Spécifications de la LED Monochrome Série T20 - Boîtier 2016 - 2.0x1.6x0.75mm - 40mA - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série T20 représente une famille de diodes électroluminescentes (LED) monochromes à vue de dessus, hautes performances, conçues pour les applications d'éclairage général. Le modèle spécifique détaillé dans ce document utilise le boîtier CMS compact 2016. Cette série est conçue pour fournir une sortie lumineuse fiable et efficace dans un boîtier à gestion thermique améliorée, adapté aux processus d'assemblage automatisés.

La philosophie de conception centrale se concentre sur l'équilibre entre un flux lumineux élevé et une gestion thermique robuste, permettant un fonctionnement stable même dans des conditions exigeantes. Le boîtier est optimisé pour le soudage par refusion sans plomb, conformément aux normes environnementales et de fabrication modernes, et est conçu pour rester conforme aux directives RoHS.

2. Caractéristiques clés et applications

2.1 Caractéristiques du produit

• LED blanche à vue de dessus :Émet de la lumière perpendiculairement au plan de montage, idéale pour un éclairage direct.
• Conception de boîtier à gestion thermique améliorée :Chemin thermique amélioré de la puce LED au PCB, aidant à gérer la température de jonction et à maintenir les performances et la longévité.
• Flux lumineux élevé :Fournit une sortie lumineuse brillante pour sa taille compacte, avec des valeurs typiques variant selon la couleur (par ex., 10 lm pour le Vert, 5,5 lm pour le Rouge à 40mA).
• Capacité de courant élevée :Courant direct (IF) nominal de 50 mA en continu, avec un courant impulsionnel (IFP) de 75 mA dans des conditions spécifiées.
• Taille de boîtier compacte :Le boîtier 2016 mesure environ 2,0mm x 1,6mm, permettant des dispositions PCB à haute densité.
• Large angle de vision :Un angle de vision typique (2θ1/2) de 120 degrés fournit un éclairage large et uniforme.
• Application de soudage par refusion sans plomb :Compatible avec les processus de refusion SMT standard utilisant de la soudure sans plomb.
• Conforme RoHS :Le produit est conçu et fabriqué pour répondre aux directives de restriction des substances dangereuses.

2.2 Applications cibles

Cette série de LED est polyvalente et trouve son utilité dans divers scénarios d'éclairage, notamment :

• Éclairage intérieur :Intégration dans les luminaires pour les espaces intérieurs résidentiels, commerciaux ou industriels.
• Rénovations (remplacement) :Servir de remplacement direct pour des sources lumineuses plus anciennes ou moins efficaces dans les luminaires existants.
• Éclairage général :Fournir un éclairage primaire ou secondaire dans une large gamme de produits.
• Éclairage architectural / décoratif :Utilisé dans l'éclairage d'accentuation, la signalétique et les designs d'éclairage esthétique où des couleurs monochromes spécifiques sont souhaitées.

3. Analyse approfondie des spécifications techniques

3.1 Caractéristiques électro-optiques et électriques

Toutes les mesures sont spécifiées à une température de jonction (Tj) de 25°C et un courant direct (IF) de 40mA, sauf indication contraire. Les tolérances doivent être prises en compte pour les marges de conception.

3.1.1 Caractéristiques électro-optiques

Le flux lumineux dépend de la couleur. Des valeurs typiques et minimales sont fournies :

• Rouge (RED) :Typique 5,5 lm, Minimum 2,0 lm.
• Jaune (YELLOW) :Typique 5,0 lm, Minimum 2,0 lm.
• Bleu (BLUE) :Typique 2,3 lm, Minimum 1,0 lm.
• Vert (GREEN) :Typique 10,0 lm, Minimum 8,0 lm.

Tolérance des mesures de flux lumineux : ±7%.

3.1.2 Caractéristiques électriques

• Tension directe (VF) :Varie selon le matériau semi-conducteur. Les valeurs typiques vont de 2,1V pour le Rouge à 3,0V pour le Vert, avec des limites maximales allant jusqu'à 3,4V.Tolérance : ±0,1V.
• Courant inverse (IR) :Maximum 10 μA à une tension inverse (VR) de 5V pour toutes les couleurs.
• Angle de vision (2θ1/2) :Typique 120 degrés pour toutes les couleurs, défini comme l'angle hors axe où l'intensité est la moitié de la valeur de crête.
• Sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD) :Classée à 1000V minimum (Modèle du corps humain, HBM) pour toutes les couleurs, indiquant un niveau modéré de robustesse ESD pour les précautions de manipulation standard.

3.2 Valeurs maximales absolues

Des contraintes au-delà de ces limites peuvent causer des dommages permanents. Les conditions de fonctionnement doivent être conçues pour rester bien en deçà de ces valeurs nominales pour la fiabilité.

• Courant direct (IF) :50 mA (DC continu).
• Courant direct impulsionnel (IFP) :75 mA (Largeur d'impulsion ≤100μs, Cycle de service ≤1/10).
• Tension inverse (VR) :5 V.
• Dissipation de puissance (PD) :Rouge/Jaune : 130 mW ; Bleu/Vert : 170 mW.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +105°C.
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +85°C.
• Température de jonction (Tj) :110°C (Maximum absolu).
• Température de soudage (Tsld) :Profil de refusion avec une température de pic de 230°C ou 260°C pendant 10 secondes maximum.

Note : Dépasser ces paramètres peut modifier les propriétés de la LED par rapport aux valeurs spécifiées.

4. Explication du système de tri

Pour assurer la cohérence de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en lots (bins) en fonction de paramètres clés.

4.1 Tri du flux lumineux

À IF=40mA, Tj=25°C, le flux est catégorisé en codes de AA à AG, avec des plages de lumens minimum et maximum définies. Par exemple, le code AF couvre 10 à 14 lm. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED correspondant à leurs exigences de luminosité.

4.2 Tri de la longueur d'onde

La longueur d'onde dominante est triée pour contrôler la pureté de la couleur. Des plages sont spécifiées pour chaque couleur :

• Rouge :620-625 nm, 625-630 nm, 630-635 nm.
• Jaune :585-590 nm, 590-595 nm, 595-600 nm.
• Bleu :455-460 nm, 460-465 nm, 465-470 nm.
• Vert :520-525 nm, 525-530 nm, 530-535 nm.

Tolérance de mesure de longueur d'onde : ±1nm.

4.3 Tri de la tension directe

La tension directe est également triée pour faciliter la conception de circuit pour la régulation du courant. Différentes plages de codes sont fournies pour les couleurs à tension plus basse (Rouge/Jaune : 1,8-2,6V par paliers) et les couleurs à tension plus élevée (Bleu/Vert : 2,6-3,4V par paliers).Tolérance : ±0,1V.

4.4 Système de numérotation des pièces

La structure du numéro de pièce (par ex., T20**011F-*****) encode des attributs spécifiques permettant une identification et une commande précises. Les éléments clés incluent le code Type (20 pour le boîtier 2016), le code CCT/Couleur, l'indice de rendu des couleurs (pour le blanc), le nombre de puces en série/parallèle, et un code couleur définissant les standards de performance (par ex., F pour ERP, M pour ANSI).

5. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à deux représentations graphiques clés de la performance.

5.1 Spectre de couleur

Fig 1. Spectre de couleur :Ce graphique montrerait typiquement la puissance rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde pour chaque couleur de LED (Rouge, Jaune, Bleu, Vert) à Tj=25°C. Il définit visuellement la pureté spectrale et la longueur d'onde de crête, qui corrèle directement avec la couleur perçue. Un spectre étroit indique une saturation de couleur élevée, ce qui est typique pour les LED monochromes.

5.2 Distribution de l'angle de vision

Fig 2. Distribution de l'angle de vision :Ce diagramme polaire illustre le modèle de rayonnement spatial de la LED. Pour une LED à vue de dessus avec un large angle de vision de 120 degrés, la courbe montrerait une distribution large, de type Lambertienne, où l'intensité est la plus élevée à 0 degré (perpendiculaire à la face de la LED) et diminue progressivement vers les bords. Ce modèle est crucial pour concevoir l'optique et comprendre l'uniformité de l'éclairage.

6. Informations mécaniques et sur le boîtier

6.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier CMS 2016 a des dimensions nominales de 2,0mm de longueur, 1,6mm de largeur et 0,75mm de hauteur. Un diagramme de vue de dessous montre la disposition des pastilles de soudure et le marquage de polarité. Les pastilles d'anode et de cathode sont clairement identifiées, la cathode étant généralement indiquée par un marquage ou un coin chanfreiné sur le boîtier. La tolérance dimensionnelle est de ±0,1mm sauf indication contraire.

6.2 Identification de la polarité

La polarité correcte est essentielle. Le boîtier inclut un marqueur visuel (par ex., un point, une ligne ou un coin coupé) pour identifier la borne cathode. Le motif des pastilles de soudure est asymétrique pour éviter un placement incorrect lors de l'assemblage.

7. Directives de soudage et d'assemblage

7.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion détaillé est fourni pour les processus de soudage sans plomb. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :Montée de 150°C à 200°C sur 60-120 secondes.
• Taux de montée :Maximum 3°C/seconde jusqu'à la température de pic.
• Temps au-dessus du liquidus (T_L=217°C) :60-150 secondes.
• Température de pic du corps du boîtier (T_P) :Maximum 260°C.
• Temps à moins de 5°C de T_P:Maximum 30 secondes.
• Taux de descente :Maximum 6°C/seconde.
• Temps total du cycle :Maximum 8 minutes de 25°C au pic.

7.2 Précautions importantes

1. Limite de refusion :Il est recommandé de ne pas soumettre la LED à un soudage par refusion plus de deux fois. Si plus de 24 heures s'écoulent après le premier soudage avant une seconde refusion, la LED peut être endommagée.
2. Réparation après soudage :Les réparations (par ex., à l'aide d'un fer à souder) ne doivent pas être effectuées sur la LED après qu'elle a subi un soudage par refusion, car la chaleur localisée peut causer des dommages.
3. Dissipation de puissance :Il faut veiller à la conception thermique de l'application pour s'assurer que la dissipation de puissance ne dépasse pas la valeur maximale absolue, car cela impacte directement la température de jonction et la durée de vie.

8. Informations sur l'emballage et la commande

8.1 Emballage en bande et bobine

Pour l'assemblage automatisé pick-and-place, les LED sont fournies sur bande porteuse emboutie et en bobines.

• Dimensions de la bande :Spécifiées pour assurer la compatibilité avec les équipements d'alimentation.
• Capacité de la bobine :Maximum 5000 pièces par bobine.
• Tolérance cumulative :La tolérance cumulative sur 10 pas est de ±0,2mm.

8.2 Emballage extérieur

Les bobines sont ensuite emballées dans des boîtes pour l'expédition et le stockage.

• Capacité de la boîte :Les configurations standard incluent 10 bobines par boîte, avec des options pour 30 ou 60 bobines par boîte.
• Étiquetage :Les boîtes et les sacs intérieurs sont étiquetés avec des informations critiques incluant le Numéro de Pièce, le Code de Date de Fabrication, le Numéro de Lot, la Quantité et les paramètres du produit. Un dessiccant est inclus dans des sacs barrières à l'humidité pour protéger les composants.

9. Considérations de conception pour l'application

9.1 Alimentation de la LED

Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Une source de courant constant est fortement recommandée par rapport à une source de tension constante pour assurer une sortie lumineuse stable et prévenir l'emballement thermique. Le pilote doit être conçu pour fournir le courant de fonctionnement souhaité (par ex., 40mA pour les spécifications nominales) tout en restant dans les Valeurs Maximales Absolues. Les informations de tri de tension directe sont utiles pour calculer la tension de sortie nécessaire du pilote.

9.2 Gestion thermique

Malgré le boîtier à gestion thermique améliorée, un dissipateur thermique efficace est critique pour les performances et la longévité. Le layout du PCB doit utiliser une surface de cuivre adéquate (pastilles thermiques) connectée aux pastilles de soudure de la LED pour évacuer la chaleur de la jonction. Fonctionner à ou près du courant nominal maximum générera plus de chaleur, nécessitant une conception thermique plus agressive pour maintenir la température de jonction (Tj) bien en dessous de sa limite maximale de 110°C.

9.3 Intégration optique

Le large angle de vision de 120 degrés rend ces LED adaptées aux applications nécessitant un éclairage large et diffus sans optique secondaire. Pour des faisceaux focalisés, des optiques primaires (lentilles) ou des réflecteurs seront nécessaires. La petite taille de la source du boîtier 2016 est avantageuse pour le contrôle optique.

10. Comparaison et différenciation techniques

Dans le paysage des LED CMS monochromes, la série T20/2016 se positionne avec des avantages spécifiques :

• vs. Boîtiers plus petits (par ex., 0603, 0402) :Offre une sortie lumineuse significativement plus élevée et de meilleures performances thermiques grâce à sa taille plus grande, la rendant adaptée aux tâches d'éclairage général de plus haute puissance plutôt qu'à de simples fonctions d'indicateur.
• vs. Boîtiers plus grands (par ex., 5050, 7070) :Fournit un encombrement plus compact pour les designs à espace limité tout en fournissant un flux appréciable, offrant un équilibre entre taille et performance.
• Amélioration thermique :La mention explicite d'une conception de boîtier à gestion thermique améliorée est un différenciateur clé par rapport à de nombreux boîtiers LED standard, impliquant une meilleure fiabilité en fonctionnement continu.
• Tri complet :Le tri détaillé pour le flux, la longueur d'onde et la tension fournit aux concepteurs les outils nécessaires pour les applications à haute cohérence, ce qui n'est pas aussi rigoureusement défini pour toutes les séries de LED.

11. Questions fréquemment posées (FAQ)

11.1 Quelle est la différence entre les valeurs de flux lumineux "Typ" et "Min" ?

La valeur "Typ" (Typique) représente la sortie moyenne ou la plus courante de la production dans des conditions de test. La valeur "Min" (Minimum) est la limite inférieure garantie ; toute LED conforme à la spécification fonctionnera à ou au-dessus de ce niveau. Les concepteurs doivent utiliser la valeur "Min" pour les calculs de scénario le plus défavorable afin de s'assurer que leur application répond aux exigences de luminosité minimale.

11.2 Puis-je alimenter cette LED à son courant maximum de 50mA en continu ?

Bien que la Valeur Maximale Absolue soit de 50mA, un fonctionnement continu à ce niveau générera une chaleur maximale et poussera probablement la température de jonction vers sa limite, sauf si une gestion thermique exceptionnelle est employée. Pour une longévité optimale et des performances stables, il est conseillé de fonctionner à ou en dessous du courant de test de 40mA, ou de modéliser soigneusement la performance thermique à 50mA.

11.3 Comment interpréter le numéro de pièce pour commander la LED correcte ?

Vous devez vous référer au tableau du Système de Numérotation des Pièces. Vous devez définir chaque espace réservé (X1 à X10) en fonction de vos besoins : type de boîtier (20 pour 2016), couleur/longueur d'onde souhaitée, lot de flux requis, lot de tension, et le code couleur spécifique (par ex., F pour les standards ERP). Contactez votre fournisseur avec le numéro de pièce entièrement construit pour une commande précise.

11.4 Pourquoi y a-t-il une mise en garde contre une seconde refusion si 24 heures se sont écoulées ?

Cela est probablement lié à la sensibilité à l'humidité. Les boîtiers CMS peuvent absorber l'humidité de l'atmosphère. Lors d'une refusion rapide, cette humidité piégée peut se vaporiser et causer un délaminage interne ou des fissures (effet "popcorn"). Si le dispositif n'est pas soudé dans un délai spécifique après avoir été retiré de son sac étanche à l'humidité, ou s'il est exposé trop longtemps, il peut nécessiter un processus de cuisson avant une seconde refusion pour éliminer l'humidité. La mise en garde simplifie cela en déconseillant totalement cette pratique, sauf si des procédures de manipulation spécifiques sont suivies.

12. Exemple d'application pratique

Scénario : Conception d'un projecteur mural décoratif RGB.

1. Sélection des composants :Un ingénieur sélectionne les LED Rouge, Verte et Bleue de la série T20. Il choisit des lots de longueur d'onde spécifiques (par ex., Rouge 625-630nm, Vert 525-530nm, Bleu 465-470nm) pour obtenir la gamme de couleurs souhaitée. Il sélectionne également un lot de flux moyen (par ex., code AC ou AD) pour une luminosité équilibrée.
2. Conception du circuit :Trois pilotes à courant constant séparés sont conçus, un pour chaque canal de couleur, réglés à 40mA. La tension de sortie du pilote est dimensionnée en utilisant la VF maximale de la fiche technique (par ex., 3,4V pour le Vert/Bleu) plus une marge de sécurité.
3. Layout du PCB :Les LED sont placées sur le PCB avec des zones de cuivre généreuses connectées à leurs pastilles thermiques. Le layout suit le motif de pastilles de soudure recommandé du diagramme de dimensions pour assurer un soudage et un alignement corrects.
4. Analyse thermique :Étant donné le luminaire fermé, l'ingénieur calcule la résistance thermique attendue de la jonction à l'ambiant. Il s'assure que même avec plusieurs LED allumées, la Tj estimée reste en dessous de 85°C pour une longue durée de vie.
5. Assemblage :L'assemblage du PCB suit précisément le profil de refusion spécifié. Les LED sont utilisées dans le délai recommandé après l'ouverture du sac pour éviter les problèmes d'humidité.

13. Introduction au principe de fonctionnement

Une diode électroluminescente (LED) est un dispositif semi-conducteur qui émet de la lumière lorsqu'un courant électrique la traverse. Ce phénomène est appelé électroluminescence. Dans une LED monochrome comme celles de la série T20, une puce semi-conductrice (généralement faite de matériaux comme l'AlInGaP pour le Rouge/Jaune ou l'InGaN pour le Bleu/Vert) est logée dans le boîtier. Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de bande interdite de la puce est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active du semi-conducteur, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition et la structure spécifiques du matériau semi-conducteur déterminent la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Le boîtier sert à protéger la puce, fournir les connexions électriques, et inclut un phosphore (pour les LED blanches) ou un dôme/lentille transparent pour façonner la sortie lumineuse. La conception du boîtier 2016 se concentre sur l'extraction efficace de cette lumière et la gestion de la chaleur générée par la recombinaison non radiative et la résistance électrique.

14. Tendances technologiques

Le développement des LED CMS comme la série T20 suit plusieurs tendances clés de l'industrie :

• Efficacité accrue (lm/W) :Les améliorations continues en science des matériaux et en conception de puces poussent constamment vers une efficacité lumineuse plus élevée, signifiant plus de lumière par unité de puissance électrique consommée.
• Miniaturisation avec puissance :La tendance est de concentrer une sortie lumineuse plus élevée dans des boîtiers toujours plus petits, comme on le voit avec les successeurs du 2016, comme le 1010 ou des puces encore plus petites. Cela permet des designs de produits plus élégants.
• Fiabilité et gestion thermique améliorées :À mesure que les densités de puissance augmentent, des matériaux de boîtier avancés (par ex., substrats céramiques, composés de moulage à haute conductivité thermique) sont adoptés pour mieux gérer la température de jonction, qui est le facteur principal affectant la durée de vie des LED.
• Standardisation et tri :L'industrie évolue vers des systèmes de tri plus précis et standardisés pour fournir aux concepteurs des performances prévisibles, cruciales pour les applications nécessitant une cohérence de couleur et de luminosité sur des milliers d'unités.
• LED intelligentes et intégrées :Une tendance croissante est l'intégration de circuits de contrôle (pilotes, capteurs, interfaces de communication) directement dans le boîtier LED, créant des LED "intelligentes" pour l'IoT et les systèmes d'éclairage connectés, bien que cela soit plus répandu dans les boîtiers blancs et RGB.