Fiche technique LTPL-P033RGB - LED RGB haute puissance - Rouge/Vert/Bleu - 150mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La LTPL-P033RGB est une source lumineuse à l'état solide, haute puissance, économe en énergie et ultra-compacte. Elle combine les avantages de longue durée de vie et de fiabilité des diodes électroluminescentes avec les niveaux de luminosité nécessaires pour remplacer les technologies d'éclairage conventionnelles. Ce dispositif offre aux concepteurs une grande liberté pour créer des solutions d'éclairage innovantes dans un large éventail d'applications.

1.1 Caractéristiques principales

• Source lumineuse LED haute puissance
• Émission lumineuse instantanée (moins de 100 nanosecondes)
• Fonctionnement en courant continu basse tension
• Boîtier à faible résistance thermique
• Conforme RoHS et sans plomb
• Compatible avec les procédés de brasage par refusion sans plomb

1.2 Applications cibles

Cette LED est conçue pour une grande variété d'applications d'éclairage, incluant, sans s'y limiter :

• Lampes de lecture pour intérieurs automobile, bus et aéronefs
• Éclairage portable comme les lampes torches et les éclairages de vélo
• Éclairage architectural : downlights, lampes d'orientation, éclairage en niche, éclairage sous étagère et éclairage de travail
• Éclairage décoratif et de spectacle
• Éclairage extérieur : bornes, lampes de sécurité et éclairage de jardin
• Applications de signalisation : feux de circulation, balises et feux de passage à niveau
• Panneaux à éclairage latéral pour indicateurs de sortie et présentoirs de point de vente
• Éclairage architectural commercial et résidentiel général, intérieur et extérieur

2. Forme et dimensions mécaniques

Le dispositif est doté d'un boîtier CMS compact. Toutes les dimensions critiques sont fournies dans la fiche technique avec une tolérance standard de +/- 0,2 mm sauf indication contraire. Le dessin mécanique décrit l'empreinte du boîtier, le placement des broches et la hauteur totale, éléments cruciaux pour la conception du circuit imprimé et de la gestion thermique.

3. Caractéristiques et valeurs maximales absolues

Toutes les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. Dépasser ces limites peut causer des dommages permanents au dispositif.

3.1 Caractéristiques électriques

• Courant direct (I_F): 150 mA (continu) pour toutes les couleurs (Rouge, Vert, Bleu).
• Courant direct pulsé (I_FP): 300 mA (pulsé) pour toutes les couleurs. Condition : cycle de service 1/10, largeur d'impulsion ≤10μs.
• Puissance dissipée (P_D): Rouge : 360 mW ; Vert : 540 mW ; Bleu : 540 mW.

3.2 Caractéristiques thermiques et environnementales

• Plage de température de fonctionnement (T_opr): -30°C à +85°C.
• Plage de température de stockage (T_stg): -40°C à +100°C.
• Température de jonction maximale (T_j): 125°C.

Notes importantes :Le fonctionnement sous tension inverse prolongé est interdit. Il est fortement recommandé de suivre les courbes de déclassement fournies lors d'un fonctionnement proche des valeurs maximales pour assurer un fonctionnement normal et fiable de la LED.

4. Caractéristiques électro-optiques

Les paramètres de performance typiques sont mesurés à Ta=25°C et I_F=150mA.

4.1 Flux lumineux

• Flux lumineux (Typ.): Rouge : 21 lm ; Vert : 50 lm ; Bleu : 9 lm. Le flux lumineux est la lumière totale mesurée avec une sphère intégrante.
• Intensité lumineuse (Typ., à titre indicatif): Rouge : 6,8 cd ; Vert : 12,5 cd ; Bleu : 3,0 cd.

4.2 Caractéristiques spectrales et électriques

• Longueur d'onde dominante: Rouge : 610-630 nm ; Vert : 515-535 nm ; Bleu : 450-470 nm.
• Tension directe (V_F): Rouge : 1,5-2,6 V ; Vert : 2,8-3,8 V ; Bleu : 2,8-3,8 V.
• Angle de vision: 120 degrés (typique pour toutes les couleurs).

Norme de test :La norme CAS-140B est référencée pour les mesures de flux lumineux, de longueur d'onde dominante et de tension directe.

5. Analyse des courbes de performance typiques

La fiche technique fournit plusieurs graphiques clés essentiels pour la conception du circuit et thermique.

5.1 Distribution spectrale

La Figure 1 montre l'intensité spectrale relative en fonction de la longueur d'onde pour chaque couleur. Cette courbe est vitale pour comprendre la pureté de la couleur et son application potentielle dans les systèmes de mélange de couleurs.

5.2 Diagramme de rayonnement

La Figure 2 illustre le diagramme de rayonnement spatial (intensité), confirmant le large angle de vision de 120 degrés. Le diagramme est typiquement lambertien pour ce type de boîtier.

5.3 Courant vs. Tension (Courbe I-V)

La Figure 3 trace le courant direct en fonction de la tension directe pour chaque couleur. La LED Rouge présente une tension directe plus basse (typiquement ~2,0V à 150mA) comparée aux LED Vertes et Bleues (typiquement ~3,2V-3,4V à 150mA). C'est un paramètre critique pour la conception du pilote, car des tensions d'alimentation ou des résistances de limitation de courant différentes sont requises pour chaque canal de couleur dans un système RGB.

5.4 Courant vs. Flux lumineux

La Figure 4 montre la relation entre le courant direct et le flux lumineux relatif. La sortie est généralement linéaire avec le courant dans la plage de fonctionnement normale, mais l'efficacité peut chuter à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la température de jonction et d'autres effets.

5.5 Performance thermique

La Figure 5 est l'un des graphiques les plus importants, montrant le flux lumineux relatif en fonction de la température de la carte. Elle agit comme une courbe de déclassement. La sortie diminue lorsque la température augmente. La note spécifie que les données sont basées sur une couverture de soudure supérieure à 80% pour un bon contact thermique et recommande de ne pas alimenter la LED lorsque la température de la carte dépasse 85°C pour maintenir les performances et la longévité.

5.6 Courant vs. Longueur d'onde dominante

La Figure 6 montre comment la longueur d'onde dominante se décale avec le courant direct. Généralement, la longueur d'onde augmente légèrement avec le courant en raison du chauffage de la jonction et d'autres effets de physique des semi-conducteurs. Ceci est important pour les applications critiques en termes de couleur.

6. Système de classement et de tri

Les LED sont triées (classées) en fonction de leur flux lumineux à 150mA pour garantir l'uniformité.

6.1 Classes de LED Rouge (R1 à R5)

Les classes vont de R1 (18-21 lm) à R5 (30-33 lm).

6.2 Classes de LED Verte (G1 à G7)

Les classes vont de G1 (35-39 lm) à G7 (59-63 lm).

6.3 Classes de LED Bleue (B1 à B4)

Les classes vont de B1 (6-9 lm) à B4 (15-18 lm).

Une tolérance de +/-10% est appliquée à chaque classe de flux lumineux. Le code de classe est marqué sur chaque sachet d'emballage pour la traçabilité.

7. Directives de brasage et d'assemblage

7.1 Profil de brasage par refusion

Le dispositif est compatible avec le brasage par refusion sans plomb. Un profil détaillé température-temps est fourni :

• Température de pic (T_P): 260°C max.
• Temps au-dessus de 217°C (T_L): 60-150 secondes.
• Temps à moins de 5°C du pic (t_P): 5 secondes max.
• Préchauffage: 150-200°C pendant 60-180 secondes.
• Vitesse de montée: 3°C/sec max (de T_Smaxà T_P).
• Vitesse de descente: 6°C/sec max.
• Durée totale du cycle: 8 minutes max de 25°C au pic.

7.2 Brasage manuel

Si un brasage manuel est nécessaire, la condition recommandée est une température maximale du fer de 350°C pendant un maximum de 2 secondes par joint de soudure, une seule fois.

7.3 Notes critiques pour l'assemblage

• Toutes les spécifications de température se réfèrent à la face supérieure du boîtier.
• Le profil peut nécessiter des ajustements en fonction des caractéristiques spécifiques de la pâte à braser.
• Un processus de refroidissement rapide (trempe) depuis la température de pic n'est pas recommandé.
• Utilisez toujours la température de brasage la plus basse possible permettant un joint fiable.
• Le dispositif n'est pas garanti s'il est assemblé en utilisant la méthode de brasage par immersion.

8. Conception recommandée des pastilles de soudure sur CI

Une conception détaillée des pastilles de soudure est fournie avec toutes les dimensions en millimètres. La conception assure une formation correcte du cordon de soudure et une isolation électrique entre les pastilles anode/cathode et toute pastille thermique ou métallisation de la carte. Respecter cette disposition est crucial pour la stabilité mécanique, les performances électriques et un transfert thermique optimal de la puce LED vers le circuit imprimé.

9. Spécifications d'emballage en bande et bobine

Les LED sont fournies en bande et bobine pour l'assemblage automatisé.

• Taille de la bobine : 7 pouces.
• Quantité : 1000 pièces par bobine complète. La quantité minimale d'emballage pour les restes est de 500 pièces.
• Scellement des alvéoles : Les alvéoles vides sont scellées avec un ruban de couverture supérieur.
• Qualité : Maximum de deux LED manquantes consécutives autorisées.
• Norme : L'emballage est conforme aux spécifications EIA-481-1-L23.

10. Fiabilité et tests de qualification

Des tests de fiabilité approfondis ont été menés sur des lots d'échantillons.

10.1 Conditions de test et résultats

Les tests ont été effectués sur 22 échantillons par condition avec zéro défaillance rapportée :

• Durée de vie en fonctionnement à haute/basse/température ambiante (1000 heures chacune).
• Durée de vie en stockage à haute/basse température (500-1000 heures).
• Chaleur humide (85°C/85% HR pendant 500 heures).
• Cycles thermiques (-40°C à 100°C, 100 cycles).
• Choc thermique (-40°C à 100°C, 100 cycles).

10.2 Critères de défaillance

Un dispositif est considéré comme défaillant si, après les tests, il dépasse l'une des limites suivantes lorsqu'il est mesuré à I_F=150mA :

• Tension directe (V_f) > 110% de sa valeur initiale.
• Flux lumineux<70% de sa valeur initiale.

11. Considérations de conception d'application

11.1 Conception du circuit pilote

En raison des différentes tensions directes des LED Rouge (V_f plus basse) et Vert/Bleu (V_f plus élevée), un pilote RGB typique utilisera des circuits de limitation de courant séparés ou un pilote à courant constant avec des canaux indépendants. Le courant continu maximal est de 150mA par couleur. Pour un fonctionnement pulsé (ex. : gradation PWM), assurez-vous que les paramètres d'impulsion restent dans les limites de I_FP rating.

11.2 Gestion thermique

Un dissipateur thermique efficace est primordial. Les données de la Figure 5 montrent clairement que la sortie diminue avec l'augmentation de la température. Pour maintenir la luminosité et la durée de vie :

• Utilisez la disposition recommandée des pastilles de soudure avec une conductivité thermique élevée.
• Concevez le CI avec une surface de cuivre adéquate (pastilles thermiques) connectée au chemin thermique de la LED.
• Envisagez d'utiliser des vias thermiques pour transférer la chaleur vers les couches internes ou l'arrière de la carte.
• Dans l'application finale, assurez un flux d'air adéquat ou d'autres mécanismes de refroidissement si l'alimentation se fait à des courants élevés ou dans des températures ambiantes élevées.
• Surveillez la température de la carte et évitez de dépasser 85°C.

11.3 Conception optique

L'angle de vision de 120 degrés fournit un faisceau large et uniforme adapté à l'éclairage général et à la signalétique. Pour des faisceaux focalisés, des optiques secondaires (lentilles ou réflecteurs) seront nécessaires. Les concepteurs doivent tenir compte des différentes intensités lumineuses de chaque couleur lors de la création de lumière blanche ou de mélanges de couleurs spécifiques.

12. Comparaison et positionnement produit

La LTPL-P033RGB se positionne comme une LED RGB haute puissance polyvalente adaptée à un large spectre d'applications nécessitant un mélange de couleurs ou une sortie de couleur individuelle. Ses principaux avantages incluent un boîtier standardisé, un large angle de vision, une structure de classement claire pour l'uniformité et des spécifications robustes pour une fabrication fiable (compatibilité refusion, bande & bobine). Elle est conçue pour être un composant de base pour les conceptions d'éclairage à l'état solide remplaçant les technologies plus anciennes.

13. Questions fréquemment posées (Basées sur les données techniques)

Q : Puis-je alimenter les trois couleurs (RGB) avec la même source de tension constante et une résistance ?

R : Pas de manière optimale. La LED Rouge a une tension directe significativement plus basse (~2,0V) que les Vertes/Bleues (~3,2V). Utiliser une seule tension nécessiterait des valeurs de résistance différentes pour chaque canal pour obtenir le même courant de 150mA. L'utilisation de pilotes à courant constant indépendants ou de canaux PWM est la méthode recommandée pour le contrôle et le mélange des couleurs.

Q : Quelle est la principale cause de la dégradation de la luminosité de la LED dans le temps ?

R : La cause principale est une température de jonction élevée. Faire fonctionner la LED au-dessus de sa plage de température recommandée (voir Figure 5) accélère le processus de vieillissement des matériaux semi-conducteurs et des luminophores (si présents), entraînant une baisse permanente du flux lumineux. Une gestion thermique appropriée est le facteur le plus critique pour la fiabilité à long terme.

Q : Comment interpréter le code de classe de flux lumineux ?

R : Le code (ex. : R3, G5, B2) imprimé sur le sachet d'emballage vous indique la plage de sortie lumineuse minimale et maximale garantie pour cette LED spécifique à 150mA. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec une luminosité correspondante pour un aspect uniforme dans les luminaires multi-LED ou de garantir un flux lumineux minimum pour leur conception.

Q : Cette LED est-elle adaptée à une utilisation en extérieur ?

R : La plage de température de fonctionnement (-30°C à +85°C) et la réussite aux tests de chaleur humide (85°C/85% HR) indiquent une robustesse face aux facteurs environnementaux. Cependant, pour une exposition extérieure prolongée, la LED elle-même doit être correctement encapsulée ou logée dans un luminaire qui assure une protection contre l'humidité, les rayons UV et les dommages physiques, car le boîtier de la LED n'est pas étanche.

14. Exemple pratique de conception : Lampe d'ambiance RGB

Scénario :Conception d'une lampe d'ambiance RGB basée sur un microcontrôleur avec couleur et luminosité réglables.

Mise en œuvre :

1. Pilote :Utilisez un circuit intégré pilote LED à courant constant 3 canaux ou trois MOSFET séparés contrôlés par les sorties PWM du MCU. Réglez la limite de courant à 150mA par canal.

2. Alimentation :Fournissez une tension continue stable suffisamment élevée pour accommoder la V_f la plus élevée (Bleu/Vert ~3,8V max) plus la chute de tension aux bornes du régulateur de courant.

3. Gestion thermique :Montez la LED sur un CI avec une zone de cuivre pleine connectée à la pastille thermique. Si des cycles de service élevés sont utilisés, envisagez d'ajouter un petit dissipateur thermique à l'arrière du CI.

4. Contrôle :Le MCU peut ajuster indépendamment le cycle de service PWM pour chaque canal de couleur (Rouge, Vert, Bleu) de 0% à 100%. Cela permet de créer des millions de couleurs en mélangeant les sorties primaires à différentes intensités.

5. Optique :Utilisez une lentille diffuseuse ou un couvercle sur la LED pour fusionner les trois points colorés en une seule zone de lumière uniforme.

15. Contexte technologique et tendances

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière lorsqu'un courant électrique les traverse. La couleur de la lumière est déterminée par la largeur de bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés. La LTPL-P033RGB utilise des puces individuelles pour le Rouge (probablement basées sur des matériaux AlInGaP) et pour le Vert/Bleu (basées sur des matériaux InGaN) logées dans un seul boîtier. La tendance pour les LED de puissance continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), un rendu des couleurs amélioré, une fiabilité accrue et un coût réduit. Ce dispositif représente une solution mature et économique pour les applications nécessitant une sortie de couleur polyvalente sans avoir besoin de l'efficacité extrême des dernières LED haute puissance monochromes.