Fiche technique LED SMD 15-21/B6C-ZQ1R1N/2T - Bleue - 2.0x1.25x0.8mm - 3.7V Max - 40mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La 15-21/B6C-ZQ1R1N/2T est une LED bleue compacte pour montage en surface, conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant un placement dense de composants et des performances fiables. Ce dispositif utilise la technologie de puce InGaN pour produire une émission bleue avec une longueur d'onde pic typique de 468 nm. Son encombrement miniature et sa construction légère en font un choix idéal pour les conceptions où l'espace est limité.

1.1 Avantages principaux

L'avantage principal de cette LED est sa taille considérablement réduite par rapport aux composants traditionnels à broches. Cela permet des conceptions de cartes de circuits imprimés (PCB) plus petites, une densité de placement plus élevée, une réduction des besoins en espace de stockage et, in fine, le développement d'équipements finaux plus compacts. Sa compatibilité avec les processus standards de placement et de soudure automatisés renforce encore son adéquation pour la fabrication en grande série.

1.2 Marché cible et applications

Cette LED cible un large éventail d'applications grand public, industrielles et de télécommunications. Les cas d'utilisation typiques incluent le rétroéclairage de tableaux de bord, d'interrupteurs et de symboles ; les fonctions d'indicateur et de rétroéclairage dans les appareils de télécommunication tels que les téléphones et les télécopieurs ; le rétroéclairage plat pour écrans LCD ; et les applications d'indicateur à usage général.

2. Spécifications techniques et interprétation approfondie

Cette section fournit une analyse détaillée des caractéristiques électriques, optiques et thermiques du dispositif.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées au fonctionnement normal.

• Tension inverse (VR) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct (IF) :20 mA. Il s'agit du courant continu direct maximal.
• Courant direct de crête (IFP) :40 mA. Cette valeur s'applique dans des conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 à 1 kHz.
• Dissipation de puissance (Pd) :40 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper à une température ambiante de 25°C. Une déclassement est nécessaire à des températures plus élevées.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C. Le dispositif est garanti de fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudure (Tsol) :Pour le soudage par refusion, une température de pic de 260°C pendant un maximum de 10 secondes est spécifiée. Pour le soudage manuel, la température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 350°C pendant un maximum de 3 secondes par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à un courant direct (IF) de 20 mA et une température ambiante (Ta) de 25°C, représentant des conditions de fonctionnement typiques.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 72,0 mcd à un maximum de 140,0 mcd, avec une tolérance typique de ±11 %. La valeur réelle est déterminée par le code de bac (Q1, Q2, R1).
• Angle de vision (2θ1/2) :Typiquement 130 degrés. Ce large angle de vision rend la LED adaptée aux applications nécessitant un éclairage large.
• Longueur d'onde pic (λp) :Typiquement 468 nm.
• Longueur d'onde dominante (λd) :S'étend de 465,0 nm à 475,0 nm, avec une tolérance de ±1 nm. Le bac spécifique est codé X (465-470 nm) ou Y (470-475 nm).
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Typiquement 25 nm, mesurée à la moitié de l'intensité pic (FWHM).
• Tension directe (VF) :S'étend de 2,70 V à 3,70 V à 20 mA, avec une tolérance de ±0,1V. Le bac spécifique est codé de 10 (2,7-2,9V) à 14 (3,5-3,7V).
• Courant inverse (IR) :Maximum de 50 μA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée. Il est important de noter que le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; ce paramètre est uniquement pour les tests de courant de fuite.

2.3 Caractéristiques thermiques

Bien que non explicitement listées dans un tableau séparé, la gestion thermique est critique. La puissance de dissipation nominale de 40 mW et la plage de température de fonctionnement définissent les limites thermiques. Les concepteurs doivent assurer une disposition de PCB adéquate et, si nécessaire, des vias thermiques ou un dissipateur pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres, en particulier lors d'un fonctionnement à haute température ambiante ou près du courant maximal.

3. Explication du système de tri par bacs

Le produit est trié en bacs en fonction de paramètres de performance clés pour assurer l'homogénéité au sein d'un lot de production. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED répondant à des exigences d'application spécifiques.

3.1 Tri par intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est catégorisée en trois bacs :

- Q1 :72,0 - 90,0 mcd

- Q2 :90,0 - 112,0 mcd

- R1 :112,0 - 140,0 mcd

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La couleur (longueur d'onde dominante) est triée en deux bacs :

- X :465,0 - 470,0 nm

- Y :470,0 - 475,0 nm

3.3 Tri par tension directe

La tension directe est triée en cinq bacs pour faciliter la conception du circuit de régulation de courant :

- 10 :2,7 - 2,9 V

- 11 :2,9 - 3,1 V

- 12 :3,1 - 3,3 V

- 13 :3,3 - 3,5 V

- 14 :3,5 - 3,7 V

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut plusieurs courbes de caractéristiques typiques qui illustrent le comportement du dispositif dans différentes conditions.

4.1 Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)

Cette courbe montre la relation exponentielle entre la tension directe et le courant. Elle est cruciale pour sélectionner la résistance de limitation de courant appropriée. La courbe montre typiquement qu'une faible augmentation de la tension au-delà du seuil de conduction entraîne une forte augmentation du courant, soulignant la nécessité d'une régulation de courant.

4.2 Intensité lumineuse relative vs. Courant direct

Ce graphique démontre comment le flux lumineux augmente avec le courant direct. Il est généralement linéaire sur une plage mais va saturer à des courants plus élevés en raison d'effets thermiques et d'efficacité. Fonctionner près du courant nominal maximal peut ne pas donner d'augmentations proportionnelles de luminosité et réduira la durée de vie du dispositif.

4.3 Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante

Cette courbe montre le déclassement du flux lumineux lorsque la température ambiante augmente. L'intensité lumineuse diminue typiquement avec la hausse de température. Pour des performances fiables, la gestion thermique doit être prise en compte dans la conception de l'application.

4.4 Distribution spectrale

Le tracé spectral montre le profil d'émission centré autour de la longueur d'onde pic de 468 nm avec une FWHM typique de 25 nm. Cette information est vitale pour les applications sensibles à la couleur.

4.5 Diagramme de rayonnement

Le diagramme de rayonnement illustre la distribution spatiale de l'intensité lumineuse, confirmant l'angle de vision typique de 130 degrés. Le diagramme est typiquement lambertien ou quasi-lambertien pour ce type de boîtier.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED SMD 15-21 a un encombrement compact. Les dimensions clés (en mm, tolérance ±0,1mm sauf indication contraire) incluent une longueur de corps de 2,0 mm, une largeur de 1,25 mm et une hauteur de 0,8 mm. Le dessin détaillé spécifie l'espacement des pastilles et les contours généraux pour la conception du motif de pastilles sur le PCB.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est clairement marquée sur le boîtier. La polarité correcte doit être respectée pendant l'assemblage pour éviter d'endommager le dispositif.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

Le dispositif est compatible avec les processus de refusion infrarouge et en phase vapeur. Un profil de soudure sans plomb est recommandé :

- 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 pas plus de 10 secondes.

- Taux de chauffage maximum : 6°C/sec, taux de refroidissement maximum : 3°C/sec.

Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois.

6.2 Soudure manuelle

Si une soudure manuelle est nécessaire, utilisez un fer à souder avec une température de pointe inférieure à 350°C. Le temps de contact par borne ne doit pas dépasser 3 secondes, avec un intervalle d'au moins 2 secondes entre la soudure de chaque borne. La puissance du fer à souder doit être de 25W ou moins pour éviter un choc thermique.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans des sacs barrières résistants à l'humidité avec un dessiccant.

- Ne pas ouvrir le sac avant d'être prêt à l'utilisation.

- Après ouverture, les LED non utilisées doivent être stockées à ≤30°C et ≤60% HR.

- 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 le dessiccant indique une entrée d'humidité, un séchage à 60±5°C pendant 24 heures est requis avant utilisation.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de conditionnement

Les LED sont fournies sur une bande porteuse gaufrée de 8 mm de large, enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre. Chaque bobine contient 2000 pièces. Les dimensions détaillées de la bobine et de la bande porteuse sont fournies pour la configuration des chargeurs automatiques.

7.2 Informations sur l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des informations critiques pour la traçabilité et l'identification : Numéro de produit client (CPN), Numéro de produit (P/N), Quantité emballée (QTY), et les codes de bacs spécifiques pour l'Intensité lumineuse (CAT), la Longueur d'onde dominante (HUE) et la Tension directe (REF), ainsi que le Numéro de lot.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Limitation de courant

Critique :Une résistance de limitation de courant externe doit toujours être utilisée en série avec la LED. La tension directe a un coefficient de température négatif et une tolérance de production. Une connexion directe à une source de tension, même légèrement supérieure à la VF typique, peut provoquer une forte surintensité non contrôlée entraînant une défaillance immédiate.

8.2 Disposition du PCB

Assurez-vous que le motif de pastilles du PCB correspond à l'empreinte recommandée. Prévoyez une surface de cuivre adéquate pour la dissipation thermique, en particulier lors d'un fonctionnement à fort courant ou à haute température ambiante. Évitez les contraintes mécaniques sur le corps de la LED pendant et après le soudage.

8.3 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

Le dispositif a une sensibilité ESD de 150V (Modèle du corps humain). Les précautions standard de manipulation ESD doivent être suivies pendant l'assemblage et la manipulation.

9. Conformité et informations environnementales

Le produit est conforme aux principales réglementations environnementales :

- RoHS :Le produit est sans plomb et conforme à la directive sur la restriction des substances dangereuses.

- REACH :Conforme au règlement européen sur l'enregistrement, l'évaluation, l'autorisation et la restriction des produits chimiques.

- Sans halogène :Conforme aux exigences sans halogène (Brome <900 ppm, Chlore <900 ppm, Br+Cl <1500 ppm).

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Pourquoi ma LED a-t-elle grillé immédiatement à la mise sous tension ?

La cause la plus fréquente est l'absence d'une résistance série de limitation de courant. Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Les connecter directement à une source de tension provoque un courant excessif. Utilisez toujours une résistance calculée sur la base de la tension d'alimentation, de la tension directe de la LED (utilisez la valeur maximale du bac pour la sécurité) et du courant de fonctionnement souhaité.

10.2 Puis-je utiliser cette LED en extérieur ?

La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C, ce qui couvre de nombreuses conditions extérieures. Cependant, la principale limitation pour une utilisation en extérieur est souvent la résistance du boîtier à l'humidité et aux UV, qui n'est pas spécifiée pour ce composant de qualité commerciale standard. Pour les environnements sévères, envisagez des dispositifs spécifiquement classés pour une utilisation extérieure ou automobile.

10.3 Comment interpréter les codes de bacs sur l'étiquette ?

Les codes de bacs (par ex., ZQ1R1N) correspondent au tri de performance spécifique. "Q1" indique le bac d'intensité lumineuse (72-90 mcd), "R1" fait partie du code produit interne, et "N" peut être lié à d'autres caractéristiques. Les champs d'étiquette CAT, HUE et REF indiquent explicitement les bacs d'Intensité lumineuse, de Longueur d'onde dominante et de Tension directe, respectivement.

10.4 La réparation/le retouche est-il autorisé après soudure ?

La réparation n'est pas recommandée. Si absolument nécessaire, utilisez un fer à souder à deux pointes pour chauffer simultanément les deux bornes afin d'éviter les contraintes mécaniques sur les soudures ou le corps de la LED. Vérifiez toujours que les caractéristiques de la LED n'ont pas été dégradées après toute retouche.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

11.1 Conception d'un panneau d'indicateur d'état

Considérons un tableau de commande nécessitant plusieurs indicateurs d'état bleus. En utilisant la LED 15-21, les concepteurs peuvent réaliser des dispositions à haute densité. Pour un système 5V, une valeur de résistance série est calculée. En utilisant la VF maximale du bac 14 (3,7V) et un courant cible de 15 mA (en dessous du max de 20 mA pour une durée de vie plus longue), la valeur de la résistance est R = (5V - 3,7V) / 0,015A ≈ 87 ohms. Une résistance standard de 91 ohms ou 100 ohms serait appropriée. Le large angle de vision de 130 degrés assure la visibilité sous différents angles. Les procédures de sensibilité à l'humidité doivent être suivies pendant l'assemblage si les PCB ne sont pas soudés immédiatement après l'ouverture du sac.

12. Introduction au principe technique

Cette LED est basée sur une puce semi-conductrice en Nitrure de Gallium-Indium (InGaN). Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active du semi-conducteur, libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique de l'alliage InGaN détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour définit la longueur d'onde de la lumière émise - dans ce cas, le bleu. La puce est encapsulée dans une lentille en résine transparente qui protège la puce, assure la stabilité mécanique et façonne le faisceau lumineux de sortie.

13. Tendances et contexte de l'industrie

Le boîtier 15-21 représente un facteur de forme mature sur le marché des LED SMD. Les tendances actuelles de l'industrie poussent vers des boîtiers encore plus petits (par ex., tailles métriques 0402, 0201) pour une ultra-miniaturisation, une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt) et une meilleure cohérence des couleurs (tri plus serré). Il y a également un fort accent sur l'amélioration de la fiabilité dans des conditions de température et d'humidité plus élevées pour les applications automobiles et industrielles. Ce dispositif s'intègre bien dans les applications où une source de lumière bleue éprouvée, rentable et facilement disponible est requise, équilibrant taille, performance et facilité de fabrication.