Fiche technique de lampe LED T-1 3/4 - Blanc chaud - 30mA - 110mW - Documentation technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une lampe LED haute performance de couleur blanc chaud. Le dispositif est conçu pour délivrer une intensité lumineuse élevée, le rendant adapté aux applications nécessitant un éclairage vif et clair. Le cœur du dispositif utilise une puce semi-conductrice InGaN. La lumière bleue émise par cette puce est convertie en une couleur blanc chaud grâce à une couche de phosphore déposée dans la coupelle réfléchissante du boîtier. Cette approche de conception permet un contrôle précis de la couleur et une haute efficacité.

La LED est logée dans un boîtier rond T-1 3/4 populaire, un facteur de forme traversant standard largement utilisé dans l'industrie pour sa fiabilité et sa facilité d'assemblage. Le dispositif est conforme aux principales réglementations environnementales et de sécurité, notamment RoHS, REACH UE et les normes sans halogène, garantissant qu'il répond aux exigences de fabrication modernes.

1.1 Avantages principaux et marché cible

L'avantage principal de cette série de LED est sa combinaison d'un flux lumineux élevé dans un boîtier standard et économique. L'intensité lumineuse typique est significative, fournissant une luminosité suffisante pour les indicateurs et l'éclairage. La couleur blanc chaud (avec des coordonnées chromatiques typiques CIE 1931 de x=0,40, y=0,39) est conçue pour être visuellement confortable et est souvent préférée pour le rétroéclairage d'affichage et les indicateurs de panneau.

Les applications cibles sont variées, se concentrant sur les domaines où la signalisation visuelle claire et fiable est primordiale. Cela inclut les panneaux à messages et les tableaux d'affichage où des LED individuelles forment des caractères ou des graphiques. Elle est également idéale pour les indicateurs optiques à usage général dans l'électronique grand public, les équipements industriels et les intérieurs automobiles. De plus, sa luminosité la rend adaptée au rétroéclairage de petits panneaux, interrupteurs ou échelles. Les applications d'éclairage de marquage, comme dans les appareils électroménagers ou la signalétique, bénéficient également de ses performances.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Une compréhension complète des limites et des caractéristiques de fonctionnement du dispositif est essentielle pour une conception de circuit fiable et des performances à long terme.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement sous ou à ces limites n'est pas garanti.

• Courant direct continu (I_F):30 mA. C'est le courant continu maximal qui peut être appliqué en continu à l'anode de la LED.
• Courant direct de crête (I_FP):100 mA. Ce courant plus élevé n'est autorisé qu'en conditions pulsées, spécifiées ici avec un rapport cyclique de 1/10 et une fréquence de 1 kHz. Dépasser le courant continu, même brièvement, peut dégrader la LED.
• Tension inverse (V_R):5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse supérieure à cette valeur peut provoquer un claquage de la jonction.
• Dissipation de puissance (P_d):110 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le dispositif peut dissiper sous forme de chaleur, calculée comme la Tension Directe (V_F) multipliée par le Courant Direct (I_F).
• Température de fonctionnement & de stockage:Le dispositif peut fonctionner dans des températures ambiantes de -40°C à +85°C et peut être stocké dans des températures de -40°C à +100°C.
• Tension de tenue aux décharges électrostatiques (HBM):4 kV. Le dispositif offre un bon niveau de protection contre les décharges électrostatiques selon le modèle du corps humain, ce qui est important pour la manipulation lors de l'assemblage.
• Température de soudure:Les broches peuvent supporter une température de soudure de 260°C pendant jusqu'à 5 secondes, ce qui est compatible avec les procédés de soudure standard à la vague ou manuelle.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions typiques (Ta=25°C) et définissent les performances du dispositif en fonctionnement.

• Tension directe (V_F):S'étend de 2,8V à 3,6V à un courant de test de 20mA. Cette plage est critique pour la conception du circuit de limitation de courant. La valeur typique se situe dans cette plage, et la tension réelle dépendra du classement spécifique (voir section 3).
• Intensité lumineuse (I_V):A une valeur minimale de 7150 millicandelas (mcd) à 20mA. C'est une mesure de la luminosité perçue de la LED dans une direction spécifique. L'intensité réelle pour une unité donnée entrera dans un classement défini (T, U ou V).
• Angle de vision (2θ_1/2):L'angle de vision total typique à mi-intensité est de 30 degrés. Cela décrit la répartition angulaire de la sortie lumineuse ; un angle plus petit comme celui-ci indique un faisceau plus focalisé et directionnel.
• Coordonnées chromatiques:Le point de couleur typique est défini comme x=0,40, y=0,39 sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. Cela place la lumière blanche dans la région du "blanc chaud". Les unités individuelles sont regroupées dans des classements de couleur spécifiques (D1, D2, E1, E2, F1, F2) pour assurer la cohérence des couleurs.
• Courant inverse (I_R):Maximum de 50 µA lorsqu'une polarisation inverse de 5V est appliquée.
• Tension inverse Zener (V_z):Une valeur typique de 5,2V est notée lorsqu'un courant Zener (I_z) de 5mA est appliqué. Cela suggère que le dispositif peut avoir une protection intégrée contre les tensions inverses, une fonctionnalité précieuse pour prévenir les dommages dus à une connexion inverse accidentelle.

3. Explication du système de classement

Pour assurer la cohérence de la luminosité, de la couleur et des caractéristiques électriques en production de masse, les LED sont triées en classements. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences d'application spécifiques.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en trois classements basés sur leur intensité lumineuse mesurée à 20mA:

- Classement T:7150 mcd à 9000 mcd.

- Classement U:9000 mcd à 11250 mcd.

- Classement V:11250 mcd à 14250 mcd.

Une tolérance de ±10% est appliquée à l'intensité lumineuse. Sélectionner un classement supérieur (par ex., V) garantit une sortie minimale plus brillante.

3.2 Classement de la tension directe

La tension directe est triée en quatre classements pour faciliter la conception de l'alimentation et l'adaptation du courant dans les réseaux multi-LED:

- Classement 0:2,8V à 3,0V.

- Classement 1:3,0V à 3,2V.

- Classement 2:3,2V à 3,4V.

- Classement 3:3,4V à 3,6V.

L'incertitude de mesure pour V_Fest de ±0,1V.

3.3 Classement de la couleur

La couleur blanc chaud est strictement contrôlée en regroupant les LED dans des régions chromatiques spécifiques sur le diagramme CIE, étiquetées D1, D2, E1, E2, F1 et F2. La fiche technique fournit les plages de coordonnées des coins pour chacun de ces classements hexagonaux. Pour la commande, ceux-ci sont combinés en un seul groupe (Groupe 1: D1+D2+E1+E2+F1+F2), ce qui signifie que le produit expédié peut provenir de l'un de ces six rangs de couleur, garantissant qu'ils sont tous dans la spécification blanc chaud. L'incertitude de mesure pour les coordonnées de couleur est de ±0,01.

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes caractéristiques fournies offrent un aperçu du comportement du dispositif dans différentes conditions.

4.1 Intensité relative en fonction de la longueur d'onde

Cette courbe de distribution spectrale montre que la LED émet un large spectre caractéristique d'une LED blanche à conversion de phosphore. Elle présente un pic dans la région bleue (de la puce InGaN) et un pic plus large dans la région jaune/rouge (du phosphore), se combinant pour créer de la lumière blanche. La courbe confirme la qualité "chaude" par une énergie significative dans les longueurs d'onde plus longues.

4.2 Diagramme de directivité

Le diagramme de rayonnement confirme l'angle de vision typique de 30 degrés. L'intensité est la plus élevée à 0 degré (sur l'axe) et diminue symétriquement jusqu'à la moitié de sa valeur à environ ±15 degrés.

3.3 Courant direct en fonction de la tension directe (Courbe IV)

Cette courbe montre la relation exponentielle typique d'une diode. La tension directe augmente avec le courant. Les concepteurs l'utilisent pour déterminer la tension d'alimentation nécessaire pour un courant de fonctionnement choisi, en s'assurant que la résistance de limitation de courant ou le pilote est correctement dimensionné.

4.4 Intensité relative en fonction du courant direct

Cette courbe démontre que la sortie lumineuse (intensité relative) augmente avec le courant direct, mais la relation n'est pas parfaitement linéaire, surtout à des courants plus élevés. Elle souligne l'importance d'un contrôle de courant stable pour une luminosité constante.

4.5 Chromaticité en fonction du courant direct

Ce graphique montre comment les coordonnées de couleur (x, y) se déplacent légèrement avec les variations du courant d'alimentation. C'est un phénomène connu dans les LED blanches dû aux changements d'efficacité du phosphore et aux caractéristiques de la puce. Pour les applications critiques en couleur, le fonctionnement au courant recommandé de 20mA garantit que la couleur reste dans les plages de classement spécifiées.

4.6 Courant direct en fonction de la température ambiante

Cette courbe de déclassement est cruciale pour la fiabilité. Elle indique que le courant direct maximal autorisé diminue à mesure que la température ambiante augmente. Pour éviter la surchauffe et une défaillance prématurée, le courant d'alimentation doit être réduit lors d'un fonctionnement à des températures ambiantes élevées, en restant dans les limites de dissipation de puissance.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le dispositif utilise un boîtier rond LED T-1 3/4 (5mm) standard avec deux broches axiales. Les notes dimensionnelles clés incluent:

- Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25mm sauf indication contraire.

- L'espacement des broches est mesuré au point où les broches sortent du corps du boîtier.

- La saillie maximale autorisée de la lentille en résine sous la collerette est de 1,5mm.

Le dessin du boîtier fournit les mesures exactes du diamètre de la lentille, de la hauteur du corps, de la longueur des broches et de l'espacement des broches, qui sont essentielles pour la conception de l'empreinte PCB et pour assurer un bon ajustement dans les logements ou panneaux.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée est essentielle pour maintenir l'intégrité et les performances du dispositif.

6.1 Formage des broches

• La flexion doit se produire à au moins 3mm de la base de la lentille en époxy pour éviter les contraintes sur la puce interne et les fils de liaison.
• Le formage doit être terminéavantle processus de soudure.
• Une contrainte excessive pendant la flexion peut fissurer l'époxy ou endommager les connexions internes.
• La coupe des broches doit être effectuée à température ambiante ; une coupe à chaud peut provoquer un choc thermique.
• Les trous du PCB doivent être parfaitement alignés avec les broches de la LED pour éviter les contraintes de montage.

6.2 Conditions de stockage

• Le stockage recommandé après réception est à ≤30°C et ≤70% d'humidité relative pendant jusqu'à 3 mois.
• Pour un stockage plus long (jusqu'à 1 an), les dispositifs doivent être conservés dans un conteneur scellé, rempli d'azote avec un dessiccant.
• Évitez les changements rapides de température dans des environnements humides pour empêcher la condensation sur les dispositifs.

6.3 Procédé de soudure

• Maintenez une distance de plus de 3mm entre le joint de soudure et la lentille en époxy.
• Il est recommandé de ne souder que jusqu'à la base de la barre de liaison sur le cadre de broches.
• Pour la soudure manuelle, contrôlez la température et le temps de la pointe du fer pour éviter la surchauffe.
• Pour la soudure par immersion/à la vague, les broches peuvent supporter 260°C pendant 5 secondes.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications d'emballage

Les LED sont emballées pour prévenir les dommages et les décharges électrostatiques:

- Elles sont placées dans des sacs anti-statiques.

- Chaque sac contient un minimum de 200 et un maximum de 500 pièces.

- Cinq sacs sont emballés dans un carton intérieur.

- Dix cartons intérieurs sont emballés dans un carton maître (extérieur).

7.2 Explication des étiquettes

Les étiquettes sur l'emballage incluent:

- CPN:Référence du numéro de pièce du client.

- P/N:Numéro de pièce du fabricant.

- QTY:Quantité de dispositifs dans l'emballage.

- CAT:Code de combinaison pour les classements d'Intensité Lumineuse et de Tension Directe.

- HUE:Code pour le Rang de Couleur (par ex., D1, E2).

- REF:Informations de référence.

- LOT No:Numéro de lot de fabrication traçable.

7.3 Désignation du numéro de modèle

Le numéro de pièce suit un format structuré:334-15/X2C3- □ □ □ □. Les carrés vides (□) sont des espaces réservés pour les codes qui spécifient les sélections de classement exactes pour l'intensité lumineuse, la tension directe et le rang de couleur. Cela permet aux clients de commander des pièces adaptées à leurs besoins spécifiques en matière de luminosité, de chute de tension et de cohérence des couleurs.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Circuits d'application typiques

La méthode d'alimentation la plus courante est une simple résistance en série. La valeur de la résistance (R_série) est calculée comme suit: R_série= (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale du classement ou de la fiche technique (par ex., 3,6V) pour garantir que le courant ne dépasse pas le I_Fdésiré (par ex., 20mA) même avec une LED à faible résistance. Par exemple, avec une alimentation de 5V: R = (5V - 3,6V) / 0,020A = 70 Ohms. Une résistance standard de 68 ou 75 Ohms conviendrait. Pour plusieurs LED, connectez-les en série avec une seule résistance de limitation de courant si la tension d'alimentation est suffisamment élevée, ou utilisez des branches parallèles chacune avec sa propre résistance pour une meilleure adaptation du courant.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit relativement faible (110mW max), une conception thermique appropriée prolonge la durée de vie et maintient le flux lumineux. Assurez-vous que le PCB a une surface de cuivre adéquate autour des broches de la LED pour servir de dissipateur thermique, surtout si le fonctionnement est proche du courant maximal ou à des températures ambiantes élevées. Évitez de placer la LED près d'autres composants générateurs de chaleur.

8.3 Intégration optique

L'angle de vision de 30 degrés fournit un faisceau focalisé. Pour un éclairage plus large, des optiques secondaires comme des diffuseurs ou des lentilles peuvent être nécessaires. La couleur blanc chaud est moins susceptible de provoquer des éblouissements que le blanc froid, la rendant adaptée aux indicateurs à vision directe.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED blanches 5mm génériques, ce dispositif offre des avantages clés:

1. Intensité lumineuse plus élevée:Avec un minimum de 7150 mcd, elle est nettement plus brillante que les LED standard de qualité indicateur, permettant son utilisation dans des affichages lisibles au soleil ou comme source lumineuse de petite surface.

2. Protection intégrée:La tenue aux décharges électrostatiques de 4kV et la suggestion de clamp Zener (Vz=5,2V) offrent une robustesse contre la manipulation et les transitoires électriques, ce qui est souvent un coût supplémentaire ou un composant externe dans les LED basiques.

3. Classement rigoureux:Le classement détaillé pour l'intensité, la tension et la couleur permet une sélection précise et une meilleure cohérence dans les applications où une luminosité ou une couleur uniforme sur plusieurs unités est critique.

4. Conformité environnementale:La conformité totale aux normes RoHS, REACH et sans halogène la rend adaptée aux marchés mondiaux avec des réglementations environnementales strictes.

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

Q: Puis-je alimenter cette LED à 30mA en continu?

A: Oui, 30mA est le Courant Direct Continu Absolu Maximum. Pour une durée de vie et une fiabilité optimales, il est courant de fonctionner en dessous de ce maximum, par exemple à 20mA comme spécifié dans les caractéristiques typiques.

Q: Quel est l'objectif des différents classements de couleur (D1, F2, etc.)?

A: Tous les classements (D1 à F2) produisent une lumière blanc chaud mais avec de légères variations dans la teinte exacte (par ex., plus jaunâtre vs plus rosée). Les regrouper permet au fabricant d'utiliser toutes les LED produites tout en garantissant qu'elles se situent dans une plage blanc chaud acceptable. Pour la plupart des applications, le Groupe 1 est suffisant. Pour les applications nécessitant un appariement de couleurs très strict, spécifier un seul classement peut être nécessaire.

Q: Comment interpréter le classement de tension directe?

A: Si votre conception est sensible à la chute de tension (par ex., fonctionnement sur batterie basse tension), sélectionner un classement V_Finférieur (0 ou 1) garantira une luminosité plus constante à mesure que la batterie se décharge, car une chute de tension plus faible laisse plus de tension aux bornes de la résistance de limitation de courant.

Q: Une résistance de limitation de courant est-elle toujours requise?

A: Oui. Une LED est un dispositif piloté par le courant. La connecter directement à une source de tension sans limitation de courant la fera tirer un courant excessif, entraînant une défaillance immédiate. Une résistance en série ou un pilote à courant constant est obligatoire.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas: Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour équipement industriel

Un ingénieur doit concevoir un panneau avec 20 indicateurs d'état brillants de couleur blanc chaud. Exigences: luminosité et couleur constantes, alimentation 24V CC, haute fiabilité.

Étapes de conception:

1. Méthode d'alimentation:Utiliser une résistance en série pour la simplicité et le rapport coût-efficacité. Connecter les LED en série-parallèle pour utiliser efficacement l'alimentation 24V. Quatre LED en série ont une V_Fmax de ~14,4V (4 * 3,6V). La valeur de la résistance: R = (24V - 14,4V) / 0,020A = 480 Ohms. Utiliser une résistance de 470 Ohms, 1/4W. Créer 5 branches identiques de 4 LED + 1 résistance.

2. Sélection du classement:Pour assurer une apparence uniforme, spécifier le même classement d'intensité lumineuse (par ex., Classement U) et le même groupe de classement de couleur pour toutes les unités dans la commande.

3. Conception du PCB:Prévoir une taille de pastille adéquate pour les broches de la LED. Inclure une petite zone de cuivre connectée à la broche cathode pour une légère dissipation thermique. S'assurer que la règle de flexion des broches à 3mm est respectée dans la conception de l'empreinte.

4. Assemblage:Suivre les recommandations de soudure, en utilisant un procédé contrôlé pour éviter les dommages thermiques.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Cette LED fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans un semi-conducteur. La région active est constituée de Nitrure de Gallium-Indium (InGaN). Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique de la couche InGaN détermine que ces photons sont dans la plage de longueur d'onde bleue (~450-470 nm).

Pour créer de la lumière blanche, un revêtement de phosphore est appliqué sur la puce bleue. Ce phosphore est un matériau céramique dopé avec des éléments de terres rares. Lorsque les photons bleus à haute énergie frappent le phosphore, ils sont absorbés et réémis sous forme de photons à plus basse énergie sur un large spectre, principalement dans les régions jaune et rouge. La combinaison de la lumière bleue non convertie et de la lumière jaune/rouge convertie est perçue par l'œil humain comme de la lumière blanche. La qualité "chaude" est obtenue en ajustant la composition du phosphore pour améliorer la composante de longueur d'onde plus longue (rouge) du spectre.

13. Tendances technologiques et contexte

L'utilisation de puces bleues à base d'InGaN avec conversion de phosphore est la technologie dominante pour produire des LED blanches, connues sous le nom de pc-LED. Ce dispositif représente un produit mature et à grand volume dans un boîtier traversant. Les tendances de l'industrie évoluent vers:

1. Efficacité accrue (lm/W):Les améliorations continues dans la conception des puces, l'efficacité du phosphore et l'extraction du boîtier continuent d'augmenter l'efficacité lumineuse, réduisant la consommation d'énergie pour le même flux lumineux.

2. Qualité de la couleur:Les progrès dans la technologie des phosphores, y compris l'utilisation de plusieurs phosphores ou de points quantiques, améliorent l'Indice de Rendu des Couleurs (IRC), rendant la lumière blanche plus naturelle et précise pour l'affichage des couleurs.

3. Miniaturisation des boîtiers & Migration CMS:Bien que le T-1 3/4 reste populaire, les boîtiers pour montage en surface (CMS) (comme 3528, 5050) sont de plus en plus courants pour l'assemblage automatisé et les conceptions à plus haute densité. Cependant, les LED traversantes comme celle-ci conservent des avantages dans le prototypage, la réparation et les applications nécessitant une luminosité ponctuelle plus élevée ou une robustesse aux vibrations.

4. Éclairage intelligent et connecté:Le marché plus large intègre les LED avec des capteurs et des contrôleurs pour des systèmes d'éclairage intelligents, bien que cela affecte principalement les modules d'éclairage à plus haute puissance plutôt que les lampes indicateurs discrètes.

Cette LED particulière se situe dans une niche stable et optimisée en termes de performance, offrant une solution fiable pour les applications où sa combinaison spécifique de luminosité, de style de boîtier et de couleur est requise.