Fiche technique de la LED SMD à puissance moyenne XI3030P - 3,0x3,0mm - 2,9V Max - 65mA - Blanc - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La XI3030P est une LED à puissance moyenne de type SMD (dispositif monté en surface) dans un boîtier PLCC-2 (Porteur de puce à broches plastique). Conçue comme une LED blanche à vue de dessus, elle offre une combinaison de haute efficacité lumineuse, d'excellent rendu des couleurs et d'un facteur de forme compact. Ses principaux objectifs de conception sont l'efficacité énergétique et des performances fiables pour une large gamme d'applications d'éclairage.

1.1 Avantages principaux

Les principaux avantages de ce boîtier LED incluent :

• Haute efficacité lumineuse :Efficacité typique de 225 lm/W à 65mA et 5000K de température de couleur, contribuant à une consommation d'énergie réduite.
• Indice de rendu des couleurs (IRC) élevé :Disponible avec un IRC minimum de 80 (Ra), avec des options jusqu'à 90, assurant une reproduction des couleurs précise et agréable.
• Angle de vision large :Un angle de vision typique (2θ1/2) de 120 degrés procure un éclairage uniforme et diffus.
• Facteur de forme compact :L'empreinte réduite de 3,0mm x 3,0mm permet des conceptions de circuit imprimé flexibles et denses.
• Conformité environnementale :Le produit est sans plomb, conforme aux normes RoHS, REACH de l'UE et sans halogène (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm).

1.2 Marché cible & Applications

Cette LED est une solution idéale pour diverses applications d'éclairage nécessitant un équilibre entre performance, efficacité et coût. Les principaux domaines d'application incluent :

• Éclairage général :Adaptée aux luminaires d'ambiance résidentiels, commerciaux et industriels.
• Éclairage décoratif et de spectacle :Utilisée dans l'éclairage d'accentuation, l'éclairage architectural et l'éclairage scénique grâce à sa bonne qualité de couleur.
• Indicateurs & Éclairage :Applicable pour le rétroéclairage, la signalétique et les indicateurs d'état.
• Éclairage d'interrupteurs :Peut être intégrée dans des interrupteurs éclairés et des panneaux de commande.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres techniques spécifiés dans la fiche technique.

2.1 Caractéristiques électro-optiques

Les principales métriques de performance sont définies dans des conditions de test standard (température du point de soudure = 25°C, courant direct IF = 65mA).

• Flux lumineux (Φ) :Le flux lumineux minimum varie selon la variante du produit, allant de 37 lm à 39 lm en fonction de la température de couleur corrélée (CCT). Une tolérance de ±11% s'applique.
• Tension directe (VF) :La tension directe maximale est spécifiée à 2,9V, avec une tolérance typique de ±0,1V. Une VF plus basse contribue à une efficacité système plus élevée.
• Indice de rendu des couleurs (IRC/Ra) :Le Ra minimum est de 80 pour la série standard, avec une tolérance serrée de ±2, garantissant une qualité de couleur constante d'un lot de production à l'autre.
• Angle de vision (2θ1/2) :La valeur typique est de 120 degrés, ce qui est considéré comme un angle de vision large, adapté aux applications nécessitant une distribution de lumière diffuse.
• Efficacité :L'efficacité lumineuse typique est de 225 lm/W, mesurée à 65mA et 5000K CCT. C'est un chiffre clé de mérite pour l'efficacité énergétique.
• Courant inverse (IR) :Le courant inverse maximum est de 50 µA sous une tension inverse (VR) de 5V, indiquant les caractéristiques de fuite de la diode.

2.2 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement doit toujours être maintenu dans ces limites.

• Courant direct (IF) :180 mA (continu).
• Courant direct de crête (IFP) :300 mA, permis uniquement en conditions pulsées (rapport cyclique 1/10, largeur d'impulsion 10ms).
• Dissipation de puissance (Pd) :580 mW.
• Température de fonctionnement & de stockage :-40°C à +85°C (fonctionnement), -40°C à +100°C (stockage).
• Résistance thermique (RθJ-S) :La résistance thermique jonction-point de soudure est de 21 °C/W. Ce paramètre est critique pour la conception de la gestion thermique.
• Température de jonction (Tj) :La température de jonction maximale admissible est de 115°C.
• Température de soudure :Soudage par refusion : 260°C max pendant 10 secondes. Soudage manuel : 350°C max pendant 3 secondes.

Note importante :Le dispositif est sensible aux décharges électrostatiques (ESD). Des précautions de manipulation ESD appropriées doivent être observées pendant l'assemblage et la manipulation.

3. Explication du système de classement (binning)

Le produit utilise un système de classement complet pour garantir la cohérence électrique et optique. Le numéro de produit explique les codes de classement.

3.1 Décodage du numéro de produit

Exemple : XI3030P/KKX-5M403929U6/2T

• XI3030P :Série et taille du boîtier (3,0mm x 3,0mm).
• KKX-5M :Code de série interne.
• Premier 'XX' (40) :Représente la Température de Couleur Corrélée (CCT). '40' = 4000K.
• Deuxième 'XX' (39) :Représente le code de classement du flux lumineux minimum. '39' = 39 lm (min).
• Troisième 'XX' (29) :Représente le code de classement de la tension directe maximale. '29' correspond à VF max de 2,9V.
• U6 :Indice de courant direct, indiquant que le courant de fonctionnement est de 65mA.
• 2T :Code de variante de produit supplémentaire.

3.2 Classement de l'Indice de Rendu des Couleurs (IRC)

La fiche technique fournit un tableau associant des symboles à une lettre aux valeurs d'IRC minimum :

• M : IRC 60, N : 65, L : 70, Q : 75, K : 80, P : 85, H : 90.

La liste de production de masse standard propose des variantes avec IRC 80 (symbole K).

3.3 Classement du Flux Lumineux

Le flux lumineux est classé selon la CCT. Par exemple :

• 3000K :Codes de classement 37L2 (37-39 lm), 39L2 (39-41 lm), 41L2 (41-43 lm).
• 4000K/5000K/5700K :Codes de classement 39L2 (39-41 lm), 41L2 (41-43 lm), 43L2 (43-45 lm).
• 6500K :Codes de classement 38L2 (38-40 lm), 40L2 (40-42 lm), 42L2 (42-44 lm).

Tous les classements ont une tolérance de ±11% sur les valeurs nominales de flux.

3.4 Classement de la Tension Directe

La tension directe est regroupée sous le code '2629' avec trois sous-classements :

• 26A : 2,6V - 2,7V
• 27A : 2,7V - 2,8V
• 28A : 2,8V - 2,9V (Max)

Une tolérance de ±0,1V s'applique aux limites des classements.

3.5 Classement de la Chromaticité (Ellipses de MacAdam)

Le point de couleur de la LED (coordonnées chromatiques) est contrôlé à l'intérieur d'ellipses définies sur le diagramme CIE 1931 pour garantir la constance des couleurs.

• MacAdam 3 pas :Contrôle couleur plus strict, signifiant que les LED à l'intérieur d'une ellipse de 3 pas sont pratiquement indiscernables en couleur à l'œil nu dans des conditions standard.
• MacAdam 5 pas :Contrôle couleur standard, adapté à la plupart des applications d'éclairage général où une légère variation de couleur est acceptable.

La fiche technique fournit les coordonnées centrales (Cx, Cy) et les paramètres d'ellipse (a, b, thêta) pour les CCT de 3000K, 4000K, 5000K, 5700K et 6500K pour les classements 3 pas et 5 pas. La tolérance pour les coordonnées chromatiques est de ±0,01.

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes typiques donnent un aperçu du comportement de la LED dans différentes conditions de fonctionnement.

4.1 Tension directe vs. Température de jonction (Fig.1)

La tension directe (VF) a un coefficient de température négatif. Lorsque la température de jonction (Tj) augmente de 25°C à 115°C, VF diminue linéairement d'environ 0,2V. Cette caractéristique est importante pour la conception d'alimentation à courant constant et les considérations de compensation thermique.

4.2 Intensité lumineuse relative vs. Courant direct (Fig.2)

Le rendement lumineux est sous-linéaire avec le courant. Bien que le rendement augmente avec le courant, l'efficacité (lumens par watt) diminue généralement à des courants plus élevés en raison de l'augmentation de la chute thermique et d'efficacité. Fonctionner au courant recommandé de 65mA garantit une efficacité et une longévité optimales.

4.3 Flux lumineux relatif vs. Température de jonction (Fig.3)

Le rendement lumineux diminue lorsque la température de jonction augmente. La courbe montre qu'à une Tj de 100°C, le flux lumineux relatif est d'environ 85% de sa valeur à 25°C. Une gestion thermique efficace (faible RθJ-A) est cruciale pour maintenir le flux lumineux et la durée de vie.

4.4 Courant direct vs. Tension directe (Courbe IV) (Fig.4)

Ce graphique montre la relation exponentielle typique entre le courant et la tension pour une diode. Il est essentiel pour sélectionner la méthode d'alimentation appropriée (le courant constant est obligatoire pour les LED).

4.5 Courant d'alimentation maximal vs. Température de soudure (Fig.5)

Cette courbe de déclassement indique que le courant direct maximal admissible diminue lorsque la température au point de soudure augmente. C'est une règle de conception critique pour garantir que la LED fonctionne dans sa zone de fonctionnement sûre (SOA) dans toutes les conditions environnementales.

4.6 Diagramme de rayonnement (Fig.6)

Le diagramme polaire confirme le motif d'émission large, de type lambertien, avec un angle de vision typique de 120°. L'intensité est assez uniforme sur une large région centrale.

4.7 Distribution spectrale

Le graphique de distribution spectrale de puissance (non détaillé dans le texte mais référencé) montrerait un pic large de la LED bleue de pompage et un pic d'émission jaune plus large converti par phosphore, caractéristique des LED blanches à conversion de phosphore. La forme exacte détermine la CCT et l'IRC.

5. Directives de soudure et d'assemblage

5.1 Paramètres de soudure par refusion

La LED est compatible avec les processus standard de refusion infrarouge ou à convection. Le paramètre critique est la température de soudure de pointe, qui ne doit pas dépasser 260°C pendant plus de 10 secondes. Un profil de refusion standard sans plomb (par exemple, JEDEC J-STD-020) est recommandé. Un contrôle précis est nécessaire pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et à la fixation interne de la puce.

5.2 Soudure manuelle

Si une soudure manuelle est nécessaire, la température de la pointe du fer doit être contrôlée à un maximum de 350°C, et le temps de contact avec chaque pastille de soudure doit être limité à 3 secondes ou moins pour éviter la surchauffe.

5.3 Conditions de stockage

Les LED doivent être stockées dans leur sac barrière à l'humidité d'origine (si classées comme sensibles à l'humidité) dans un environnement avec une température comprise entre -40°C et +100°C et une faible humidité. Suivez les directives standard IPC/JEDEC pour la manipulation des dispositifs sensibles à l'humidité (MSD) le cas échéant.

6. Considérations de conception d'application

6.1 Sélection de l'alimentation

Une alimentation à courant constant est essentielle. Le courant de fonctionnement recommandé est de 65mA. L'alimentation doit être sélectionnée en fonction de la tension de chaîne requise (somme des VF des LED) et doit inclure des fonctions de protection appropriées comme la protection contre les surintensités, les surtensions et les circuits ouverts/courts. Le coefficient de température négatif de VF doit être pris en compte dans la conception de la boucle de rétroaction de l'alimentation pour certaines applications de précision.

6.2 Gestion thermique

Avec une résistance thermique jonction-point de soudure (RθJ-S) de 21°C/W, un dissipateur thermique efficace est nécessaire, surtout lors d'un fonctionnement à ou près des valeurs maximales. Le circuit imprimé doit avoir des vias thermiques et une surface de cuivre adéquats connectés à la pastille thermique de la LED (si présente dans l'empreinte) pour dissiper la chaleur. La température de jonction maximale de 115°C ne doit pas être dépassée. Utilisez la formule : Tj = Ts + (RθJ-S * Pd), où Ts est la température du point de soudure et Pd est la dissipation de puissance (VF * IF).

6.3 Conception optique

Le large angle de vision de 120° rend cette LED adaptée aux applications nécessitant un éclairage diffus et uniforme sans optique secondaire. Pour des faisceaux focalisés, des optiques primaires appropriées (lentilles ou réflecteurs) doivent être conçues en tenant compte du motif d'émission de la LED et de sa taille physique.

7. Comparaison & Différenciation technique

Bien qu'une comparaison directe côte à côte avec d'autres produits ne soit pas fournie dans la fiche technique, les principales caractéristiques différenciantes de la XI3030P basées sur ses spécifications sont :

• Équilibre entre Efficacité et IRC :Une efficacité typique de 225 lm/W à IRC 80 offre un bon équilibre, alors que certains concurrents peuvent offrir une efficacité plus élevée à un IRC plus bas ou vice versa.
• Classement complet :Le classement détaillé pour le flux, la tension et la chromaticité (ellipses de MacAdam 3 pas/5 pas) permet une conception système plus stricte et une meilleure constance des couleurs dans les luminaires multi-LED par rapport aux produits avec un classement plus large.
• Valeurs maximales robustes :Une température de jonction maximale relativement élevée (115°C) et une dissipation de puissance (580mW) offrent une marge de sécurité plus large et une flexibilité de conception dans des environnements thermiquement difficiles.
• Conformité environnementale :La conformité totale aux normes environnementales modernes (RoHS, REACH, Sans Halogène) est une exigence de base mais est clairement indiquée comme une caractéristique.

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

Q1 : Puis-je alimenter cette LED à 150mA pour un rendement plus élevé ?

R : Non. Le courant direct continu maximal absolu est de 180mA, mais la condition de fonctionnement recommandée est de 65mA. Fonctionner à 150mA augmenterait significativement la température de jonction, réduirait l'efficacité, accélérerait la dépréciation du lumen et invaliderait probablement la garantie. Conçoivez toujours pour le courant recommandé.

Q2 : Quelle est la différence entre les classements d'ellipse de MacAdam 3 pas et 5 pas ?

R : Une ellipse de 3 pas représente un contrôle couleur plus strict où les LED sont presque indiscernables en couleur pour la plupart des observateurs. Une ellipse de 5 pas permet une variation de couleur légèrement plus importante, qui peut être perceptible en comparaison côte à côte mais est acceptable pour de nombreuses applications. Le choix dépend des exigences d'uniformité de couleur du produit final.

Q3 : Comment calculer le dissipateur thermique requis ?

R : Vous devez déterminer la température cible du point de soudure (Ts). En utilisant la formule Tj = Ts + (RθJ-S * Pd), fixez Tj à une valeur sûre en dessous de 115°C (par exemple, 105°C). Calculez Pd comme VF * IF (par exemple, 2,9V * 0,065A = 0,1885W). Ensuite, Ts_max = Tj_max - (21°C/W * 0,1885W) ≈ 105°C - 4°C ≈ 101°C. La conception thermique du circuit imprimé et du système doit garantir que le point de soudure reste en dessous de cette Ts_max calculée.

Q4 : Une alimentation à tension constante est-elle adaptée ?

R : Non. Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Un petit changement de tension directe (dû à la température ou à la variation de classement) provoque un grand changement de courant avec une source de tension constante, pouvant conduire à un emballement thermique et à une défaillance. Utilisez toujours une alimentation à courant constant ou un circuit limiteur de courant.

9. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un luminaire LED linéaire pour l'éclairage d'ambiance de bureau.

• Exigences :Lumière blanche neutre (4000K), bon rendu des couleurs (IRC >80), haute efficacité et éclairage uniforme sur une longueur de 2 mètres.
• Sélection de la pièce :La XI3030P/KKX-5M403929U6/2T est choisie pour sa CCT de 4000K, son IRC 80 et sa haute efficacité.
• Conception thermique :Le luminaire utilise un circuit imprimé en aluminium (MCPCB) avec une conductivité thermique de 1-2 W/mK. La puissance calculée par LED est d'environ 0,19W. Avec 100 LED espacées uniformément sur un profilé en aluminium de 2m servant de dissipateur, la simulation thermique confirme que la température de jonction reste inférieure à 90°C dans un environnement ambiant de 25°C.
• Conception électrique :Les LED sont arrangées en chaînes série de 20 (VF total ~58V max). Une alimentation à courant constant avec une sortie de 65mA et une plage de tension couvrant 58V est sélectionnée. Une protection contre les surtensions est incluse.
• Conception optique :Le large angle de faisceau de 120° de la LED, combiné à un diffuseur en polycarbonate blanc laiteux placé à une distance calculée, permet d'atteindre l'éclairage uniforme souhaité sans points chauds visibles, répondant aux normes d'éclairage de bureau.

10. Introduction au principe technologique

La XI3030P est une LED blanche à conversion de phosphore. Le principe fondamental implique une puce semi-conductrice, typiquement en nitrure de gallium-indium (InGaN), qui émet de la lumière bleue lorsqu'elle est polarisée en direct (électroluminescence). Cette lumière bleue est partiellement absorbée par une couche de phosphore (par exemple, YAG:Ce) déposée sur ou autour de la puce. Le phosphore convertit une partie des photons bleus en photons à travers un large spectre dans les régions jaune et rouge. Le mélange de la lumière bleue restante et de la lumière jaune/rouge émise par le phosphore est perçu par l'œil humain comme de la lumière blanche. Le rapport exact entre le bleu et le jaune et la composition du phosphore déterminent la température de couleur corrélée (CCT) et l'indice de rendu des couleurs (IRC) de la lumière blanche émise.

11. Tendances de l'industrie

Le segment des LED à puissance moyenne, représenté par des boîtiers comme la XI3030P, continue d'évoluer. Les tendances objectives de l'industrie incluent :

• Efficacité accrue :Des améliorations continues de l'efficacité quantique interne (IQE) des puces bleues, de l'efficacité de conversion du phosphore et de l'extraction de lumière du boîtier poussent l'efficacité vers le haut.
• Qualité de couleur améliorée :La demande pour un IRC plus élevé (90+) et une meilleure constance des couleurs (ellipses de MacAdam plus strictes) augmente, surtout dans l'éclairage commercial et de vente au détail.
• Fiabilité & Durée de vie améliorées :Les progrès dans les matériaux d'encapsulation (composés de moulage, substrats) et les processus de fabrication visent à réduire la dépréciation du lumen et à augmenter la durée de vie opérationnelle (L90).
• Miniaturisation & Intégration :Bien que le 3030 soit une taille standard, il existe une tendance vers des boîtiers plus petits avec des performances comparables ou meilleures, ainsi que des modules intégrés combinant plusieurs LED et alimentations.
• Éclairage intelligent & réglable :Il y a une intégration croissante des LED avec l'électronique de contrôle pour permettre des fonctionnalités comme le gradation, le réglage de la température de couleur (CCT réglable) et la connectivité pour les systèmes d'éclairage basés sur l'IoT.

La XI3030P, avec ses performances équilibrées et sa conformité, se positionne dans cette tendance plus large vers des solutions d'éclairage à semi-conducteurs plus efficaces, fiables et intelligentes.