Fiche technique LED bleue haute puissance 3,45x3,45x2,20mm 2,6-3,4V 5,1W 465-475nm

1. Aperçu du produit

Ce composant LED utilise la technologie InGaN sur un substrat pour fournir une source de lumière bleue de haute intensité. Le dispositif est encapsulé dans un boîtier céramique robuste avec des dimensions compactes de 3,45 mm x 3,45 mm x 2,20 mm, ce qui le rend adapté aux applications d'éclairage avec contrainte d'espace. La LED est conçue pour l'assemblage en montage en surface (SMT) et est compatible avec les processus de soudage par refusion standard. Elle est disponible en emballage sur bande et bobine pour les équipements de placement automatique. Le produit est conforme à la directive RoHS et est classé comme niveau de sensibilité à l'humidité 1 (MSL-1), ce qui indique qu'il n'y a pas d'exigences spéciales de manipulation avant le soudage.

1.1 Caractéristiques principales

• Boîtier céramique pour une excellente gestion thermique et fiabilité
• Angle de vue extrêmement large (120 degrés typique) pour une distribution lumineuse uniforme
• Adapté à tous les processus d'assemblage et de soudage SMT
• Disponible sur bande et bobine avec 1000 pièces par bobine
• Niveau de sensibilité à l'humidité 1
• Conforme RoHS, exempt de substances dangereuses

1.2 Applications

La LED bleue peut être utilisée dans diverses applications d'éclairage général et spécialisé. Les cas d'utilisation typiques incluent les feux de signalisation, les downlights, les luminaires d'éclairage mural et les projecteurs. Le dispositif est également adapté aux lampes décoratives colorées, aux bandes LED, à l'éclairage horticole, à l'éclairage paysager, à l'éclairage de scène et de photographie, ainsi qu'aux équipements esthétiques médicaux. De plus, il est idéal pour les environnements intérieurs commerciaux et résidentiels tels que les hôtels, les marchés, les bureaux et les ménages. La large plage de température de fonctionnement (-40°C à +85°C) garantit des performances fiables dans diverses conditions.

2. Dimensions du boîtier et spécifications mécaniques

Le boîtier LED a une longueur de 3,45 mm, une largeur de 3,45 mm et une hauteur de 2,20 mm. La vue de dessous révèle une disposition claire des plots d'anode et de cathode pour une identification facile de la polarité. Le plot d'anode mesure environ 1,30 mm x 0,85 mm, tandis que le plot de cathode est légèrement plus grand, 1,30 mm x 0,65 mm. Des motifs de soudure optimisés sont recommandés pour un contact thermique et électrique fiable. Les dimensions d'empreinte pour la conception du PCB sont fournies dans la fiche technique : un plot d'anode rectangulaire de 3,25 mm x 0,50 mm et un plot de cathode de 3,25 mm x 0,45 mm, avec un espacement de 0,30 mm entre les deux plots. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance de ±0,2 mm sauf indication contraire.

3. Caractéristiques électriques et optiques

Tous les paramètres électriques et optiques sont mesurés dans des conditions de test de IF = 350 mA et une température de point de soudure de Ts = 25°C, sauf indication contraire. La tension directe varie de 2,6 V à 3,4 V, avec une valeur typique d'environ 3,0 V. Le dispositif délivre un flux lumineux compris entre 30 lumens et 50 lumens, et un flux radiant total de 400 mW à 800 mW. La longueur d'onde dominante se situe dans le spectre bleu, de 465 nm à 475 nm. Le courant inverse est limité à 10 µA maximum lors d'une polarisation inverse de 5 V. L'angle de vue est typiquement de 120 degrés (à mi-intensité), offrant une large dispersion du faisceau.

3.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues ne doivent pas être dépassées pour éviter d'endommager le dispositif. La dissipation de puissance est nominale de 5100 mW (5,1 W). Le courant direct peut aller jusqu'à 1500 mA (1,5 A) en continu, et 1600 mA (1,6 A) en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). La tension inverse ne doit pas dépasser 5 V. Le dispositif est nominal pour une décharge électrostatique (HBM) de 2000 V. La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C, et la plage de température de stockage est la même. La température de jonction ne doit pas dépasser 150°C.

3.2 Informations de classement (binning)

Pour garantir la cohérence, les LED sont classées en fonction de la tension directe, du flux lumineux et de la longueur d'onde dominante au courant de test de 350 mA. Les tranches de tension directe sont : F0 (2,6-2,8 V), G0 (2,8-3,0 V), H0 (3,0-3,2 V) et I0 (3,2-3,4 V). Les tranches de flux lumineux sont : FA3 (30-35 lm), FA4 (35-40 lm), FA5 (40-45 lm) et FA6 (45-50 lm). Les tranches de longueur d'onde sont : D00 (465-470 nm) et E00 (470-475 nm). Les clients doivent spécifier les codes de tranche souhaités lors de la commande pour correspondre aux exigences de l'application.

4. Courbes de performance typiques

Les caractéristiques de performance suivantes sont des valeurs typiques et sont fournies à titre indicatif uniquement ; elles ne sont pas des spécifications garanties.

4.1 Tension directe en fonction du courant direct

La tension directe augmente avec le courant direct. À température ambiante, la tension est d'environ 2,6 V à 100 mA, 3,0 V à 350 mA, 3,2 V à 700 mA et 3,4 V à 1300 mA. La relation est presque linéaire dans la plage de fonctionnement.

4.2 Intensité relative en fonction du courant direct

L'intensité lumineuse relative augmente avec le courant mais présente une légère saturation aux courants élevés. À 350 mA, l'intensité relative est normalisée à 1,0 ; à 700 mA, elle augmente à environ 1,6 ; à 1050 mA, à 2,2 ; et à 1400 mA, à 2,8.

4.3 Dépendance à la température

Lorsque la température du point de soudure augmente de 25°C à 115°C, l'intensité lumineuse relative diminue linéairement d'environ 40 %. La gestion thermique est cruciale pour maintenir le flux lumineux. Un déclassement du courant direct est nécessaire aux températures ambiantes élevées : à Ts=50°C, le courant direct maximal est d'environ 1400 mA, tandis qu'à Ts=85°C, il est réduit à environ 800 mA pour éviter de dépasser la température de jonction de 150°C.

4.4 Distribution spectrale

Le spectre d'émission a une longueur d'onde de crête autour de 465-475 nm avec une largeur à mi-hauteur (FWHM) d'environ 25-30 nm. Le spectre est propre, sans pics secondaires significatifs dans la plage visible.

4.5 Diagramme de rayonnement

Le diagramme de rayonnement angulaire est presque lambertien avec un angle à mi-intensité de ±60 degrés. L'intensité relative à ±75 degrés chute à environ 0,2 du maximum.

5. Informations sur l'emballage et l'expédition

Les LED sont emballées en quantités de 1000 pièces par bobine sur une bande transporteuse. La bande transporteuse a un pas de 4,0 mm et une largeur de 12,0 mm. Les dimensions de la bobine sont : diamètre extérieur 178 mm ±1 mm, diamètre intérieur 59 mm et largeur 14,0 mm ±0,5 mm. Chaque bobine est scellée dans un sac barrière contre l'humidité avec un dessiccant et une carte indicatrice d'humidité pour maintenir les conditions MSL-1. L'étiquette sur le sac comprend le numéro de pièce, le numéro de spécification, le numéro de lot, le code de tranche (pour le flux, la longueur d'onde et la tension), la quantité et le code de date. Les bobines emballées sont ensuite placées dans des cartons pour l'expédition.

6. Directives de soudage par refusion SMT

Le soudage par refusion doit suivre le profil de température spécifié dans la fiche technique. La zone de préchauffage doit monter de 150°C à 200°C à une vitesse maximale de 3°C/s, avec un temps de trempage de 60 à 120 secondes. La zone critique au-dessus de 217°C doit durer 60 secondes, avec une température de crête de 260°C pendant 10 secondes (maximum). La vitesse de refroidissement ne doit pas dépasser 6°C/s. Seules deux passes de refusion sont autorisées. Si le temps entre deux opérations de soudage dépasse 24 heures, les LED peuvent être endommagées. Le soudage à la main doit utiliser un fer à 300°C pendant moins de 3 secondes, effectué une seule fois. Les réparations doivent être évitées ; si nécessaire, utiliser un fer à double tête et vérifier le fonctionnement de la LED après réparation. La surface supérieure de la LED est en silicone souple, les buses de prélèvement doivent donc appliquer une pression appropriée pour éviter d'endommager l'encapsulant. Ne pas monter les LED sur des sections de PCB gondolées et éviter de gondoler la carte après soudage. Un refroidissement rapide après soudage n'est pas recommandé.

7. Précautions de manipulation et de stockage

L'environnement de fonctionnement et les matériaux en contact ne doivent pas contenir de composés soufrés dépassant 100 PPM. Les teneurs en brome et en chlore des matériaux externes doivent chacune être inférieures à 900 PPM, avec un total de brome et de chlore inférieur à 1500 PPM. Les composés organiques volatils (COV) provenant des matériaux du luminaire peuvent pénétrer dans l'encapsulant en silicone et provoquer une décoloration sous l'effet de la chaleur et de la lumière, entraînant une perte de lumière significative. Testez toujours la compatibilité des matériaux avant utilisation. Évitez les adhésifs qui dégagent des vapeurs organiques. La surface de la lentille en silicone est molle ; manipulez toujours le composant par les surfaces latérales à l'aide de pinces ou d'outils appropriés. Ne touchez pas la lentille en silicone directement. Dans la conception du circuit, assurez-vous que le courant traversant chaque LED ne dépasse pas la valeur nominale maximale absolue. Incluez des résistances de limitation de courant pour éviter un emballement thermique dû à de petites variations de tension. N'appliquez jamais de tension inverse (supérieure à 5 V) à la LED ; cela peut provoquer une migration et des dommages permanents. La conception thermique est cruciale : un dissipateur thermique adéquat est nécessaire pour maintenir la température de jonction en dessous de 150°C. La surface en silicone attire la poussière ; si un nettoyage est nécessaire, utilisez de l'alcool isopropylique. Le nettoyage par ultrasons n'est pas recommandé car il peut endommager la LED. Conditions de stockage : avant d'ouvrir le sac en aluminium, stocker à ≤30°C et ≤75 % HR pendant un an maximum à compter de la date de scellage. Après ouverture, stocker à ≤30°C et ≤60 % HR pendant 168 heures maximum. Si le temps de stockage est dépassé, faire cuire les LED à 60±5°C et<5% HR pendant au moins 24 heures. Si le sac est perforé ou endommagé, contactez votre fournisseur.

8. Tests de fiabilité et assurance qualité

Les LED ont subi une série de tests de fiabilité pour garantir des performances robustes. Les tests comprennent : soudage par refusion (260°C, 2 fois), choc thermique (-40°C à 100°C, 500 cycles, 15 min de maintien), stockage à haute température (100°C, 1000 heures), stockage à basse température (-40°C, 1000 heures), test de durée de vie (25°C, IF=350 mA, 1000 heures) et test de durée de vie à haute température et humidité (60°C/90% HR, IF=350 mA, 1000 heures). Critères d'acceptation : 0 défaillance sur 10 échantillons pour chaque test (AQL 0/1). Après test, la variation de tension directe doit être dans les spécifications, la maintenance du flux lumineux au moins 80 % de la valeur initiale, et aucun circuit ouvert/court ou scintillement. Notez que ces tests sont effectués dans de bonnes conditions de dissipation thermique ; la fiabilité réelle de l'application dépend de la conception thermique du système.

9. Considérations de conception pour l'application

Pour des performances optimales, les directives suivantes sont recommandées : assurez un bon refroidissement en utilisant des vias thermiques ou des PCB à noyau métallique. Maintenez la température de jonction de la LED en dessous de 150°C dans toutes les conditions de fonctionnement. Utilisez un pilote à courant constant plutôt qu'une source de tension pour éviter les surintensités. Lors de la connexion de plusieurs LED en série, tenez compte des variations de classement de tension directe. Dans les branches parallèles, utilisez des résistances de ballast séparées par branche. Pour un fonctionnement pulsé, respectez les limites de courant de crête et les restrictions de cycle de service. Le large angle de vue de 120 degrés est avantageux pour l'éclairage inondé mais peut nécessiter des optiques secondaires pour les applications à faisceau étroit. La gamme de longueurs d'onde bleues (465-475 nm) convient à l'éclairage horticole lorsqu'elle est combinée avec des LED rouges, ou pour l'éclairage de scène et les effets décoratifs. Le boîtier céramique offre une excellente conductivité thermique, mais les plots de soudure externes doivent être entièrement mouillés pour transférer la chaleur efficacement. Évitez les contraintes mécaniques sur la LED après soudage.

10. Comparaison avec des produits alternatifs

Comparé aux boîtiers plus petits (par exemple, 2835 ou 3030), l'empreinte de 3,45x3,45 mm de cette LED permet une gestion de courant plus élevée grâce à un chemin thermique plus large. Le substrat céramique offre une meilleure conductivité thermique que les boîtiers en plastique conventionnels, permettant un fonctionnement à un courant direct de 1,5 A. La couverture large des tranches de longueur d'onde (465-475 nm) offre une flexibilité pour répondre à des exigences de couleur spécifiques. Cependant, la puissance thermique plus élevée nécessite un dissipateur plus important que les dispositifs de faible puissance. Par rapport aux LED bleues 3535 similaires de concurrents, ce composant offre une efficacité lumineuse comparable (env. 85-100 lm/W à 350 mA) et une longueur d'onde stable en température. La classification MSL-1 simplifie la logistique de stockage et de manipulation.

11. Foire aux questions

Q : Quelle est l'efficacité lumineuse typique ?
R : À 350 mA, l'efficacité varie d'environ 85 à 143 lm/W, selon le lot de flux. L'efficacité diminue aux courants plus élevés en raison de la baisse d'efficacité.

Q : Puis-je alimenter cette LED à 1 A en continu ?
R : Oui, avec une gestion thermique adéquate. Le courant continu maximal absolu est de 1,5 A, mais assurez-vous que la température de jonction ne dépasse pas 150°C.

Q : Ai-je besoin d'une protection ESD lors de la manipulation ?
R : Oui, bien que la LED résiste à 2000 V HBM, des précautions ESD telles que des postes de travail mis à la terre et des bracelets antistatiques sont recommandées.

Q : Quelle est la durée de conservation après ouverture du sac barrière contre l'humidité ?
R : 168 heures (7 jours) à ≤30°C et ≤60 % HR. Au-delà, une cuisson est nécessaire.

Q : La lentille en silicone est-elle compatible avec les adhésifs optiques courants ?
R : Certains adhésifs peuvent dégager des COV qui attaquent le silicone. Il est essentiel de tester les adhésifs dans l'environnement d'application prévu.

12. Principes techniques

La LED bleue utilise une couche active en nitrure de gallium et d'indium (InGaN) déposée sur un substrat en saphir ou carbure de silicium. Lorsqu'une polarisation directe est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région du puits quantique, émettant des photons avec une énergie correspondant à la bande interdite de l'InGaN. En ajustant la teneur en indium dans le puits quantique, la longueur d'onde d'émission peut être ajustée ; pour ce produit, la composition est définie pour produire une lumière bleue dans la gamme 465-475 nm. Le boîtier céramique améliore l'extraction de la lumière et fournit un chemin thermique robuste vers les plots de soudure. L'angle de vue est déterminé par la géométrie du bol réflecteur et la forme de l'encapsulation.

13. Tendances de développement

L'industrie des LED continue de pousser vers une efficacité plus élevée et un coût réduit. Les LED bleues InGaN ont atteint >200 lm/W en laboratoire, et les produits commerciaux s'améliorent régulièrement. La tendance vers des boîtiers plus petits avec une capacité de courant plus élevée (par exemple, les puces CSP) remet en question les boîtiers céramiques pour certaines applications. Cependant, le boîtier céramique 3535 reste populaire pour les applications haute puissance nécessitant des performances thermiques robustes et une fiabilité. L'intégration avec des commandes d'éclairage intelligentes et des phosphores à spectre complet (pour produire de la lumière blanche) sont des développements en cours. Pour les applications bleues uniquement, un classement précis et une longueur d'onde stable en température sont de plus en plus demandés par les marchés horticoles et médicaux.