Fiche technique LED 3030 - LED de puissance moyenne - 3.0x3.0mm - 2.0-2.4V - 0.35W - Rouge/Jaune - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La série 3030 représente une solution de LED de puissance moyenne conçue pour des applications d'éclairage à haute efficacité et rentables. Cette famille de produits utilise une technologie de boîtier en CME (Composé de Moulage Époxy), ce qui contribue à ses excellentes performances thermiques et sa fiabilité. Les objectifs de conception principaux sont de fournir un flux lumineux et une efficacité (lm/W) élevés tout en maintenant un coût par lumen (lm/$) compétitif, la rendant adaptée à une large gamme d'utilisations dans l'éclairage automobile et général.

1.1 Caractéristiques et avantages

• Flux lumineux et efficacité élevés :Conçue pour fournir un flux lumineux supérieur, permettant des solutions d'éclairage plus lumineuses et plus économes en énergie.
• Conçue pour un fonctionnement à courant élevé :Capable d'une performance stable à des courants de commande élevés, offrant une flexibilité de conception.
• Faible résistance thermique :Le boîtier CME et le chemin thermique efficace (Rth j-sp aussi bas que 14 °C/W) assurent une dissipation thermique efficace, ce qui est crucial pour maintenir la longévité de la LED et la stabilité de sa couleur.
• Application de soudage par refusion sans plomb :Compatible avec les procédés standards de soudage par refusion sans plomb, facilitant l'intégration dans les lignes d'assemblage automatisées.

1.2 Applications clés

Cette série de LED est particulièrement adaptée à l'éclairage de signalisation automobile et à diverses applications d'indicateurs en raison de ses options de couleur et de son profil de performance.

• Feu de clignotant
• Feu stop additionnel central (CHMSL)
• Feu stop
• Feu de signalisation
• Feu arrière

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Tous les paramètres sont spécifiés dans une condition de test de Courant Direct (IF) = 150 mA, Température Ambiante (Ta) = 25°C et Humidité Relative (HR) = 60% sauf indication contraire. Les tolérances de mesure doivent être prises en compte pour les marges de conception.

2.1 Caractéristiques électro-optiques

Les métriques de performance fondamentales définissent la sortie lumineuse et le comportement électrique de base dans des conditions de fonctionnement standard.

• Flux lumineux typique :19 lm pour les variantes Rouge et Jaune à 150 mA. La valeur minimale garantie est de 17 lm. Notez que le tableau du flux lumineux est à titre indicatif, et les mesures réelles ont une tolérance de ±7%.
• Longueur d'onde dominante (WD) :Rouge : 620-630 nm ; Jaune : 585-595 nm. Ceci définit la couleur perçue de la LED.
• Angle de vision (2θ1/2) :Une valeur typique de 120°, indiquant un faisceau large adapté à l'éclairage de zone et à la signalisation.

2.2 Paramètres électriques et thermiques

Ces paramètres sont cruciaux pour la conception de l'alimentation et la gestion thermique.

• Tension directe (VF) :Rouge : Typ. 2,0V, Max. 2,4V ; Jaune : Typ. 2,2V, Max. 2,4V à 150 mA. La tolérance est de ±0,08V.
• Courant inverse (IR) :Maximum 10 µA à une Tension Inverse (VR) de 5V.
• Résistance thermique, Jonction au Point de Soudure (Rth j-sp) :Rouge : 14 °C/W ; Jaune : 16 °C/W. Cette faible valeur est essentielle pour gérer la température de jonction.
• Immunité aux Décharges Électrostatiques (ESD) :Résiste à 8000V (Modèle du Corps Humain), indiquant une bonne robustesse à la manipulation.

2.3 Valeurs maximales absolues

Dépasser ces limites peut causer des dommages permanents au composant. Le fonctionnement doit toujours rester dans ces limites.

• Courant direct (IF) :Rouge : 350 mA (CC) ; Jaune : 240 mA (CC).
• Courant direct pulsé (IFP) :Rouge : 400 mA ; Jaune : 300 mA. Condition : Largeur d'impulsion ≤ 100 µs, Rapport cyclique ≤ 1/10.
• Puissance dissipée (PD) :Rouge : 840 mW ; Jaune : 624 mW.
• Tension inverse (VR) :5 V.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +105°C.
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +105°C.
• Température de jonction (Tj) :125°C (maximum).
• Température de soudure (Tsld) :260°C pendant 10 secondes (ou 230°C).

Note critique :Les propriétés de la LED peuvent se dégrader si le fonctionnement dépasse la plage de paramètres spécifiée. Il faut veiller à ce que la puissance dissipée ne dépasse pas la valeur maximale absolue.

3. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques donnent un aperçu du comportement de la LED dans des conditions variables, ce qui est essentiel pour une conception de système robuste.

3.1 Distribution spectrale relative

Le tracé spectral (Fig. 1) montre la caractéristique d'émission à bande étroite de ces LED. La LED Rouge culmine dans la plage 620-630 nm, tandis que la LED Jaune culmine dans la plage 585-595 nm. Cette information est vitale pour les applications sensibles à la couleur.

3.2 Caractéristiques du courant direct

Flux lumineux vs. Courant (Fig. 2) :Le flux lumineux relatif augmente avec le courant direct mais finira par saturer. Fonctionner à ou en dessous du courant recommandé assure une efficacité et une durée de vie optimales.

Tension directe vs. Courant (Fig. 3) :La courbe V-I montre le comportement typique d'une diode. La tension augmente de manière logarithmique avec le courant. Cette courbe est nécessaire pour concevoir des alimentations à courant constant.

3.3 Caractéristiques de dépendance à la température

Flux lumineux vs. Température ambiante (Fig. 4) :La sortie lumineuse diminue lorsque la température ambiante augmente. Cette déclassement doit être pris en compte dans la conception thermique pour maintenir une sortie lumineuse constante.

Tension directe vs. Température ambiante (Fig. 5) :La tension directe diminue généralement avec l'augmentation de la température (coefficient de température négatif). Ceci peut être utilisé dans certains circuits de détection de température.

Courant direct maximum vs. Température ambiante (Fig. 6) :Cette courbe de déclassement est peut-être la plus critique pour la fiabilité. Elle montre le courant continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante (en supposant une résistance thermique jonction-ambiante, Rθj-a, de 40°C/W). Par exemple, le courant de la LED Rouge doit être réduit de 350 mA à ~81°C à environ 104 mA à 105°C ambiant. Ignorer cette courbe risque une surchauffe et une dépréciation rapide du lumen.

4. Explication du système de tri

Pour assurer la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en lots. Les concepteurs doivent spécifier les codes de lot requis.

4.1 Tri par longueur d'onde (Couleur)

La longueur d'onde dominante est triée dans des plages spécifiques (lots) avec une tolérance de mesure de ±1 nm.

• Rouge :Lot 1 : 620-625 nm ; Lot 2 : 625-630 nm.
• Jaune :Lot 1 : 585-590 nm ; Lot 2 : 590-595 nm.

4.2 Tri par flux lumineux

Les LED sont regroupées en fonction de leur sortie lumineuse à 150 mA, avec une tolérance de mesure de ±7%.

• Code AG :14 lm à 18 lm
• Code AH :18 lm à 22 lm
• Code AJ :22 lm à 26 lm

La valeur typique de 19 lm se situe dans le lot AH.

4.3 Tri par tension directe

La tension directe est également triée pour aider à la conception de l'alimentation pour une distribution de courant cohérente dans les réseaux multi-LED. La tolérance de mesure est de ±0,08V. Les codes et plages de tension spécifiques (par exemple, V1, V2) sont définis dans le tableau complet de la fiche technique (Tableau 7), catégorisant la plage typique de 2,0V-2,4V.

5. Directives d'application et de conception

5.1 Gestion thermique

Un dissipateur thermique efficace est non négociable. Utilisez la valeur de résistance thermique (Rth j-sp) pour calculer l'élévation de la température de jonction (Tj) au-dessus de la température du point de soudure. La formule est : ΔTj = PD * Rth j-sp. Assurez-vous que Tj reste toujours en dessous de 125°C, de préférence plus bas pour une durée de vie maximale. La courbe de déclassement (Fig. 6) fournit une directive directe pour les limites de courant en fonction de la température ambiante.

5.2 Alimentation électrique

Ces LED doivent être alimentées par une source de courant constant, et non par une source de tension constante. L'alimentation doit être conçue pour fournir le courant requis (par exemple, 150 mA) tout en s'adaptant à la plage de tension directe du lot et à son coefficient de température négatif. Envisagez de mettre en œuvre une protection contre les surtempératures pour réduire le courant si le système surchauffe.

5.3 Soudage et manipulation

Suivez le profil de refusion recommandé avec une température de pic de 260°C pendant 10 secondes. Évitez les contraintes mécaniques sur le boîtier. Observez les précautions ESD standard lors de la manipulation et de l'assemblage, comme spécifié par la classification 8000V HBM.

6. Comparaison technique et considérations

Le boîtier 3030 CME offre un équilibre entre les boîtiers PLCC moins chers mais thermiquement limités et les boîtiers à base de céramique plus puissants mais plus coûteux. Son principal différentiateur est la performance thermique améliorée du matériau CME par rapport aux plastiques standards, permettant des courants de commande plus élevés et un meilleur maintien du flux lumineux par rapport aux LED de puissance moyenne traditionnelles. Lors de la sélection d'un lot, considérez le compromis entre une cohérence de couleur plus stricte (lots plus étroits) et le coût/la disponibilité potentiels.

7. Questions fréquemment posées (Basées sur les paramètres techniques)

7.1 Puis-je alimenter cette LED à 300 mA ?

Alimenter la LED Rouge à 300 mA dépasse sa valeur maximale absolue en courant continu de 350 mA mais est inférieur à la valeur pulsée. Bien qu'elle puisse initialement produire plus de lumière, cela augmentera significativement la température de jonction, entraînant une dépréciation rapide du flux lumineux, un décalage de couleur et une durée de vie réduite. Ce n'est pas recommandé pour un fonctionnement continu. Reportez-vous toujours à la courbe de déclassement (Fig. 6) pour le courant de fonctionnement sûr à votre température ambiante spécifique.

7.2 Pourquoi la spécification de résistance thermique est-elle importante ?

La résistance thermique (Rth j-sp) quantifie la facilité avec laquelle la chaleur s'écoule de la jonction de la LED (le point chaud) vers le point de soudure sur votre carte. Une valeur plus faible (comme 14 °C/W) signifie que la chaleur est évacuée plus efficacement. Cela contrôle directement la température de jonction, qui est le facteur principal affectant la durée de vie, l'efficacité et la stabilité des couleurs de la LED. Une mauvaise gestion thermique est la cause la plus courante de défaillance prématurée des LED.

7.3 Que signifie la tolérance de ±7% sur le flux lumineux pour ma conception ?

Cela signifie qu'une LED du lot AH (18-22 lm) pourrait mesurer aussi bas que 16,7 lm (18 lm * 0,93) ou aussi haut que 23,5 lm (22 lm * 1,07) dans votre système, même si elle est correctement triée. Par conséquent, votre conception optique doit avoir une marge suffisante pour accommoder cette variation afin de garantir que le produit final respecte ses spécifications de luminosité.

8. Principe de fonctionnement et tendance technologique

8.1 Principe de fonctionnement de base

Cette LED est une diode semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant son seuil caractéristique est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active de la puce semi-conductrice, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition matérielle spécifique des couches semi-conductrices détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Le boîtier CME sert à protéger la puce délicate, à fournir une lentille primaire pour façonner le faisceau lumineux et à offrir un chemin thermique robuste pour dissiper la chaleur.

8.2 Tendances de l'industrie

Le segment des LED de puissance moyenne continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée (lm/W) et une fiabilité améliorée à des coûts compétitifs. Les tendances incluent l'adoption de technologies de phosphore avancées pour les LED blanches, l'affinement ultérieur des matériaux de boîtier CME et autres pour une meilleure résistance thermique et à l'humidité, et l'intégration de performances plus cohérentes au niveau de la puce. La tendance à la miniaturisation et à une densité plus élevée dans les modules d'éclairage pousse également vers des boîtiers capables de délivrer plus de lumière à partir d'une empreinte plus petite avec d'excellentes caractéristiques thermiques, une tendance illustrée par des boîtiers comme le 3030.