Fiche technique LED SMD 48-213 Bleu - Dimensions 2.25x1.45x0.72mm - Tension 2.7-3.2V - Puissance 95mW - Document Technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 48-213 est une LED CMS (composant monté en surface) compacte, conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant une miniaturisation et une haute fiabilité. Cette LED bleue monochrome utilise la technologie de puce InGaN pour produire une lumière avec une longueur d'onde de crête typique de 468 nm. Ses principaux avantages incluent un encombrement nettement réduit par rapport aux composants à broches, permettant une densité de placement plus élevée sur les cartes de circuits imprimés, des besoins de stockage réduits, et contribuant finalement à des conceptions de produits finaux plus petits. Sa construction légère en fait également un choix idéal pour les applications portables et miniatures.

1.1 Caractéristiques principales et conformité

• Conditionnement :Fourni en bande de 8 mm sur bobines de 7 pouces de diamètre, compatible avec les équipements automatiques de prélèvement et de placement standards.
• Processus de soudure :Compatible avec les processus de refusion par infrarouge (IR) et par phase vapeur.
• Conformité environnementale :Le produit est sans plomb (Pb-free), conforme à la directive européenne RoHS, et respecte les règlements REACH de l'UE.
• Sans halogène :Conforme aux exigences sans halogène (Brome <900 ppm, Chlore <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Analyse des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Tension inverse (V_R) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer une rupture de jonction.
• Courant direct continu (I_F) :25 mA.
• Courant direct de crête (I_FP) :100 mA, autorisé uniquement en conditions pulsées (rapport cyclique 1/10 @ 1 kHz).
• Dissipation de puissance (P_d) :95 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur à une température ambiante (T_a) de 25 °C.
• Décharge électrostatique (ESD) :Résiste à 150 V selon le modèle du corps humain (HBM). Des précautions de manipulation ESD appropriées sont essentielles.
• Plage de température :Fonctionnement : -40 °C à +85 °C ; Stockage : -40 °C à +90 °C.
• Température de soudure :Profil de refusion, pic : 260 °C max pendant 10 secondes. Soudure manuelle : 350 °C max pendant 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques (T_a=25 °C)

Ces paramètres sont testés dans des conditions standard (I_F= 5 mA) et définissent les performances du composant.

• Intensité lumineuse (I_v) :S'étend de 22,5 mcd (Min) à 57,0 mcd (Max), avec une tolérance typique de ±11 %. La valeur réelle est déterminée par le code de bin (M2, N1, N2, P1).
• Angle de vision (2θ_1/2) :120 degrés (typique). Cet angle large fournit un diagramme d'émission étendu, adapté aux applications de rétroéclairage et d'indicateurs.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :468 nm (typique).
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :S'étend de 465 nm à 475 nm, classée en bins Z (465-470 nm) et Y (470-475 nm).
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :35 nm (typique), définissant la pureté spectrale de la lumière bleue émise.
• Tension directe (V_F) :S'étend de 2,7 V à 3,2 V à 5 mA, avec une tolérance typique de ±0,05 V. Elle est classée en groupes Q29 à Q33.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 50 μA à V_R= 5 V. Remarque : Le composant est testé pour la tension inverse mais n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse.

3. Explication du système de binning

Pour garantir l'uniformité de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en bins selon des paramètres clés.

3.1 Binning par longueur d'onde dominante

Définit la couleur perçue de la LED. Deux groupes assurent l'uniformité de couleur au sein d'une application.

Groupe Z : 465 nm – 470 nm

Groupe Y : 470 nm – 475 nm

3.2 Binning par intensité lumineuse

Classe les LED en fonction de leur flux lumineux à 5 mA.

M2 : 22,5 – 28,5 mcd

N1 : 28,5 – 36,0 mcd

N2 : 36,0 – 45,0 mcd

P1 : 45,0 – 57,0 mcd

3.3 Binning par tension directe

Classe les LED selon leur chute de tension directe, ce qui est crucial pour le calcul de la résistance de limitation de courant et la conception de l'alimentation.

Q29 : 2,7 V – 2,8 V

Q30 : 2,8 V – 2,9 V

Q31 : 2,9 V – 3,0 V

Q32 : 3,0 V – 3,1 V

Q33 : 3,1 V – 3,2 V

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques essentielles pour les ingénieurs de conception.

4.1 Courant direct en fonction de la tension directe (Courbe I-V)

Cette relation non linéaire montre qu'une faible augmentation de tension au-delà de la tension de seuil entraîne une forte augmentation du courant. Cela souligne la nécessité absolue d'utiliser une résistance série de limitation de courant ou un pilote à courant constant pour éviter l'emballement thermique et la défaillance du composant.

4.2 Intensité lumineuse en fonction du courant direct

Le flux lumineux augmente avec le courant direct mais pas de manière linéaire. La courbe aide les concepteurs à choisir un point de fonctionnement qui équilibre la luminosité avec l'efficacité et la durée de vie du composant.

4.3 Intensité lumineuse en fonction de la température ambiante

Le flux lumineux de la LED diminue lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe montre l'intensité lumineuse relative diminuant lorsque la température ambiante passe de -40 °C à +100 °C. Une gestion thermique efficace dans l'application est cruciale pour maintenir une luminosité constante.

4.4 Courbe de déclassement du courant direct

C'est l'un des graphiques les plus critiques pour la fiabilité. Il montre le courant direct continu maximal autorisé diminuant lorsque la température ambiante dépasse 25 °C. À 85 °C, le courant maximal autorisé est considérablement réduit pour éviter de dépasser la température de jonction maximale et assurer une fiabilité à long terme.

4.5 Distribution spectrale

Affiche la puissance rayonnante relative en fonction des longueurs d'onde, centrée autour de 468 nm avec une largeur de bande typique de 35 nm. Cela confirme la nature monochromatique bleue de l'émission.

4.6 Diagramme de rayonnement

Un diagramme polaire illustrant la distribution spatiale de l'intensité lumineuse, confirmant l'angle de vision de 120°. Le diagramme est typiquement lambertien ou quasi-lambertien.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le 48-213 présente un boîtier CMS compact avec les dimensions clés suivantes (en mm) :

- Longueur : 2,25 ±0,20

- Largeur : 1,45 ±0,10

- Hauteur : 0,72 ±0,10

- Espacement des plots : 1,80 (entre les plots anode et cathode)

Une marque de cathode est clairement indiquée sur le boîtier pour une orientation de polarité correcte lors de l'assemblage.

5.2 Empattement recommandé

Un empattement recommandé (land pattern) est fourni, avec les dimensions des pastilles de soudure. La fiche technique note explicitement qu'il est fourni à titre indicatif uniquement et doit être modifié en fonction des exigences individuelles de conception de la carte, du volume de pâte à souder et du processus d'assemblage.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de refusion (sans plomb)

Un profil de température détaillé est spécifié :

- Préchauffage : 150–200 °C pendant 60–120 secondes.

- Temps au-dessus du liquidus (217 °C) : 60–150 secondes.

- Température de pic : 260 °C maximum, maintenue pendant 10 secondes maximum.

- Taux de chauffage : 3 °C/s maximum jusqu'à 255 °C, 6 °C/s maximum global.

- Taux de refroidissement : Défini par le processus.

Il est essentiel de respecter ce profil. La refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois sur le même composant.

6.2 Soudure manuelle

Si la soudure manuelle est inévitable :

- La température de la panne doit être inférieure à 350 °C.

- Le temps de contact par borne ne doit pas dépasser 3 secondes.

- La puissance du fer à souder doit être inférieure à 25 W.

- Laisser un intervalle de plus de 2 secondes entre la soudure de chaque borne pour éviter un choc thermique.

La fiche technique met en garde contre les dommages qui surviennent souvent lors de la soudure manuelle.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans un sac barrière résistant à l'humidité avec un dessiccant.

- Avant ouverture : Stocker à ≤30 °C et ≤90 % HR.

- Après ouverture : La "durée de vie au sol" est de 1 an à ≤30 °C et ≤60 % HR. Les composants non utilisés doivent être refermés dans un emballage étanche à l'humidité.

- Si l'indicateur de dessiccant change de couleur ou si le temps de stockage est dépassé, un traitement de séchage est requis : 60 ±5 °C pendant 24 heures avant utilisation dans un processus de refusion.

6.4 Précautions critiques

• Limitation de courant :Une résistance de limitation de courant externe est OBLIGATOIRE. La caractéristique exponentielle I-V de la LED signifie qu'un petit changement de tension provoque un grand changement de courant, entraînant une destruction immédiate sans protection.
• Contrainte mécanique :Éviter d'appliquer une contrainte sur le corps de la LED pendant la soudure ou dans l'application finale. Ne pas déformer la carte après soudure.
• Réparation :La réparation après soudure est fortement déconseillée. Si elle est absolument nécessaire, utiliser un fer à souder à deux têtes pour chauffer simultanément les deux bornes afin de minimiser la contrainte thermique.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bobine et de la bande

Le composant est fourni en bande porteuse embossée :

- Diamètre de la bobine : 7 pouces.

- Largeur de la bande : 8 mm.

- Quantité par bobine : 3000 pièces.

Des dimensions détaillées pour les alvéoles de la bande porteuse et de la bobine sont fournies pour assurer la compatibilité avec les chargeurs automatiques.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient plusieurs identifiants clés :

- P/N : Numéro de produit (ex. : 48-213/BHC-ZM2P1QY/3C).

- QTY : Quantité conditionnée.

- CAT : Classe d'intensité lumineuse (ex. : M2, P1).

- HUE : Classe de chromaticité/longueur d'onde dominante (ex. : Z, Y).

- REF : Classe de tension directe (ex. : Q29, Q33).

- LOT No. : Numéro de lot pour la traçabilité.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage :Idéal pour les indicateurs de tableau de bord, l'éclairage de commutateurs et le rétroéclairage plat pour les LCD et les symboles grâce à son angle de vision large et sa taille compacte.
• Équipements de télécommunication :Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier dans les téléphones, télécopieurs et autres appareils de communication.
• Utilisation générale comme indicateur :Toute application nécessitant un indicateur d'état bleu fiable et compact.

8.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Bien que la puissance soit faible, la conception de la carte doit tout de même prendre en compte la dissipation thermique, en particulier dans des environnements à température ambiante élevée ou lors d'un fonctionnement proche du courant maximal. Utiliser la courbe de déclassement.
• Circuit d'alimentation :Toujours utiliser une source de courant constant ou une source de tension avec une résistance série. Calculer la valeur de la résistance en utilisant la V_Fmaximale du bin et le I_Fsouhaité pour garantir que le courant ne dépasse jamais la valeur maximale absolue.
• Conception optique :L'angle de vision de 120° offre une large couverture. Pour une lumière plus focalisée, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires.
• Protection ESD :Mettre en œuvre une protection ESD sur les lignes d'entrée et s'assurer que les zones d'assemblage sont protégées contre les ESD, car le composant est spécifié pour 150 V HBM.

9. Comparaison et différenciation techniques

La LED SMD 48-213 offre plusieurs avantages clés dans sa catégorie :

Avantage de taille :Son empreinte de 2,25 x 1,45 mm est nettement plus petite que celle des LED à broches traditionnelles de 3 mm ou 5 mm, permettant des conceptions ultra-compactes.

Compatibilité de processus :Une compatibilité totale avec les processus de refusion CMS standards (IR et phase vapeur) permet un assemblage automatisé à grand volume et à faible coût, contrairement aux LED traversantes qui nécessitent une soudure manuelle ou à la vague.

Cohérence des performances :Le système de binning détaillé pour la longueur d'onde, l'intensité et la tension permet aux concepteurs de sélectionner des pièces garantissant une uniformité visuelle sur toutes les unités d'un produit, ce qui est crucial pour le rétroéclairage et les réseaux multi-LED.

Robustesse :Le boîtier CMS, lorsqu'il est correctement soudé, offre une excellente stabilité mécanique et une résistance aux vibrations par rapport aux composants à broches.

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

Q1 : Pourquoi une résistance de limitation de courant est-elle absolument nécessaire ?

R1 : La tension directe (V_F) a une tolérance et un coefficient de température négatif. Une légère augmentation de la tension d'alimentation ou une diminution de V_Fdue à l'échauffement peut provoquer une augmentation importante et incontrôlée du courant (emballement thermique), entraînant une défaillance instantanée. La résistance stabilise le courant.

Q2 : Puis-je alimenter cette LED à 25 mA en continu ?

R2 : Vous pouvez, mais uniquement si la température ambiante (T_a) est à 25 °C ou en dessous. Reportez-vous à la courbe de déclassement du courant direct (Section 4.4). À des températures ambiantes plus élevées, le courant continu maximal autorisé doit être réduit pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres.

Q3 : Que signifient les codes de bin (ex. : ZM2P1QY) ?

R3 : C'est un code composite. 'Z' ou 'Y' indique le bin de longueur d'onde dominante. 'M2', 'P1', etc., indiquent le bin d'intensité lumineuse. 'Q29' à 'Q33' indiquent le bin de tension directe. Sélectionner une combinaison de bins spécifique garantit un comportement prévisible en termes de couleur, de luminosité et d'électricité.

Q4 : Comment interpréter la "longueur d'onde de crête" par rapport à la "longueur d'onde dominante" ?

R4 : La Longueur d'onde de crête (λ_p) est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique émise est maximale (468 nm typ.). La Longueur d'onde dominante (λ_d) est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui correspond à la couleur perçue de la LED (465-475 nm). λ_dest plus pertinente pour la spécification de la couleur.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs multi-LED pour un dispositif médical portable.

Exigences :Rétroéclairage bleu uniforme pour 10 interrupteurs à membrane, profil ultra-fin, fonctionnement fiable de -10 °C à +60 °C, alimenté par une ligne régulée de 5 V.

Étapes de conception :

1. Sélection de la LED :Le 48-213 est choisi pour sa petite taille, son angle de vision large (pour un rétroéclairage uniforme) et sa compatibilité CMS.

2. Sélection du bin :Pour garantir une couleur et une luminosité uniformes, un bin unique est spécifié pour toute la commande (ex. : Y-P1-Q31).

3. Réglage du courant :Visant un équilibre entre luminosité et longévité, I_Fest fixé à 10 mA. D'après la courbe de déclassement, 10 mA est sûr jusqu'à ~85 °C, bien au-dessus de l'exigence de 60 °C.

4. Calcul de la résistance :En utilisant la V_Fla plus défavorable (Max) du bin Q31 (3,0 V) et la tension d'alimentation (5 V) : R = (5 V - 3,0 V) / 0,01 A = 200 Ω. Une résistance standard de 200 Ω, 1/10 W est sélectionnée.

5. Conception de la carte :L'empattement suggéré est utilisé comme point de départ. Un petit thermique est ajouté au plot cathode pour faciliter la soudure tout en maintenant la connexion électrique. Les LED sont espacées pour permettre une diffusion lumineuse uniforme via un guide de lumière.

6. Assemblage :Les bobines sont chargées dans les machines de prélèvement et de placement. Le profil de refusion sans plomb spécifié est programmé dans le four. Après refusion, aucune contrainte post-soudure n'est appliquée à la carte.

12. Introduction au principe technique

La LED 48-213 est basée sur une structure de diode semi-conductrice fabriquée à partir de matériaux Nitrure de Gallium-Indium (InGaN). Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode (environ 2,7-3,2 V) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active du semi-conducteur. 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 de la lumière émise – dans ce cas, la lumière bleue autour de 468 nm. La résine d'encapsulation transparente protège la puce semi-conductrice et agit comme une lentille primaire, façonnant le diagramme de rayonnement initial. Le boîtier CMS assure une protection mécanique, des connexions électriques via des plots métallisés et un chemin pour la dissipation de la chaleur de la puce vers la carte.

13. Tendances et contexte de l'industrie

Le 48-213 représente un produit mature dans l'évolution des LED CMS. La tendance générale de l'industrie continue vers :

Une efficacité accrue :De nouvelles conceptions de puces et matériaux (comme des structures InGaN avancées) offrent une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt électrique), permettant soit des affichages plus brillants, soit une consommation d'énergie plus faible.

Miniaturisation :Des empreintes de boîtier encore plus petites (ex. : 1,0x0,5 mm) deviennent courantes pour les applications à espace restreint comme la technologie portable et les écrans ultra-fins.

Une meilleure cohérence des couleurs :Des tolérances de binning plus serrées et l'utilisation de LED blanches à conversion de phosphore avec un indice de rendu des couleurs (IRC) plus élevé sont la norme pour le rétroéclairage d'affichage, bien que cette pièce reste un dispositif bleu monochrome.

Solutions intégrées :Une tendance croissante est l'intégration du circuit intégré pilote de LED, des résistances de limitation de courant, et parfois même de la logique de contrôle dans un seul module ou boîtier, simplifiant la conception pour les utilisateurs finaux. Le 48-213 reste un composant discret fondamental offrant une flexibilité de conception maximale.