Fiche technique LED SMD 27-21 Bleue - Dimensions 2.7x2.1x1.2mm - Tension 3.3V - Puissance 0.095W - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La LED SMD 27-21 est un composant compact à montage en surface conçu pour les applications électroniques modernes nécessitant une fonction d'indicateur ou de rétroéclairage fiable. Son principal avantage réside dans son empreinte significativement réduite par rapport aux LED traditionnelles à broches, permettant une densité de composants plus élevée sur les cartes de circuits imprimés (PCB), des besoins de stockage réduits, et contribuant finalement à la miniaturisation des équipements finaux. Sa construction légère renforce son adéquation pour les applications portables et à espace contraint.

Cette LED bleue monochrome est construite à l'aide d'une puce semi-conductrice InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium), encapsulée dans une résine transparente. C'est un produit sans plomb conforme aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), aux règlements REACH de l'UE et aux normes sans halogène, garantissant la sécurité environnementale et une large acceptation sur le marché.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• 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. Le courant continu maximal pour un fonctionnement fiable.
• Courant direct de crête (I_FP):100 mA. Ceci n'est permis qu'en conditions pulsées (rapport cyclique 1/10 à 1 kHz) pour gérer les surtensions transitoires.
• Dissipation de puissance (P_d):95 mW. La puissance maximale que le boîtier peut dissiper à une température ambiante (T_a) de 25°C. Une déclassement est nécessaire à des températures plus élevées.
• Décharge électrostatique (ESD) :150V (Modèle du corps humain). Des procédures de manipulation ESD appropriées sont obligatoires pendant l'assemblage et la manipulation.
• Température de fonctionnement (T_opr):-40°C à +85°C. La plage de température ambiante pour le fonctionnement normal du composant.
• Température de stockage (T_stg):-40°C à +90°C.
• Température de soudage :Le composant peut supporter un soudage par refusion avec une température de crête de 260°C pendant 10 secondes maximum, ou un soudage manuel à 350°C pendant 3 secondes maximum par borne.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à T_a=25°C et I_F=20mA, représentant les conditions de fonctionnement typiques.

• Intensité lumineuse (I_v):S'étend de 28,5 mcd (min) à 72,0 mcd (max), avec une tolérance typique de ±11%. Ceci définit la luminosité perçue de la LED.
• Angle de vision (2θ_1/2):130 degrés (typique). Cet angle large assure une bonne visibilité depuis des positions hors axe.
• Longueur d'onde pic (λ_p):468 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle l'émission spectrale est la plus forte.
• Longueur d'onde dominante (λ_d):S'étend de 464,50 nm à 476,50 nm. Ceci définit la couleur perçue de la lumière, avec une tolérance serrée de ±1 nm.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :25 nm (typique). La largeur du spectre émis à la moitié de l'intensité maximale (FWHM).
• Tension directe (V_F):S'étend de 2,70V (min) à 3,70V (max), avec une valeur typique de 3,30V à 20mA. Ceci est critique pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (I_R):Maximum de 50 µA à V_R=5V. Ce paramètre est uniquement à des fins de test ; le composant ne doit pas fonctionner en polarisation inverse.

3. Explication du système de classement

Pour garantir la cohérence de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en classes (bins) selon des paramètres clés.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en quatre classes (N1, N2, P1, P2) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à I_F=20mA. Cela permet aux concepteurs de sélectionner le grade de luminosité approprié pour leur application, assurant un aspect uniforme dans les réseaux multi-LED.

• Classe N1 :28,5 – 36,0 mcd
• Classe N2 :36,0 – 45,0 mcd
• Classe P1 :45,0 – 57,0 mcd
• Classe P2 :57,0 – 72,0 mcd

3.2 Classement par longueur d'onde dominante

Les LED sont également classées par longueur d'onde dominante en quatre codes (A9, A10, A11, A12). Ce contrôle serré (≈3 nm par classe) est crucial pour les applications nécessitant un appariement de couleurs précis.

• Classe A9 :464,5 – 467,5 nm
• Classe A10 :467,5 – 470,5 nm
• Classe A11 :470,5 – 473,5 nm
• Classe A12 :473,5 – 476,5 nm

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques soient référencés dans la fiche technique, leurs implications sont critiques pour la conception.

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

La caractéristique I-V est exponentielle. Une faible augmentation de la tension directe au-delà de la valeur typique de 3,3V peut entraîner une augmentation importante et potentiellement destructrice du courant direct. Cela souligne la nécessité absolue d'utiliser une résistance de limitation de courant externe ou un pilote à courant constant en série avec la LED.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

L'intensité lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct dans les limites nominales. Fonctionner en dessous de 20mA réduira la sortie, tandis que dépasser 25mA risque une dégradation accélérée et une durée de vie réduite, même si momentanément dans la limite de courant de crête.

4.3 Dépendance à la température

La performance des LED est sensible à la température. Lorsque la température de jonction augmente, la tension directe diminue généralement légèrement, tandis que l'intensité lumineuse peut diminuer significativement. Une gestion thermique adéquate sur le PCB est importante pour maintenir une luminosité constante, en particulier dans les applications à haute densité ou fermées.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier 27-21 a des dimensions nominales de 2,7mm (longueur) x 2,1mm (largeur) x 1,2mm (hauteur), avec une tolérance standard de ±0,1mm sauf indication contraire. Le dessin de dimension détaillé fournit les mesures critiques pour la conception du motif de pastilles sur le PCB, y compris la taille des pastilles, l'espacement et l'orientation du composant.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est généralement indiquée par un marqueur visuel sur le boîtier de la LED, tel qu'une encoche, un point vert ou un coin coupé. La polarité correcte doit être respectée lors du placement pour assurer un fonctionnement correct.

5.3 Conditionnement en bande et bobine

Le composant est fourni en bande porteuse de 8mm sur des bobines de 7 pouces de diamètre, compatibles avec les équipements automatiques de prélèvement et placement standard. Chaque bobine contient 3000 pièces. Le conditionnement comprend des matériaux résistants à l'humidité : un sac étanche à l'humidité en aluminium avec un dessiccant et une carte indicateur d'humidité pour protéger les LED de l'humidité ambiante pendant le stockage et le transport.

6. Guide de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion sans plomb (Pb-free) est spécifié. Les paramètres clés incluent : une étape de préchauffage entre 150-200°C pendant 60-120 secondes ; un temps au-dessus du liquidus (217°C) de 60-150 secondes ; une température de crête ne dépassant pas 260°C pendant un maximum de 10 secondes ; et des vitesses de montée et de descente contrôlées pour minimiser le choc thermique. La refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est requise. Utilisez un fer à souder avec une température de panne inférieure à 350°C, appliquez la chaleur sur chaque borne pendant 3 secondes maximum, et laissez un intervalle de refroidissement d'au moins 2 secondes entre les bornes. La puissance du fer doit être de 25W ou moins pour éviter une surchauffe localisée.

6.3 Sensibilité à l'humidité et stockage

Les LED sont sensibles à l'humidité. Le sac étanche scellé ne doit pas être ouvert immédiatement avant l'utilisation. Après ouverture, les LED non utilisées doivent être stockées dans un environnement à 30°C ou moins et 60% d'humidité relative ou moins. La "durée de vie hors sac" après ouverture est de 168 heures (7 jours). Si ce délai est dépassé ou si le dessiccant indique une saturation, un traitement de séchage (baking) à 60°C ±5°C pendant 24 heures est requis avant utilisation.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage :Idéal pour les indicateurs de tableau de bord, l'éclairage de commutateurs et le rétroéclairage de symboles grâce à sa taille compacte et sa sortie bleue constante.
• Équipement de télécommunication :Sert d'indicateur d'état ou de rétroéclairage de clavier dans des appareils comme les téléphones et les télécopieurs.
• Rétroéclairage plat pour LCD :Peut être utilisé en réseaux pour les petits afficheurs LCD à faible consommation.
• Utilisation générale comme indicateur :Adapté pour l'état d'alimentation, l'indication de mode et autres fonctions de signalisation dans l'électronique grand public et industrielle.

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance en série calculée sur la base de la tension d'alimentation (V_CC), de la tension directe de la LED (V_F), et du courant direct souhaité (I_F). Formule : R = (V_CC- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique pour une conception conservatrice.
• Gestion thermique :Assurez-vous que le PCB a une surface de cuivre adéquate connectée aux pastilles de la LED pour servir de dissipateur thermique, en particulier lors d'un fonctionnement à ou près du courant nominal maximal.
• Protection ESD :Mettez en œuvre des mesures de protection ESD sur les lignes d'entrée sensibles si la LED est accessible à l'utilisateur.

8. Comparaison et différenciation technique

La LED SMD 27-21 offre plusieurs avantages clés dans sa catégorie. Son empreinte de 2,7x2,1mm est plus petite que de nombreuses LED traversantes traditionnelles de 3mm ou 5mm, économisant un espace de carte significatif. L'angle de vision large de 130° offre une meilleure visibilité hors axe par rapport aux LED à angle plus étroit. L'utilisation de la technologie InGaN produit une couleur bleue vive et saturée avec une haute efficacité. De plus, sa conformité aux normes RoHS, REACH et sans halogène en fait un choix pérenne pour les marchés mondiaux avec des réglementations environnementales strictes. Le système de classement détaillé fournit aux concepteurs la prévisibilité nécessaire pour la production en grande série nécessitant une cohérence visuelle.

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

9.1 Pourquoi une résistance de limitation de courant est-elle obligatoire ?

La caractéristique I-V de la LED est non linéaire. Sans résistance, une faible augmentation de la tension d'alimentation provoque une forte et incontrôlée surtension de courant, dépassant rapidement la Valeur Maximale Absolue de 25mA et conduisant à une défaillance immédiate. La résistance définit un point de fonctionnement stable.

9.2 Puis-je alimenter cette LED avec une source 5V ?

Oui, mais vous devez utiliser une résistance en série. Par exemple, avec une alimentation 5V (V_CC=5V), une V_Ftypique de 3,3V, et un I_Fcible de 20mA, la valeur de la résistance serait R = (5V - 3,3V) / 0,020A = 85 Ohms. Une résistance standard de 82 ou 100 Ohms serait appropriée, avec une puissance nominale P = I²R = (0,02)²* 85 = 0,034W, donc une résistance de 1/8W ou 1/10W est suffisante.

9.3 Quelle est la différence entre la longueur d'onde pic et la longueur d'onde dominante ?

La Longueur d'onde pic (λ_p) est la longueur d'onde physique où la sortie spectrale est la plus élevée. La Longueur d'onde dominante (λ_d) est une valeur calculée qui correspond à la couleur perçue par l'œil humain, prenant en compte l'ensemble du spectre d'émission et la sensibilité de l'œil. Pour les LED monochromatiques comme cette LED bleue, elles sont souvent proches, mais λ_dest plus pertinente pour la spécification de couleur.

9.4 Pourquoi y a-t-il une "durée de vie hors sac" stricte après ouverture ?

Les LED SMD peuvent absorber l'humidité de l'atmosphère à travers leur boîtier plastique. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut se dilater rapidement, provoquant un délaminage interne ou un "effet pop-corn", qui fissure le boîtier et détruit le composant. La durée de vie hors sac et les procédures de séchage gèrent cette teneur en humidité.

10. Principes de fonctionnement

Cette LED est un dispositif photonique à semi-conducteur. Lorsqu'une tension directe dépassant son potentiel de jonction (environ 3,3V) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active de la puce InGaN. Ces porteurs de charge se recombinent, libérant 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 autour de 468 nm. L'encapsulation en résine transparente protège la puce et agit comme une lentille, façonnant la lumière émise selon l'angle de vision spécifié de 130 degrés.

11. Tendances et contexte industriel

Le boîtier 27-21 représente un facteur de forme mature et largement adopté sur le marché des LED SMD, équilibrant taille, performance et fabricabilité. L'industrie continue de tendre vers des boîtiers encore plus petits (par exemple, 2016, 1608) pour l'ultra-miniaturisation, et des boîtiers plus puissants pour l'éclairage. Les tendances clés influençant les composants comme celui-ci incluent : une demande accrue de précision de couleur élevée et de classement cohérent pour les applications d'affichage ; l'intégration de circuits intégrés embarqués pour les LED intelligentes ; et une concentration incessante sur l'amélioration de l'efficacité lumineuse (lumens par watt) et de la fiabilité. De plus, la conformité environnementale (RoHS, sans halogène) est passée d'un facteur différenciant à une exigence de base pour la plupart des composants électroniques dans les chaînes d'approvisionnement mondiales.