Fiche technique de la série de LED couleur XI3030P - Format 3.0x3.0mm - Tension 1.4-3.7V - Puissance 0.2W - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La série XI3030P est une gamme de LED de puissance moyenne, à montage en surface (SMD) et vue de dessus, conçue pour une large gamme d'applications d'éclairage. Le boîtier se caractérise par son facteur de forme compact de 3,0 mm x 3,0 mm, son efficacité élevée et son angle de vision large, ce qui le rend adapté à la fois pour l'éclairage fonctionnel et décoratif. La série englobe plusieurs couleurs, notamment le vert, l'ambre, l'orange, le rouge, le bleu royal, le rouge profond et le rouge lointain, offrant ainsi aux concepteurs une grande flexibilité pour répondre à diverses exigences spectrales.

Les principaux avantages de cette série incluent sa conformité aux normes environnementales et de sécurité modernes. Elle est sans plomb, entièrement conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses) et respecte les réglementations REACH de l'UE. De plus, elle est classée comme sans halogène, avec une teneur en brome (Br) et en chlore (Cl) strictement contrôlée en dessous de 900 ppm individuellement et de 1500 ppm combinés, ce qui améliore son adéquation pour les applications sensibles et la fin de vie.

Le marché cible de la série XI3030P est vaste, se concentrant principalement sur l'éclairage général, l'éclairage décoratif et de spectacle, et de plus en plus sur des domaines spécialisés tels que l'éclairage horticole ou agricole, où des longueurs d'onde spécifiques comme le rouge profond et le rouge lointain sont cruciales pour la croissance des plantes.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Les limites de fonctionnement du dispositif sont définies pour garantir la fiabilité et prévenir les défaillances prématurées. Le courant direct continu maximal (I_F) est de 200 mA. La résistance thermique entre la jonction et le point de soudure (R_th) est de 15 °C/W, ce qui est un paramètre clé pour la conception de la gestion thermique. La température de jonction maximale admissible (T_J) est de 125 °C pour la variante bleu royal et de 115 °C pour toutes les autres couleurs (rouge lointain/profond, vert, ambre, orange, rouge). Cette différence est probablement due aux variations des propriétés des matériaux semi-conducteurs et de leur efficacité.

La plage de température de fonctionnement est de -40 °C à +85 °C, garantissant le fonctionnement dans des environnements difficiles. Le dispositif peut supporter une température de soudure maximale (T_Sol) de 260 °C pendant un temps limité, compatible avec les procédés standard de refusion sans plomb. Il est conçu pour un maximum de deux cycles de refusion, ce qui est typique pour les composants SMD.

2.2 Caractéristiques photométriques et électriques

Les performances de chaque variante de couleur sont spécifiées à un courant de test standard de 150 mA et une température de plot thermique de 25 °C. Les mesures ont une tolérance de ±10 %.

Pour les couleurs où l'œil humain est sensible (vision photopique), le flux lumineux est fourni :

• Vert (515-530 nm) :33-55 lumens, tension directe 2,8-3,7 V.
• Ambre (580-595 nm) :17-27 lumens, tension directe 1,7-2,8 V.
• Orange (605-620 nm) :24-45 lumens, tension directe 1,5-2,8 V.
• Rouge (615-630 nm) :16-27 lumens, tension directe 1,5-2,8 V.

Pour les couleurs où la puissance rayonnante est plus pertinente (par exemple, pour la croissance des plantes ou la détection), le flux radiant est spécifié :

• Bleu royal (450-460 nm) :190-280 mW, tension directe 2,5-3,1 V.
• Rouge profond (645-675 nm) :100-160 mW, tension directe 2,1-2,7 V.
• Rouge lointain (715-745 nm) :70-110 mW, tension directe 1,4-2,5 V.

Les plages de tension directe indiquent la variance des caractéristiques des semi-conducteurs et fournissent des données critiques pour la conception du circuit d'alimentation afin d'assurer une régulation de courant constante.

3. Explication du système de classement par bacs

Pour gérer les variances de production et permettre un appariement précis de la couleur et de la luminosité dans les applications, la série XI3030P utilise un système de classement par bacs complet.

3.1 Classement du flux lumineux et radiant

Les bacs de flux lumineux utilisent des codes alphanumériques (par exemple, L5, M3, N4, R1). Par exemple, le bac R1 spécifie une plage de flux lumineux de 50 à 55 lumens. Les bacs de flux radiant utilisent des codes comme R4 à T7. Le bac T6, par exemple, couvre 260 à 280 mW. Ce classement permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec une puissance de sortie minimale garantie pour leur application, ce qui est crucial pour obtenir une luminosité uniforme dans les systèmes multi-LED.

3.2 Classement par longueur d'onde

La longueur d'onde dominante (pour le vert, l'ambre, l'orange, le rouge, le bleu royal) et la longueur d'onde de crête (pour le rouge profond, le rouge lointain) sont classées en plages étroites, typiquement de 5 nm de large, avec une tolérance de mesure de ±1 nm. Par exemple, les LED vertes sont regroupées dans les bacs G51 (515-520 nm), G52 (520-525 nm) et G53 (525-530 nm). Ce contrôle strict est essentiel pour les applications nécessitant une chromaticité ou une sortie spectrale spécifique, comme le mélange de couleurs dans les écrans ou les longueurs d'onde ciblées en horticulture.

3.3 Classement par tension directe

La tension directe (V_F) est classée par incréments de 0,1 V, définie à 150 mA. Les bacs vont de 1415 (1,4-1,5 V) à 3637 (3,6-3,7 V). Ce classement, avec une tolérance de mesure de ±2 %, aide à concevoir des alimentations efficaces et des chaînes de LED en parallèle pour assurer un partage de courant équilibré, évitant que certaines LED soient suralimentées tandis que d'autres sont sous-alimentées.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Distribution spectrale relative

La fiche technique inclut un graphique combiné de distribution spectrale pour toutes les couleurs à 25 °C. Ce graphique représente visuellement la caractéristique d'émission à bande étroite de chaque couleur de LED. Il montre le pic principal pour chaque variante et permet de comparer la pureté spectrale et la largeur à mi-hauteur (FWHM). Les LED rouge profond et rouge lointain montrent une émission dans la région infrarouge plus longue, distincte des couleurs du spectre visible.

4.2 Tension directe en fonction du courant direct (Courbe IV)

Un graphique trace la tension directe en fonction du courant direct pour toutes les couleurs à 25 °C. Cette courbe est non linéaire et fondamentale pour la conception des pilotes. Elle montre que V_Faugmente avec le courant mais à un taux décroissant. Le graphique illustre clairement les différentes plages de tension pour chaque couleur, le rouge lointain ayant la V_Fla plus basse et le vert/bleu royal parmi les plus élevées. Comprendre cette relation est critique pour sélectionner une plage de conformité de tension appropriée pour un pilote à courant constant.

5. Informations mécaniques et d'emballage

Le boîtier XI3030P a un encombrement standard de 3,0 mm x 3,0 mm. La fiche technique fournit des dessins cotés détaillés pour trois configurations mécaniques légèrement différentes, avec des tolérances de ±0,2 mm sauf indication contraire.

• Bleu royal :Possède une disposition de plots spécifique.
• Vert :Possède son propre dessin de dimensions spécifique.
• Rouge lointain/Rouge profond/Ambre/Orange/Rouge :Partagent un dessin mécanique commun.

Une caractéristique mécanique clé est le plot thermique central. Pour les variantes bleu royal et vert, ce plot est électriquement connecté à la cathode. Pour le groupe rouge lointain/rouge profond/ambre/orange/rouge, il est connecté à l'anode. Cette information est vitale pour la conception du PCB afin d'éviter les courts-circuits. La fonction principale du plot est de fournir un chemin à faible résistance thermique pour dissiper la chaleur de la jonction de la LED vers le PCB, ce qui est essentiel pour maintenir les performances et la longévité. Une note de manipulation critique met en garde contre l'application d'une force sur la lentille, car cela peut endommager la structure interne de la LED.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

Le dispositif est conçu pour les procédés d'assemblage en surface standard. La température de soudure maximale est de 260 °C, ce qui correspond aux profils de refusion sans plomb courants (par exemple, IPC/JEDEC J-STD-020). Le composant est conçu pour un maximum de deux cycles de refusion, ce qui couvre l'assemblage typique de PCB double face. Il est crucial de suivre le profil de refusion recommandé par le fabricant de la pâte à souder et de s'assurer que la température de pic et le temps au-dessus du liquidus ne sont pas dépassés.

Les conditions de stockage sont spécifiées de -40 °C à +100 °C. Les LED doivent être stockées dans un environnement sec et anti-statique dans leurs sacs barrières à l'humidité d'origine jusqu'à leur utilisation pour prévenir l'oxydation des bornes et l'absorption d'humidité, ce qui peut provoquer l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Recommandations d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• Éclairage décoratif et de spectacle :L'angle de vision large et les multiples options de couleur le rendent idéal pour l'éclairage d'accent architectural, la signalétique et l'éclairage de scène où le mélange de couleurs est requis.
• Éclairage général :La haute efficacité des versions lumière blanche (impliquée par les composantes de couleur) le rend adapté aux ampoules de remplacement, aux downlights et aux panneaux lumineux.
• Éclairage agricole/horticole :La disponibilité des LED bleu royal, rouge profond et rouge lointain est particulièrement bénéfique. La lumière bleue influence la morphologie des plantes, tandis que les lumières rouge et rouge lointain sont critiques pour la photosynthèse et le photopériodisme (floraison). Elles peuvent être utilisées dans les lampes de croissance pour l'agriculture intérieure et les serres.

7.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Avec un R_thde 15 °C/W, un dissipateur thermique efficace via le plot thermique vers une zone de cuivre sur le PCB est obligatoire, surtout lors d'un fonctionnement à ou près du courant maximal. Une mauvaise gestion thermique entraînera une augmentation de la température de jonction, une réduction du flux lumineux, une dépréciation accélérée des lumens et une défaillance potentielle.
• Alimentation en courant :Utilisez toujours un pilote à courant constant, et non une source de tension constante. Le courant direct doit être réglé en fonction de la luminosité souhaitée et de la marge de conception thermique, sans dépasser 200 mA. Reportez-vous à la courbe IV pour les exigences de tension du pilote.
• Conception optique :L'angle de vision large peut nécessiter des optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) si un faisceau plus focalisé est nécessaire. La conception vue de dessus est adaptée aux applications à émission directe.
• Sélection des bacs :Pour les applications nécessitant une cohérence de couleur (par exemple, murs vidéo, éclairage linéaire), spécifiez des bacs de longueur d'onde et de flux étroits. Pour les applications moins critiques, des bacs plus larges peuvent être plus rentables.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED traditionnelles de faible puissance (par exemple, traversantes 5 mm), la XI3030P offre une puissance lumineuse significativement plus élevée dans un boîtier plus petit et en surface, permettant des conceptions de luminaires plus compacts et efficaces. Comparée aux LED de haute puissance (souvent 1 W et plus), elle fonctionne à une densité de courant plus faible, ce qui peut améliorer la fiabilité et simplifier la gestion thermique, car la chaleur est répartie sur une plus grande surface par rapport à la puissance.

Sa différenciation clé dans le segment de puissance moyenne est la combinaison spécifique de couleurs offertes, en particulier l'inclusion des longueurs d'onde spécifiques à l'horticulture rouge profond et rouge lointain dans ce format de boîtier. La documentation claire de la conformité sans halogène et la structure détaillée de classement par bacs ajoutent également de la valeur pour les concepteurs ayant des exigences strictes en matière d'environnement ou de cohérence des performances.

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

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde dominante et la longueur d'onde de crête ?
R : La longueur d'onde dominante est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond à la couleur de la lumière. La longueur d'onde de crête est la longueur d'onde à laquelle la distribution de puissance spectrale est maximale. Pour les LED à bande étroite comme celles-ci, elles sont souvent très proches. La fiche technique utilise la longueur d'onde dominante pour les couleurs visibles et la longueur d'onde de crête pour le rouge profond/lointain, car la sensibilité de l'œil y est minimale.

Q : Puis-je alimenter cette LED à 200 mA en continu ?
R : Bien que 200 mA soit la caractéristique maximale absolue, un fonctionnement continu à ce niveau nécessite une excellente gestion thermique pour maintenir la température de jonction en dessous de sa limite maximale (115 °C ou 125 °C). Pour un fonctionnement fiable à long terme, il est courant de déclasser le courant, souvent en fonctionnant entre 150 et 180 mA selon la conception thermique.

Q : Pourquoi y a-t-il des dessins mécaniques différents pour différentes couleurs ?
R : L'architecture interne de la puce et le bonding par fils peuvent différer entre les matériaux semi-conducteurs utilisés pour différentes couleurs (par exemple, InGaN pour le bleu/vert, AlInGaP pour le rouge/ambre). Cela peut entraîner de légères variations dans le placement des plots anode/cathode et la connexion électrique du plot thermique, nécessitant des empreintes PCB différentes.

Q : Comment interpréter le code de bac dans un numéro de commande ?
R : Le code de commande (par exemple, XI3030P/G3C-D1530P3R128371Z15/2N) contient des codes intégrés pour les bacs de flux, de longueur d'onde et de tension. Recoupez les segments alphanumériques avec les tableaux de classement des sections 3.1, 3.2 et 3.3 pour déterminer les caractéristiques de performance exactes de cette LED spécifique.

10. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

Exemple 1 : Module de lampe de croissance horticole
Un concepteur crée un module pour la propagation de semis. Il utilise un ratio de 2:1 de LED bleu royal (Bac B52, 455-460 nm) à rouge profond (Bac D54, 655-660 nm). Il sélectionne le bac de flux T4 pour le bleu royal (220-240 mW) et S5 pour le rouge profond (140-150 mW) pour assurer une puissance rayonnante suffisante. Les LED sont disposées sur un PCB à âme d'aluminium (MCPCB) avec une grande connexion de plot thermique. Elles sont alimentées à 150 mA par un pilote à courant constant avec une conformité de tension de sortie couvrant 2,5-3,1 V (Bleu) et 2,1-2,7 V (Rouge). Les bacs de longueur d'onde étroits assurent que la sortie spectrale cible efficacement les pics d'absorption de la chlorophylle.

Exemple 2 : Lumière linéaire à couleur réglable
Pour une bande LED blanche réglable, un concepteur utilise des LED vertes (G52), ambre (Y52) et rouges (R51) aux côtés d'une LED blanche froide. Pour assurer la cohérence des couleurs sur la longueur de la bande, il spécifie un bac de tension directe étroit (par exemple, 2829 pour le vert, 1920 pour le rouge) et un bac de flux lumineux étroit (par exemple, N4 pour le vert, N3 pour le rouge). Toutes les LED sont placées en série et alimentées par un seul pilote à courant constant. Les bacs V_Fcorrespondants aident à assurer un partage de courant et une luminosité uniformes. La couleur est réglée en atténuant indépendamment les différents canaux de couleur via un contrôle PWM.

11. 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 travers la jonction p-n, les électrons de la région de type n se recombinent avec les trous de la région de type p dans la couche active. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé dans la région active. Par exemple, le nitrure de gallium-indium (InGaN) est couramment utilisé pour les LED bleues et vertes, tandis que le phosphure d'aluminium-indium-gallium (AlInGaP) est utilisé pour les LED ambre, orange et rouges. Le boîtier incorpore une couche de phosphore (pour les LED blanches) ou est laissé non converti (pour les LED colorées comme cette série), une coupelle réfléchissante pour diriger la lumière et une lentille en silicone pour la protection et la mise en forme du faisceau.

12. Tendances technologiques

Le segment des LED de puissance moyenne, représenté par des boîtiers comme le 3030, continue d'évoluer. Les tendances clés incluent :

• Efficacité accrue :Les améliorations continues de l'efficacité quantique interne (IQE) et de l'efficacité d'extraction de la lumière conduisent à plus de lumens ou de flux radiant par watt, réduisant la consommation d'énergie pour la même puissance lumineuse.
• Qualité de couleur améliorée :Pour les LED blanches, l'accent est mis sur un indice de rendu de couleur (IRC) plus élevé et une cohérence de couleur plus précise (ellipses de MacAdam plus petites). Pour les LED colorées, les tendances sont des bacs de longueur d'onde plus étroits et une saturation améliorée.
• Spectres spécialisés :Sous l'impulsion de l'éclairage centré sur l'humain et de l'horticulture, la demande croît pour des LED avec des distributions de puissance spectrale spécifiques au-delà du blanc standard, comme le rouge lointain et le rouge profond de cette série.
• Fiabilité et durée de vie améliorées :Les améliorations des matériaux (par exemple, des phosphores plus robustes, des silicones stables) et des techniques de conditionnement poussent les durées de vie nominales (L70/B50) au-delà de 50 000 heures.
• Intégration et miniaturisation :Bien que le facteur de forme 3030 reste populaire, il existe une tendance parallèle vers les boîtiers à l'échelle de la puce (CSP) et les modules intégrés qui combinent plusieurs LED et parfois des pilotes en un seul boîtier pour une conception simplifiée.