Fiche technique LED CMS 27-21 Blanc Pur - Boîtier 2.7x2.1mm - Tension 2.7-3.15V - Puissance 40mW - Documentation Technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La LED CMS 27-21 est une diode électroluminescente à montage en surface compacte, conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant une miniaturisation et une haute fiabilité. Ce composant représente une avancée significative par rapport aux LED traditionnelles à broches, permettant des réductions substantielles d'espace sur carte, une densité d'intégration accrue et contribuant finalement au développement d'équipements finaux plus petits et plus efficaces. Sa construction légère la rend particulièrement adaptée aux applications où l'espace et le poids sont des contraintes critiques.

La LED émet une lumière blanche pure, obtenue grâce à une puce en InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) encapsulée dans une résine diffuse jaune. Cette combinaison fournit un flux lumineux diffus et homogène adapté à diverses fonctions d'indication et de rétroéclairage. Le produit est entièrement conforme aux normes environnementales et de sécurité contemporaines, notamment RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), les règlements REACH de l'UE, et est fabriqué comme un composant sans halogène, avec une teneur en brome et chlore maintenue en dessous des limites spécifiées.

2. Spécifications techniques et interprétation objective

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Tension inverse (V_R) :5V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct (I_F) :10mA (continu). C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Courant direct de crête (I_FP) :100mA. Ceci n'est permis qu'en conditions pulsées (rapport cyclique 1/10 @ 1kHz) et ne doit pas être utilisé pour un pilotage continu.
• Dissipation de puissance (P_d) :40mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sans dépasser ses limites thermiques, calculée comme Tension Directe (V_F) * Courant Direct (I_F).
• Décharge électrostatique (ESD) Modèle du Corps Humain (HBM) :150V. Cela indique une sensibilité modérée à l'ESD ; des procédures de manipulation appropriées (postes de travail mis à la terre, emballage antistatique) sont essentielles.
• Température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C. Le composant est conçu pour des plages de températures industrielles.
• Température de stockage (T_stg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudage (T_sol) :Compatible avec les profils de refusion standard (pic à 260°C pendant 10 sec) et le soudage manuel (350°C max pendant 3 sec 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 5mA, ce qui sert de point de référence commun pour la comparaison et le tri.

• Intensité lumineuse (I_v) :57,0 - 112 mcd (millicandela). La large plage reflète le processus de tri, où les LED sont classées en groupes de sortie spécifiques (P2, Q1, Q2). La valeur typique n'est pas indiquée, se situant dans cette plage triée.
• Angle de vision (2θ_1/2) :140 degrés (typique). Ce large angle de vision est caractéristique de la résine diffuse jaune, qui diffuse la lumière, rendant la LED adaptée aux applications nécessitant un éclairage large plutôt qu'un faisceau focalisé.
• Tension directe (V_F) :2,70V - 3,15V. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est pilotée à 5mA. Les LED sont également triées en plages de tension spécifiques (codes 15, 16, 17). Une tolérance de ±0,1V est notée.
• Courant inverse (I_R) :50 µA (max) à V_R=5V. Ce paramètre est uniquement à des fins de test ; le composant n'est pas destiné à fonctionner en polarisation inverse.

Note importante :La fiche technique avertit explicitement que la condition de tension inverse est uniquement pour les tests et que la LED ne doit pas fonctionner en inverse. Les concepteurs doivent assurer la polarité correcte dans le circuit.

3. Explication du système de tri

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont testées et triées en "lots" (bins) en fonction de paramètres de performance clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants aux caractéristiques étroitement contrôlées pour les besoins spécifiques de leur application.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en trois lots en fonction de leur flux lumineux à 5mA :

• Lot P2 :57,0 - 72,0 mcd
• Lot Q1 :72,0 - 90,0 mcd
• Lot Q2 :90,0 - 112 mcd

Une tolérance générale de ±11% sur l'intensité lumineuse est également spécifiée.

3.2 Tri par tension directe

Pour faciliter la conception de la régulation de courant, les LED sont également triées par leur chute de tension directe :

• Lot 15 :2,70V - 2,85V
• Lot 16 :2,85V - 3,00V
• Lot 17 :3,00V - 3,15V

Une tolérance de ±0,1V est notée pour la tension directe.

3.3 Tri par coordonnées chromatiques

Pour l'uniformité de couleur, la lumière blanche est triée selon ses coordonnées sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. La fiche technique définit six lots (1 à 6), chacun spécifiant une région quadrilatère sur le graphique des coordonnées de couleur x,y avec une tolérance de ±0,01. Ce tri précis garantit que toutes les LED d'un lot choisi présenteront des points de couleur blanche presque identiques, ce qui est crucial pour des applications comme les matrices de rétroéclairage où l'uniformité de couleur est primordiale.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que le PDF fasse référence à des "Courbes typiques des caractéristiques électro-optiques", les graphiques spécifiques (par ex., I_Ven fonction de I_F, I_Ven fonction de la Température, Distribution spectrale) ne sont pas détaillés dans le texte fourni. Typiquement, de telles courbes montreraient :

• Intensité lumineuse en fonction du Courant Direct (I_V-I_F) :Une relation non linéaire où le flux lumineux augmente avec le courant mais peut saturer ou se dégrader à des courants plus élevés au-delà du maximum nominal.
• Intensité lumineuse en fonction de la Température Ambiante (I_V-T_a) :Le flux lumineux diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. La courbe quantifie cette déclassement, crucial pour la gestion thermique dans l'application.
• Tension directe en fonction de la Température de Jonction (V_F-T_j) : V_Fa typiquement un coefficient de température négatif, diminuant lorsque la température augmente.
• Distribution spectrale de puissance :Un graphique montrant l'intensité relative de la lumière sur le spectre des longueurs d'onde visibles, définissant la qualité de la couleur "blanche" (ex. : blanc froid, blanc chaud).

Les concepteurs doivent consulter ces courbes lors du fonctionnement de la LED en dehors de la condition de test standard de 5mA/25°C pour prédire avec précision les performances.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED CMS 27-21 a un encombrement compact. Le dessin dimensionnel indique une taille de boîtier avec des tolérances de ±0,1mm sauf indication contraire. Les caractéristiques clés visibles sur le dessin incluent le contour du composant, l'emplacement des pastilles d'électrodes et le marquage de polarité (probablement un indicateur de cathode). Les dimensions précises (longueur, largeur, hauteur) sont cruciales pour la conception du motif de pastilles sur le PCB et pour assurer un placement correct par les équipements automatisés.

5.2 Identification de la polarité

Le boîtier inclut un marquage pour identifier la borne cathode (négative). La polarité correcte doit être respectée pendant l'assemblage pour éviter une polarisation inverse, qui peut endommager le composant.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

La LED est compatible avec les procédés de refusion infrarouge et à vapeur. Un profil de refusion sans plomb recommandé est fourni :

• 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 pas plus de 10 secondes.
• Vitesse de montée en température :Maximum 6°C/sec.
• Temps au-dessus de 255°C :Maximum 30 secondes.
• Vitesse de refroidissement :Maximum 3°C/sec.

Règle critique :Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois sur le même assemblage de LED.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire :

• Utiliser un fer à souder avec une température de panne inférieure à 350°C.
• Limiter le temps de contact à 3 secondes par borne.
• Utiliser un fer d'une capacité de 25W ou moins.
• Laisser un intervalle d'au moins 2 secondes entre le soudage de chaque borne pour gérer la contrainte thermique.

La fiche technique met en garde que les dommages surviennent souvent pendant le soudage manuel, une attention particulière est donc requise.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont emballées dans des matériaux résistants à l'humidité (bande porteuse dans un sac étanche en aluminium avec dessiccant).

• Avant ouverture :Stocker à ≤30°C et ≤90% d'Humidité Relative (HR).
• Après ouverture :La "durée de vie au sol" est de 1 an dans des conditions de ≤30°C et ≤60% HR. Les composants non utilisés doivent être refermés dans un emballage étanche.
• Séchage :Si le dessiccant indique une saturation ou si le temps de stockage est dépassé, sécher les LED à 60 ±5°C pendant 24 heures avant utilisation pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies dans un emballage standard de l'industrie pour l'assemblage automatisé :

• Bande :Bande de 8mm de large sur une bobine de 7 pouces de diamètre.
• Quantité :3000 pièces par bobine.
• Des dessins dimensionnels détaillés pour la bande porteuse et la bobine sont fournis, avec des tolérances standard de ±0,1mm.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient plusieurs codes clés pour la traçabilité et la spécification :

• P/N :Numéro de produit (ex. : 27-21/T3D-AP2Q2HY/3C).
• QTY :Quantité emballée.
• CAT :Classe d'intensité lumineuse (ex. : P2, Q1, Q2).
• HUE :Coordonnées chromatiques & Classe de longueur d'onde dominante (ex. : Lot 1-6).
• REF :Classe de tension directe (ex. : 15, 16, 17).
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

La fiche technique liste plusieurs applications principales, tirant parti de la petite taille, de la lumière diffuse et de la fiabilité de la LED :

• Rétroéclairage :Pour les tableaux de bord d'instrumentation, les interrupteurs et les claviers.
• Équipements de télécommunications :Comme indicateurs d'état et rétroéclairage dans les téléphones et télécopieurs.
• Affichages LCD :Fournissant un rétroéclairage plat et uniforme pour les petits panneaux LCD, les légendes d'interrupteurs et les symboles.
• Utilisation générale comme indicateur :Toute application nécessitant une lumière d'indication blanche, compacte et brillante.

8.2 Considérations et précautions de conception

La fiche technique inclut des avertissements critiques pour un fonctionnement fiable :

• La limitation de courant est obligatoire :Une résistance de limitation de courant externe doit toujours être utilisée en série avec la LED. La tension directe a un léger coefficient de température négatif, ce qui signifie qu'à mesure que la LED chauffe, V_Fdiminue légèrement. Sans résistance, cela peut conduire à une augmentation significative du courant (emballement thermique), risquant de griller la LED. La résistance stabilise le courant.
• Éviter les contraintes mécaniques :Ne pas appliquer de contrainte sur le corps de la LED pendant le soudage ou l'assemblage final. Éviter de déformer le PCB après soudage.
• Réparation :Il est fortement déconseillé de réparer ou de retravailler une carte après que les LED ont été soudées. Si absolument nécessaire, un fer à souder à double tête spécialisé doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes, minimisant la contrainte thermique. Un réchauffage en un seul point peut causer des dommages.
• Protection ESD :Mettre en œuvre les précautions ESD standard pendant la manipulation et l'assemblage en raison de la classification HBM de 150V du composant.

9. Comparaison et différenciation technique

Bien qu'une comparaison directe avec d'autres modèles de LED spécifiques ne soit pas fournie dans la fiche technique, le boîtier 27-21 offre des avantages clairs dans des contextes spécifiques :

• Comparé aux LED à broches :L'avantage principal est la réduction spectaculaire de l'espace sur carte et du poids, permettant une électronique moderne et miniaturisée. Cela élimine également le besoin de plier et d'insérer des broches, rationalisant l'assemblage automatisé.
• Comparé aux LED CMS plus grandes (ex. : 3528, 5050) :Le 27-21 offre un encombrement plus petit pour les conceptions ultra-compactes, bien qu'au détriment potentiel du flux lumineux total ou de la capacité de dissipation thermique par rapport aux boîtiers plus grands.
• Comparé aux LED à lentille claire :La résine diffuse jaune fournit un angle de vision beaucoup plus large (140°) et une apparence plus douce et uniforme, la rendant supérieure pour les applications où la LED est vue directement, contrairement à une lentille claire qui produit un faisceau plus focalisé.

Sa conformité aux normes RoHS, REACH et sans halogène est une attente de base pour les composants modernes mais reste un facteur différenciant clé par rapport aux anciens stocks non conformes.

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

10.1 Pourquoi une résistance série est-elle absolument nécessaire ?

Les LED sont des dispositifs pilotés en courant, pas en tension. Leur courbe V-I est très raide. Un petit changement de tension directe (qui peut survenir en raison de variations de température ou de fabrication) provoque un grand changement de courant. Une résistance série agit comme un régulateur de courant linéaire simple, stabilisant le point de fonctionnement et empêchant l'emballement thermique et la destruction de la LED.

10.2 Que signifient les codes de tri (P2, Q1, 15, 16, etc.) pour ma conception ?

Le tri garantit l'uniformité. Si votre conception nécessite une luminosité uniforme sur plusieurs LED (ex. : dans un réseau de rétroéclairage), vous devez spécifier des LED du même lot d'intensité lumineuse (CAT). Si votre alimentation a des marges de tension serrées, spécifier un lot de tension directe plus étroit (REF) peut aider. Pour les applications critiques en couleur, spécifier le lot chromatique (HUE) est essentiel. Utiliser des LED non triées ou de lots mélangés peut entraîner des variations visibles de luminosité ou de couleur dans le produit final.

10.3 Puis-je alimenter cette LED en continu à 10mA ?

Oui, 10mA est le courant direct continu maximal nominal. Cependant, fonctionner à la valeur maximale absolue peut réduire la fiabilité à long terme et augmenter la température de jonction. Pour une durée de vie et une stabilité optimales, il est recommandé de piloter la LED à ou en dessous du courant de test de 5mA, surtout si la gestion thermique est limitée.

10.4 L'angle de vision est de 140 degrés. Le flux lumineux est-il uniforme sur cet angle ?

L'"angle de vision" (2θ_1/2) est défini comme l'angle auquel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité à 0 degré (directement sur l'axe). La résine diffuse jaune crée un motif d'émission de type Lambertien, où l'intensité est maximale sur l'axe et diminue vers les bords. Elle offre une très bonne uniformité pour une vision grand angle par rapport à une LED à lentille claire, mais une uniformité parfaite sur les 140° entiers n'est pas atteinte.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau à touches membrane rétroéclairé.

1. Sélection :La LED 27-21 est choisie pour sa petite taille (s'adapte derrière les icônes d'interrupteur), sa lumière diffuse (éclairage uniforme) et sa compatibilité montage en surface (adaptée à l'assemblage automatisé sur le PCB de l'interrupteur).
2. Conception du circuit :Un courant constant de 5mA est choisi pour un équilibre entre luminosité et longévité. En utilisant une alimentation de 3,3V et en supposant un V_Fdu Lot 16 (typ. 2,93V), la résistance série est calculée : R = (V_alim- V_F) / I_F= (3,3V - 2,93V) / 0,005A = 74 Ohms. Une résistance standard de 75 ohms est sélectionnée.
3. Implantation PCB :Le motif de pastilles est conçu exactement selon le dessin dimensionnel du boîtier. Un espacement suffisant est maintenu entre la LED et la couche membrane.
4. Approvisionnement :Les LED sont commandées en spécifiant le Lot Q1 pour la luminosité et le Lot 2 ou 3 pour un point de couleur blanche cohérent sur tous les interrupteurs du panneau.
5. Assemblage :Les composants sont conservés dans des sacs scellés jusqu'à utilisation. Le PCB subit une seule passe de refusion en utilisant le profil spécifié. Les contraintes sur les LED sont évitées pendant la manipulation.

12. Introduction au principe de fonctionnement

La LED 27-21 est une source de lumière à l'état solide basée sur une jonction p-n semi-conductrice. La région active utilise un semi-conducteur composé d'InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium). Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de conduction de la diode (la tension directe, V_F) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Dans un semi-conducteur à bande interdite directe comme l'InGaN, cette recombinaison libère de l'énergie principalement sous forme de photons (lumière). L'énergie spécifique de la bande interdite de l'alliage InGaN détermine la longueur d'onde de la lumière émise. Pour produire de la lumière blanche à partir d'une puce InGaN émettant du bleu/UV, un phosphore jaune (contenu dans l'encapsulation en résine diffuse jaune) est utilisé. Une partie de la lumière bleue de la puce est absorbée par le phosphore et réémise sous forme de lumière jaune. Le mélange de la lumière bleue restante et de la lumière jaune convertie est perçu par l'œil humain comme blanc. La résine diffuse contient des particules de diffusion qui randomisent la direction des photons émis, créant le large angle de vision uniforme.

13. Tendances et évolutions technologiques

Les LED CMS comme le 27-21 représentent une technologie mature et largement adoptée. Les tendances actuelles de l'industrie se concentrent sur plusieurs domaines clés qui s'appuient sur ces bases :

• Efficacité accrue (Lumens par Watt) :Les améliorations continues de la croissance épitaxiale, de la conception des puces et de la technologie des phosphores continuent d'augmenter l'efficacité lumineuse, permettant un flux lumineux plus brillant au même courant ou le même flux lumineux avec une consommation d'énergie réduite et moins de génération de chaleur.
• Qualité et uniformité de couleur améliorées :Les avancées dans les formulations de phosphores et les techniques de tri plus précises (ex. : utilisation d'ellipses de MacAdam à 3-5 pas pour un contrôle de couleur plus serré) permettent des LED avec un Indice de Rendu des Couleurs (IRC) supérieur et des points de couleur plus cohérents d'un lot à l'autre.
• Miniaturisation :La tendance vers des dispositifs plus petits se poursuit, conduisant à des tailles de boîtier encore plus petites (ex. : 2016, 1515) tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques.
• Fiabilité et durée de vie améliorées :La recherche sur de meilleurs matériaux d'encapsulation et techniques de gestion thermique vise à augmenter la durée de vie opérationnelle et la stabilité des LED, en particulier dans des conditions de haute température ou d'humidité élevée.
• Solutions intégrées :La tendance va vers des LED avec des pilotes intégrés, des contrôleurs, ou même plusieurs puces de couleur (RGB) dans un seul boîtier, simplifiant la conception du circuit pour l'utilisateur final.

La LED 27-21, avec son boîtier standardisé et ses caractéristiques bien définies, sert de composant de base fiable dans ce paysage technologique en évolution.