Fiche technique LED CMS 12-21/BHC-AN1P2/2C - Bleue - 3.5V - 25mA - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le modèle 12-21/BHC-AN1P2/2C est une diode électroluminescente (DEL) à montage en surface (CMS) utilisant la technologie de puce InGaN pour produire de la lumière bleue. Ce composant est conçu pour les assemblages électroniques modernes et compacts, offrant des avantages significatifs en termes d'utilisation de l'espace sur carte et de compatibilité avec les processus de fabrication automatisés.

1.1 Avantages principaux et marché cible

L'avantage principal de cette DEL est son empreinte miniature de boîtier 12-21, nettement plus petite que celle des DEL traditionnelles à broches. Cela permet la conception de cartes de circuits imprimés (PCB) plus petites, une densité de composants plus élevée, des besoins de stockage réduits et, in fine, des équipements finaux plus compacts. Sa construction légère la rend particulièrement adaptée aux applications portables et miniatures. Le produit est conforme aux principales normes industrielles, notamment RoHS, REACH de l'UE, et est exempt d'halogènes (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm), le rendant adapté à une large gamme d'appareils électroniques grand public et industriels.

1.2 Applications

Les applications typiques incluent : le rétroéclairage des tableaux de bord, des interrupteurs et des symboles ; l'indication et le rétroéclairage dans les dispositifs de télécommunication tels que les téléphones et les télécopieurs ; le rétroéclairage plat pour les affichages à cristaux liquides (LCD) ; et une utilisation générale comme indicateur.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques spécifiés dans la fiche technique.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Un fonctionnement à ou au-delà de ces limites n'est pas recommandé.

• Tension inverse (V_R) :5V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct continu (I_F) :25 mA. C'est le courant continu maximal qui peut être appliqué en permanence.
• Courant direct de crête (I_FP) :100 mA. Ceci n'est permis que dans des conditions pulsées (rapport cyclique 1/10 @ 1kHz) et ne doit pas être utilisé pour un fonctionnement en continu.
• Dissipation de puissance (P_d) :110 mW. La puissance maximale que le boîtier peut dissiper, calculée comme la tension directe multipliée par le courant direct, en tenant compte des limitations thermiques.
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du corps humain (HBM) :150V. Il s'agit d'une tolérance ESD relativement faible, indiquant que le composant est sensible à l'électricité statique. Des procédures de manipulation ESD appropriées sont obligatoires lors de l'assemblage et de la manipulation.
• Température de fonctionnement et de stockage :-40°C à +85°C (fonctionnement), -40°C à +90°C (stockage). Cette large plage garantit la fiabilité dans diverses conditions environnementales.
• Température de soudage :Le soudage par refusion est spécifié à une température de pointe de 260°C pendant un maximum de 10 secondes. Le soudage manuel doit être limité à 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 (I_F) de 20 mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_v) :S'étend de 28,5 mcd (minimum) à 72 mcd (maximum), la valeur typique n'étant pas spécifiée. La valeur réelle est déterminée par le groupe de tri (voir Section 3). Une tolérance de ±10 % est indiquée.
• Angle de vision (2θ_1/2) :120 degrés (typique). Ce large angle de vision est caractéristique du dôme en résine transparente, fournissant un motif d'émission large adapté à l'éclairage de zone et aux indicateurs.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :468 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :470 nm (typique). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, définissant la couleur. Une tolérance de ±1 nm est spécifiée.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :35 nm (typique). Ceci définit la largeur du spectre émis à la moitié de l'intensité maximale (FWHM).
• Tension directe (V_F) :3,5V (typique), 4,0V (maximum) à I_F=20mA. Une tolérance de ±0,1V est indiquée. Ce paramètre est crucial pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (I_R) :50 µA (maximum) à V_R=5V.

3. Explication du système de tri (Binning)

Les DEL sont triées (binning) en fonction de paramètres optiques et électriques clés pour assurer l'homogénéité au sein d'un lot de production. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences d'application spécifiques.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les DEL sont regroupées en quatre classes d'intensité, identifiées par les codes N1, N2, P1 et P2. La plage d'intensité pour chaque classe est clairement définie, P2 représentant le groupe de sortie le plus élevé (57,0 - 72,0 mcd). La tolérance pour l'intensité lumineuse dans le tableau de tri est indiquée à ±11 %.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

La couleur bleue est contrôlée via le tri par longueur d'onde dominante. Les DEL sont regroupées en quatre classes : 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). Cela garantit une cohérence de couleur dans une plage définie. La tolérance est de ±1 nm.

4. Informations mécaniques et sur le boîtier

4.1 Dimensions du boîtier

La fiche technique fournit un dessin dimensionnel détaillé du boîtier CMS 12-21. Les dimensions clés incluent la longueur, la largeur et la hauteur globales, ainsi que l'espacement et la taille des pastilles. Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0,1 mm. La polarité est indiquée par un marquage sur le boîtier, essentiel pour une orientation correcte lors de l'assemblage.

4.2 Format d'emballage

Les DEL sont fournies dans un emballage résistant à l'humidité. Elles sont logées dans une bande porteuse de 8 mm de large, enroulée sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces. Chaque bobine contient 2000 pièces. L'emballage comprend un dessiccant et est scellé dans un sac étanche à l'humidité en aluminium pour protéger les composants de l'humidité ambiante pendant le stockage et le transport.

5. Guide de soudage et d'assemblage

Une manipulation appropriée est essentielle pour garantir la fiabilité et éviter d'endommager ces composants sensibles.

5.1 Stockage et sensibilité à l'humidité

Ce produit est sensible à l'humidité. Le sac non ouvert doit être stocké à 30°C/90%HR ou moins. Une fois ouvert, les composants ont une "durée de vie au sol" de 168 heures (7 jours) dans des conditions de 30°C/60%HR ou moins. S'ils ne sont pas utilisés dans ce délai, ou si l'indicateur de dessiccant montre une saturation, les DEL doivent être séchées à 60 ± 5°C pendant 24 heures avant utilisation pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" pendant le soudage par refusion.

5.2 Profil de soudage par refusion

Un profil de température de soudage par refusion sans plomb détaillé est fourni :

• Préchauffage :150-200°C pendant 60-120 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (217°C) :60-150 secondes.
• Température de pointe :260°C maximum, maintenue pendant un maximum de 10 secondes.
• Taux de chauffage :Maximum 6°C/seconde.
• Temps au-dessus de 255°C :Maximum 30 secondes.
• Taux de refroidissement :Maximum 3°C/seconde.

Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois. Il faut éviter toute contrainte sur le corps de la DEL pendant le chauffage.

5.3 Soudage manuel et réparation

Si un soudage manuel est nécessaire, il doit être effectué avec une température de pointe de fer à souder inférieure à 350°C, appliquée pendant pas plus de 3 secondes par borne. La puissance du fer à souder doit être de 25W ou moins. Un intervalle minimum de 2 secondes doit être laissé entre le soudage de chaque borne. La réparation après soudage est fortement déconseillée. Si elle est absolument inévitable, un fer à souder à double tête doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes, évitant ainsi les contraintes thermiques et mécaniques sur la puce LED.

6. Suggestions d'application et considérations de conception

6.1 La limitation de courant est obligatoire

La fiche technique avertit explicitement qu'une résistance de limitation de courant externe estrequise. Les DEL présentent une relation courant-tension non linéaire et exponentielle. Une petite augmentation de la tension directe au-delà de la valeur typique peut entraîner une augmentation importante, potentiellement destructrice, du courant. La valeur de la résistance (R) peut être calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (Tension d'alimentation - V_F) / I_F. Utilisez toujours la V_Fmaximale de la fiche technique pour une conception conservatrice.

6.2 Gestion thermique

Bien que le boîtier soit petit, la dissipation de puissance (jusqu'à 110 mW) génère de la chaleur. Pour une longévité optimale et une sortie lumineuse stable, assurez-vous d'un dégagement thermique adéquat dans la conception du PCB. Cela inclut l'utilisation de pastilles de cuivre de taille appropriée et, si possible, de vias thermiques pour dissiper la chaleur vers d'autres couches de la carte.

6.3 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Avec une cote ESD HBM de seulement 150V, ce composant est très sensible. Mettez en œuvre des postes de travail protégés contre l'ESD, utilisez des bracelets de mise à la terre et transportez les composants dans des contenants conducteurs. Envisagez d'ajouter des diodes de suppression de tension transitoire (TVS) ou d'autres circuits de protection sur le PCB si la DEL est connectée à des interfaces externes sujettes aux événements ESD.

7. Comparaison et différenciation techniques

Le boîtier 12-21 offre un équilibre entre taille et facilité de manipulation. Comparé aux DEL CMS plus grandes (par exemple, 3528, 5050), il permet d'économiser un espace significatif sur la carte. Comparé aux boîtiers à l'échelle de la puce (CSP) plus petits, il est généralement plus facile à assembler et à inspecter visuellement. Son large angle de vision de 120 degrés le différencie des DEL à faisceau étroit, le rendant plus adapté à l'éclairage de zone qu'à l'éclairage ponctuel focalisé. La résine transparente, par opposition à la résine diffusante, offre une efficacité de sortie lumineuse plus élevée mais peut apparaître comme une source ponctuelle plus brillante.

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

8.1 Puis-je alimenter cette DEL à 30 mA pour une luminosité plus élevée ?

No.La valeur maximale absolue pour le courant direct continu (I_F) est de 25 mA. Dépasser cette valeur réduira la durée de vie de la DEL et peut provoquer une défaillance immédiate due à une surchauffe ou à une électromigration au sein de la jonction semi-conductrice.

8.2 Pourquoi la tension directe est-elle de 3,5V alors que d'autres DEL bleues sont autour de 3,0V ?

La tension directe est une caractéristique du matériau semi-conducteur (InGaN) et de la structure épitaxiale spécifique de la puce. Une V_Fde 3,5V se situe dans la plage typique des DEL bleues InGaN. Cela doit être pris en compte dans la conception de l'alimentation électrique.

8.3 Que se passe-t-il si je ne suis pas les instructions de sensibilité à l'humidité ?

Ignorer les instructions du niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) peut entraîner un effet "pop-corn" ou un délaminage pendant le soudage par refusion. L'humidité absorbée se transforme rapidement en vapeur lorsqu'elle est chauffée, créant une pression interne qui peut fissurer la résine de la DEL ou endommager les liaisons internes par fil, entraînant une défaillance immédiate ou latente.

9. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un indicateur d'état pour un appareil portable.La DEL 12-21 est un excellent choix en raison de sa petite taille et de sa faible consommation d'énergie. Le concepteur sélectionne la classe P1 pour l'intensité lumineuse (45-57 mcd) pour assurer une bonne visibilité, et la classe A10 pour la longueur d'onde dominante (467,5-470,5 nm) pour une couleur bleue uniforme. Une tension système de 3,3V est utilisée. Calcul de la résistance série : R = (3,3V - 4,0V_max) / 0,020A. Cela donne une valeur négative, indiquant que 3,3V est insuffisant pour surmonter la V_Fmaximale. Par conséquent, une tension d'alimentation plus élevée (par exemple, 5V) doit être utilisée : R = (5,0V - 4,0V) / 0,020A = 50 Ohms. Une résistance standard de 51 ohms est sélectionnée. Le placement des composants sur le PCB inclut des diodes de protection ESD sur la ligne de signal de l'indicateur et des pastilles de dégagement thermique connectées à un plan de masse.

10. Principe de fonctionnement et tendances technologiques

10.1 Principe de fonctionnement de base

Cette DEL est basée sur une jonction p-n semi-conductrice en nitrure de gallium-indium (InGaN). Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. L'énergie libérée lors de cette recombinaison est émise sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage InGaN détermine l'énergie de la bande interdite et donc la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, qui dans ce cas se situe dans le spectre bleu (~470 nm).

10.2 Tendances de l'industrie

La tendance pour les DEL CMS continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), des tailles de boîtier plus petites et une fiabilité améliorée. L'accent est également mis sur des tolérances de tri plus serrées pour la couleur et l'intensité afin de répondre aux exigences des applications nécessitant une grande cohérence de couleur, telles que les affichages couleur complets et l'éclairage architectural. La poussée vers la miniaturisation soutient le développement de boîtiers encore plus petits et des technologies de conditionnement à l'échelle de la puce (CSP). De plus, l'intégration de l'électronique de contrôle directement avec la puce LED (par exemple, les DEL intelligentes) est un domaine de développement en cours.