Fiche Technique de la LED - Série 3020 LED Blanche 0.2W - Format 3.0x2.0mm - Tension 3.2V - Puissance 0.2W - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série 3020 est une LED à montage en surface (SMD) compacte et performante, conçue pour les applications d'éclairage général. Cette LED blanche monochip offre un équilibre entre efficacité, fiabilité et rentabilité, la rendant adaptée à une large gamme de solutions d'éclairage intérieur et extérieur. Ses principaux avantages incluent un format standard 3020, une sortie lumineuse constante et des performances thermiques robustes dans sa plage de fonctionnement spécifiée.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues (Ts=25°C)

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) :Soudage par refusion à 230°C ou 260°C pendant 10 secondes maximum.

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

Voici 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

Le produit utilise un système de tri complet pour garantir la cohérence de la couleur et des performances dans les applications finales.

3.1 Tri du flux lumineux

Pour la couleur spécifiée (Blanc froid avec IRC 85, TCC >5000K), le flux lumineux est mesuré à un courant direct de 60mA. Les classes sont définies comme suit :

• Code C8 :16 lm (Min) à 17 lm (Max)
• Code C9 :17 lm (Min) à 18 lm (Max)
• Code D1 :18 lm (Min) à 19 lm (Max)
• Code D2 :19 lm (Min) à 20 lm (Max)

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

3.2 Tri de la tension directe

La tension directe est triée pour faciliter la conception des circuits de régulation de courant.

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

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

3.3 Tri de la chromaticité

La couleur de la LED est définie dans des régions spécifiques du diagramme de chromaticité CIE 1931. Pour la variante Blanc froid (TCC >5000K, jusqu'à 20000K), les coordonnées chromatiques sont délimitées par des régions polygonales définies (par exemple, Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg1, Wh1 comme listé dans la fiche technique). Cela garantit que la lumière blanche émise se situe dans une plage de couleur acceptable. La déviation admissible pour les coordonnées chromatiques est de ±0,005.

La tolérance pour l'Indice de Rendu des Couleurs (IRC) est de ±2.

4. Analyse des courbes de performance

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

La courbe I-V est caractéristique d'une diode semi-conductrice. Pour cette LED, la tension directe augmente de manière non linéaire avec le courant. Au courant de fonctionnement typique de 60mA, la tension directe est d'environ 3,2V. Les concepteurs doivent utiliser un circuit de limitation de courant, et non des sources de tension, pour alimenter la LED de manière fiable.

4.2 Courant direct vs. Flux lumineux relatif

La sortie lumineuse augmente avec le courant direct mais finit par saturer et peut diminuer à des courants très élevés en raison des effets thermiques. La courbe montre qu'un fonctionnement à ou en dessous du 60mA recommandé offre une efficacité et une longévité optimales.

4.3 Température de jonction vs. Puissance spectrale relative

Lorsque la température de jonction (Tj) augmente, la distribution de la puissance spectrale peut se décaler. Pour les LED blanches, cela se manifeste souvent par un changement de la température de couleur corrélée (TCC) et une diminution potentielle du flux lumineux. Maintenir une température de jonction basse grâce à une gestion thermique appropriée est crucial pour la stabilité de la couleur et le maintien de la sortie lumineuse.

4.4 Distribution relative de la puissance spectrale

La courbe spectrale d'une LED blanche (typiquement à conversion de phosphore) montre un pic large dans la région bleue provenant de la puce primaire et une émission jaune/rouge plus large provenant du phosphore. La forme exacte varie avec la TCC (par exemple, 2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K), les TCC plus froides ayant plus de contenu bleu et les TCC plus chaudes plus de contenu jaune/rouge.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

La LED suit le format standard 3020 : environ 3,0mm de longueur et 2,0mm de largeur. Des dessins dimensionnels détaillés avec tolérances (±0,10mm pour les dimensions .X, ±0,05mm pour les dimensions .XX) sont fournis dans la fiche technique pour référence de conception de PCB.

5.2 Configuration des pastilles et conception du pochoir

La disposition recommandée des pastilles de soudure et les dimensions d'ouverture du pochoir sont spécifiées pour assurer la formation fiable des joints de soudure pendant la refusion. Le respect de ces directives est important pour un bon alignement, un transfert thermique et une stabilité mécanique.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Sensibilité à l'humidité et séchage

Cette LED 3020 est classée comme sensible à l'humidité selon la norme IPC/JEDEC J-STD-020C. Si le sac barrière d'humidité 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 sécherà des températures supérieures à 60°C.

6.2 Conditions de stockage

• Sac non ouvert :Température 5-30°C, Humidité <85%.
• Sac ouvert :Utiliser dans les 12 heures. Stocker à 5-30°C, Humidité <60%, de préférence dans un conteneur scellé avec dessiccant ou une armoire à azote.
• Si exposition >12 heures, un séchage (60°C/24h) est requis avant utilisation.

6.3 Profils de soudage par refusion

Deux profils de refusion standard sont fournis :

• Sans plomb :Température de pic 230°C ou 260°C, avec le temps au-dessus du liquidus (TAL) contrôlé.
• Avec plomb :Profil de température correspondant plus bas.

Il est essentiel de suivre les taux de montée en température, de maintien, de refusion et de refroidissement recommandés pour minimiser la contrainte thermique sur le boîtier de la LED et la puce interne.

7. Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED sont des dispositifs semi-conducteurs sensibles aux dommages ESD, en particulier les types blanc, vert, bleu et violet.

• Dommage potentiel :L'ESD peut causer une défaillance immédiate (LED morte) ou des dommages latents entraînant une réduction de la luminosité, un décalage de couleur ou 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 et s'assurer que l'équipement de soudage est correctement mis à la terre.
  • Utiliser des matériaux d'emballage antistatiques.

8. Considérations pour l'application et la conception

8.1 Conception du circuit

• Méthode d'alimentation :Toujours utiliser un pilote à courant constant. Éviter la connexion directe à une source de tension.
• Limitation de courant :Il est fortement recommandé d'inclure une résistance en série pour chaque chaîne de LED pour une stabilisation et une protection de courant supplémentaires, même lors de l'utilisation d'un pilote à courant constant.
• Polarité :Observer l'orientation correcte anode/cathode pendant l'assemblage.
• Séquence d'alimentation :Lors des tests, connecter d'abord la sortie du pilote à la LED, puis alimenter l'entrée du pilote pour éviter les pointes de tension.

8.2 Précautions de manipulation

Une manipulation incorrecte peut causer des dommages physiques et optiques :

• Éviter les doigts :Ne pas manipuler la lentille en silicone avec les doigts nus, car les huiles et la pression peuvent contaminer la surface ou endommager les fils de liaison/la puce.
• Éviter les pinces :Ne pas serrer le corps en silicone avec des pinces, car cela peut écraser la puce ou casser les liaisons.
• Utiliser la buse correcte :Pour le pick-and-place, utiliser une buse à vide de taille appropriée pour éviter d'appuyer sur le silicone mou.
• Éviter les chutes :Prévient la déformation des broches.
• Post-assemblage :Ne pas empiler les PCB assemblés directement les uns sur les autres, car cela peut rayer les lentilles et appliquer une pression sur les composants.

9. Règle de nomenclature du produit

Le numéro de pièce suit un système de codage spécifique :T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□

Les définitions des codes clés incluent :

• Code boîtier (ex. : 34) :Format 3020.
• Code nombre de puces (ex. : S) :'S' pour puce unique de faible puissance.
• Code couleur (ex. : W) :'W' pour Blanc froid (>5000K). Autres codes : L (Blanc chaud), C (Blanc neutre), R (Rouge), etc.
• Code optique (ex. : 00) :'00' pour absence de lentille primaire.
• Code de tri du flux lumineux (ex. : D1) :Spécifie la plage de sortie lumineuse.
• Code de tri de la tension directe (ex. : D) :Spécifie la plage de Vf.

10. Scénarios d'application typiques

En raison de sa taille compacte, de sa bonne efficacité et de ses performances fiables, la LED blanche 0,2W 3020 est bien adaptée pour :

• Rétroéclairage :Écrans LCD, panneaux indicateurs, signalétique.
• Éclairage décoratif :Rubans lumineux, éclairage de contour, éclairage d'accentuation.
• Éclairage général :Intégrée dans des ampoules, des downlights et des panneaux lumineux où plusieurs LED sont utilisées en réseau.
• Électronique grand public :Indicateurs d'état, rétroéclairage de clavier.

11. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux boîtiers antérieurs comme le 3528, le 3020 offre un format plus compact, permettant des dispositions de PCB à plus haute densité et potentiellement une meilleure gestion thermique grâce à une structure interne différente. Sa puissance nominale de 0,2W la place entre les LED indicateurs de très faible puissance et les LED d'éclairage de plus haute puissance, offrant un bon compromis entre sortie lumineuse et consommation pour de nombreuses applications. Le système de tri détaillé pour le flux, la tension et la chromaticité offre aux concepteurs la prévisibilité nécessaire pour une qualité de produit final cohérente.

12. Questions fréquemment posées (FAQ)

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

Le boîtier de la LED peut absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de refusion à haute température, cette humidité se transforme rapidement en vapeur, créant une pression interne qui peut délaminer le boîtier ou fissurer la puce, entraînant une défaillance. Le séchage élimine cette humidité absorbée.

12.2 Puis-je alimenter cette LED directement avec une source 3,3V ?

Non. La tension directe varie selon le tri et avec la température. Une alimentation de 3,3V pourrait provoquer un courant excessif dans un tri à faible Vf, entraînant une surchauffe et une défaillance. Utilisez toujours un pilote à courant constant ou une source de tension avec une résistance de limitation de courant en série.

12.3 Quel est l'objectif des différents codes de tri ?

Le tri garantit la cohérence. En sélectionnant des LED du même tri de flux et de chromaticité, un produit d'éclairage aura une luminosité et une couleur uniformes. La sélection dans un tri de tension spécifique peut simplifier la conception du circuit de régulation de courant.

12.4 Quelle est l'importance critique de la gestion thermique ?

Très critique. Dépasser la température de jonction maximale (125°C) raccourcira considérablement la durée de vie de la LED et provoquera un décalage de couleur. Le PCB doit être conçu pour agir comme un dissipateur thermique, et la LED ne doit pas être utilisée aux courants maximaux absolus sans refroidissement adéquat.

13. Étude de cas d'intégration

Scénario :Conception d'un ruban LED linéaire pour l'éclairage d'accentuation architectural.

• Sélection :La LED 3020 est choisie pour sa taille compacte, permettant de nombreuses LED par mètre pour des lignes lumineuses douces, et sa puissance nominale de 0,2W maintient la puissance totale du ruban gérable.
• Tri :Des LED d'un seul tri de flux lumineux (ex. : D1) et de chromaticité sont spécifiées pour garantir une luminosité et une couleur constantes sur toute la longueur du ruban.
• Circuit :Les LED sont arrangées en chaînes série-parallèle. Un pilote à courant constant est utilisé, avec une petite résistance en série sur chaque chaîne parallèle pour un équilibrage et une protection de courant supplémentaires, conformément au circuit recommandé dans la fiche technique (Figure 2).
• Thermique :Le ruban utilise un PCB en aluminium pour dissiper efficacement la chaleur des LED, maintenant la température de jonction bien en dessous de la valeur maximale pendant le fonctionnement continu.
• Assemblage :Le fabricant sous-traitant suit strictement les directives de manipulation, de stockage et de refusion pour atteindre un rendement élevé au premier passage.

14. Principe de fonctionnement

Une LED blanche se compose typiquement d'une puce semi-conductrice émettant de la lumière bleue (généralement à base d'InGaN) recouverte d'un phosphore jaune. Lorsque le courant traverse la puce, elle émet de la lumière bleue. Une partie de cette lumière bleue est absorbée par le phosphore, qui la ré-émet sous forme de lumière jaune à large spectre. Le mélange de la lumière bleue restante et de la lumière jaune convertie est perçu par l'œil humain comme de la lumière blanche. Le rapport exact entre le bleu et le jaune détermine la température de couleur corrélée (TCC) de la lumière blanche.

15. Tendances technologiques

La tendance générale pour les LED SMD comme la 3020 est vers une plus grande efficacité lumineuse (plus de lumens par watt), un indice de rendu des couleurs (IRC) amélioré et une meilleure cohérence des couleurs entre les lots. Il y a également un développement continu de la fiabilité et de la durée de vie dans diverses conditions de fonctionnement. De plus, la technologie d'emballage continue d'évoluer pour permettre une densité de puissance plus élevée et de meilleures performances thermiques à partir de formats toujours plus petits. Les principes de tri minutieux, de gestion de la sensibilité à l'humidité et de protection ESD restent fondamentaux pour la qualité et la fiabilité à travers toutes les générations de technologie LED.