Fiche Technique LED Série 3020 - 3.0x2.0mm - 3.2V - 0.5W - Blanc - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série 3020 est une LED à montage en surface (SMD) monochip haute performance, conçue pour les applications d'éclairage général nécessitant des performances fiables et une couleur constante. Cette LED blanche de 0.5W offre un équilibre entre efficacité, flux lumineux et gestion thermique dans un format compact de 3.0mm x 2.0mm.

Avantages principaux :Les principaux avantages de cette série incluent son système de tri standardisé pour la température de couleur et le flux lumineux, garantissant une constance chromatique en production. Elle présente un large angle de vision de 110 degrés, la rendant adaptée aux applications nécessitant un éclairage diffus. Le produit est conçu pour répondre aux normes industrielles de sensibilité à l'humidité et de soudage par refusion.

Marché cible :Cette LED cible les fabricants de modules LED, panneaux lumineux, unités de rétroéclairage, éclairage décoratif et autres applications nécessitant une source de lumière blanche compacte, efficace et constante.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les paramètres suivants définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents à la LED peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Courant direct (IF) :200 mA (Continu)
• Courant d'impulsion direct (IFP) :300 mA (Largeur d'impulsion ≤10ms, Cycle utile ≤1/10)
• Puissance dissipée (PD) :Mesurées dans des conditions de test standard à une température de point de soudure (Ts) de 25°C.
• 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 soudure (Tsld) :Soudure par refusion à 230°C ou 260°C pendant un maximum de 10 secondes.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques typiques

Measured at a standard test condition of a 25°C solder point temperature (Ts).

• Tension directe (VF) :Typique 3.2V, Maximum 3.5V (à IF=150mA)
• Tension inverse (VR) :5V
• Courant inverse (IR) :Maximum 10 µA
• Angle de vision (2θ1/2) :110°

3. Explication du système de tri (Binning)

Le produit utilise un système de tri complet pour garantir la constance électrique et optique. Les commandes spécifient les valeurs minimales de flux lumineux et les régions de chromaticité définies pour la température de couleur.

3.1 Tri par température de couleur (CCT)

La LED est disponible dans plusieurs gammes standard de Température de Couleur Corrélée (CCT), chacune définie par une CCT cible et une ellipse de chromaticité spécifique sur le diagramme CIE.

• 2725K ±145K (Gamme : 27M5)
• 3045K ±175K (Gamme : 30M5)
• 3985K ±275K (Gamme : 40M5)
• 5028K ±283K (Gamme : 50M5)
• 5665K ±355K (Gamme : 57M7)
• 6530K ±510K (Gamme : 65M7)

Note :La commande du produit spécifie la région de chromaticité, et non une valeur CCT maximale. Les produits expédiés se situeront toujours à l'intérieur de l'ellipse de chromaticité commandée.

3.2 Tri par flux lumineux

Le flux est trié en fonction de la Température de Couleur et de l'Indice de Rendu des Couleurs (IRC). Les tableaux définissent les valeurs minimales et typiques à 150mA. Les codes de flux standard (E5, E6, E7, etc.) représentent une plage en lumens.

Exemple pour IRC 70, Blanc Neutre (3700-5000K) :

• Code E6 : 50-54 lm (Min-Typ)
• Code E7 : 54-58 lm
• Code E8 : 58-62 lm
• Code E9 : 62-66 lm

Des tableaux similaires existent pour le Blanc Chaud, le Blanc Froid et leurs versions à IRC élevé (IRC 80).

3.3 Tri par tension directe

La tension directe est également triée pour garantir une tension de chaîne constante dans les configurations en série.

• Code B : 2.8 - 2.9V
• Code C : 2.9 - 3.0V
• Code D : 3.0 - 3.1V
• Code E : 3.1 - 3.2V
• Code F : 3.2 - 3.3V
• Code G : 3.3 - 3.4V
• Code H : 3.4 - 3.5V

3.4 Données de l'ellipse de chromaticité

Chaque gamme de température de couleur correspond à une ellipse spécifique sur le diagramme de chromaticité CIE 1931, définie par ses coordonnées centrales (x, y), son demi-grand axe (b), son demi-petit axe (a) et son angle d'inclinaison (Φ). Ces données sont cruciales pour un mélange de couleurs précis et le contrôle qualité.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Courbe caractéristique IV

La courbe Courant Direct vs Tension Directe (IV) montre la relation exponentielle typique. Au courant de fonctionnement recommandé de 150mA, la tension directe se situe typiquement autour de 3.2V. Les concepteurs doivent utiliser des pilotes à limitation de courant, et non des sources de tension, pour assurer un fonctionnement stable.

4.2 Flux lumineux relatif vs Courant direct

Cette courbe illustre la relation entre le courant d'alimentation et la production lumineuse. Le flux lumineux augmente avec le courant mais présente une tendance sous-linéaire à des courants plus élevés en raison de l'augmentation de la température de jonction et de la baisse d'efficacité. Il n'est pas recommandé de fonctionner nettement au-dessus de 150mA pour une durée de vie et une efficacité optimales.

4.3 Distribution spectrale de puissance (SPD)

La courbe d'énergie spectrale relative montre le spectre d'émission pour différentes plages de CCT (ex. : 2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K). Les CCT plus chaudes ont plus d'énergie dans la région rouge/jaune, tandis que les CCT plus froides ont un pic plus bleu. La courbe est essentielle pour calculer les métriques de rendu des couleurs.

4.4 Température de jonction vs Énergie spectrale relative

Ce graphique montre comment la sortie spectrale évolue avec l'augmentation de la température de jonction (Tj). Typiquement, lorsque Tj augmente, la longueur d'onde de pic peut légèrement se décaler, et l'intensité globale peut diminuer. Cela souligne l'importance d'une gestion thermique efficace dans la conception de l'application pour maintenir une couleur et une production lumineuse constantes.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED a un format SMD standard 3020 (3.0mm x 2.0mm). Des dessins dimensionnels détaillés spécifient les dimensions du corps du boîtier, de la lentille et des pattes avec leurs tolérances associées (ex. : ±0.10mm pour les dimensions .X, ±0.05mm pour les dimensions .XX).

5.2 Motif de pastilles et conception du pochoir

Des dessins séparés sont fournis pour le motif de pastilles recommandé sur le PCB et la conception du pochoir à pâte à souder. Respecter ces recommandations est essentiel pour obtenir une formation correcte des joints de soudure, un bon alignement et un transfert thermique adéquat pendant le soudage par refusion.

5.3 Identification de la polarité

La borne cathode (négative) est généralement marquée sur le boîtier de la LED, souvent par un marquage vert ou une encoche sur la lentille. La sérigraphie et l'empreinte du PCB doivent clairement indiquer la polarité pour éviter un montage inversé.

6. Guide de soudage et d'assemblage

6.1 Sensibilité à l'humidité et séchage

La LED série 3020 est classée comme sensible à l'humidité selon la norme IPC/JEDEC J-STD-020C. L'exposition à l'humidité ambiante après ouverture du sac barrière peut provoquer des fissures "popcorn" ou d'autres dommages pendant la refusion.

Stockage :Stocker les sacs non ouverts en dessous de 30°C/85% HR. Après ouverture, stocker en dessous de 30°C/60% HR.

Exigences de séchage :Les LED qui ont été retirées de leur emballage scellé d'origine et exposées aux conditions ambiantes doivent être séchées avant la refusion.

Méthode de séchage :Sécher à 60°C pendant 24 heures sur la bobine d'origine. Ne pas dépasser 60°C. Utiliser dans l'heure suivant le séchage ou stocker dans un armoire sèche (<20% HR).

6.2 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion standard sans plomb est applicable. La température de pic maximale au niveau des joints de soudure de la LED ne doit pas dépasser 260°C, et le temps au-dessus de 230°C doit être limité à 10 secondes. Consultez les recommandations détaillées du profil pour les taux de préchauffage, stabilisation, refusion et refroidissement.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécification d'emballage

Les LED sont généralement fournies sur bandes porteuses gaufrées enroulées sur des bobines, adaptées à l'assemblage automatique par pick-and-place. Les quantités standard par bobine sont spécifiées (ex. : 2000 ou 4000 pièces par bobine). La bobine est emballée dans un sac barrière avec une carte indicateur d'humidité.

7.2 Règle de numérotation des modèles

Le numéro de pièce est structuré pour coder les attributs clés : Série/Forme (ex. : 34 pour 3020), Nombre de puces (S pour simple), Code lentille (00 pour sans, 01 pour avec), Code couleur (L/C/W pour les températures de blanc), Code interne, Code flux lumineux (ex. : E6) et Code tension directe (ex. : D). Un exemple est T3400SLA-E6D.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Modules LED et moteurs d'éclairage :Pour panneaux lumineux, downlights et plafonniers.
• Rétroéclairage :Enseignes et affichages à éclairage latéral ou direct.
• Éclairage décoratif :Rubans, cordons et éclairage d'accentuation.
• Électronique grand public :Éclairage indicateur ou de statut.

8.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Utiliser un PCB avec des vias thermiques adéquats et, si nécessaire, un noyau métallique (MCPCB) pour dissiper la chaleur et maintenir une température de jonction basse pour une durée de vie maximale et une sortie stable.
• Alimentation en courant :Toujours utiliser un pilote à courant constant. Le courant de fonctionnement recommandé est de 150mA. Une déclassement peut être nécessaire dans des environnements à température ambiante élevée.
• Optique :L'angle de vision de 110 degrés convient à un éclairage diffus. Des optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) peuvent être utilisées pour modifier le faisceau lumineux.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Mettre en œuvre des procédures de manipulation ESD standard pendant l'assemblage, car les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux anciens boîtiers 3528, la série 3020 offre souvent une densité de puissance plus élevée (0.5W vs 0.2W typique) dans un format légèrement plus petit, permettant des conceptions plus compactes. Le système de tri standardisé et détaillé pour le flux et la tension offre un avantage significatif pour les applications nécessitant un appariement précis des couleurs et de la luminosité sur de grands volumes de production, réduisant le besoin de tri ou d'étalonnage post-production par l'utilisateur final.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quelle est la différence entre commander par flux minimal et flux typique ?

La spécification définit les gammes par une valeur minimale de flux lumineux. Cela signifie que toutes les LED expédiées atteindront ou dépasseront cette valeur minimale. La valeur \"typique\" est fournie à titre indicatif, mais le flux réel peut être plus élevé. Ce système garantit les performances tout en permettant les variations normales de fabrication au-dessus du minimum.

10.2 Pourquoi le séchage est-il nécessaire, et puis-je le sauter si j'utilise les LED rapidement ?

Le séchage est un processus critique pour éliminer l'humidité absorbée par le boîtier plastique. Même une courte exposition à l'air humide peut suffire à causer des dommages pendant le processus de soudage par refusion à haute température. Il n'est pas sûr de sauter le séchage en se basant uniquement sur le temps ; l'état de la carte indicateur d'humidité à l'intérieur du sac d'origine doit être vérifié pour déterminer si le séchage est requis.

10.3 Puis-je alimenter cette LED en continu à 200mA ?

Bien que 200mA soit le courant continu maximal absolu, fonctionner à ce niveau générera une chaleur importante, réduira l'efficacité (lumen par watt) et pourrait raccourcir la durée de vie de la LED. La condition de fonctionnement recommandée est de 150mA pour des performances et une fiabilité optimales. Un fonctionnement à 200mA nécessite une gestion thermique exceptionnelle.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

11.1 Conception d'un module LED 12V

Scénario :Création d'un module LED compact à entrée 12V avec 6 LED en série.

Étapes de conception :

1. Conception électrique :Sélectionner des LED de la même gamme de tension (ex. : Gamme D : 3.0-3.1V). La tension directe totale pour 6 LED sera d'environ 18.0V à 18.6V, ce qui est supérieur à l'alimentation 12V. Par conséquent, un pilote à courant constant élévateur (boost) est requis, et non une simple résistance.
2. Conception thermique :Monter les LED sur un PCB à âme d'aluminium (MCPCB). Calculer la puissance totale dissipée (~0.5W par LED * 6 = 3W) et s'assurer que le dissipateur thermique est suffisant pour maintenir la température du point de soudure de la LED dans la plage de fonctionnement spécifiée, idéalement en dessous de 60°C pour une longue durée de vie.
3. Constance optique :Commander toutes les LED de la même gamme de flux lumineux (ex. : E7) et de la même gamme de température de couleur (ex. : 40M5 pour 4000K) pour garantir une luminosité et une couleur uniformes sur le module.
4. Assemblage :Suivre précisément les directives de manipulation de l'humidité et de soudage par refusion pour éviter les pertes de rendement.

12. Principes techniques

La LED fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une puce semi-conductrice, typiquement basée sur InGaN pour les LED blanches. Une puce émettant de la lumière bleue est recouverte d'une couche de phosphore. Une partie de la lumière bleue est convertie par le phosphore en longueurs d'onde plus longues (jaune, rouge). La combinaison de la lumière bleue restante et de la lumière convertie par le phosphore donne la perception de la lumière blanche. Le rapport entre la lumière bleue et la lumière jaune/rouge détermine la Température de Couleur Corrélée (CCT). L'Indice de Rendu des Couleurs (IRC) est amélioré en utilisant plusieurs phosphores pour combler les lacunes du spectre. La tension directe est une caractéristique de la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur et de la construction de la puce.

13. Tendances de l'industrie

La tendance générale pour les LED SMD de puissance moyenne comme la série 3020 est vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une meilleure constance des couleurs (tri plus serré) et une fiabilité accrue à des températures de fonctionnement élevées. Il y a également une poussée pour des valeurs d'IRC plus élevées (90+) pour les applications nécessitant une excellente fidélité des couleurs, comme l'éclairage de détail et de musée. De plus, l'industrie continue d'affiner les matériaux et processus d'emballage résistants à l'humidité pour simplifier la manipulation et améliorer la robustesse pour une plus large gamme d'environnements d'assemblage. Le développement de nouveaux systèmes de phosphores vise à fournir une meilleure qualité spectrale et une stabilité sur la durée de vie de la LED.