Fiche technique LED puissance moyenne 3030 - Format 3.0x3.0mm - Tension 5.0-5.4V - Puissance 1.2W - Blanc froid/neutre/chaud - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une série de LED de puissance moyenne utilisant un format 3030 (3.0mm x 3.0mm) et un boîtier EMC (Epoxy Molding Compound) avancé. Cette série est conçue pour offrir un équilibre optimal entre efficacité lumineuse, fiabilité et rapport coût-efficacité, ce qui en fait un choix de premier plan dans le segment de puissance moyenne. La philosophie de conception centrale repose sur la gestion thermique et les performances optiques, permettant un fonctionnement à des niveaux de puissance allant jusqu'à 1.5W.

Les marchés cibles principaux de cette série de LED incluent les solutions d'éclairage de rénovation conçues pour remplacer les lampes à incandescence ou fluorescentes traditionnelles, l'éclairage général pour les espaces résidentiels et commerciaux, le rétroéclairage pour les enseignes intérieures et extérieures, ainsi que les applications d'éclairage architectural ou décoratif où la performance et la qualité esthétique sont primordiales.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques électro-optiques

All measurements are standardized at a forward current (I_F) of 25mA and an ambient temperature (T_a) of 25°C with 60% relative humidity. The product line offers a range of Correlated Color Temperatures (CCT) from warm white (2725K) to cool white (6530K), catering to diverse lighting needs. A minimum Color Rendering Index (CRI or R_a) of 80 ensures good color fidelity for general lighting applications.

The luminous flux output is categorized by both color bin and flux rank. Typical luminous flux values range from approximately 122 lumens to 156 lumens at the test condition of 25mA, depending on the specific CCT and flux bin. It is critical to note the stated measurement tolerances: ±7% for luminous flux and ±2 for CRI. The forward voltage (V_F) typically falls between 5.0V and 5.4V at 25mA, with a specified measurement tolerance of ±0.5V.

2.2 Paramètres électriques et thermiques

The absolute maximum ratings define the operational boundaries for reliable performance. The maximum continuous forward current (I_F) is 30mA, with a pulsed forward current (I_FP) of 40mA allowed under specific conditions (pulse width ≤ 100µs, duty cycle ≤ 1/10). The maximum power dissipation (P_D) is 1.5W. Exceeding these ratings may cause permanent degradation or failure.

Thermal management is a key strength of the EMC package. The thermal resistance from the junction to the solder point (R_{th j-sp}) is specified at a typical value of 11 °C/W. This low thermal resistance facilitates efficient heat transfer from the LED chip to the printed circuit board (PCB), helping to maintain a lower junction temperature (T_j), which is critical for long-term lumen maintenance and reliability. The maximum allowable junction temperature is 115°C.

3. Explication du système de classement (binning)

3.1 Classement par couleur (CCT)

Les LED sont méticuleusement triées en lots de couleur précis en fonction de leurs coordonnées chromatiques sur le diagramme CIE 1931. La structure de classement pour les CCT entre 2600K et 7000K suit la norme Energy Star, garantissant une cohérence de couleur dans une zone définie. Chaque code couleur (par ex., 27M5, 30M5) correspond à un point central spécifique (coordonnées x, y) et à une zone de tolérance elliptique définie par des axes majeur/mineur (a, b) et un angle (φ). L'incertitude de mesure pour les coordonnées de couleur est de ±0.007.

3.2 Classement par flux lumineux

En plus de la couleur, les LED sont également triées selon leur flux lumineux au courant de test standard. Les rangs de flux sont désignés par des codes (par ex., 2E, 2F, 2G, 2H), chacun représentant une plage spécifique de lumens (par ex., 122-130 lm, 130-139 lm). Ce classement bidimensionnel (couleur et flux) permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à la fois aux exigences de chromaticité et de luminosité de leur application, garantissant ainsi l'uniformité du produit d'éclairage final.

3.3 Classement par tension directe

Forward voltage is also categorized to aid in circuit design, particularly for applications involving multiple LEDs in series. Voltage bins are defined by codes (e.g., 1, 2) with specified minimum and maximum voltage ranges (e.g., 4.6-4.8V, 4.8-5.0V). Matching V_F bins can help achieve more uniform current distribution and simplified driver design.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Caractéristiques courant-tension et flux lumineux

La figure 3 illustre la relation entre le courant direct et le flux lumineux relatif. La sortie est sous-linéaire ; augmenter le courant au-delà de la plage recommandée de 25-30mA donne des rendements lumineux décroissants tout en augmentant significativement la génération de chaleur et la contrainte sur le composant. La figure 4 montre la courbe tension directe en fonction du courant, essentielle pour concevoir le circuit de limitation de courant approprié.

4.2 Dépendance à la température

The performance of LEDs is highly temperature-sensitive. Figure 6 demonstrates that relative luminous flux decreases as ambient temperature (T_a) increases. Figure 7 shows that forward voltage typically decreases with rising temperature. Figure 5 details the shift in chromaticity coordinates (CIE x, y) with temperature, which is crucial for applications requiring stable color points across operating conditions. Figure 8 is critical for thermal design, showing the derating curve for maximum allowable forward current as a function of ambient temperature for two different junction-to-ambient thermal resistance scenarios (35°C/W and 55°C/W).

4.3 Distribution spectrale et angulaire

Figure 1 provides the relative spectral power distribution, which defines the light's color quality. Figure 2 depicts the spatial radiation pattern (viewing angle distribution). The typical viewing angle (2θ_1/2), where intensity is half the peak value, is 110 degrees, indicating a wide, Lambertian-like emission pattern suitable for general diffuse lighting.

5. Guide d'assemblage et de manipulation

5.1 Brasage par refusion

Ces LED sont compatibles avec les procédés de brasage par refusion sans plomb. Le profil de température de brasage maximum ne doit pas dépasser 230°C ou 260°C pendant une durée de 10 secondes, comme spécifié dans les valeurs maximales absolues. Il est impératif de suivre le profil de refusion recommandé par le fabricant pour éviter un choc thermique ou des dommages au boîtier EMC et à la fixation interne de la puce.

5.2 Stockage et manipulation

La plage de température de stockage recommandée est de -40°C à +85°C. Pour éviter l'absorption d'humidité, qui peut provoquer l'effet "popcorn" pendant la refusion, les LED doivent être stockées dans un environnement sec, généralement dans des sacs barrières à l'humidité scellés avec un dessiccant. Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées lors de la manipulation, car les composants ont une tension de tenue ESD de 1000V (Modèle du corps humain).

6. Notes d'application et considérations de conception

6.1 Gestion thermique

Un dissipateur thermique efficace est le facteur le plus important pour atteindre les performances nominales et la longévité. La faible résistance thermique jonction-point de soudure de 11 °C/W n'est efficace que si la conception du circuit imprimé et du système facilite la dissipation de la chaleur. L'utilisation de circuits imprimés à âme métallique (MCPCB) ou de cartes avec des vias thermiques adéquats est fortement recommandée pour les applications fonctionnant à ou près du courant/puissance maximum. La courbe de déclassement (Fig. 8) doit être utilisée pour déterminer le courant de fonctionnement sûr pour l'environnement thermique réel de l'application.

6.2 Alimentation électrique

A constant current driver is mandatory for reliable operation. The driver should be designed to supply a stable current up to the maximum of 30mA, accounting for the forward voltage bin and its negative temperature coefficient. For designs using multiple LEDs in series, consider the voltage binning to ensure the total string voltage is within the driver's output range. Parallel connections are generally not recommended without additional balancing circuitry due to V_F variations.

6.3 Intégration optique

Le large angle de vision de 110 degrés rend ces LED adaptées aux applications nécessitant un éclairage large et uniforme sans optique secondaire. Pour l'éclairage directionnel, des optiques primaires appropriées (lentilles) ou des réflecteurs peuvent être utilisés. Le haut IRC (≥80) les rend excellentes pour l'éclairage de vente au détail, l'éclairage de travail et d'autres environnements où la perception précise des couleurs est importante.

7. Comparaison technique et avantages

Le principal facteur différenciant de cette série 3030 EMC réside dans sa technologie de boîtier. Comparé aux plastiques traditionnels PPA (Polyphthalamide) ou PCT, le matériau EMC offre une conductivité thermique supérieure, une meilleure résistance aux températures élevées et une meilleure résistance au jaunissement et à la dégradation causés par l'exposition aux UV et à la chaleur. Cela se traduit par des performances optiques plus stables sur la durée de vie de la LED, maintenant à la fois le flux lumineux et le point de couleur mieux que les alternatives à boîtier plastique.

La combinaison du boîtier EMC robuste, de la haute efficacité lumineuse et du classement multidimensionnel précis offre un avantage significatif dans les applications exigeant une haute fiabilité, une longue durée de vie et une qualité constante, telles que les luminaires commerciaux et les enseignes extérieures.

8. Foire aux questions (FAQ)

Q: What is the actual power consumption at the typical operating point?
A: At the test condition of I_F=25mA and V_F=5.4V (typical max), the power is 25mA * 5.4V = 135mW. The "1.2W Series" designation refers to its capability and thermal package rating, not the standard operating point.

Q: How does the luminous flux change if I drive the LED at 30mA instead of 25mA?
A: Refer to Figure 3. The relative luminous flux increases with current but not linearly. Driving at 30mA will yield more light but also generate significantly more heat. You must ensure the junction temperature remains below 115°C by implementing excellent thermal management, as per the derating curve in Figure 8.

Q: Can I use these LEDs for outdoor applications?
A: Yes, the EMC package offers good environmental resistance. However, for outdoor use, the entire luminaire must be properly sealed and designed to manage condensation and environmental stresses. The operating temperature range of -40°C to +85°C supports most outdoor conditions.

Q: Why is the forward voltage tolerance ±0.5V important?
A: This tolerance impacts the design of the power supply, especially when connecting multiple LEDs in series. The driver must accommodate the total possible voltage range of the string. Selecting LEDs from the same voltage bin (Table 7) can simplify driver design and improve system efficiency.

9. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scenario: Designing a 1200lm LED Panel Light for Office Use.
A designer aims to create a 600mm x 600mm LED panel light with a neutral white color (4000K, CRI>80) and an output of 1200 lumens.

Component Selection: The designer selects the T3C40821C-**AA model (Neutral White, 3985K typical). From Table 6, for the 40M5 color bin, a flux rank of 2H offers 148-156 lumens at 25mA. Choosing the typical value of 152 lm for calculation.

Quantity Calculation: To achieve 1200 lm, approximately 1200 lm / 152 lm per LED ≈ 8 LEDs are needed at 25mA each.

Thermal & Electrical Design: The 8 LEDs will be arranged on an aluminum MCPCB. Total power at 25mA and typical V_F (5.2V): 8 * (0.025A * 5.2V) = 1.04W. The thermal design must ensure the LED solder point temperature remains low enough to keep the junction below 115°C, utilizing the R_{th j-sp} of 11°C/W. A constant current driver outputting 25mA with a voltage compliance covering 8 * V_F (considering bin 2: 4.8-5.0V) is selected.

Outcome: This design leverages the LED's high efficacy and EMC thermal performance to create a reliable, efficient, and uniform office lighting fixture.

10. Principes techniques et tendances

10.1 Principe de fonctionnement

Ces LED sont basées sur la technologie des semi-conducteurs. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons et les trous se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). Les matériaux spécifiques et la structure des couches semi-conductrices déterminent la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Un revêtement de phosphore est appliqué sur la puce émettant du bleu pour convertir une partie de la lumière bleue en longueurs d'onde plus longues, créant le large spectre de lumière blanche avec la CCT et l'IRC souhaitées.

10.2 Tendances de l'industrie

Le segment des LED de puissance moyenne continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée (lumens par watt) et une fiabilité améliorée à des points de coût compétitifs. Les tendances clés incluent l'adoption généralisée des boîtiers EMC et d'autres matériaux de type céramique pour de meilleures performances thermiques et une plus longue durée de vie. Il y a également un fort accent sur l'amélioration de la qualité et de la cohérence des couleurs, avec des normes de classement plus strictes et des options d'IRC plus élevées devenant courantes. De plus, l'intégration des pilotes et la contrôlabilité intelligente deviennent de plus en plus importantes pour les systèmes d'éclairage de nouvelle génération. La plateforme 3030 EMC représente une solution mature et optimisée dans le cadre de ces développements industriels en cours.