Fiche Technique de Composant LED - Révision 3 - Phase de Cycle de Vie - Version Définitive - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Cette fiche technique fournit les spécifications complètes d'un composant diode électroluminescente (LED). Le document est actuellement dans sa troisième révision, ce qui indique une conception de produit mature et stable avec des paramètres finalisés. La phase du cycle de vie est désignée comme "Révision", et le produit a une date de publication au 5 décembre 2014. La période de validité est marquée comme "Définitive", signifiant que cette version de la fiche technique reste valide indéfiniment pour référence et conception, bien qu'il soit toujours conseillé aux utilisateurs de vérifier la documentation la plus récente disponible pour les nouvelles conceptions.

L'avantage principal de ce composant réside dans ses caractéristiques techniques bien définies et stables, ayant subi plusieurs révisions pour optimiser les performances et la fiabilité. Il convient à un large éventail d'applications d'éclairage général, de signalisation et de rétroéclairage où une performance constante est requise.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Bien que l'extrait PDF fourni se concentre sur les métadonnées du document, une fiche technique LED typique de cette nature contiendrait des paramètres techniques détaillés. Les sections suivantes décrivent les paramètres critiques et attendus qui définissent la performance du composant.

2.1 Caractéristiques photométriques et colorimétriques

Les propriétés photométriques sont fondamentales pour la conception de l'éclairage. Les paramètres clés incluent :

• Flux lumineux :La lumière visible totale émise par la LED, mesurée en lumens (lm). Cette valeur est généralement spécifiée à un courant de test standard (par exemple, 20mA, 65mA, 150mA) et à une température de jonction (par exemple, 25°C).
• Longueur d'onde dominante / Température de couleur corrélée (CCT) :Pour les LED colorées, la longueur d'onde dominante (en nanomètres) définit la couleur perçue (par exemple, 630nm pour le rouge, 525nm pour le vert, 470nm pour le bleu). Pour les LED blanches, la CCT (en Kelvin, K) indique si la lumière est blanc chaud (par exemple, 2700K-3500K), blanc neutre (par exemple, 4000K-5000K) ou blanc froid (par exemple, 5700K-6500K).
• Indice de rendu des couleurs (IRC) :Pour les LED blanches, l'IRC (Ra) mesure la capacité à révéler fidèlement les couleurs des objets par rapport à une source lumineuse idéale. Un IRC plus élevé (plus proche de 100) est souhaitable pour les applications nécessitant une perception précise des couleurs.
• Angle de vision :L'angle auquel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité maximale (généralement noté 2θ½). Les angles de vision courants sont 120°, 140°, ou des faisceaux étroits spécifiques.

2.2 Paramètres électriques

Les spécifications électriques sont cruciales pour la conception du circuit et la sélection du pilote.

• Tension directe (V_F) :La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle fonctionne à un courant direct spécifié. C'est un paramètre critique pour la conception de l'alimentation et la gestion thermique. V_Fa généralement une plage (par exemple, 2,8V à 3,4V à 20mA) et dépend de la température.
• Courant direct (I_F) :Le courant de fonctionnement continu recommandé. Dépasser le courant direct maximal nominal peut réduire considérablement la durée de vie ou provoquer une défaillance immédiate.
• Tension inverse (V_R) :La tension maximale qui peut être appliquée en sens inverse sans endommager la LED. Les LED ont des tensions inverses nominales très faibles (généralement 5V).
• Dissipation de puissance :La puissance électrique convertie en chaleur (V_F* I_F), qui doit être gérée par un dissipateur thermique approprié.

2.3 Caractéristiques thermiques

Les performances et la longévité des LED sont très sensibles à la température.

• Température de jonction (T_j) :La température au niveau de la jonction p-n de la puce semi-conductrice. La T_jmaximale autorisée (par exemple, 125°C) est une limite clé de fiabilité.
• Résistance thermique (R_θJAou R_θJC) :La résistance au flux de chaleur de la jonction vers l'ambiant (JA) ou le boîtier (JC). Des valeurs de résistance thermique plus basses indiquent une meilleure capacité de dissipation thermique, essentielle pour maintenir les performances et la durée de vie.
• Courbes de déclassement en température :Graphiques montrant comment le courant direct maximal doit être réduit lorsque la température ambiante ou du boîtier augmente pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres.

3. Explication du système de classement (Binning)

En raison des variations de fabrication, les LED sont triées en classes de performance. Ce système garantit que les concepteurs reçoivent des composants dans des tolérances spécifiées.

• Classement par longueur d'onde / CCT :Les LED sont regroupées dans des plages étroites de longueur d'onde ou de CCT (par exemple, ellipses de MacAdam à 3 ou 5 pas pour les LED blanches) pour assurer la cohérence des couleurs dans un lot.
• Classement par flux lumineux :Les LED sont triées en fonction de leur flux lumineux mesuré dans des conditions de test standard, permettant la sélection de composants pour des exigences de luminosité spécifiques.
• Classement par tension directe :Le tri par plage de V_Faide à concevoir des circuits pilotes efficaces et à gérer la distribution de puissance dans les matrices.

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques fournissent une compréhension plus approfondie du comportement du composant dans des conditions variables.

• Courbe caractéristique I-V (Courant-Tension) :Montre la relation entre le courant direct et la tension directe. Elle est non linéaire, et le point de fonctionnement est défini par le circuit pilote.
• Flux lumineux relatif en fonction du courant direct :Démontre comment le flux lumineux augmente avec le courant, généralement de manière sous-linéaire à des courants élevés en raison de la baisse d'efficacité et de l'échauffement.
• Flux lumineux relatif en fonction de la température de jonction :Montre la diminution du flux lumineux lorsque la température de jonction augmente. Cet effet d'extinction thermique est une considération de conception critique.
• Distribution spectrale de puissance (SPD) :Un graphique traçant l'intensité de la lumière émise à chaque longueur d'onde. Pour les LED blanches, cela montre le pic d'excitation bleu et le spectre plus large converti par le phosphore.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

Les dimensions physiques et les détails d'assemblage sont essentiels pour la conception du PCB et l'intégration mécanique.

• Dimensions du boîtier :Dessin mécanique détaillé avec longueur, largeur, hauteur et tolérances (par exemple, 2,8mm x 3,5mm x 1,2mm pour un boîtier 2835).
• Configuration des pastilles (Empreinte) :Modèle de pastilles PCB recommandé (taille, forme et espacement des pastilles) pour assurer un soudage et une connexion thermique fiables.
• Identification de la polarité :Marquage clair (par exemple, une encoche, un coin coupé ou une marque de cathode) pour indiquer les bornes anode et cathode pour une connexion électrique correcte.
• Matériau de la lentille et du boîtier :Description de l'encapsulant (par exemple, silicone, époxy) et de la forme de la lentille (dôme, plat) qui affectent la distribution de la lumière.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

Une manipulation et un assemblage appropriés sont essentiels pour la fiabilité.

• Profil de soudage par refusion :Profil temps-température recommandé pour le soudage sans plomb (par exemple, SnAgCu) ou à l'étain-plomb, incluant la préchauffe, le maintien, la température de pic de refusion (ne dépassant généralement pas 260°C) et les vitesses de refroidissement.
• Instructions de soudage manuel :Le cas échéant, recommandations pour la température et la durée du soudage manuel.
• Sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD) :La plupart des LED sont sensibles aux ESD et nécessitent une manipulation dans une zone protégée contre les ESD en utilisant une mise à la terre appropriée.
• Conditions de stockage :Plages de température et d'humidité recommandées pour le stockage à long terme (par exemple,<40°C,<60% HR) pour prévenir l'absorption d'humidité et la dégradation.

7. Informations de conditionnement et de commande

Informations liées à la logistique et à l'approvisionnement.

• Spécifications de la bande/du rouleau :Détails de la largeur de la bande porteuse, des dimensions des alvéoles, du diamètre du rouleau et de la quantité par rouleau (par exemple, 4000 pièces par rouleau de 13 pouces).
• Règle de numérotation des modèles :Explication de la manière dont le numéro de pièce encode les attributs clés tels que la couleur, la classe de flux, la classe de tension, la CCT et le type de boîtier.
• Étiquetage et traçabilité :Description des informations imprimées sur l'étiquette du rouleau, y compris le numéro de pièce, le code de lot, la quantité et le code date.

8. Recommandations d'application

Conseils pour une mise en œuvre efficace du composant.

• Circuits d'application typiques :Exemples de schémas montrant la LED pilotée par une source de courant constant ou avec une simple résistance de limitation de courant.
• Conception de la gestion thermique :Conseils critiques sur la conception du PCB pour la dissipation thermique, comme l'utilisation de vias thermiques, une surface de cuivre adéquate et éventuellement un PCB à âme métallique (MCPCB) pour les applications haute puissance.
• Considérations de conception optique :Notes sur les optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) et l'impact de l'angle de vision de la LED sur la distribution lumineuse finale.
• Fiabilité et durée de vie :Discussion des facteurs affectant la durée de vie des LED (L70, L50), principalement déterminée par le courant de fonctionnement et la température de jonction. Recommandations de déclassement pour atteindre les durées de vie cibles.

9. Comparaison et différenciation technique

Bien que les noms spécifiques des concurrents soient omis, la fiche technique implique un produit affiné à travers trois révisions. Les points de différenciation potentiels basés sur des références industrielles courantes incluent :

• Haute efficacité lumineuse :Offrant potentiellement plus de lumens par watt par rapport aux générations précédentes ou aux produits standard, conduisant à une efficacité énergétique supérieure.
• Cohérence des couleurs supérieure :Tolérances de classement serrées pour la longueur d'onde et la CCT, réduisant la variation de couleur dans les assemblages multi-LED.
• Performance thermique robuste :Conception de boîtier à faible résistance thermique permettant des courants de pilotage plus élevés ou une meilleure longévité dans des espaces compacts.
• Haute fiabilité et longue durée de vie :Performance éprouvée d'une révision mature, avec des données soutenant le maintien du flux lumineux à long terme dans des conditions spécifiées.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Réponses aux questions de conception courantes basées sur les paramètres techniques.

• Q : Puis-je piloter cette LED avec une source de tension ?A : Non. Les LED sont des dispositifs à commande par courant. Un pilote à courant constant ou une source de tension avec une résistance de limitation de courant en série est obligatoire pour éviter l'emballement thermique et la destruction.
• Q : Pourquoi le flux lumineux de ma matrice de LED varie-t-il entre les unités ?A : Cela est probablement dû à la non-prise en compte du classement par tension directe (V_F). Lors de la connexion de LED en parallèle sans contrôle de courant individuel, les différences de V_Fprovoquent une distribution inégale du courant. Une connexion en série ou des pilotes individuels par LED sont recommandés.
• Q : La LED s'affaiblit avec le temps. Est-ce normal ?A : Oui, toutes les LED subissent une dépréciation du flux lumineux. Le taux est principalement déterminé par la température de jonction de fonctionnement. Fonctionner à ou en dessous du courant recommandé et avec une gestion thermique efficace maximisera la durée de vie (par exemple, L70 - temps pour atteindre 70% du flux lumineux initial).
• Q : Quel est l'impact du gradateur PWM sur la durée de vie de la LED ?A : Un gradateur PWM (Modulation par Largeur d'Impulsion) correctement mis en œuvre à une fréquence suffisamment élevée (>100Hz) n'affecte pas négativement la durée de vie de la LED, car il commute la LED entre les états complètement allumé et éteint sans modifier l'amplitude du courant.

11. Cas pratiques de conception et d'utilisation

Exemples illustratifs de la manière dont les paramètres du composant se traduisent dans des conceptions réelles.

• Cas 1 : Module LED linéaire pour éclairage d'encastrement architectural :Une conception utilisant 50 LED en série, pilotées par un seul pilote à courant constant. La tension directe totale est calculée en additionnant la V_Ftypique de chaque LED. La gestion thermique est réalisée en montant les LED sur une bande de PCB en aluminium, avec des calculs effectués pour garantir que la température de jonction reste inférieure à 85°C pour une durée de vie cible L90 de 50 000 heures.
• Cas 2 : Unité de rétroéclairage pour un afficheur industriel :Une matrice de 100 LED disposées en une matrice 10x10 sur un PCB FR4 standard. Pour assurer une luminosité uniforme, des LED d'une seule classe de flux lumineux sont utilisées. Une couche diffuseuse est placée sur la matrice pour homogénéiser la lumière. La conception utilise des chaînes parallèles de LED connectées en série avec des résistances d'équilibrage pour gérer les variations de V_F variations.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED est une diode semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons du matériau de type n se recombinent avec les trous du matériau de type p au niveau de la jonction, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé (par exemple, InGaN pour le bleu/vert, AlInGaP pour le rouge/ambre). Les LED blanches sont généralement créées en recouvrant une puce LED bleue d'un matériau phosphorique qui convertit une partie de la lumière bleue en longueurs d'onde plus longues (jaune, rouge), produisant ainsi de la lumière blanche.

13. Tendances et évolutions technologiques

L'industrie des LED continue d'évoluer. Bien que cette fiche technique représente un produit stable, les tendances plus larges incluent :

• Efficacité accrue :La recherche continue vise à produire plus de lumens par watt, réduisant la consommation d'énergie pour le même flux lumineux.
• Amélioration de la qualité des couleurs :Développement de phosphores et de solutions multi-puces pour atteindre des valeurs d'IRC plus élevées et des couleurs plus saturées pour des applications spécialisées.
• Miniaturisation et intégration :Tendances vers des tailles de boîtier plus petites (par exemple, micro-LED) et des modules intégrés combinant LED, pilotes et circuits de contrôle (par exemple, COB - Chip-on-Board).
• Éclairage intelligent et connecté :Intégration de capteurs, de protocoles de communication (Zigbee, Bluetooth, DALI) et de capacités IoT dans les systèmes d'éclairage, bien que cela se situe généralement au niveau du système plutôt qu'au niveau du composant décrit dans cette fiche technique.