Fiche technique de la LED blanche 3W série Céramique 3535 - Dimensions 3.5x3.5x?mm - Tension 3.2V - Puissance 3W - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED blanche haute puissance 3W de la série Céramique 3535. Ce composant est conçu pour des applications nécessitant un flux lumineux élevé et des performances fiables dans des environnements thermiques exigeants. Le substrat en céramique offre une excellente conductivité thermique, le rendant adapté à un fonctionnement à fort courant et à une utilisation prolongée.

1.1 Positionnement produit et avantages clés

L'avantage principal de cette série de LED réside dans son boîtier en céramique. Comparé aux boîtiers plastiques traditionnels, la céramique offre une dissipation thermique supérieure, ce qui se traduit directement par une fiabilité à long terme accrue, une stabilité de la couleur émise et une durée de vie opérationnelle prolongée, notamment lorsqu'elle est pilotée à des courants élevés comme les 700mA typiques spécifiés. L'empreinte 3535 est un standard industriel courant, facilitant l'intégration et le remplacement.

1.2 Marché cible et applications

Cette LED cible les applications d'éclairage professionnel où la performance et la longévité sont critiques. Les cas d'utilisation typiques incluent :

• Éclairage industriel de grande hauteur
• Downlights et spots commerciaux
• Éclairage d'extérieur de zones
• Éclairage horticole spécialisé
• Toute application nécessitant des sources de lumière blanche robustes et à haut rendement.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Tous les paramètres sont spécifiés à une température de point de soudure (Ts) de 25°C sauf indication contraire.

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Courant direct (IF) :1000 mA (DC)
• Courant d'impulsion direct (IFP) :1400 mA (Largeur d'impulsion ≤10ms, Rapport cyclique ≤1/10)
• Puissance dissipée (PD) :3400 mW
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +100°C
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +100°C
• Température de jonction (Tj) :125°C
• Température de soudure (Tsld) :Soudure par refusion à 230°C ou 260°C pendant 10 secondes maximum.

2.2 Caractéristiques électro-optiques (Typique/Maximum)

• Tension directe (VF) :3.2V / 3.6V (à IF=700mA)
• Tension inverse (VR) :5V
• Courant inverse (IR) :50 µA (max)
• Angle de vision (2θ1/2) :120° (typique)

3. Explication du système de binning

La LED est classée selon un système de binning multi-paramètres pour assurer la cohérence de la couleur et des performances.

3.1 Binning de la Température de Couleur Corrélée (CCT)

Le produit est disponible dans des CCT standards allant de 2700K (blanc chaud) à 8000K (blanc froid). Chaque CCT est définie par une région de chromaticité spécifique sur le diagramme CIE (par exemple, 2700K correspond aux régions 8A, 8B, 8C, 8D). Cela garantit que la lumière blanche émise se situe dans un espace colorimétrique précis.

3.2 Binning du Flux Lumineux

Le flux est classé par sortie minimale à 700mA. Les bins sont définis par un code (par ex., 2H, 2J, 2K) avec les valeurs de flux lumineux minimales et typiques associées en lumens. Par exemple, une LED blanc neutre 70 CRI (3700-5000K) du bin 2L a un flux minimal de 172 lm et un flux typique de 182 lm. Note : Les livraisons garantissent le flux minimal et la région de chromaticité CCT ; le flux réel peut être plus élevé.

3.3 Binning de la Tension Directe

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

• Code 2 :VF = 2.8V à 3.0V
• Code 3 :VF = 3.0V à 3.2V
• Code 4 :VF = 3.2V à 3.4V

3.4 Règle de numérotation du modèle

Le modèle du produit suit un code structuré : T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□. Les chiffres indiquent, dans l'ordre : la série produit, le code de boîtier (ex. '19' pour Céramique 3535), le code de nombre de puces (ex. 'P' pour une seule puce haute puissance), le code de lentille/optique, le code de couleur lumineuse (ex. 'L' pour blanc chaud, 'C' pour blanc neutre, 'W' pour blanc froid), le code interne, le code de bin de flux lumineux et le code de bin de tension directe.

4. Informations mécaniques et d'emballage

4.1 Dessin de contour et dimensions

La LED utilise un boîtier céramique standard de 3.5mm x 3.5mm. Des dessins dimensionnels détaillés montrent la vue de dessus, la vue de côté et les mesures critiques. Les tolérances sont spécifiées à ±0.10mm pour les dimensions .X et ±0.05mm pour les dimensions .XX.

4.2 Patron de pastilles recommandé et conception du pochoir

Un dessin de pastilles est fourni pour la conception du circuit imprimé, assurant une soudure et une connexion thermique correctes. Une conception de pochoir correspondante est également recommandée pour contrôler le volume de pâte à souder lors de l'assemblage par refusion, ce qui est crucial pour obtenir une soudure fiable et un chemin thermique optimal vers le circuit imprimé.

5. Analyse des courbes de performance

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

La courbe I-V est essentielle pour la conception du pilote. Elle montre la relation non linéaire entre le courant et la tension, la tension directe typique étant de 3.2V à 700mA. Les concepteurs doivent utiliser un pilote à courant constant pour assurer un fonctionnement stable et éviter l'emballement thermique.

5.2 Courant direct vs. Flux Lumineux Relatif

Cette courbe illustre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant. Elle montre généralement une relation sous-linéaire à des courants plus élevés en raison de la baisse d'efficacité et de l'augmentation de la température de jonction. Le fonctionnement aux 700mA recommandés offre un équilibre entre le rendement et l'efficacité.

5.3 Distribution spectrale de puissance et effets de la température de jonction

La courbe de distribution spectrale de puissance relative montre l'intensité lumineuse en fonction des longueurs d'onde pour une LED blanche, qui est une combinaison de l'émission de la puce bleue et de la conversion par phosphore. Une courbe séparée montre comment le spectre peut se déplacer avec l'augmentation de la température de jonction, ce qui peut affecter le point de couleur (chromaticité) et nécessite une gestion thermique appropriée dans la conception finale.

6. Consignes de soudure et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudure par refusion

La LED est compatible avec les profils de refusion standard sans plomb. La température maximale du corps pendant la soudure ne doit pas dépasser 230°C pendant 10 secondes ou 260°C pendant 10 secondes. Il est crucial de suivre le profil de température recommandé pour éviter d'endommager la puce interne, les fils de liaison ou le phosphore.

6.2 Précautions de manipulation et de stockage

Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). Manipulez-les avec les précautions ESD appropriées. Stockez-les dans un environnement sec et contrôlé dans la plage de température spécifiée (-40°C à +100°C) pour éviter l'absorption d'humidité, qui peut provoquer l'effet \"pop-corn\" pendant la refusion.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Emballage en bande et bobine

Le produit est fourni sur bande porteuse gaufrée enroulée sur bobine, adaptée aux machines d'assemblage automatiques pick-and-place. Les dimensions détaillées des alvéoles de la bande porteuse et les spécifications de la bobine sont fournies pour assurer la compatibilité avec les équipements de fabrication.

7.2 Spécifications d'emballage

Les spécifications incluent la quantité par bobine, les bobines par boîte intérieure et les boîtes par carton d'expédition. Un emballage approprié assure la protection des composants pendant le transport et le stockage.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Gestion thermique

C'est l'aspect le plus critique de la conception avec des LED haute puissance. Le boîtier céramique a une faible résistance thermique, mais cet avantage est perdu sans un chemin thermique approprié. Le circuit imprimé doit avoir une conception thermiquement conductrice, utilisant souvent des circuits imprimés à âme métallique (MCPCB) ou des substrats métalliques isolés (IMS), avec un dissipateur thermique adéquat pour maintenir la température de jonction bien en dessous du maximum de 125°C pour une longue durée de vie et des performances stables.

8.2 Alimentation électrique

Utilisez toujours un pilote LED à courant constant. Le bin de tension (Code 2, 3 ou 4) doit être pris en compte lors de la conception de la tension de compliance du pilote. Assurez-vous que le courant du pilote correspond au point de fonctionnement prévu (ex. 700mA) et qu'il dispose de protections appropriées contre les surintensités, les surtensions et les circuits ouverts/courts-circuits.

8.3 Conception optique

La LED a un large angle de vision de 120 degrés. Pour un éclairage directionnel, des optiques secondaires (lentilles ou réflecteurs) sont nécessaires. Les dessins mécaniques fournissent les dimensions nécessaires pour concevoir ou sélectionner des optiques compatibles.

9. Comparaison et différenciation technique

Le principal facteur de différenciation de cette LED céramique 3535 par rapport aux boîtiers plastiques 3535 standard est sa performance thermique. Le matériau céramique offre typiquement une résistance thermique plus faible de la jonction au point de soudure, lui permettant de supporter des courants d'alimentation plus élevés ou de fonctionner à une température de jonction plus basse pour le même courant, améliorant directement la durée de vie (métriques L70, L90) et réduisant le décalage de couleur dans le temps. Cela la rend préférable pour les applications à haute fiabilité ou à contraintes élevées.

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

10.1 Puis-je alimenter cette LED en continu à 1000mA ?

Bien que la valeur maximale absolue soit de 1000mA, la condition de fonctionnement typique est de 700mA. Un fonctionnement continu à 1000mA générerait nettement plus de chaleur, poussant la température de jonction vers sa limite et réduisant considérablement la durée de vie, pouvant potentiellement causer un décalage de couleur. Ce n'est pas recommandé sans une gestion thermique exceptionnelle et une compréhension de la fiabilité réduite.

10.2 Quelle est la signification du bin de flux lumineux \"minimum\" ?

La valeur minimale est garantie ; toute LED expédiée dans ce bin atteindra ou dépassera cette sortie lumineuse dans des conditions de test standard. La valeur typique est la sortie moyenne que vous pouvez attendre. La fiche technique note que le produit expédié peut dépasser la valeur minimale du bin mais respectera toujours la région de chromaticité CCT spécifiée.

10.3 Comment interpréter le binning CCT avec des codes comme 5A, 5B, 5C, 5D ?

Ce sont des quadrangles (ou régions) spécifiques sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. Une LED avec une CCT nominale de 4000K aura ses coordonnées de couleur à l'intérieur de l'une de ces quatre régions prédéfinies (5A, 5B, 5C ou 5D). Ce système assure une cohérence de couleur stricte au sein d'un lot et entre les lots commandés selon la même spécification.

11. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un luminaire industriel de grande hauteur de 50W utilisant plusieurs LED.
Étapes de conception :
1. Sortie cible :Déterminer le total de lumens requis.
2. Sélection de la LED :Choisir un bin de flux (ex. 2M pour ~190 lm typiques à 700mA). Calculer le nombre de LED : 50 000 lm cible / 190 lm par LED ≈ 263 LED. En pratique, les pertes optiques et thermiques doivent être prises en compte.
3. Conception thermique :Pour 263 LED à 3.2V, 0.7A chacune, la puissance électrique totale est d'environ 589W. En supposant une efficacité de 40% à la prise, environ 353W sont de la chaleur. Un dissipateur massif, refroidi activement, ou une répartition sur plusieurs modules est nécessaire.
4. Conception électrique :Utiliser plusieurs pilotes à courant constant, chacun alimentant une chaîne série-parallèle de LED, en s'assurant que la tension directe totale de chaque chaîne est dans la plage de compliance du pilote, en tenant compte du bin VF.
5. Conception optique :Utiliser des lentilles secondaires individuelles ou un grand réflecteur unique pour obtenir le faisceau et la distribution lumineuse souhaités.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED blanche fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans un semi-conducteur et de la conversion par phosphore. Une puce semi-conductrice à bande interdite directe (typiquement nitrure de gallium-indium - InGaN) émet de la lumière bleue lorsque les électrons se recombinent avec les trous à travers la bande interdite sous polarisation directe. Cette lumière bleue frappe ensuite une couche de matériau phosphore (typiquement grenat d'yttrium-aluminium - YAG:Ce) déposée sur ou près de la puce. Le phosphore absorbe une partie des photons bleus et ré-émet de la lumière sur un spectre plus large dans la région jaune. La combinaison de la lumière bleue restante et de l'émission jaune large est perçue par l'œil humain comme de la lumière blanche. Le rapport exact entre le bleu et le jaune, et la composition spécifique du phosphore, déterminent la Température de Couleur Corrélée (CCT) et l'Indice de Rendu des Couleurs (IRC) de la lumière blanche.

13. Tendances technologiques

Le marché des LED haute puissance continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une fiabilité améliorée et une meilleure qualité de couleur. Les tendances pertinentes pour ce boîtier céramique 3535 incluent :
Efficacité accrue :Améliorations continues de l'efficacité quantique interne de la puce bleue et de l'efficacité de conversion du phosphore.
Qualité de couleur :Développement de systèmes de phosphores avec un IRC plus élevé (Ra >90) et des valeurs R9 (rouge saturé) améliorées pour un meilleur rendu des couleurs, notamment dans l'éclairage de détail et muséal.
Gestion thermique :Affinement continu des matériaux de boîtier céramiques et autres à haute conductivité thermique (ex. à base de silicium, composites) pour réduire davantage la résistance thermique, permettant des densités de puissance plus élevées.
Miniaturisation & Intégration :Bien que l'empreinte 3535 reste populaire, il existe une tendance vers les boîtiers à l'échelle de la puce (CSP) et les modules intégrés qui combinent plusieurs puces LED, des pilotes et parfois des capteurs en une seule unité plus facile à assembler, bien que ceux-ci sacrifient souvent une partie de la performance thermique d'un boîtier céramique dédié comme celui-ci.