Fiche technique LED puissance moyenne 3020 - Dimensions 3.0x2.0mm - Tension 3.4V - Puissance 0.5W - Blanc froid/neutre/chaud - Document technique FR

Vue d'ensemble du produit

La série 3020 représente une solution LED puissance moyenne haute performance conçue pour les applications d'éclairage général. Utilisant un boîtier en composé moulé époxy renforcé thermiquement (EMC), cette LED offre un excellent équilibre entre efficacité lumineuse, fiabilité et rapport coût-efficacité. Le positionnement principal de ce produit se situe sur les marchés de la rénovation et de l'éclairage général, ciblant les applications où un rendement lumineux élevé par euro et une bonne qualité de couleur sont primordiaux. Ses principaux avantages incluent l'un des meilleurs rapports lumen par watt et lumen par euro de sa catégorie, un boîtier robuste capable de supporter jusqu'à 0,8W, et un indice de rendu des couleurs (IRC) de 80 ou plus. Le marché cible englobe un large éventail de solutions d'éclairage, du remplacement direct des lampes traditionnelles à l'éclairage architectural et décoratif.

Analyse approfondie des paramètres techniques

Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances électro-optiques sont spécifiées dans des conditions de test standard de 150mA de courant direct (IF) et une température ambiante (Ta) de 25°C. La famille de produits offre des températures de couleur corrélées (TCC) allant du blanc chaud (2580K-3220K) au blanc froid (5310K-7040K). Pour une variante typique de blanc neutre (par exemple, T3450811C), le flux lumineux peut atteindre jusqu'à 68 lumens. Une caractéristique clé est l'indice de rendu des couleurs (IRC ou Ra) minimum garanti de 80 pour tous les bins, assurant une bonne fidélité des couleurs. La distribution spatiale de la lumière est caractérisée par un angle de vision large (2θ1/2) de 110 degrés, fournissant un éclairage uniforme. Il est important de noter les tolérances de mesure spécifiées : ±7% pour le flux lumineux et ±2 pour l'IRC.

Paramètres électriques et thermiques

Les caractéristiques électriques définissent les limites opérationnelles. La tension directe typique (VF) est de 3,4V à 150mA, avec une tolérance de ±0,1V. Les valeurs maximales absolues sont critiques pour une conception fiable : le courant direct continu maximal (IF) est de 240mA, avec un courant pulsé (IFP) de 300mA autorisé dans des conditions spécifiques (largeur d'impulsion ≤ 100µs, rapport cyclique ≤ 1/10). La dissipation de puissance maximale (PD) est de 816mW. La gestion thermique est facilitée par une faible résistance thermique (Rth j-sp) de 21°C/W (jonction au point de soudure), essentielle pour maintenir les performances et la longévité. La température de jonction maximale admissible (Tj) est de 115°C.

Explication du système de binning

Binning de longueur d'onde / température de couleur

La cohérence de couleur des LED est contrôlée via une structure de binning précise basée sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. Le système utilise des bins elliptiques définis par un point central (coordonnées x, y), un demi-grand axe (a), un demi-petit axe (b) et un angle de rotation (Φ). Par exemple, le bin 40M5 pour le blanc neutre a un centre à (0,3825, 0,3798). Le binning pour les températures de couleur entre 2600K et 7000K suit la norme Energy Star, garantissant une cohérence de couleur serrée pour les applications nécessitant une lumière blanche uniforme. L'incertitude de mesure pour les coordonnées de couleur est de ±0,007.

Binning du flux lumineux

Le rendement lumineux est également catégorisé en bins pour garantir les performances. Chaque bin de couleur (par exemple, 27M5, 30M5) est subdivisé en rangs de flux lumineux identifiés par des codes comme E7, E8, F1, etc. Par exemple, dans le bin de couleur 30M5, une LED avec un code de flux F1 aura un flux lumineux compris entre 66 et 70 lumens à 150mA. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec un rendement lumineux prévisible pour les besoins spécifiques de leur application.

Binning de la tension directe

Pour faciliter la conception de circuit et l'adaptation du courant, notamment dans les réseaux multi-LED, la tension directe est triée en trois rangs : Code 1 (2,8V - 3,0V), Code 2 (3,0V - 3,2V) et Code 3 (3,2V - 3,4V). Cela aide à prédire les exigences de l'alimentation et à gérer plus efficacement les charges thermiques.

Analyse des courbes de performance

Caractéristiques Courant-Tension (I-V) et Courant-Flux lumineux (I-Φ)

La figure 3 illustre la relation entre le courant direct et le flux lumineux relatif. La sortie est quasi linéaire jusqu'au courant de fonctionnement recommandé, montrant une bonne efficacité. La figure 4 montre la courbe de la tension directe en fonction du courant, essentielle pour la conception du driver. Le coefficient de température positif de la tension est évident, ce qui signifie que VF diminue lorsque la température augmente, un comportement typique des LED.

Dépendance à la température

La variation des performances avec la température est un facteur de conception critique. La figure 6 montre que le flux lumineux relatif diminue lorsque la température ambiante (Ta) augmente, soulignant l'importance de la gestion thermique pour maintenir le rendement lumineux. La figure 7 démontre la diminution de la tension directe avec l'augmentation de la température. La figure 8 fournit une courbe de déclassement pour le courant direct maximal admissible en fonction de la température ambiante, cruciale pour garantir la fiabilité dans différentes conditions de fonctionnement.

Distribution spectrale et angulaire

La figure 1 fournit la distribution spectrale relative de puissance, qui définit la qualité de couleur et la TCC. La figure 2 représente la distribution de l'angle de vision (diagramme de rayonnement spatial), confirmant le large angle de faisceau de 110 degrés pour un éclairage uniforme.

Déplacement de couleur avec la température

La figure 5 trace le déplacement des coordonnées de chromaticité CIE x, y avec l'augmentation de la température ambiante (de 25°C à 85°C). Cette information est vitale pour les applications où la stabilité de la couleur en fonction de la température est une exigence.

Recommandations de soudure et d'assemblage

La LED est compatible avec les procédés de soudure par refusion sans plomb. La température de soudure maximale absolue est de 230°C ou 260°C pour une durée maximale de 10 secondes. Il est impératif de suivre le profil de refusion recommandé pour éviter les dommages thermiques au boîtier EMC et à la puce interne. La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C, et la plage de température de stockage est identique. Il faut veiller à ne pas dépasser les valeurs maximales absolues pendant le fonctionnement, car cela peut causer des dommages irréversibles à la LED.

Recommandations d'application

Scénarios d'application typiques

La fiche technique identifie plusieurs applications clés : rénovation de lampes traditionnelles (comme les lampes à incandescence ou fluocompactes), éclairage général intérieur et extérieur, rétroéclairage pour panneaux de signalisation intérieurs/extérieurs, et éclairage architectural/décoratif. La combinaison d'une haute efficacité, d'un bon IRC et d'un large angle de faisceau la rend adaptée à ces usages diversifiés.

Considérations de conception

Les concepteurs doivent porter une attention particulière à la gestion thermique. En utilisant la valeur de résistance thermique fournie (21°C/W), un dissipateur thermique approprié doit être calculé pour maintenir la température de jonction en dessous de 115°C dans les pires conditions de fonctionnement. La courbe de déclassement du courant (Fig. 8) doit être suivie pour les applications à haute température ambiante. Pour un rendement lumineux constant, un driver à courant constant est recommandé plutôt qu'un driver à tension constante. Lors de la conception de réseaux multi-LED, envisagez d'utiliser des LED provenant des mêmes bins de tension et de flux pour garantir une luminosité uniforme et un partage du courant.

Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED puissance moyenne traditionnelles en boîtier plastique, le boîtier EMC offre des performances thermiques nettement supérieures, permettant des courants d'attaque et des dissipations de puissance plus élevés (jusqu'à 0,8W) tout en maintenant la fiabilité. Cela se traduit par un flux lumineux plus élevé pour un boîtier de taille similaire. L'IRC garanti de 80+ offre un avantage concurrentiel dans les applications où la qualité de couleur est importante, par rapport aux offres standard avec un IRC inférieur. Le large angle de vision de 110 degrés est avantageux pour les applications nécessitant un éclairage large et uniforme sans optique secondaire.

Foire aux questions (basée sur les paramètres techniques)

Q: What is the maximum power I can drive this LED at?
A: The absolute maximum power dissipation is 816mW. However, the recommended operating condition is based on 0.5W nominal. Operating at higher power requires excellent thermal management to stay within the junction temperature limit.

Q: How do I interpret the luminous flux bins (E7, F1, etc.)?
A: These codes represent ranges of luminous output at 150mA. You must cross-reference the code with the specific color bin table (Table 6) to find the minimum and maximum lumen values for that group.

Q: Can I use a constant voltage source to drive this LED?
A: It is not recommended. LEDs are current-driven devices. A small change in forward voltage can cause a large change in current, potentially exceeding maximum ratings. Always use a constant current driver or a circuit that actively limits current.

Q: What is the impact of the ±7% flux tolerance?
A: This means the actual measured luminous flux of a production LED can vary by ±7% from the typical value listed in the datasheet. The binning system helps control this variation by grouping LEDs into tighter flux ranges.

Cas d'utilisation pratique

Scenario: Designing a 10W LED Bulb Retrofit
A designer aims to create an A19 bulb replacement using this 3020 LED. Targeting 800 lumens, they might use 16 LEDs driven at approximately 140mA each (slightly below the test current for better efficacy and thermal headroom). They would select LEDs from the same color bin (e.g., 40M5 for 4000K Neutral White) and a consistent flux bin (e.g., F1) to ensure color and brightness uniformity. The total forward voltage for 16 LEDs in series would be roughly 16 * 3.4V = 54.4V, dictating the driver specifications. A properly designed aluminum PCB with thermal vias would be necessary to sink the heat from the 10W total dissipation, keeping individual junction temperatures well below the 115°C maximum.

Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés. La lumière blanche dans cette LED est généralement générée en utilisant une puce semi-conductrice émettant du bleu recouverte d'une couche de phosphore. Une partie de la lumière bleue est convertie par le phosphore en longueurs d'onde plus longues (jaune, rouge), et le mélange de lumière bleue et de lumière convertie par le phosphore apparaît blanc à l'œil humain. Le boîtier EMC sert à protéger la puce semi-conductrice et les fils de liaison, à fournir une lentille optique primaire, et surtout, à offrir un chemin pour une conduction thermique efficace loin de la jonction.

Tendances technologiques

Le segment des LED puissance moyenne continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée (lumens par watt) et une fiabilité accrue à moindre coût. Les tendances clés incluent l'adoption de matériaux de boîtier plus robustes comme l'EMC et la céramique pour permettre des températures et des courants de fonctionnement plus élevés, conduisant à une densité lumineuse plus élevée. Il y a une poussée continue pour améliorer la technologie des phosphores afin d'atteindre des valeurs d'indice de rendu des couleurs (IRC) plus élevées et une qualité de couleur plus cohérente d'un lot à l'autre. De plus, l'intégration de plusieurs puces dans un seul boîtier (COB - Chip-on-Board ou puissance moyenne multi-puces) est une tendance pour simplifier l'assemblage et réduire les coûts du système pour les applications à haut flux lumineux. La poussée vers l'éclairage intelligent influence également la conception des LED, avec un accent sur la compatibilité avec les protocoles de gradation et les systèmes de blanc réglable.