Fiche technique de la puce LED 3020 - Dimensions 3.0x2.0x0.8mm - Tension 3.2V - Puissance 0.2W - Blanc pour rétroéclairage - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La série 3020 est une LED à montage en surface (SMD) compacte et performante, conçue principalement pour les applications de rétroéclairage. Cette LED blanche monochip de 0,2W offre un équilibre entre efficacité, fiabilité et rentabilité, la rendant adaptée à une large gamme d'applications en électronique grand public, signalétique et indicateurs nécessitant une émission de lumière blanche uniforme.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les paramètres suivants définissent les limites opérationnelles de la LED. Les dépasser peut causer des dommages permanents.

• Courant direct (IF) :90 mA (continu)
• Courant d'impulsion direct (IFP) :120 mA (Largeur d'impulsion ≤10ms, Rapport cyclique ≤1/10)
• Dissipation de puissance (PD) :297 mW
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +80°C
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +80°C
• Température de jonction (Tj) :125°C
• Température de soudage (Tsld) :230°C ou 260°C pendant 10 secondes (Refusion)

2.2 Caractéristiques électro-optiques (Ts=25°C)

Ce sont les paramètres de performance typiques dans des conditions de test standard.

• Tension directe (VF) :3,2 V (Typique), 3,4 V (Maximum) à IF=60mA
• Tension inverse (VR) :5 V
• Courant inverse (IR) :10 μA (Maximum)
• Angle de vision (2θ1/2) :110° (Typique)

3. Explication du système de tri

Pour garantir l'uniformité de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en lots (bins) selon des paramètres clés.

3.1 Tri par flux lumineux

Pour la variante blanc froid avec un indice de rendu des couleurs (IRC) de 80+, le flux lumineux est mesuré à un courant direct de 60mA.

• Code C9 :16 lm (Min) à 17 lm (Max)
• Code D1 :17 lm (Min) à 18 lm (Max)

La tolérance de mesure du flux lumineux est de ±7%.

3.2 Tri par tension directe

Les LED sont également triées selon leur chute de tension directe à un courant spécifié.

• Code B :2,8 V à 2,9 V
• Code C :2,9 V à 3,0 V
• Code D :3,0 V à 3,1 V
• Code E :3,1 V à 3,2 V
• Code F :3,2 V à 3,3 V
• Code G :3,3 V à 3,4 V

La tolérance de mesure de tension est de ±0,08V.

3.3 Tri par chromaticité

Le document définit des régions de chromaticité spécifiques (ex. : Wa, Wb, Wc...) avec des limites de coordonnées (x, y) sur le diagramme CIE 1931 pour des températures de couleur dans la plage 10000-20000K. Cela garantit que les LED d'un même lot auront une couleur perçue quasi identique. L'erreur de coordonnée admissible est de ±0,005.

4. Analyse des courbes de performance

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

La courbe I-V montre la relation entre le courant traversant la LED et la tension à ses bornes. Elle est non linéaire, caractéristique d'une diode. La tension directe typique (Vf) est spécifiée à 60mA. Les concepteurs utilisent cette courbe pour sélectionner des résistances de limitation de courant appropriées ou concevoir des pilotes à courant constant.

4.2 Courant direct vs. flux lumineux relatif

Cette courbe illustre comment le flux lumineux augmente avec le courant direct. Bien que le flux augmente avec le courant, l'efficacité diminue généralement aux courants élevés en raison des effets thermiques accrus. Fonctionner à ou près du courant recommandé de 60mA assure un équilibre optimal entre luminosité et longévité.

4.3 Température de jonction vs. puissance spectrale relative

Ce graphique démontre l'effet de la température de jonction sur la sortie spectrale de la LED. Lorsque la température augmente, la distribution de puissance spectrale peut se décaler, affectant potentiellement le point de couleur (surtout pour les LED blanches) et le flux lumineux global. Une gestion thermique adéquate est cruciale pour maintenir des performances constantes.

4.4 Distribution relative de la puissance spectrale

La courbe spectrale trace l'intensité de la lumière émise à chaque longueur d'onde. Pour cette LED blanche, la courbe montre un pic large dans la région bleue (de l'émission primaire de la puce) combiné à une région jaune-vert plus large provenant du revêtement de phosphore. La sortie combinée donne une lumière blanche. Différentes températures de couleur corrélées (CCT) comme 2600-3700K (Blanc chaud), 3700-5000K (Blanc neutre) et 5000-10000K (Blanc froid) ont des formes spectrales distinctes.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions de contour

Le boîtier de la LED a des dimensions nominales de 3,0mm (Longueur) x 2,0mm (Largeur) x 0,8mm (Hauteur). Des dessins mécaniques détaillés avec tolérances sont fournis : les dimensions .X ont une tolérance de ±0,10mm, et les dimensions .XX ont une tolérance de ±0,05mm.

5.2 Implantation des pastilles et conception du pochoir

Des dessins détaillés de l'implantation des pastilles (empreinte) et des ouvertures de pochoir recommandées sont fournis pour guider la conception du PCB et l'application de la pâte à souder afin d'obtenir un rendement de soudage et une fiabilité optimaux. Une conception correcte des pastilles est essentielle pour l'auto-alignement pendant la refusion et une liaison mécanique solide.

6. Consignes de soudage et d'assemblage

6.1 Sensibilité à l'humidité et séchage

Cette série de LED est classée comme sensible à l'humidité selon la norme IPC/JEDEC J-STD-020C. Si le sachet barrière d'origine est ouvert et que les composants sont exposés à l'humidité ambiante, ils doivent être séchés avant le soudage par refusion pour éviter les dommages de type "pop-corn".

• Condition de séchage :60°C pendant 24 heures.
• Après séchage :Souder dans l'heure ou stocker dans un environnement sec (<20% HR).
• Ne pas sécher à des températures dépassant 60°C.

6.2 Conditions de stockage

• Sachet non ouvert :Température 5-30°C, Humidité <85% HR.
• Sachet ouvert :Température 5-30°C, Humidité <60% HR. Stocker dans un contenant scellé avec dessiccant ou dans une armoire à azote.
• Durée de vie en atelier :Utiliser dans les 12 heures après ouverture du sachet.

6.3 Profils de soudage par refusion

Des profils de température recommandés sont fournis pour les procédés de soudage sans plomb et avec plomb. Toutes les températures se réfèrent à des mesures sur la surface supérieure du boîtier de la LED.

• Profil sans plomb :Température de pic typiquement 230°C ou 260°C, avec un temps au-dessus du liquidus (TAL) contrôlé.
• Profil avec plomb :Température de pic plus basse, avec un TAL correspondant.

Respecter ces profils prévient le choc thermique et assure des soudures fiables sans endommager la structure interne de la LED ou son encapsulant en silicone.

7. Notes d'application et considérations de conception

7.1 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED blanches sont sensibles aux décharges électrostatiques. L'ESD peut causer une défaillance immédiate (LED morte) ou des dommages latents entraînant une réduction de la luminosité, un décalage de couleur et une durée de vie raccourcie.

Mesures de protection :

• Utiliser des postes de travail et des sols antistatiques mis à la terre.
• Les opérateurs doivent porter des bracelets, gants et vêtements antistatiques.
• Utiliser des ioniseurs pour neutraliser les charges statiques.
• Employer des emballages et matériels de manipulation sûrs contre l'ESD.
• S'assurer que l'équipement de soudage est correctement mis à la terre.

7.2 Conception du circuit

Une conception électrique appropriée est critique pour la performance et la longévité de la LED.

• Méthode d'alimentation :Les pilotes à courant constant sont fortement recommandés par rapport aux sources de tension constante pour assurer un flux lumineux stable et protéger la LED des pics de courant.
• Limitation de courant :Lors de l'utilisation d'une source de tension, une résistance en série est obligatoire pour chaque chaîne de LED pour limiter le courant. La conception de circuit préférée place une résistance par chaîne plutôt que de partager une résistance entre plusieurs chaînes en parallèle, car cela améliore l'équilibrage du courant et la fiabilité.
• Polarité :Toujours respecter la polarité anode/cathode correcte pendant l'assemblage pour éviter les dommages par polarisation inverse.
• Séquence de mise sous tension :Connecter d'abord la LED à la sortie du pilote, puis alimenter l'entrée du pilote pour éviter les transitoires de tension.

7.3 Précautions de manipulation

La manipulation physique peut endommager la LED.

• Éviter les doigts :Ne pas manipuler la lentille en silicone avec les doigts nus, car les huiles et l'humidité peuvent contaminer la surface, réduisant le flux lumineux.
• Éviter les pinces :Ne pas pincer le corps en silicone avec des pinces, car cela peut écraser les fils de liaison (wire bonds) ou la puce, causant une défaillance immédiate.
• Prélèvement correct :Utiliser des outils de prélèvement par vide avec buses dimensionnées de manière appropriée au diamètre intérieur du boîtier pour éviter d'appuyer sur le silicone mou.
• Éviter les chutes :Une chute peut plier les broches, rendant le soudage difficile et causant des problèmes de placement.
• Après refusion :Ne pas empiler les PCB directement les uns sur les autres après soudage, car cela peut rayer les lentilles et potentiellement écraser les LED.

8. Règle de numérotation des modèles

La convention de dénomination du produit permet une identification précise des caractéristiques de la LED :

Format :T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□

• Code de boîtier (ex. : 34) :34 correspond à la taille de boîtier 3020. D'autres codes existent pour 285, 3014, 3030, 5050, 3528, etc.
• Code nombre de puces :"S" désigne une seule puce de faible puissance (comme dans ce produit 0,2W).
• Code couleur :"W" est utilisé pour le Blanc froid (>5000K). Autres codes : L (Blanc chaud), C (Blanc neutre), R (Rouge), etc.
• Code optique :"00" pour sans lentille primaire, "01" pour avec lentille.
• Code de tri par flux lumineux :ex. : C9, D1.
• Code de tri par tension directe :ex. : B, C, D, E, F, G.

9. Scénarios d'application typiques

La LED blanche 3020 0,2W est idéalement adaptée aux applications nécessitant un rétroéclairage fin et uniforme avec une luminosité modérée.

• Rétroéclairage LCD :Unités de rétroéclairage par bord ou direct pour écrans LCD de petite à moyenne taille dans les appareils électroménagers, les contrôles industriels et les intérieurs automobiles.
• Signalétique et éclairage décoratif :Guide-lumières et lettres cannelées où un éclairage blanc uniforme est nécessaire.
• Éclairage indicateur général :Indicateurs d'état, éclairage de panneau et accents décoratifs dans les appareils électroniques.

10. FAQ basée sur les paramètres techniques

10.1 Quel est le courant de fonctionnement recommandé ?

Les paramètres techniques et les données de tri sont spécifiés à 60mA. C'est le courant de fonctionnement typique recommandé pour équilibrer luminosité, efficacité et fiabilité à long terme. Il ne doit pas dépasser le maximum absolu de 90mA en courant continu.

10.2 Pourquoi le séchage est-il nécessaire avant le soudage ?

Le boîtier de la LED absorbe l'humidité de l'air. Pendant le chauffage rapide du soudage par refusion, cette humidité peut se vaporiser instantanément, créant une pression interne qui peut délaminer le boîtier, fissurer le silicone ou rompre les fils de liaison, entraînant une défaillance. Le séchage élimine cette humidité absorbée.

10.3 Comment choisir le bon tri de tension pour ma conception ?

Choisissez un tri de tension qui correspond à la plage de tension de sortie de votre pilote. Utiliser des LED d'un tri de tension plus serré (ex. : toutes du tri "D") dans une configuration parallèle donnera un meilleur partage du courant et une luminosité plus uniforme que de mélanger des tris avec des tensions directes différentes.

10.4 Puis-je alimenter cette LED directement avec une alimentation 3,3V ou 5V ?

Non. La tension directe varie (2,8V à 3,4V selon les tris). La connecter directement à une source de tension fixe comme 3,3V pourrait causer un courant excessif dans certaines LED (celles avec une Vf plus basse) et un courant insuffisant dans d'autres (celles avec une Vf plus élevée). Vous devez utiliser un pilote à courant constant ou une résistance de limitation de courant en série calculée pour la tension d'alimentation spécifique et la tension directe de la LED.