Fiche technique de la LED jaune 1W série Céramique 3535 - Dimensions 3.5x3.5x?mm - Tension 2.2V - Puissance 1W - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La série Céramique 3535 est une LED haute puissance à montage en surface conçue pour des applications exigeant des performances robustes et une gestion thermique fiable. Le substrat en céramique offre une excellente dissipation thermique, ce qui la rend adaptée aux fonctionnements à fort courant et aux environnements exigeants. Ce modèle spécifique, le T1901PYA, est une LED jaune de 1W, caractérisée par son flux lumineux élevé et ses performances stables sur une large plage de températures.

Les principaux avantages de cette série incluent une conductivité thermique supérieure par rapport aux boîtiers plastiques standards, conduisant à une durée de vie plus longue et un flux lumineux maintenu. Les marchés cibles comprennent l'éclairage automobile (éclairage intérieur et signalisation), l'éclairage industriel, l'éclairage de grande hauteur et l'illumination spécialisée où la constance des couleurs et la fiabilité sont primordiales.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues (T_s=25°C)

Les paramètres suivants définissent les limites d'exploitation au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement continu.

• Courant direct (I_F) :500 mA (DC)
• Courant d'impulsion direct (I_FP) :700 mA (Largeur d'impulsion ≤10ms, Rapport cyclique ≤1/10)
• Puissance dissipée (P_D) :1300 mW
• Température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +100°C
• Température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C
• Température de jonction (T_j) :125°C
• Température de soudure (T_sld) :Soudage par refusion à 230°C ou 260°C pendant un maximum de 10 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques (T_s=25°C, I_F=350mA)

Voici les paramètres de performance typiques dans des conditions de test standard.

• Tension directe (V_F) :Typique 2.2V, Maximum 2.6V
• Tension inverse (V_R) :5V
• Longueur d'onde de crête (λ_d) :625 nm
• Courant inverse (I_R) :Maximum 50 µA (à V_R=5V)
• Angle de vision (2θ_1/2) :120°

2.3 Caractéristiques thermiques

Le boîtier céramique offre un chemin à faible résistance thermique depuis la puce LED (jonction) vers les pastilles de soudure et ensuite vers le circuit imprimé (PCB). Une gestion thermique efficace sur la carte d'application est cruciale pour maintenir les performances et la longévité. Fonctionner à ou près de la température de jonction maximale accélérera la dépréciation du flux lumineux et peut entraîner une défaillance prématurée. Les concepteurs doivent assurer un dissipateur thermique adéquat, surtout lorsque la LED est pilotée à son courant nominal maximal.

3. Explication du système de binning

Pour garantir la constance des couleurs et de la luminosité en production, les LED sont triées (binning) selon des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences d'application spécifiques.

3.1 Binning du flux lumineux (à 350mA)

Le flux lumineux est mesuré en lumens (lm). Les bins définissent des valeurs minimales et typiques.

• Code 1L :Min 30 lm, Typ 35 lm
• Code 1M :Min 35 lm, Typ 40 lm
• Code 1N :Min 40 lm, Typ 45 lm
• Code 1P :Min 45 lm, Typ 50 lm
• Code 1Q :Min 50 lm, Typ 55 lm

Note : La tolérance du flux lumineux est de ±7%.

3.2 Binning de la tension directe (à 350mA)

Les bins de tension directe aident à concevoir des circuits d'alimentation en courant constants, en particulier dans les réseaux multi-LED.

• Code C :1.8V à 2.0V
• Code D :2.0V à 2.2V
• Code E :2.2V à 2.4V
• Code F :2.4V à 2.6V

Note : La tolérance de tension directe est de ±0.08V.

3.3 Binning de la longueur d'onde dominante

Ceci définit la teinte de la lumière jaune émise, assurant l'uniformité de la couleur.

• Code Y1 :585 nm à 588 nm
• Code Y2 :588 nm à 591 nm
• Code Y3 :591 nm à 594 nm

4. Analyse des courbes de performance

Les graphiques suivants illustrent la relation entre les paramètres clés, ce qui est crucial pour la conception du circuit et la gestion thermique.

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

Cette courbe montre la relation exponentielle entre le courant et la tension. La tension directe augmente avec le courant et dépend également de la température. Les concepteurs l'utilisent pour sélectionner des résistances de limitation de courant ou les réglages d'un pilote à courant constant appropriés. Fonctionner au point typique de 350mA donne une V_Fd'environ 2.2V.

4.2 Courant direct vs Flux lumineux relatif

Ce graphique démontre que la sortie lumineuse augmente avec le courant mais pas de manière linéaire. À des courants plus élevés, l'efficacité diminue en raison de l'augmentation de la génération de chaleur (effet de droop). Le point de fonctionnement à 350mA est choisi comme un compromis entre une sortie élevée et une bonne efficacité. Piloter au-delà de ce point nécessite une conception thermique méticuleuse.

4.3 Température de jonction vs Puissance spectrale relative

Lorsque la température de jonction augmente, la sortie spectrale de la LED peut légèrement se décaler. Pour les LED jaunes, cela peut se manifester par un léger changement de la longueur d'onde dominante ou de la pureté de la couleur. Maintenir une température de jonction basse est la clé d'une performance de couleur stable sur la durée de vie du produit.

4.4 Distribution de la puissance spectrale

La courbe caractéristique de l'énergie de bande montre le spectre d'émission de la LED jaune, centré autour de 625 nm. Elle a une largeur spectrale relativement étroite, typique des LED monochromatiques, ce qui est idéal pour les applications nécessitant une couleur saturée.

5. Informations mécaniques et de packaging

5.1 Dimensions de contour

Le boîtier suit l'empreinte standard 3535 : environ 3.5mm x 3.5mm pour les dimensions de base. La hauteur exacte n'est pas spécifiée dans l'extrait fourni. Des dessins mécaniques détaillés avec tolérances (ex : .X: ±0.10mm, .XX: ±0.05mm) sont inclus dans la fiche technique complète pour la conception du PCB.

5.2 Configuration de pastilles recommandée & Conception du pochoir

La fiche technique fournit des suggestions de motif de pastilles (empreinte) et de conception de pochoir à soudure pour assurer un soudage fiable. La conception des pastilles est cruciale à la fois pour la connexion électrique et le transfert de chaleur. La pastille thermique sous le composant doit être correctement soudée à une pastille de cuivre correspondante sur le PCB pour faciliter la dissipation thermique. La conception de l'ouverture du pochoir contrôle le volume de pâte à souder déposé.

5.3 Identification de la polarité

La LED possède une anode et une cathode. La polarité est généralement marquée sur le composant lui-même (ex : une encoche, un point ou un coin coupé) et doit être correctement orientée sur le PCB selon le diagramme d'empreinte. Une connexion inversée empêchera la LED de s'allumer et l'application d'une tension inverse au-delà des 5V nominales peut l'endommager.

6. Guide de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

La LED est compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge ou à convection standard. Deux profils sont spécifiés :

1. Température de pic de 230°C.

2. Température de pic de 260°C.

Dans les deux cas, le temps au-dessus du liquidus (typiquement ~217°C pour les alliages SAC) doit être contrôlé, et le temps à la température de pic ne doit pas dépasser 10 secondes pour éviter des dommages thermiques à la puce LED et au boîtier.

6.2 Précautions de manipulation et de stockage

• Sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD) :Bien que non explicitement déclaré comme un composant sensible, des précautions ESD standard lors de la manipulation sont recommandées.

• Sensibilité à l'humidité :Le boîtier céramique est généralement moins sensible à l'absorption d'humidité que les boîtiers plastiques, mais un stockage dans un environnement sec est conseillé.

• Nettoyage :Si un nettoyage est nécessaire après soudage, utilisez des solvants compatibles qui n'endommagent pas la lentille de la LED ou le matériau du boîtier.

6.3 Conditions de stockage

Conserver dans le sac barrière à l'humidité d'origine à des températures comprises entre -40°C et +100°C, dans un environnement à faible humidité. Éviter l'exposition à la lumière directe du soleil ou à des gaz corrosifs.

7. Packaging et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande porteuse

Les LED sont fournies sur une bande porteuse embossée pour l'assemblage automatisé pick-and-place. La largeur de la bande, les dimensions des alvéoles et le pas sont conçus pour être compatibles avec l'équipement SMT standard. Le diagramme fourni montre les dimensions détaillées de la bande porteuse pour la série céramique 3535.

7.2 Conditionnement en bobine

La bande porteuse est enroulée sur des bobines standard. La quantité par bobine (ex : 1000 pièces, 4000 pièces) est généralement spécifiée par le fabricant. La bobine est étiquetée avec le numéro de pièce, la quantité, le numéro de lot et les codes de binning.

7.3 Système de numérotation des pièces

Le numéro de modèle T1901PYA suit un système de codage structuré :

• T :Préfixe de série du fabricant.

• 19 :Code de boîtier pour Céramique 3535.

• P :Code de nombre de puces pour une seule puce haute puissance.

• Y :Code de couleur pour Jaune.

• A :Code interne ou variante spécifique.

Des suffixes supplémentaires peuvent indiquer le bin de flux (ex : 1M), le bin de tension (ex : D) et le bin de longueur d'onde (ex : Y2).

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Éclairage automobile :Feux de jour (DRL), clignotants, éclairage d'ambiance intérieur.
• Éclairage industriel et commercial :Luminaires de grande hauteur, éclairage de travail, illumination pour vision industrielle.
• Signalétique et décoration :Lettres cannelées, éclairage d'accent architectural, bandes lumineuses décoratives.
• Éclairage spécialisé :Dispositifs médicaux, éclairage agricole (spectres spécifiques).

8.2 Considérations de conception

• Sélection du pilote :Utilisez un pilote à courant constant pour une sortie lumineuse stable et une longue durée de vie. Le courant de pilotage doit être défini en fonction de la luminosité requise et de la marge de conception thermique.

• Gestion thermique :C'est l'aspect le plus critique. Utilisez un PCB avec une épaisseur de cuivre suffisante (ex : 2oz) pour la pastille thermique. Envisagez d'utiliser des vias thermiques pour transférer la chaleur vers les couches internes ou un dissipateur thermique arrière. La température de jonction maximale (125°C) ne doit pas être dépassée.

• Optique :L'angle de vision de 120° fournit un éclairage large. Pour des faisceaux focalisés, des optiques secondaires (lentilles ou réflecteurs) conçues pour l'empreinte 3535 peuvent être utilisées.

• Réseaux série/parallèle :Lors de la connexion de plusieurs LED, assortissez-les par bin de tension directe pour assurer une distribution de courant uniforme, en particulier dans les chaînes parallèles. Les pilotes à courant constant sont préférés pour les chaînes en série.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED 3535 plastiques standard, la version céramique offre :

• Performance thermique supérieure :Les substrats céramiques ont une conductivité thermique bien supérieure au plastique, conduisant à une température de jonction plus basse à courant de pilotage identique, ce qui se traduit par un flux lumineux plus élevé, une meilleure stabilité des couleurs et une durée de vie plus longue.

• Fiabilité accrue :La céramique résiste au jaunissement sous exposition aux UV et est plus robuste dans les environnements à haute température et haute humidité.

• Courant de pilotage maximal plus élevé :La dissipation thermique améliorée permet un fonctionnement au courant continu maximal de 500mA, permettant des puissances lumineuses plus élevées.

Le compromis est généralement un coût unitaire légèrement plus élevé par rapport aux boîtiers plastiques.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Quelle est la différence entre les valeurs 'Typ' et 'Min' du flux lumineux dans le tableau de binning ?

R1 : La valeur 'Typ' (Typique) est la sortie moyenne des LED de ce bin. La valeur 'Min' (Minimum) est la limite inférieure garantie. Les concepteurs doivent utiliser la valeur 'Min' pour les calculs de luminosité dans le pire des cas dans leur application.

Q2 : Puis-je piloter cette LED à 500mA en continu ?

R2 : Oui, 500mA est la valeur maximale absolue en DC. Cependant, un fonctionnement continu à ce niveau nécessite une excellente gestion thermique pour maintenir la température de jonction en dessous de 125°C. Pour une durée de vie et une efficacité optimales, il est recommandé de fonctionner à 350mA ou moins.

Q3 : Comment interpréter les codes de bin de tension lors de la conception de mon pilote ?

R3 : Concevez votre pilote à courant constant pour s'adapter à la V_Fmaximale de votre bin sélectionné (ex : pour le bin 'E', concevez pour jusqu'à 2.4V par LED). Si vous utilisez une source de tension avec une résistance, calculez la valeur de la résistance en utilisant la V_Fmaximale pour garantir que le courant ne dépasse pas la limite dans les pires conditions.

Q4 : Une lentille est-elle incluse sur cette LED ?

R4 : Le numéro de pièce T1901PYA et le code '00' dans la convention de nommage pour 'sans lentille' suggèrent qu'il s'agit d'une LED à optique primaire (niveau puce) sans lentille secondaire intégrée. L'angle de vision de 120° est inhérent à la conception de la puce et du boîtier.

11. Étude de cas d'intégration

Scénario :Conception d'un luminaire industriel de grande hauteur nécessitant 5000 lumens de lumière jaune pour une application spécifique d'avertissement/signalisation.

Processus de conception :

1. Objectif lumineux :5000 lm requis.

2. Sélection de la LED :Choisir le bin de flux 1Q (Min 50 lm/LED à 350mA).

3. Calcul de la quantité :Nombre de LED = 5000 lm / 50 lm/LED = 100 LED. Ajouter une marge de 10%, cible 110 LED.

4. Conception électrique :Prévoir de piloter les LED en chaînes série avec un pilote à courant constant. Sélectionner le bin de tension 'D' (2.0-2.2V) pour une distribution plus serrée. Pour 10 LED en série, la tension de chaîne maximale est de 10 * 2.2V = 22V. Choisir un pilote à courant constant avec une plage de tension de sortie couvrant jusqu'à ~25V et une sortie de 350mA.

5. Conception thermique :Disposer 110 LED sur un PCB à âme métallique (MCPCB). Calculer la dissipation thermique totale : ~110 LED * (2.2V * 0.35A) ≈ 84.7W de puissance électrique, dont la majeure partie devient de la chaleur. Le MCPCB doit être fixé à un dissipateur thermique en aluminium substantiel pour maintenir une faible résistance thermique de la jonction à l'ambiant.

6. Optique :Puisqu'un faisceau large de 120° est acceptable pour l'éclairage de zone, aucune optique secondaire n'est nécessaire.

12. Principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière lorsqu'un courant électrique les traverse. Ce phénomène est appelé électroluminescence. Dans une LED jaune comme celle-ci, le matériau semi-conducteur (généralement à base de Phosphure d'Aluminium Gallium Indium - AlGaInP) est conçu avec une bande interdite spécifique. Lorsque les électrons se recombinent avec les trous d'électrons au sein du dispositif, l'énergie est libérée sous forme de photons (particules de lumière). La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par la bande interdite du matériau semi-conducteur. Le boîtier céramique sert de support mécanique, fournit les connexions électriques et, surtout, agit comme un dissipateur thermique efficace pour évacuer l'énergie thermique de la jonction semi-conductrice, maintenant ainsi les performances et la fiabilité.

13. Tendances technologiques

Le marché des LED haute puissance continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), un rendu des couleurs amélioré et une plus grande fiabilité. Les boîtiers céramiques représentent une tendance significative dans ce domaine, en particulier pour les applications de moyenne à haute puissance, en raison de leurs performances thermiques inégalées. Les développements futurs peuvent inclure :

• Solutions intégrées :Davantage de LED avec pilotes intégrés ou circuits de contrôle (ex : IC-on-board).

• Amélioration de la technologie des phosphores :Pour les LED blanches, mais affectant également la stabilité et l'efficacité des LED à conversion de couleur.

• Miniaturisation avec haute puissance :Poursuite de la réduction des boîtiers (ex : 3030, 2929) capables de gérer des densités de puissance similaires ou plus élevées, soulignant davantage le besoin de substrats thermiques avancés comme la céramique.

• Éclairage intelligent :Intégration avec des capteurs et des protocoles de communication pour des systèmes d'éclairage compatibles IoT, où le boîtier céramique robuste peut protéger l'électronique sensible.