Fiche technique de la LED CMS 17-215/BHC-BP2Q2M/3T Bleue - 2.0x1.25x0.8mm - 3.35V Typ - 20mA - 75mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La 17-215/BHC-BP2Q2M/3T est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS) utilisant une puce semi-conductrice InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) pour produire de la lumière bleue. Ce composant est conçu pour les processus de fabrication électronique automatisés modernes, offrant un encombrement compact qui permet une densité de carte plus élevée et une miniaturisation des équipements finaux par rapport aux LED traditionnelles à broches.

1.1 Avantages principaux et positionnement

Les principaux avantages de cette LED découlent de son boîtier CMS. Sa taille significativement plus petite permet de réduire la surface de la carte de circuit imprimé (PCB), les besoins en espace de stockage, et contribue finalement au développement d'appareils électroniques plus petits et légers. La légèreté du boîtier le rend particulièrement adapté aux applications miniatures et portables. Le produit est positionné comme une solution d'indication et de rétroéclairage à usage général, conforme aux normes environnementales et de fabrication contemporaines.

1.2 Conformité et spécifications environnementales

Ce composant adhère à plusieurs normes clés de l'industrie. Il est fabriqué sans plomb. Les matériaux utilisés sont conformes au règlement REACH de l'UE. De plus, il répond aux exigences sans halogènes, avec une teneur en Brome (Br) et Chlore (Cl) inférieure à 900 ppm chacun, et leur total combiné inférieur à 1500 ppm. Le produit est également conçu pour rester dans les spécifications de la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses).

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Les sections suivantes fournissent une analyse objective détaillée des caractéristiques électriques, optiques et thermiques du dispositif telles que définies dans la fiche technique. Tous les paramètres sont spécifiés à une température ambiante (Ta) de 25°C sauf indication contraire.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement sous ou à ces conditions n'est pas garanti et doit être évité dans la conception du circuit.

• Tension inverse (VR) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer une rupture de jonction.
• Courant direct continu (IF) :20 mA. C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable.
• Courant direct de crête (IFP) :100 mA. Ceci n'est permis qu'en conditions pulsées (rapport cyclique 1/10 à 1 kHz) et ne doit pas être utilisé pour une conception en courant continu.
• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper, calculée comme Tension Directe (VF) * Courant Direct (IF).
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du Corps Humain (HBM) :150 V. Cela indique une sensibilité modérée aux ESD ; des procédures de manipulation appropriées sont nécessaires.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C. Le dispositif est fonctionnel dans cette plage de température ambiante.
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudage :Le dispositif peut supporter un soudage par refusion avec une température de crête de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes, ou un soudage manuel à 350°C pendant jusqu'à 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques dans des conditions de fonctionnement normales (IF=20mA).

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend de 57,00 mcd à 112,00 mcd. La valeur spécifique est déterminée par le processus de tri (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ1/2) :130 degrés (typique). Cela définit la largeur angulaire à laquelle l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité de crête mesurée à 0 degré (sur l'axe).
• Longueur d'onde de crête (λp) :468 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λd) :S'étend de 467,50 nm à 473,50 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain comme correspondant à la couleur de la sortie de la LED et est également soumise au tri.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :25 nm (typique). C'est la largeur à mi-hauteur (FWHM) du spectre d'émission.
• Tension directe (VF) :S'étend de 2,75 V à 3,95 V à 20mA, avec une valeur typique d'environ 3,35V. Ce paramètre est trié (voir Section 3).
• Courant inverse (IR) :Maximum 50 μA lorsqu'une tension inverse de 5V est appliquée. La fiche technique note explicitement que le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement en inverse ; ce paramètre est uniquement à des fins de test.

Notes importantes sur les tolérances :La fiche technique spécifie les tolérances de fabrication : Intensité Lumineuse (±11%), Longueur d'Onde Dominante (±1nm), et Tension Directe (±0,1V). Celles-ci doivent être prises en compte dans les conceptions nécessitant un contrôle serré des paramètres.

3. Explication du système de tri

Pour gérer les variations naturelles de la fabrication des semi-conducteurs, les LED sont triées en catégories de performance. Cela assure une cohérence au sein d'un lot de production. La 17-215 utilise trois critères de tri indépendants.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en trois catégories basées sur leur flux lumineux à 20mA :
P2 : 57,00 - 72,00 mcd
Q1 : 72,00 - 90,00 mcd
Q2 : 90,00 - 112,00 mcd

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La couleur (teinte bleue) est contrôlée par un tri en deux catégories de longueur d'onde :
A10 : 467,50 - 470,50 nm
A11 : 470,50 - 473,50 nm

3.3 Tri par tension directe

Pour faciliter la conception de la régulation de courant, les LED sont triées par leur chute de tension directe à 20mA :
5 : 2,75 - 3,05 V
6 : 3,05 - 3,35 V
7 : 3,35 - 3,65 V
8 : 3,65 - 3,95 V

Le code produit spécifique 17-215/BHC-BP2Q2M/3T indique la combinaison de tri pour une unité donnée (par exemple, B pour Bleu, P2/Q2 pour l'intensité, M pour la longueur d'onde, etc., conformément à l'explication de l'étiquette).

4. Analyse des courbes de performance

Bien que la fiche technique fasse référence aux courbes caractéristiques électro-optiques typiques à la page 5, les graphiques spécifiques ne sont pas fournis dans le contenu textuel. Typiquement, de telles courbes incluraient :

• Intensité Lumineuse Relative vs. Courant Direct (Courbe I-I) :Montre comment le flux lumineux augmente avec le courant, généralement de manière non linéaire, finissant par saturer.
• Tension Directe vs. Courant Direct (Courbe V-I) :Démontre la relation exponentielle de la diode, cruciale pour concevoir des circuits de limitation de courant.
• Intensité Lumineuse Relative vs. Température Ambiante :Illustre la diminution du flux lumineux lorsque la température de jonction augmente, une considération clé pour la gestion thermique.
• Distribution Spectrale de Puissance :Un graphique montrant l'intensité de la lumière émise à chaque longueur d'onde, centrée autour du pic de 468nm avec une largeur de bande d'environ 25nm.

Les concepteurs doivent consulter la fiche technique graphique pour ces courbes afin de modéliser la performance dans des conditions non standard (courants, températures différents).

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED a un boîtier CMS rectangulaire compact. Les dimensions clés (en mm, tolérance ±0,1mm sauf spécification) sont :
- Longueur totale : 2,0 mm
- Largeur totale : 1,25 mm
- Hauteur totale : 0,8 mm
- Les dimensions et l'espacement des bornes sont définis pour une compatibilité avec l'empreinte standard 0603 (impériale) ou similaire. La cathode est généralement identifiée par un marqueur sur le boîtier.

5.2 Identification de la polarité

La polarité correcte est essentielle. Le boîtier inclut un indicateur visuel (comme une encoche, un point ou un coin biseauté) pour désigner la borne cathode. La conception de l'empreinte PCB doit correspondre à cette orientation.

6. Directives de soudage et d'assemblage

Le respect de ces directives est critique pour la fiabilité et pour prévenir les dommages pendant l'assemblage.

6.1 Profil de soudage par refusion (sans plomb)

Le profil de température recommandé est crucial :
- Préchauffage :150-200°C pendant 60-120 secondes.
- Temps au-dessus du liquidus (217°C) :60-150 secondes.
- Température de crête :260°C maximum.
- Temps à moins de 5°C de la crête :10 secondes maximum.
- Taux de montée en température :Maximum 3°C/seconde.
- Taux de refroidissement :Maximum 6°C/seconde.
Limite :Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois.

6.2 Soudage manuel

Si le soudage manuel est inévitable :
- Température de la pointe du fer :<350°C.
- Temps de contact par borne : ≤ 3 secondes.
- Puissance du fer à souder : ≤ 25W.
- Respecter un intervalle minimum de 2 secondes entre le soudage de chaque borne.
Le soudage manuel présente un risque plus élevé de dommage thermique.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont emballées dans un sac barrière résistant à l'humidité avec un dessiccant.
1. Ne pas ouvrir le sac avant d'être prêt à l'utilisation.
2. Après ouverture, les LED non utilisées doivent être stockées à ≤ 30°C et ≤ 60% d'Humidité Relative.
3. La "durée de vie hors sac" après ouverture est de 168 heures (7 jours).
4. Si cette durée est dépassée, ou si l'indicateur de dessiccant a changé de couleur, un séchage est requis : 60 ±5°C pendant 24 heures avant utilisation.

6.4 Précautions d'utilisation

• Limitation de courant :Une résistance de limitation de courant externe estobligatoire. La caractéristique exponentielle V-I de la LED signifie qu'un petit changement de tension provoque un grand changement de courant, conduisant à une destruction immédiate sans résistance.
• Éviter les contraintes :Éviter les contraintes mécaniques sur le boîtier pendant le soudage et ne pas déformer le PCB après l'assemblage.
• Réparation :Non recommandée. Si absolument nécessaire, utiliser un fer à souder à deux pointes pour chauffer simultanément les deux bornes et soulever le composant pour éviter d'endommager les pastilles. Vérifier la fonctionnalité du dispositif après réparation.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis sur bande porteuse emboutie standard de l'industrie, sur des bobines de 7 pouces de diamètre.
- Largeur de la bande :8 mm.
- Poches par bobine :3000 pièces.
- Les dimensions détaillées de la bobine, de la bande porteuse et de la bande de couverture sont fournies dans les dessins de la fiche technique.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des informations critiques pour la traçabilité et la vérification :
- CPN :Numéro de pièce du client.
- P/N :Numéro de pièce du fabricant (par exemple, 17-215/BHC-BP2Q2M/3T).
- QTY :Quantité d'emballage.
- CAT :Classe d'intensité lumineuse (par exemple, P2, Q1, Q2).
- HUE :Classe de chromaticité/longueur d'onde dominante (par exemple, A10, A11).
- REF :Classe de tension directe (par exemple, 5, 6, 7, 8).
- LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage :Pour les tableaux de bord d'instrumentation, les interrupteurs à membrane et les claviers.
• Équipements de télécommunication :Indicateurs d'état et rétroéclairage pour téléphones, télécopieurs et équipements réseau.
• Écrans LCD :Rétroéclairage latéral ou direct pour petits écrans LCD monochromes ou couleur.
• Indication générale :État d'alimentation, indicateurs de mode et autres signaux visuels dans l'électronique grand public et industrielle.

8.2 Considérations de conception de circuit

1. Alimentation en courant :Toujours utiliser une résistance en série. Calculer la valeur de la résistance R = (Valimentation - VF) / IF. Utiliser la VF maximale de la catégorie (par exemple, 3,95V) pour le calcul du pire cas de courant afin de garantir que IF ne dépasse jamais 20mA.
2. Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer un cuivre PCB adéquat ou une ventilation si le fonctionnement se fait à des températures ambiantes élevées (>70°C) pour maintenir le flux lumineux et la longévité.
3. Protection ESD :Mettre en œuvre une protection ESD sur les lignes d'entrée si la LED est accessible à l'utilisateur, et suivre les procédures de manipulation anti-ESD pendant l'assemblage.

8.3 Restrictions d'application

La fiche technique contient un avertissement critique. Ce produit est destiné aux applications commerciales et industrielles générales. Il n'estpasspécifiquement conçu ou qualifié pour les applications à haute fiabilité où une défaillance pourrait entraîner des conséquences graves. Cela inclut, sans s'y limiter :
- Les systèmes militaires, aérospatiaux ou d'aviation.
- Les systèmes de sécurité automobile (par exemple, feux stop, indicateurs d'airbag).
- Les équipements médicaux vitaux ou critiques.
Pour de telles applications, des composants avec les qualifications et données de fiabilité appropriées doivent être sourcés.

9. Comparaison et différenciation technique

Bien qu'une comparaison directe nécessite des données spécifiques de concurrents, les principaux points de différenciation de cette plateforme LED peuvent être déduits :

• vs. LED CMS plus grandes (par exemple, 3528, 5050) :L'avantage principal de la 17-215 est son empreinte minimale (taille approximative 0603), permettant la plus haute densité d'indicateurs ou de points de rétroéclairage.
• vs. LED traversantes :Offre des économies d'espace massives, une compatibilité avec la pose automatique, et une meilleure fiabilité en éliminant le soudage manuel et les contraintes de pliage des broches.
• vs. LED non triées :Le tri à trois voies (Intensité, Longueur d'onde, Tension) offre aux concepteurs une performance prévisible et cohérente, essentielle pour les applications nécessitant un aspect uniforme ou un appariement de courant précis dans des réseaux parallèles.
• Conformité :La conformité RoHS, REACH et sans halogènes est une attente standard mais reste une exigence clé du marché.

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

Q1 : Puis-je alimenter cette LED à 30mA pour plus de luminosité ?
R :Non. La Valeur Maximale Absolue pour le courant direct continu (IF) est de 20mA. Dépasser cette valeur compromet la fiabilité et peut provoquer une défaillance immédiate ou prématurée. La valeur de crête de 100mA est uniquement pour des impulsions très courtes.

Q2 : La plage de tension directe est large (2,75-3,95V). Comment concevoir mon circuit ?
R :Vous devez concevoir pour le pire cas (VF la plus élevée) pour garantir que la résistance de limitation de courant fournit un contrôle de courant adéquat pour toutes les unités. Utiliser la VF maximale (3,95V) dans votre calcul de résistance garantit qu'aucune LED ne dépassera la limite de 20mA, même si sa VF réelle est plus basse.

Q3 : Que se passe-t-il si je soude cette LED plus de deux fois ?
R :La fiche technique indique explicitement que la refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois. Des cycles thermiques supplémentaires peuvent stresser les fils de liaison internes, dégrader la lentille en époxy ou délaminer le boîtier, conduisant à une fiabilité réduite ou à une défaillance catastrophique.

Q4 : La LED est spécifiée pour un fonctionnement de -40°C à +85°C. Fonctionnera-t-elle à 90°C ?
R :La température de fonctionnement est une valeur nominale, pas une spécification de performance. Bien qu'elle ne tombe pas immédiatement en panne à 90°C, son intensité lumineuse sera significativement réduite, sa durée de vie sera drastiquement raccourcie, et son fonctionnement n'est pas garanti. Concevez le système pour maintenir l'environnement ambiant de la LED dans la plage nominale.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état avec 10 LED bleues uniformes.
1. Sélection du tri :Pour assurer une uniformité visuelle, spécifiez des catégories serrées à la fois pour l'Intensité Lumineuse (par exemple, toutes Q2 : 90-112 mcd) et la Longueur d'Onde Dominante (par exemple, toutes A10 : 467,5-470,5 nm). Cela peut être une exigence de commande spéciale.
2. Conception du circuit :En utilisant une alimentation de 5V et la VF du pire cas de 3,95V (de la catégorie 8). Résistance requise R = (5V - 3,95V) / 0,020A = 52,5 Ohms. Utiliser la valeur standard la plus proche (par exemple, 56 Ohms). Recalculer le courant réel pour une VF typique de 3,35V : I = (5V - 3,35V) / 56 = 29,5mA. Cela dépasse la valeur nominale de 20mA ! Par conséquent, vous devez utiliser la VF minimale (2,75V) pour calculer le courant maximum possible : I_max = (5V - 2,75V) / 56 = 40,2mA. C'est dangereux. La solution est d'utiliser une résistance plus grande. Viser 15mA pour la marge : R = (5V - 2,75V) / 0,015A ≈ 150 Ohms. Cela garantit que le courant reste entre 10mA (pour VF=3,95V) et 15mA (pour VF=2,75V), en toute sécurité en dessous de la limite de 20mA pour toutes les catégories.
3. Implantation :Placer les LED avec une orientation cohérente. Prévoir de petites pastilles de décharge thermique si nécessaire, mais assurer de bons cordons de soudure.
4. Assemblage :Suivre précisément le profil de refusion. Stocker les bobines ouvertes dans un cabinet sec si non utilisées dans les 7 jours.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Cette LED 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 dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, le bleu (~468 nm). Le boîtier en résine époxy sert à protéger la puce semi-conductrice, à façonner le faisceau de sortie lumineux (angle de vision de 130 degrés) et à fournir la structure mécanique pour le soudage.

13. Tendances et contexte technologiques

La LED 17-215 représente un stade mature de la technologie LED CMS. Les tendances clés dans ce secteur incluent :
- Efficacité accrue :Le développement continu des techniques de croissance épitaxiale vise à produire plus de lumens par watt (efficacité), réduisant la consommation d'énergie pour un flux lumineux donné.
- Miniaturisation :La tendance vers des boîtiers plus petits (par exemple, tailles impériales 0402, 0201) continue de permettre des réseaux d'éclairage à plus haute densité et une intégration dans des appareils toujours plus petits.
- Amélioration de la cohérence des couleurs :Les progrès dans les algorithmes de tri et le contrôle de fabrication au niveau de la plaquette conduisent à des distributions de paramètres plus serrées, réduisant le besoin de sélections de tri serré coûteuses.
- Fiabilité améliorée :La recherche sur des matériaux de boîtier plus robustes, des méthodes de fixation de puce et des phosphores (pour les LED blanches) se concentre sur l'extension de la durée de vie opérationnelle, en particulier dans des conditions de haute température et haute humidité.
- Intégration intelligente :Une tendance plus large implique l'intégration de circuits de contrôle (par exemple, pilotes à courant constant, adressabilité) directement avec la puce LED au niveau du boîtier, bien que cela soit plus courant dans les LED de puissance que dans les petits indicateurs.

Ce composant s'inscrit dans le paysage comme une solution fiable, rentable et standardisée pour les besoins d'indication et de rétroéclairage de base, tirant parti de processus de fabrication bien établis.