérance de ±1 nm est notée.
• Largeur de bande spectrale (Δλ):Typiquement 35 nm. C'est la largeur à mi-hauteur (FWHM) du spectre d'émission, décrivant la pureté de la couleur.
• Tension directe (V_F):Typiquement 3,8 V, avec un maximum de 4,5 V à I_F= 20 mA. C'est la chute de tension aux bornes de la DEL en fonctionnement.
• Le composant a une empreinte rectangulaire. Les dimensions clés (en millimètres, avec une tolérance typique de ±0,1 mm sauf indication) incluent une longueur de corps de 2,2 mm, une largeur de corps de 2,1 mm et une hauteur d'environ 1,1 mm. La fiche technique comprend un dessin dimensionnel détaillé montant la disposition des pastilles, la taille des bornes et le motif de pastilles PCB recommandé pour assurer un soudage correct et une stabilité mécanique._R):Maximum de 50 μA lorsqu'une tension inverse (V_R) de 5 V est appliquée.

3. Explication du système de tri

Pour garantir la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les DEL sont triées en catégories (bins). Ce composant utilise deux paramètres de tri indépendants.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Le flux lumineux est catégorisé en quatre bins (N1, N2, P1, P2), chacun définissant une plage spécifique en millicandelas (mcd) mesurée à I_F= 20 mA. Les bins garantissent que les DEL d'une commande spécifique ont des niveaux de luminosité similaires. La tolérance pour l'intensité lumineuse est spécifiée à ±11%.

• Bin N1:28,5 - 36,0 mcd
• Bin N2:36,0 - 45,0 mcd
• Bin P1:45,0 - 57,0 mcd
• Bin P2:57,0 - 72,0 mcd

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La couleur (longueur d'onde dominante) est catégorisée en quatre bins (A9, A10, A11, A12), chacun couvrant une plage spécifique en nanomètres. Cela garantit l'uniformité de la couleur. La tolérance pour la longueur d'onde dominante est de ±1 nm.

• Bin A9:464,5 - 467,5 nm
• Bin A10:467,5 - 470,5 nm
• Bin A11:470,5 - 473,5 nm
• Bin A12:473,5 - 476,5 nm

Le numéro de produit intègre probablement des codes (comme \"AN1P2\") qui spécifient quels bins d'intensité et de longueur d'onde sont inclus dans une bobine ou une commande particulière.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques ne soient pas détaillées dans le texte fourni, les courbes caractéristiques électro-optiques typiques pour une telle DEL incluraient :

• Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V) :Cette courbe non linéaire montre la relation entre le courant traversant la DEL et la tension à ses bornes. Une petite augmentation de la tension au-delà du seuil de conduction entraîne une forte augmentation du courant, soulignant la nécessité d'un circuit de limitation de courant.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :Cette courbe montre typiquement que la sortie lumineuse augmente avec le courant mais peut devenir sous-linéaire à des courants plus élevés en raison d'effets thermiques et d'efficacité.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :La sortie lumineuse des DEL diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. Comprendre cette dégradation est crucial pour les applications fonctionnant à des températures ambiantes élevées.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~468 nm et la largeur de bande FWHM d'environ 35 nm.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

The device has a rectangular footprint. Key dimensions (in millimeters, with a typical tolerance of ±0.1mm unless noted) include a body length of 2.2 mm, a body width of 2.1 mm, and a height of approximately 1.1 mm. The datasheet includes a detailed dimensional drawing showing pad layout, terminal sizes, and recommended PCB land pattern to ensure proper soldering and mechanical stability.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est typiquement marquée, souvent par une encoche, un point ou un marquage vert sur le boîtier lui-même ou sur la bande porteuse. La polarité correcte doit être respectée lors du placement pour assurer le fonctionnement du composant.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Limitation de courant

Critique :Une résistance de limitation de courant externe ou un circuit pilote à courant constantdoitêtre utilisé en série avec la DEL. La tension directe a un coefficient de température négatif et une faible variation. Sans limitation de courant, une légère augmentation de la tension d'alimentation peut provoquer une augmentation importante, potentiellement destructrice, du courant direct.

6.2 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les composants sont emballés dans un sac barrière résistant à l'humidité avec un dessiccant pour éviter l'absorption d'humidité, ce qui peut provoquer un \"effet pop-corn\" (fissuration du boîtier) pendant le soudage par refusion.

• Ne pas ouvrir le sac avant d'être prêt à l'utilisation.
• Après ouverture, stocker les DEL non utilisées à ≤30°C et ≤60% d'Humidité Relative.
• La \"durée de vie au sol\" après ouverture du sac est de 168 heures (7 jours).
• Si la durée de vie au sol est dépassée ou si l'indicateur de dessiccant montre une saturation, un séchage à 60 ±5°C pendant 24 heures est requis avant soudage.

6.3 Profil de soudage par refusion

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

• Préchauffage :Montée de la température ambiante à 150-200°C sur 60-120 secondes.
• Maintien/Préfusion :Maintenir au-dessus de 217°C pendant 60-150 secondes.
• Refusion :La température de pic ne doit pas dépasser 260°C, et le temps au-dessus de 255°C ne doit pas dépasser 30 secondes. Le temps au pic réel (260°C) doit être de 10 secondes maximum.
• Refroidissement :Taux de refroidissement maximum de 6°C/seconde.

Restrictions importantes :Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois sur le même composant. Éviter les contraintes mécaniques sur la DEL pendant le chauffage et ne pas déformer la PCB après soudage.

6.4 Soudage manuel et retouche

Si le soudage manuel est inévitable, utiliser un fer à souder avec une température de pointe <350°C, appliquer la chaleur sur chaque borne pendant ≤3 secondes, et utiliser un fer d'une puissance ≤25W. Laisser un intervalle de refroidissement de >2 secondes entre les bornes. La retouche est fortement déconseillée. Si absolument nécessaire, utiliser un fer à souder double tête pour chauffer simultanément les deux bornes pour le retrait, et vérifier la fonctionnalité du composant par la suite, car des dommages sont probables.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécification d'emballage

Le composant est fourni sur bande porteuse gaufrée d'une largeur de 8 mm, enroulée sur une bobine standard de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 2000 pièces. Les dimensions de la bobine, de la bande et de la bande de couverture sont fournies dans la fiche technique avec des tolérances typiques de ±0,1 mm.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette d'emballage contient plusieurs codes :

• CPN :Numéro de produit client (optionnel).
• P/N :Numéro de produit du fabricant (ex. : 22-21/BHC-AN1P2/2C).
• QTY :Quantité d'emballage (ex. : 2000).
• CAT :Classe d'intensité lumineuse (Code bin pour la luminosité).
• HUE :Coordonnées chromatiques & Classe de longueur d'onde dominante (Code bin pour la couleur).
• REF :Classe de tension directe.
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage :Éclairage pour tableaux de bord d'instruments, commutateurs à membrane et panneaux de contrôle.
• Équipements de télécommunication :Voyants d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones, télécopieurs et équipements réseau.
• Rétroéclairage d'écrans LCD :Éclairage latéral ou rétroéclairage direct pour petits écrans LCD monochromes ou couleur.
• Indication générale :Voyants de mise sous tension, témoins d'état et éclairage décoratif dans l'électronique grand public.

8.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer une surface de cuivre PCB adéquate ou des vias thermiques sous la pastille de la DEL peut aider à maintenir une température de jonction plus basse, préservant ainsi la sortie lumineuse et la longévité.
• Alimentation en courant :Toujours concevoir pour une alimentation à courant constant ou utiliser une résistance série calculée sur la base de la tension directe maximale (V_F) pour garantir que le courant ne dépasse jamais la valeur maximale absolue dans les pires conditions (ex. : V_Ffaible du composant, tension d'alimentation élevée).
• Protection ESD :Mettre en œuvre une protection ESD sur les lignes d'entrée si la DEL est accessible à l'utilisateur, et suivre des procédures de manipulation ESD sûres pendant l'assemblage.

9. Comparaison et différenciation technique

La différenciation principale du boîtier 22-21 par rapport aux DEL SMD plus grandes (ex. : 3528, 5050) ou aux DEL traversantes traditionnelles est sa taille ultra-miniature, permettant une conception dans des applications à espace restreint. Comparée à d'autres DEL bleues, sa combinaison spécifique de longueur d'onde typique (~468 nm), d'angle de vision large (130°) et de structure de tri définie offre une couleur et une luminosité prévisibles pour une apparence de produit cohérente. Sa conformité aux normes sans halogène et RoHS le rend adapté aux conceptions respectueuses de l'environnement requises sur les marchés mondiaux.

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

Q : Pourquoi une résistance de limitation de courant est-elle obligatoire ?

R : La caractéristique I-V de la DEL est exponentielle. Un petit changement de tension directe provoque un grand changement de courant. Sans résistance, les variations de la tension d'alimentation ou de la propre V_Fde la DEL pourraient pousser le courant au-delà du maximum de 20 mA, entraînant une surchauffe rapide et une défaillance.

Q : Puis-je alimenter cette DEL avec une alimentation 3,3V ?

R : Peut-être, mais avec prudence. La V_Ftypique est de 3,8V, ce qui est supérieur à 3,3V. À 3,3V, la DEL peut ne pas s'allumer, ou sera très faible. Vous avez besoin d'une tension d'alimentation supérieure à la V_Fmaximale (4,5V) plus la chute de tension aux bornes de votre résistance de limitation de courant. Un convertisseur élévateur ou une alimentation à tension plus élevée (ex. : 5V) est typiquement utilisé.

Q : Que signifie l'angle de vision de 130 degrés ?

R : Cela signifie l'angle auquel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité mesurée directement sur l'axe (0 degré). Un angle de 130 degrés est considéré comme une \"vision large\", ce qui signifie que la lumière est diffusée et visible depuis un large angle latéral, adapté aux voyants qui doivent être vus depuis différentes positions.

Q : Comment interpréter les codes de tri (ex. : AN1P2) dans ma commande ?

R : Les codes de tri spécifient les plages garanties pour l'intensité lumineuse et la longueur d'onde dominante pour toutes les DEL de ce lot. \"AN1\" fait probablement référence à un bin spécifique de longueur d'onde dominante (ex. : A11), et \"P2\" fait référence au bin d'intensité lumineuse (57,0-72,0 mcd). Cela garantit une cohérence visuelle sur toutes les unités de votre série de production.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un interrupteur poussoir rétroéclairé.L'interrupteur a une petite icône translucide. Le concepteur sélectionne cette DEL bleue 22-21 pour sa taille compacte. Une ligne d'alimentation 5V est disponible sur la PCB. Pour limiter le courant à 15 mA (une valeur sûre en dessous du maximum de 20 mA pour une durée de vie plus longue), une résistance série est calculée : R = (V_alim- V_F) / I_F. En utilisant la V_Fmaximale de 4,5V, on s'assure d'un courant suffisant même pour une DEL à \"V_Félevée\" : R = (5V - 4,5V) / 0,015A ≈ 33,3 Ohms. Une résistance standard de 33 Ohms est choisie. Le motif de pastilles PCB est conçu exactement selon l'empreinte recommandée dans la fiche technique. Pendant l'assemblage, les composants sensibles à l'humidité sont utilisés dans les 7 jours de durée de vie au sol après ouverture du sac, et la carte subit un seul passage de refusion en utilisant le profil de température spécifié.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Cette DEL 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 à son tour dicte la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le bleu. La résine époxy transparente encapsulant protège la puce semi-conductrice, agit comme une lentille pour façonner la sortie lumineuse (créant l'angle de vision de 130°) et assure la stabilité mécanique.

13. Tendances technologiques

Le développement de DEL bleues efficaces basées sur l'InGaN a été une réalisation fondamentale dans l'éclairage à semi-conducteurs, permettant la création de DEL blanches (via conversion de phosphore) et d'écrans couleur complets. La tendance pour les composants comme le 22-21 continue vers une miniaturisation accrue, une efficacité accrue (intensité lumineuse plus élevée par mA) et des tolérances de tri plus serrées pour une uniformité de couleur et de luminosité supérieure. L'intégration avec des circuits de contrôle embarqués (comme des circuits intégrés pilotes intégrés dans les boîtiers de DEL) est également une tendance croissante, bien que pour les simples DEL indicatrices, l'approche discrète et rentable représentée par ce composant reste très pertinente pour une vaste gamme d'applications.