Fiche technique d'émetteur LED 3030 - Format 3.0x3.0x2.53mm - Tension 1.8-2.6V - Puissance 1.3W - Infrarouge 730nm

1. Aperçu du produit

Cette section fournit un aperçu complet de l'émetteur LED infrarouge, détaillant sa conception, ses principales caractéristiques et ses applications principales dans les systèmes d'éclairage horticole modernes.

1.1 Description générale

Ce produit est une LED pour montage en surface (SMD) utilisant un boîtier en composé moulé époxy (EMC). Cette technologie d'encapsulation offre une fiabilité accrue, une excellente gestion thermique et des performances robustes dans des environnements exigeants. Ses dimensions compactes sont de 3,00 mm de longueur, 3,00 mm de largeur et 2,53 mm de hauteur, ce qui la rend adaptée aux configurations de PCB haute densité. Sa fonction principale est d'émettre une lumière à une longueur d'onde pic de 730 nanomètres (nm), qui se situe dans le spectre du rouge lointain, une région cruciale pour les réponses photomorphogénétiques des plantes.

1.2 Caractéristiques clés

• Taille compacte :Dimensions de 3,00 mm x 3,00 mm x 2,53 mm.
• Longueur d'onde spécifique :Longueur d'onde d'émission pic (λp) de 730 nm, ciblant le photorécepteur phytochrome.
• Conformité RoHS :Fabriquée sans plomb ni autres substances dangereuses restreintes.
• Soudabilité :Conçue pour les procédés de soudage par refusion sans plomb.
• Sensibilité à l'humidité :Classée Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) 3, nécessitant une manipulation et une pré-cuisson appropriées si exposée.
• Conditionnement :Livrée en bandes avec une quantité standard de 3000 pièces par bobine.
• Haute fiabilité :Le boîtier EMC assure des performances stables dans diverses conditions de fonctionnement.

1.3 Scénarios d'application

Cette LED est spécialement conçue pour les applications d'éclairage horticole et agricole où la lumière rouge lointain est essentielle. Les principaux cas d'utilisation incluent :

• Production commerciale de fleurs :Contrôle des cycles de floraison et de la morphologie des plantes.
• Laboratoires de culture de tissus :Promotion de phases de croissance spécifiques en environnements stériles.
• Fermes verticales et usines à plantes :Intégration dans des recettes lumineuses multi-spectrales pour une production agricole optimisée tout au long de l'année.
• Éclairage d'appoint en serre :Prolongation de la photopériode ou fourniture de qualités spectrales spécifiques pour améliorer la croissance et le développement des plantes.
• Conservation post-récolte :Applications en réfrigération pour influencer potentiellement la fraîcheur et la durée de conservation, bien que ce soit un domaine de recherche émergent.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Un examen détaillé des caractéristiques électriques, optiques et thermiques telles que définies dans les conditions d'essai standard (Ts=25°C).

2.1 Caractéristiques électriques et optiques

Le tableau ci-dessous présente les paramètres de performance critiques. Le courant d'essai pour la plupart des spécifications optiques est de 350 mA.

• Tension directe (VF) :Varie d'un minimum de 1,8 V à un maximum de 2,6 V à 350 mA. La valeur typique n'est pas spécifiée, mais la plage indique la chute de tension attendue aux bornes du composant.
• Longueur d'onde pic (λp) :Définie entre 730 nm et 740 nm. Cette répartition serrée garantit une sortie spectrale cohérente pour des applications agricoles précises.
• Flux radiant total (Φe) :Mesure la puissance optique totale émise, allant de 180 mW à 480 mW. Cette large plage nécessite un tri minutieux pour la conception des applications.
• Angle de vision (2θ½) :Approximativement 60 degrés, définissant la distribution angulaire de la lumière émise.
• Résistance thermique (R_THJ-S) :La résistance thermique jonction-point de soudure est de 14 °C/W. Cette valeur est cruciale pour la conception de la gestion thermique afin d'éviter la surchauffe.
• Courant inverse (I_R) :Maximum de 10 µA à une tension inverse de 5 V, indiquant les caractéristiques de fuite de la diode.

2.2 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Un fonctionnement à ou près de ces limites n'est pas conseillé.

• Dissipation de puissance (P_D) :Maximum 1,3 Watt. C'est la puissance totale que le boîtier peut dissiper.
• Courant direct (I_F) :Courant continu maximum de 500 mA. Un courant pulsé peut être plus élevé mais n'est pas spécifié ici.
• Tension inverse (V_R) :Maximum 5 V. La dépasser peut provoquer un claquage.
• Décharge électrostatique (ESD) :Résiste à 2000 V (Modèle du corps humain), indiquant une robustesse de manipulation modérée.
• Plages de température :Température de fonctionnement de -40°C à +85°C ; température de stockage de -40°C à +100°C.
• Température maximale de jonction (T_J) :Maximum absolu de 115°C. Le système doit être conçu pour maintenir la température de jonction bien en dessous de cette limite pendant le fonctionnement.

3. Explication du système de classement (binning)

Bien qu'un code de classement formel ne soit pas explicitement fourni dans le document, les plages de paramètres spécifiées constituent effectivement une structure de classement. Les concepteurs doivent tenir compte de ces variations lors de la conception des circuits et des moteurs d'éclairage.

• Classement par longueur d'onde :La plage de 730-740 nm est relativement étroite pour une LED rouge lointain, garantissant une cohérence spectrale cruciale pour l'activation du phytochrome chez les plantes.
• Classement par flux radiant :La large plage de sortie (180-480 mW) suggère que pour les applications nécessitant une intensité lumineuse uniforme, les LED peuvent devoir être sélectionnées ou triées en sous-groupes par le fabricant ou l'assembleur.
• Classement par tension directe :La plage de 1,8-2,6 V doit être prise en compte dans la conception du pilote, en particulier pour les réseaux connectés en série, afin d'assurer l'uniformité du courant.

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes caractéristiques typiques donnent un aperçu du comportement du composant dans différentes conditions.

4.1 Tension directe vs. Courant direct (Courbe IV)

La courbe montre une relation non linéaire typique des diodes. Au courant de fonctionnement recommandé de 350 mA, la tension directe devrait être proche du centre de la plage 1,8-2,6 V. La courbe aide à sélectionner la tension de sortie appropriée du pilote.

4.2 Intensité relative vs. Courant direct

Cette courbe démontre la caractéristique de saturation de la sortie optique. L'intensité augmente avec le courant mais peut ne pas être linéaire, surtout lorsque les effets thermiques deviennent significatifs à des courants plus élevés. Le fonctionnement autour de 350 mA semble être dans une région efficace.

4.3 Intensité relative vs. Température de boîtier

La sortie diminue lorsque la température de boîtier (T_s) augmente. Cet effet d'affaiblissement thermique est critique pour les applications horticoles où une sortie lumineuse constante sur de longues périodes est requise. Un dissipateur thermique adéquat est essentiel pour atténuer la perte de sortie.

4.4 Distribution spectrale

Le tracé spectral confirme le pic dominant à 730 nm avec une largeur à mi-hauteur (FWHM) typique commune aux LED à base d'AlGaAs. Il y a une émission minimale dans le spectre visible, ce qui en fait une source purement rouge lointain.

4.5 Diagramme de rayonnement

Le diagramme polaire illustre un modèle d'émission de type lambertien avec un angle de vision de 60 degrés, utile pour calculer la distribution spatiale de l'irradiation sur les canopées des plantes.

4.6 Courant direct vs. Température de boîtier

Cette courbe de déclassement indique que le courant direct maximal autorisé diminue lorsque la température ambiante ou du boîtier augmente. C'est un graphique crucial pour déterminer les conditions de fonctionnement sûres dans les luminaires fermés.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions et empreinte du boîtier

Les dessins mécaniques détaillés spécifient l'empreinte exacte.

• Vue de dessus/dessous :Montre le contour de 3,00 mm x 3,00 mm. L'identifiant de la cathode est marqué.
• Vue de côté :Confirme la hauteur de 2,53 mm, incluant le dôme et les broches.
• Identification de la polarité :La cathode est généralement marquée par une encoche, un chanfrein ou un autre indicateur visuel sur le boîtier. L'orientation correcte est vitale pour l'assemblage du PCB.
• Motif de pastille de soudure :Les dimensions recommandées pour l'empreinte sur PCB sont fournies pour assurer la formation fiable des joints de soudure et un alignement mécanique correct pendant la refusion.
• Tolérances :Toutes les tolérances dimensionnelles non spécifiées sont de ±0,2 mm.

5.2 Conditionnement pour assemblage automatisé

Le composant est fourni dans un conditionnement bande-bobine compatible avec les équipements standards de placement automatique SMT.

• Bande porteuse :Les dimensions pour la taille des poches, le pas et la largeur de la bande sont spécifiées pour assurer la compatibilité avec les systèmes d'alimentation.
• Dimensions de la bobine :Les détails du diamètre standard de la bobine, de la largeur et de la taille du moyeu sont fournis pour la logistique et la configuration des machines.
• Quantité par conditionnement :3000 pièces par bobine est l'unité d'emballage standard.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Instructions de soudage par refusion SMT

Cette LED est conçue pour les procédés de soudage par refusion sans plomb. Un profil de refusion typique doit être suivi :

• Étape de préchauffage :Chauffage progressif pour activer la flux et minimiser le choc thermique.
• Zone de maintien :Permet la stabilisation de la température sur l'ensemble du PCB.
• Zone de refusion :La température de pic ne doit pas dépasser la tolérance maximale du boîtier (typiquement 260°C pendant quelques secondes, bien que la valeur exacte doive être confirmée à partir des données complètes du profil). Le niveau de sensibilité à l'humidité (MSL 3) dicte que si l'emballage est ouvert, les composants doivent être utilisés dans les 168 heures ou pré-cuits avant la refusion.
• Refroidissement :Refroidissement contrôlé pour former des joints de soudure fiables.

Il est crucial d'éviter les contraintes mécaniques excessives pendant le placement et de s'assurer que le profil de soudage ne dépasse pas les limites thermiques de la LED pour éviter la fissuration de la lentille ou le délaminage interne.

7. Conditionnement et informations de commande

Bien que des numéros de pièce spécifiques soient omis selon les directives, la spécification de conditionnement est claire.

• Conditionnement standard :Bande et bobine.
• Quantité par bobine :3000 unités.
• Étiquetage :Les étiquettes de bobine incluent généralement le numéro de pièce, la quantité, le numéro de lot et le code de date pour la traçabilité.
• Emballage carton :Plusieurs bobines sont emballées dans des cartons pour l'expédition et le stockage, avec des détails sur les dimensions de la boîte et la quantité d'emballage.

8. Recommandations d'application et considérations de conception

Conception du circuit :Utilisez un pilote à courant constant adapté à la plage de tension directe. Pour les connexions en série, assurez-vous que la tension de sortie du pilote couvre la somme des VF maximums de toutes les LED plus une marge de sécurité. La connexion en parallèle n'est pas recommandée sans équilibrage de courant supplémentaire._FGestion thermique :

La résistance thermique de 14 °C/W nécessite un chemin thermique efficace. Utilisez un PCB avec suffisamment de vias thermiques et, si nécessaire, un dissipateur thermique externe. Surveillez la température au point de soudure pour garantir que la Tj reste inférieure à 115°C, et de préférence plus basse pour la longévité.Intégration optique :_JL'angle de vision de 60 degrés offre un bon équilibre entre l'étalement du faisceau et l'intensité. Pour les applications nécessitant un faisceau focalisé, des optiques secondaires peuvent être requises. Tenez compte des besoins spectraux des plantes cibles ; le 730 nm est souvent utilisé en combinaison avec des LED rouges (660 nm) et bleues pour des recettes pleine spectre.

9. Comparaison technique et différenciationComparé aux LED standard à lumière visible ou aux types de boîtiers plus anciens, ce dispositif offre des avantages spécifiques :

vs. LED à boîtier plastique :

Le boîtier EMC offre une résistance supérieure à l'humidité et aux contraintes thermiques, conduisant à une durée de vie plus longue et un maintien du flux en environnement de serre.

• vs. LED à spectre plus large :Le pic étroit à 730 nm offre une action photobiologique ciblée sans gaspiller d'énergie sur des longueurs d'onde inutilisées, améliorant ainsi l'efficacité du système (µmol/J).
• vs. Boîtiers plus grands :L'empreinte 3030 permet des réseaux à plus haute densité, permettant une distribution lumineuse plus uniforme sur une canopée.
• 10. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)Q : Quel est le courant de fonctionnement typique ?

R : Bien que le maximum absolu soit de 500 mA, les caractéristiques électriques/optiques sont testées à 350 mA, qui est probablement le point de fonctionnement recommandé pour des performances et une longévité optimales.

Q : Comment interpréter la large plage de flux radiant (180-480 mW) ?

R : Cela indique la variation naturelle de fabrication. Pour une sortie lumineuse cohérente dans un luminaire, consultez le fournisseur pour les options de classement par flux ou implémentez un contrôle par rétroaction optique dans votre système.

Q : Cette LED peut-elle être utilisée en fonctionnement pulsé ?

R : La fiche technique ne spécifie pas de valeurs pour le mode pulsé. Pour un fonctionnement pulsé (par exemple pour la recherche sur la photosynthèse), le courant instantané peut être plus élevé, mais la puissance moyenne et la température de jonction ne doivent pas dépasser les valeurs maximales absolues. Des tests spécifiques sont recommandés.

Q : À quel point la longueur d'onde de 730 nm est-elle critique pour les plantes ?

R : Elle est très spécifique. Le phytochrome, un photorécepteur clé des plantes, existe sous deux formes interconvertibles (Pr et Pfr). La lumière à 730 nm convertit principalement le Pfr en Pr, influençant des processus tels que l'évitement de l'ombre, l'initiation de la floraison et la germination des graines.

11. Cas pratiques et exemples de mise en œuvre

Étude de cas 1 : Production de laitue en ferme verticale

Dans une ferme verticale à plusieurs niveaux, des réseaux de ces LED 730 nm sont combinés avec des LED rouges 660 nm et bleues 450 nm. La lumière rouge lointain est utilisée pendant la phase finale de croissance pour favoriser l'expansion des feuilles et réduire l'élongation, produisant ainsi une tête de laitue plus compacte et commercialisable. La taille du boîtier 3030 permet un placement dense sur des modules linéaires, assurant une couverture lumineuse uniforme.

Étude de cas 2 : Contrôle de la floraison des fraises en serre

Dans une serre traditionnelle, ces LED sont installées en tant qu'éclairage d'appoint. En fournissant une faible intensité de lumière à 730 nm en fin de journée (éclairage de fin de journée), les producteurs peuvent manipuler l'équilibre du phytochrome pour induire et synchroniser la floraison des plants de fraisier, conduisant à des récoltes plus prévisibles et à plus haut rendement.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Il s'agit d'une diode électroluminescente à semi-conducteur. Lorsqu'une tension directe est appliquée entre l'anode et la cathode, les électrons et les trous se recombinent dans la région active de la puce semi-conductrice (typiquement à base d'arséniure d'aluminium-gallium - AlGaAs pour cette longueur d'onde). Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons. L'énergie de bande interdite spécifique du matériau semi-conducteur détermine la longueur d'onde de la lumière émise. Pour 730 nm, l'énergie de bande interdite est d'environ 1,7 électron-volt (eV). Le boîtier EMC sert à protéger la puce semi-conductrice délicate, à fournir une lentille optique primaire pour façonner le faisceau et à faciliter la dissipation de la chaleur loin de la puce.

13. Tendances de développement des LED pour l'éclairage horticole

Le marché des LED horticoles évolue rapidement. Les principales tendances pertinentes pour ce produit incluent :

Augmentation de l'efficacité :

La R&D continue vise à améliorer l'efficacité énergétique (flux radiant par watt électrique) des LED rouge lointain, réduisant le coût opérationnel des lampes de culture.

• Fiabilité améliorée :Améliorations supplémentaires des matériaux de boîtier EMC et autres pour résister à des températures et une humidité plus élevées pour des durées de vie encore plus longues (visant souvent 50 000+ heures).
• Réglage spectral :Bien qu'il s'agisse d'un émetteur monochromatique, il y a un intérêt croissant pour les boîtiers multi-puces ou les nouveaux luminophores qui combinent plusieurs longueurs d'onde (par exemple, rouge profond et rouge lointain) dans un seul boîtier pour simplifier la conception du système.
• Éclairage intelligent et dynamique :Intégration avec des capteurs et des systèmes de contrôle pour fournir des spectres et des intensités lumineuses variables basés sur les besoins en temps réel des plantes, le stade de la culture ou les conditions environnementales. La performance constante de dispositifs comme cette LED 730 nm est fondamentale pour de tels systèmes d'agriculture de précision.
• Standardisation :Développement de normes industrielles pour mesurer et rapporter des métriques pertinentes en horticulture, telles que le flux de photons dans la plage de densité de flux de photons photosynthétiques (PPFD) et le flux de photons spécifique pour le rayonnement rouge lointain.
• Standardization:Development of industry standards for measuring and reporting horticulturally relevant metrics, such as photon flux in the photosynthetic photon flux density (PPFD) range and specific photon flux for far-red radiation.