Fiche technique de la LED SMD 15-21/BHC-AN1P2/2T - Bleue - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 20mA - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La 15-21/BHC-AN1P2/2T est une LED bleue compacte à montage en surface, conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant un placement dense de composants. Son principal avantage réside dans son empreinte significativement réduite par rapport aux LED traditionnelles à broches, permettant des conceptions de cartes de circuits imprimés (PCB) plus petites et des produits finaux plus compacts. Le dispositif est fabriqué à l'aide de la technologie de puce InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium), encapsulée dans une résine transparente, qui émet de la lumière dans le spectre bleu. Il est entièrement conforme aux directives RoHS, REACH et sans halogène, le rendant adapté aux processus de fabrication respectueux de l'environnement.

1.1 Avantages principaux

Les principaux bénéfices de cette LED incluent sa taille miniature (2,0mm x 1,25mm x 1,25mm x 0,8mm), ce qui contribue directement à réduire l'espace de stockage et à augmenter la densité d'intégration sur les PCB. Sa légèreté en fait un composant idéal pour les applications portables et miniatures. Le composant est fourni sur bande de 8mm montée sur bobines de 7 pouces de diamètre, garantissant la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatisés pick-and-place à grande vitesse. De plus, il est conçu pour résister aux processus standards de soudage par refusion infrarouge et en phase vapeur, facilitant ainsi une production de masse efficace.

1.2 Applications cibles

Cette LED est polyvalente et trouve son utilité dans divers rôles d'éclairage et d'indication. Les applications courantes incluent le rétroéclairage des tableaux de bord d'instrumentation, des interrupteurs et des claviers. Dans les équipements de télécommunication, elle sert d'indicateur d'état et de rétroéclairage pour des appareils comme les téléphones et les télécopieurs. Elle convient également pour fournir un rétroéclairage plat pour les affichages à cristaux liquides (LCD) et pour les fonctions d'indicateur à usage général nécessitant une source de lumière bleue compacte et fiable.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principales spécifications électriques, optiques et thermiques du dispositif, telles que définies dans les tableaux des Valeurs Maximales Absolues et des Caractéristiques Électro-Optiques.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les Valeurs Maximales Absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement. La tension inverse maximale (V_R) est de 5V. La dépasser peut provoquer un claquage de la jonction. Le courant direct continu (I_F) est nominalement de 25mA. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct de crête (I_FP) de 100mA est autorisé sous un rapport cyclique de 1/10 à 1kHz. La dissipation de puissance maximale (P_d) est de 95mW, calculée comme le produit de la tension directe et du courant. Le dispositif peut supporter une décharge électrostatique (ESD) de 150V selon le Modèle du Corps Humain (HBM). La plage de température de fonctionnement (T_opr) est de -40°C à +85°C, et la température de stockage (T_stg) s'étend légèrement de -40°C à +90°C. Le profil de température de soudage est critique : pour la refusion, un pic de 260°C pendant un maximum de 10 secondes est spécifié ; pour le soudage manuel, la température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 350°C pendant 3 secondes par borne.

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 de 20mA. L'intensité lumineuse (I_v) a une valeur typique dans une large plage définie par le système de classement, avec un minimum de 28,5 mcd et un maximum de 72,0 mcd. L'angle de vision (2θ1/2) est typiquement de 130 degrés, indiquant un motif d'émission large et diffus. La longueur d'onde de crête (λ_p) est typiquement de 468 nm, et la longueur d'onde dominante (λ_d) varie de 464,5 nm à 476,5 nm, définissant la couleur bleue perçue. La largeur de bande spectrale (Δλ) est typiquement de 25 nm. La tension directe (V_F) varie de 2,7V (min) à 3,7V (max), avec une valeur typique de 3,3V à 20mA. Le courant inverse (I_R) est très faible, avec un maximum de 50 µA sous la polarisation inverse complète de 5V.

3. Explication du système de classement

Pour garantir l'uniformité de la production, les LED sont triées en classes de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de luminosité et de couleur.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

Le flux lumineux est catégorisé en quatre classes distinctes : N1 (28,5-36,0 mcd), N2 (36,0-45,0 mcd), P1 (45,0-57,0 mcd) et P2 (57,0-72,0 mcd). Une tolérance de ±11% s'applique au sein de chaque classe. Les concepteurs doivent tenir compte de cette variation lors de la conception des niveaux de luminosité minimaux pour leur application.

3.2 Classement de la longueur d'onde dominante

La couleur (longueur d'onde dominante) est également classée pour contrôler la variation de teinte. Les classes sont A9 (464,5-467,5 nm), A10 (467,5-470,5 nm), A11 (470,5-473,5 nm) et A12 (473,5-476,5 nm). Une tolérance de ±1nm est spécifiée. Ce classement est crucial pour les applications où la cohérence des couleurs entre plusieurs LED est importante, comme dans les matrices de rétroéclairage.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que le PDF indique une section pour les courbes caractéristiques électro-optiques typiques, les données graphiques spécifiques (par exemple, courbes I-V, intensité en fonction du courant, longueur d'onde en fonction de la température) ne sont pas fournies dans le texte extrait. Dans une fiche technique complète, ces courbes sont essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard. Les concepteurs s'appuient généralement sur de telles courbes pour prédire les performances à différents courants de fonctionnement et températures ambiantes, ce qui affecte directement le flux lumineux, la tension directe et la fiabilité à long terme.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est conforme à la norme de boîtier SMD 15-21. Les dimensions clés sont approximativement de 2,0mm de longueur, 1,25mm de largeur et 0,8mm de hauteur. Le dessin du boîtier spécifie l'emplacement et la taille des pastilles de soudure (typiquement 0,6mm x 0,9mm), l'espacement entre elles et les tolérances générales (généralement ±0,1mm sauf indication contraire). Ces données dimensionnelles précises sont cruciales pour créer un motif de pastilles (empreinte) précis sur le PCB afin d'assurer un soudage et un alignement corrects.

5.2 Identification de la polarité

La cathode (borne négative) est généralement marquée sur le dispositif, souvent par une petite encoche, un point vert ou un coin chanfreiné sur le boîtier. Le dessin de dimensions fourni doit clairement indiquer ce marquage. Une orientation correcte de la polarité lors de l'assemblage est obligatoire pour que le dispositif fonctionne.

6. Directives de soudage et d'assemblage

Une manipulation et un soudage appropriés sont essentiels pour préserver l'intégrité et les performances du dispositif.

6.1 Paramètres de soudage par refusion

Un profil de refusion sans plomb est spécifié. La zone de préchauffage doit passer de 150°C à 200°C sur 60 à 120 secondes. Le temps au-dessus de la température de liquidus de la soudure (217°C) doit être de 60 à 150 secondes. La température de pic ne doit pas dépasser 260°C, et le temps à ce pic doit être d'un maximum de 10 secondes. La vitesse de montée maximale est de 6°C/sec, et la vitesse de descente maximale est de 3°C/sec. Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois sur le même dispositif.

6.2 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans des sacs barrières résistants à l'humidité avec dessiccant. Le sac ne doit pas être ouvert avant que les composants ne soient prêts à être utilisés. Avant ouverture, les conditions de stockage doivent être ≤30°C et ≤90% HR. Après ouverture, la "durée de vie en atelier" est de 1 an dans des conditions de ≤30°C et ≤60% HR. Si l'indicateur de dessiccant montre une saturation ou si le temps de stockage est dépassé, un traitement de séchage à 60±5°C pendant 24 heures est requis avant la refusion pour éviter les dommages par "effet pop-corn" pendant le soudage.

6.3 Précautions pour le soudage manuel et la réparation

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est recommandée. Un fer à souder avec une température de pointe inférieure à 350°C et une puissance inférieure à 25W doit être utilisé. Le temps de contact par borne ne doit pas dépasser 3 secondes. Un intervalle minimum de 2 secondes doit être respecté entre le soudage de chaque borne. La réparation après un soudage initial est fortement déconseillée. Si elle est inévitable, un fer à souder double tête spécialisé doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes et éviter les contraintes mécaniques sur le boîtier.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de conditionnement

Le produit est fourni sur bande porteuse embossée avec des dimensions adaptées au boîtier 15-21. La bande est enroulée sur une bobine standard de 7 pouces (178mm) de diamètre. Chaque bobine contient 2000 pièces. Les dimensions de la bobine, de la bande et de la bande de couverture sont fournies dans les dessins de la fiche technique pour garantir la compatibilité avec les chargeurs automatiques.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient plusieurs codes clés : P/N (Numéro de produit : 15-21/BHC-AN1P2/2T), QTY (Quantité conditionnée : 2000), CAT (Classe d'intensité lumineuse, par ex. N1, P2), HUE (Classe de chromaticité/longueur d'onde dominante, par ex. A10, A12), REF (Classe de tension directe) et LOT No (Numéro de lot traçable). Le champ CPN est destiné au numéro de pièce interne du client.

8. Suggestions de conception d'application

8.1 Exigence de limitation de courant

Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Une résistance de limitation de courant en série est absolument obligatoire dans la conception du circuit pour éviter l'emballement thermique et la destruction. La fiche technique montre qu'une légère augmentation de la tension directe peut provoquer une forte augmentation du courant. La valeur de la résistance doit être calculée sur la base de la tension d'alimentation (V_alim), de la tension directe typique de la LED (V_F, par ex. 3,3V) et du courant de fonctionnement souhaité (I_F, doit être ≤25mA continu). La formule est R = (V_alim - V_F) / I_F.

8.2 Considérations de gestion thermique

Bien que petite, la LED dissipe de la chaleur (jusqu'à 95mW). Pour un fonctionnement fiable à long terme, en particulier à haute température ambiante ou près du courant maximum, une surface de cuivre PCB adéquate (pastilles de décharge thermique) doit être utilisée pour évacuer la chaleur des soudures et de la puce LED elle-même. Fonctionner à des courants inférieurs à la valeur nominale maximale améliore significativement la durée de vie et la fiabilité.

9. Comparaison et différenciation techniques

La différenciation principale de la LED en boîtier 15-21 par rapport aux LED SMD plus grandes (par ex. 3528, 5050) ou aux LED traversantes est sa taille ultra-compacte, permettant une miniaturisation de la conception. Par rapport à d'autres LED miniaturisées, ses principaux avantages incluent un large angle de vision de 130 degrés pour un éclairage uniforme, la conformité à des réglementations environnementales strictes (RoHS, sans halogène) et des spécifications robustes pour l'assemblage automatisé par refusion. Le système de classement détaillé fournit aux concepteurs des paramètres de performance prévisibles pour la couleur et la luminosité.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED directement depuis une alimentation 5V sans résistance ?

R : Non. Cela détruirait presque certainement la LED. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série comme décrit dans la section 8.1.

Q : Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de Crête et la Longueur d'onde Dominante ?

R : La longueur d'onde de crête (λ_p) est la longueur d'onde à laquelle le spectre d'émission a son intensité la plus élevée. 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. λ_d est plus pertinente pour la spécification de la couleur.

Q : Comment interpréter les codes de classe (par ex. P2 A11) lors de la commande ?

R : Le code de classe spécifie la plage de performance garantie. "P2" signifie que l'intensité lumineuse est comprise entre 57,0 et 72,0 mcd. "A11" signifie que la longueur d'onde dominante est comprise entre 470,5 et 473,5 nm. Vous devez sélectionner les classes qui répondent aux exigences minimales de luminosité et de cohérence des couleurs de votre application.

Q : Cette LED est-elle adaptée à l'éclairage des tableaux de bord automobiles ?

R : Bien qu'elle soit listée pour le rétroéclairage des tableaux de bord, la section "Restrictions d'application" indique explicitement que les applications à haute fiabilité comme les systèmes de sécurité automobile peuvent nécessiter des produits différents. Pour de telles applications critiques, une consultation avec le fabricant et potentiellement l'utilisation d'un composant qualifié AEC-Q102 sont nécessaires.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état compact pour un dispositif médical portable.

La conception nécessite quatre LED d'état bleues dans un espace restreint. Le boîtier 15-21 est sélectionné pour sa petite taille. Le concepteur choisit la classe de luminosité P1 (45-57 mcd) pour garantir une visibilité adéquate. La classe de longueur d'onde A10 (467,5-470,5 nm) est sélectionnée pour la cohérence des couleurs. Le circuit est alimenté par une ligne 3,3V. En utilisant la V_F typique de 3,3V à 20mA, une très petite résistance série (par ex. 0-1 Ohm) ou un pilote à courant constant réglé à 18mA (pour la marge) serait utilisé. Le placement PCB inclut des pastilles thermiques connectées à un plan de masse pour la dissipation thermique. L'assemblage suit le profil de refusion spécifié, et les dispositifs sensibles à l'humidité sont utilisés dans la durée de vie en atelier prescrite après ouverture du sac.

12. Principe de fonctionnement

Cette LED fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. La région active est constituée d'InGaN. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction est appliquée, des électrons et des trous 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. L'encapsulation en résine transparente protège la puce semi-conductrice et agit comme une lentille pour façonner le faisceau lumineux de sortie.

13. Tendances technologiques

Le développement des LED SMD comme le boîtier 15-21 est motivé par la tendance continue vers la miniaturisation et l'augmentation des fonctionnalités dans les dispositifs électroniques. Les tendances clés dans ce secteur incluent la réduction continue de la taille des boîtiers tout en maintenant ou en augmentant le flux lumineux (efficacité plus élevée), l'amélioration de la restitution des couleurs et de la cohérence grâce à des technologies de classement et de puce avancées, et une fiabilité accrue pour le fonctionnement dans des environnements difficiles (température, humidité plus élevées). De plus, l'intégration avec des pilotes intelligents et le développement de matrices micro-LED pour les applications d'affichage représentent des orientations futures significatives dans la technologie de l'éclairage à semi-conducteurs.