Fiche technique LED Céramique 3535 Série T19 - 3.5x3.5x1.6mm - Tension 1.8-3.6V - Puissance jusqu'à 3.6W - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série T19 représente un boîtier LED haute performance à base de céramique, conçu pour des applications d'éclairage exigeantes. Le format 3535 (3,5 mm x 3,5 mm) offre une plateforme robuste pour une gestion thermique efficace et un flux lumineux élevé. Cette série est conçue pour fonctionner de manière fiable sous des courants élevés, la rendant adaptée aux solutions d'éclairage professionnelles et industrielles où la longévité et les performances constantes sont critiques.

2. Caractéristiques clés et applications

2.1 Caractéristiques principales

• Flux lumineux et efficacité élevés :Offre un rendement lumineux supérieur par unité de puissance électrique, améliorant l'efficacité énergétique.
• Fonctionnement à courant élevé :Spécialement conçue pour supporter des courants directs élevés, permettant un éclairage plus brillant.
• Faible résistance thermique :Le substrat céramique et la conception du boîtier facilitent une excellente dissipation de la chaleur depuis la jonction LED, ce qui est crucial pour maintenir les performances et la durée de vie.
• Compatible avec le soudage par refusion sans plomb :Adaptée aux processus d'assemblage modernes et respectueux de l'environnement.

2.2 Applications cibles

• Luminaires d'éclairage extérieur et architectural.
• Systèmes d'éclairage horticole spécialisés.
• Éclairage scénique et de spectacle.
• Feux de signalisation et feux arrière automobiles.

3. Système de numérotation des pièces

Le numéro de pièce suit la structure :T □□ □□ □ □ □ □ - □ □□ □□ □. Les éléments clés incluent :

• Code de type (X1) :'19' identifie ceci comme le boîtier Céramique 3535.
• Code CCT/Couleur (X2) :Codes comme BL (Bleu), GR (Vert), YE (Jaune), RE (Rouge), PA (Ambre PC), CW (RGB), FW (RGBW).
• Nombre de puces en série/parallèle (X4, X5) :Indique la configuration interne (1-Z).
• Code de couleur (X7) :Spécifie les normes de performance comme ANSI (M), ERP (F), ou les variantes haute température (R, T).

Ce système permet une identification précise des caractéristiques électriques, optiques et thermiques de la LED.

4. Valeurs maximales absolues et caractéristiques électriques/optiques

4.1 Valeurs maximales absolues (Ta=25°C)

Ce sont les limites de contrainte qui ne doivent pas être dépassées, même momentanément, pour éviter des dommages permanents.

• Courant direct (IF) :Rouge : 700 mA ; Vert/Bleu : 1000 mA.
• Courant direct pulsé (IFP) :Rouge : 800 mA ; Vert/Bleu : 1500 mA (Largeur d'impulsion ≤100μs, Rapport cyclique ≤10%).
• Dissipation de puissance (PD) :Rouge : 1820 mW ; Vert/Bleu : 3600 mW.
• Tension inverse (VR) :5 V.
• Température de fonctionnement/de stockage :-40°C à +105°C.
• Température de jonction (Tj) :Rouge : 105°C ; Vert/Bleu : 125°C.
• Température de soudage :Pic de 230°C ou 260°C maximum pendant 10 secondes lors de la refusion.

4.2 Caractéristiques électriques et optiques (Ta=25°C)

Performance typique dans des conditions de test standard (IF=350mA).

• Tension directe (VF) :Rouge : 1,8-2,6 V ; Vert/Bleu : 2,8-3,6 V. (Tolérance : ±0,1V)
• Longueur d'onde dominante (λD) :Rouge : 615-630 nm ; Vert : 520-535 nm ; Bleu : 450-460 nm. (Tolérance : ±2,0nm)
• Courant inverse (IR) :Max 10 μA à VR=5V.
• Angle de vision (2θ1/2) :Typique 120 degrés.
• Résistance thermique (Rth j-sp) :Jonction au point de soudure : Typique 5 °C/W.
• Décharge électrostatique (ESD) :Résiste à 2000 V (Modèle du corps humain).
• Flux lumineux :Varie selon la couleur et le bin (voir Section 5). (Tolérance : ±7%)

5. Structure de binning

Pour garantir la cohérence de la couleur et de la luminosité, les LED sont triées en bins.

5.1 Bins de longueur d'onde dominante (IF=350mA)

• Rouge :R6 (615-620nm), R1 (620-625nm), R2 (625-630nm).
• Vert :GF (520-525nm), GG (525-530nm), G8 (530-535nm).
• Bleu :B2 (450-455nm), B3 (455-460nm).

5.2 Bins de flux lumineux (IF=350mA)

• Rouge :AP (51-58 lm) à AT (80-88 lm).
• Vert :AZ (112-120 lm) à BD (150-160 lm).
• Bleu :AH (18-22 lm) à AL (30-37 lm).

5.3 Bins de tension directe (IF=350mA)

Codes de C3 (1,8-2,0V) à L3 (3,4-3,6V), permettant une sélection pour des exigences spécifiques de pilote.

6. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut plusieurs graphiques clés (référencés Fig 1-10) illustrant les performances dans diverses conditions. Ceux-ci sont essentiels pour la conception.

6.1 Caractéristiques spectrales et angulaires

• Spectre de couleur (Fig 1) :Montre la distribution spectrale de puissance, critique pour les applications sensibles à la couleur.
• Angle de vision (Fig 7) :Confirme le modèle d'émission Lambertien typique de 120°.

6.2 Dépendances au courant, à la tension et à la température

• Intensité relative vs. Courant direct (Fig 3) :Montre comment le rendement lumineux évolue avec le courant, important pour la gradation et la sélection du courant de pilotage.
• Tension directe vs. Courant direct (Fig 4) :La courbe IV est vitale pour la conception thermique et électrique du circuit de pilotage.
• Longueur d'onde vs. Température ambiante (Fig 2) :Indique le décalage de couleur avec la température, pertinent pour la gestion thermique.
• Flux lumineux relatif vs. Température ambiante (Fig 5) :Démontre la réduction du rendement lumineux avec l'augmentation de la température, soulignant le besoin d'un refroidissement efficace.
• Tension directe relative vs. Température ambiante (Fig 6) :Montre le coefficient de température négatif de Vf.
• Courant direct maximum vs. Température ambiante (Fig 8, 9, 10) :Ces courbes de déclassement pour les LED Rouge, Verte et Bleue sontcritiques. Elles définissent le courant de fonctionnement maximal sûr à toute température ambiante donnée pour éviter de dépasser la limite de température de jonction.

7. Informations mécaniques et de boîtier

7.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier céramique 3535 a une taille de corps de 3,5 mm x 3,5 mm avec une hauteur typique d'environ 1,6 mm. Les dessins dimensionnels fournissent les mesures exactes pour la planification de l'empreinte PCB. Les tolérances sont typiquement de ±0,2 mm sauf indication contraire.

7.2 Identification de la polarité

Important :La polarité diffère selon le type de puce.

• LED Vertes et Bleues : La pastille 1 est l'Anode (+), la pastille 2 est la Cathode (-).
• LED Rouges : La pastille 2 est l'Anode (+), la pastille 1 est la Cathode (-).

Une connexion de polarité incorrecte empêchera la LED de s'allumer.

7.3 Configuration recommandée des pastilles de soudure

Un modèle de pastille est fourni pour assurer un soudage fiable et un transfert thermique optimal vers le PCB. Respecter cette configuration recommandée minimise les défauts de soudure et maximise l'efficacité du dissipateur thermique.

8. Directives de soudage et d'assemblage

8.1 Profil de soudage par refusion

La LED est compatible avec les processus standard de refusion sans plomb. Les paramètres clés du profil incluent :

• Température de pic du corps du boîtier (Tp) :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus (TL=217°C) :60 à 150 secondes.
• Temps à moins de 5°C du pic (Tp) :Maximum 30 secondes.
• Taux de montée (TL à Tp) :Maximum 3°C/seconde.
• Taux de descente (Tp à TL) :Maximum 6°C/seconde.
• Temps total du cycle (25°C au pic) :Maximum 8 minutes.

Suivre ce profil prévient le choc thermique et assure l'intégrité des joints de soudure.

9. Emballage et manutention

9.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur une bande porteuse emboutie pour l'assemblage automatisé pick-and-place.

• Quantité par bobine :Maximum 1000 pièces.
• Tolérance cumulative :±0,25 mm par 10 pas.

La bobine est étiquetée avec le numéro de pièce, le code de date de fabrication et la quantité.

9.2 Stockage et manutention

Les LED doivent être stockées dans leur emballage d'origine, barrière à l'humidité, dans un environnement contrôlé (recommandé : <30°C / 60% HR). Utiliser les précautions ESD standard lors de la manutention. Après ouverture d'un emballage sensible à l'humidité, suivre les directives de durée de vie au sol ou cuire selon les procédures standard IPC/JEDEC avant la refusion si la durée est dépassée.

10. Notes d'application et considérations de conception

10.1 Gestion thermique

C'est le facteur le plus critique pour la fiabilité et les performances à long terme. Malgré la faible résistance thermique (5°C/W typ.), un dissipateur thermique correctement conçu est obligatoire, surtout à courants élevés.

• Utiliser un PCB multicouche avec des vias thermiques sous la pastille LED connectés à de larges plans de cuivre.
• Pour les applications haute puissance, envisager un PCB à âme d'aluminium (MCPCB) ou une solution de refroidissement actif.
• Se référer toujours aux courbes de déclassement Courant direct maximum vs. Température ambiante (Fig 8-10) pour sélectionner un courant de fonctionnement sûr pour la pire température de votre application.

10.2 Alimentation électrique

• Alimenter la LED avec une source de courant constant, et non une source de tension constante, pour un rendement lumineux stable et une longue durée de vie.
• Prendre en compte le bin de tension directe et sa tolérance lors de la conception de la tension de compliance du pilote.
• Envisager de mettre en œuvre un démarrage progressif ou une limitation du courant d'appel dans le circuit de pilotage.
• Pour le fonctionnement en impulsion (IFP), respecter strictement les limites spécifiées de largeur d'impulsion (≤100μs) et de rapport cyclique (≤10%).

10.3 Conception optique

• L'angle de vision de 120° est adapté à l'éclairage général. Pour des faisceaux plus étroits, des optiques secondaires (lentilles) sont nécessaires.
• Sélectionner les bins de longueur d'onde et de flux appropriés dès la phase de conception pour garantir la cohérence des couleurs et l'uniformité de la luminosité dans un luminaire multi-LED.

11. Comparaison technique et avantages

Le boîtier céramique 3535 offre des avantages distincts par rapport aux LED SMD plastiques traditionnelles (comme les 2835 ou 5050) dans les scénarios haute puissance :

• Performance thermique supérieure :Le matériau céramique a une conductivité thermique bien plus élevée que le plastique, conduisant à une température de jonction plus basse à même niveau de puissance, ce qui se traduit directement par une durée de vie plus longue et un rendement lumineux maintenu plus élevé (L70/L90).
• Gestion de puissance plus élevée :Capable de supporter des courants de pilotage plus élevés (jusqu'à 1000mA/1500mA en impulsion) grâce à une meilleure dissipation de la chaleur.
• Fiabilité améliorée :La céramique est plus résistante aux contraintes de cyclage thermique et à l'humidité, la rendant idéale pour les environnements difficiles comme l'éclairage extérieur.
• Point de couleur stable :Une meilleure stabilité thermique minimise le décalage de couleur dans le temps et selon les conditions de fonctionnement.

12. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quel est le principal avantage du boîtier céramique ?

R : L'avantage principal est une excellente gestion thermique, permettant des courants de pilotage plus élevés, une meilleure fiabilité et moins de dégradation des performances dans le temps par rapport aux boîtiers plastiques.

Q : Pourquoi la polarité et les courants maximums sont-ils différents pour les LED Rouges vs. Vertes/Bleues ?

R : Cela est dû aux différents matériaux semi-conducteurs utilisés (par ex., AlInGaP pour le Rouge, InGaN pour le Vert/Bleu), qui ont des caractéristiques électriques et une efficacité différentes.

Q : Comment choisir le bon courant direct pour ma conception ?

R : Commencer avec le courant de test typique (350mA). Pour une luminosité plus élevée, augmenter le courant maisil fautconsulter les courbes de déclassement (Fig 8-10) en fonction de la température ambiante maximale estimée et de la résistance thermique de votre système pour s'assurer que Tj n'est pas dépassée. Ne jamais dépasser la Valeur Maximale Absolue pour le courant continu.

Q : Que signifie le 'Code de couleur' (par ex., M, F, R) dans le numéro de pièce ?

R : Il fait référence à la norme de performance ou à la classification en température selon laquelle la LED est triée. Par exemple, 'M' correspond aux bins ANSI standard, tandis que 'R' et 'T' indiquent des bins classés pour un fonctionnement à des températures de jonction plus élevées (respectivement 85°C et 105°C selon les normes ANSI).

13. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un projecteur extérieur haute puissance.

1. Exigence :Flux lumineux élevé, robuste pour usage extérieur, longue durée de vie (>50 000 heures L70).
2. Sélection de la LED :Le boîtier céramique 3535 est choisi pour sa robustesse thermique. Des LED Vertes du bin de flux 'BD' (150-160 lm @350mA) sont sélectionnées pour leur haute efficacité.
3. Conception thermique :Un MCPCB en aluminium avec une base de 3 mm d'épaisseur est utilisé. Une simulation thermique est réalisée pour s'assurer que la température de jonction LED reste inférieure à 110°C à une ambiance de 40°C.
4. Conception électrique :Le pilote est réglé sur un courant constant de 700mA. En se référant à la Fig 9, à 40°C ambiant, le courant maximum autorisé est bien supérieur à 700mA, offrant une marge de sécurité. La plage de tension de sortie du pilote s'adapte au bin Vf (par ex., H3 : 2,8-3,0V).
5. Conception optique :Une optique secondaire (lentille) est ajoutée pour obtenir l'angle de faisceau souhaité pour l'éclairage en projecteur.
6. Résultat :Un luminaire fiable et à haut rendement qui maintient sa luminosité et sa couleur tout au long de sa durée de vie grâce à la gestion thermique efficace permise par le boîtier LED céramique.

14. Principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés (par ex., AlInGaP pour le rouge/orange, InGaN pour le bleu/vert). Le boîtier céramique sert principalement de support mécanique, d'interconnexion électrique et, surtout, de chemin thermique très efficace pour évacuer la chaleur de la puce semi-conductrice (die) vers le circuit imprimé et le dissipateur thermique.

15. Tendances technologiques

L'industrie des LED continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une densité de puissance plus élevée et une fiabilité améliorée. Les boîtiers céramiques comme le 3535 font partie de cette tendance, permettant ces avancées en résolvant les défis thermiques. Les développements futurs peuvent inclure :

• Efficacité accrue :Des améliorations continues dans la croissance épitaxiale et la conception des puces repoussent les limites théoriques du rendement lumineux.
• Packaging avancé :L'intégration de plusieurs puces de couleur (RGB, RGBW) dans un seul boîtier céramique pour des luminaires à couleur réglable, ou le packaging à l'échelle de la puce (CSP) pour une performance thermique encore meilleure.
• Intégration intelligente :L'incorporation de circuits de contrôle ou de capteurs directement dans le boîtier LED pour des systèmes d'éclairage intelligents.
• Spectres spécialisés :Une optimisation accrue des spectres pour l'éclairage centré sur l'humain (HCL) et l'horticulture (par ex., rouge lointain, UV).

L'objectif fondamental est de fournir des sources lumineuses plus contrôlables, efficaces et durables pour un éventail d'applications en expansion.