Fiche technique de la série T3C - LED monochromatique 3030 - Format 3,0x3,0 mm - Tension 1,8-3,6 V - Puissance 1,04-1,44 W - Documentation technique française

1. Vue d'ensemble du produit

La série T3C représente une gamme de diodes électroluminescentes (LED) monochromatiques hautes performances conçues pour des applications d'éclairage général et spécialisé. Le modèle principal traité dans ce document est la variante au boîtier 3030, caractérisée par son facteur de forme compact et sa conception robuste de gestion thermique. Ces LED sont conçues pour délivrer un flux lumineux élevé tout en maintenant un fonctionnement fiable dans des conditions exigeantes.

Les avantages principaux de cette série incluent une conception de boîtier optimisée thermiquement qui améliore la dissipation de chaleur, une capacité de courant élevée permettant une luminosité accrue, et un angle de vision large assurant une distribution lumineuse uniforme. Le produit est compatible avec les procédés de soudage par refusion sans plomb et respecte les normes environnementales RoHS, le rendant adapté à la fabrication électronique moderne.

Le marché cible de ces LED est vaste, englobant les solutions d'éclairage intérieur, les projets de rénovation pour remplacer d'anciennes sources lumineuses, les applications d'éclairage général, ainsi que l'éclairage architectural ou décoratif où des couleurs monochromatiques spécifiques sont requises.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques électro-optiques

Les performances électro-optiques sont spécifiées à une température de jonction (Tj) de 25°C et un courant direct (IF) de 350 mA. Les paramètres clés varient selon la couleur :

• Tension directe (VF) :S'étend de 1,8 V (min, Rouge/Jaune) à 3,6 V (max, Bleu). Les valeurs typiques sont de 3,4 V pour le Bleu, 3,0 V pour le Vert et 2,2 V pour le Rouge/Jaune. Une tolérance de mesure de ±0,1 V s'applique.
• Flux lumineux :Le débit varie significativement selon la couleur. Les valeurs typiques sont de 20 lm pour le Bleu, 82 lm pour le Vert et 44 lm pour le Rouge et le Jaune, avec une tolérance de mesure de ±7 %.
• Angle de vision (2θ1/2) :L'angle à mi-intensité est de 120 degrés, offrant un faisceau large.
• Résistance thermique (Rth j-sp) :Ce paramètre, mesuré de la jonction de la LED au point de soudure sur un MCPCB, est de 17 °C/W pour le Bleu, 15 °C/W pour le Vert et 10 °C/W pour le Rouge/Jaune.
• Décharge électrostatique (ESD) :Toutes les couleurs ont une classification Modèle du Corps Humain (HBM) de 1000 V, indiquant un niveau standard de protection contre les décharges électrostatiques.

2.2 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Toutes les valeurs sont spécifiées à Tj=25°C.

• Courant direct (IF) :400 mA (continu).
• Courant direct en impulsion (IFP) :600 mA, avec les conditions suivantes : largeur d'impulsion ≤100 μs et rapport cyclique ≤1/10.
• Dissipation de puissance (PD) :Varie selon la couleur : 1440 mW pour le Bleu, 1360 mW pour le Vert et 1040 mW pour le Rouge/Jaune.
• Tension inverse (VR) :5 V.
• 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).
• Température de soudage (Tsld) :Le soudage par refusion à 230°C ou 260°C pendant 10 secondes est spécifié.

Il est crucial que le fonctionnement ne dépasse pas ces valeurs, car les propriétés de la LED peuvent se dégrader en dehors de la plage de paramètres spécifiée.

3. Système de classement et de tri

3.1 Classement par longueur d'onde / couleur

Les LED sont classées dans des gammes de longueurs d'onde spécifiques à IF=350 mA et Tj=25°C, avec une tolérance de mesure de ±1 nm.

• Bleu :455-460 nm, 460-465 nm, 465-470 nm.
• Vert :520-525 nm, 525-530 nm, 530-535 nm.
• Rouge :615-620 nm, 620-625 nm, 625-630 nm.
• Jaune :585-590 nm, 590-595 nm, 595-600 nm.

3.2 Tri par flux lumineux

Le flux lumineux est catégorisé en rangs identifiés par des codes alphabétiques. Les mesures sont effectuées à IF=350 mA, Tj=25°C, avec une tolérance de ±7 %.

• Bleu :AH (18-22 lm), AJ (22-26 lm), AK (26-30 lm).
• Vert :AS (72-80 lm), AT (80-88 lm), AW (88-96 lm), AX (96-104 lm).
• Rouge/Jaune :AM (37-44 lm), AN (44-51 lm), AP (51-58 lm).

3.3 Tri par tension directe

La tension directe est également triée pour garantir la cohérence des caractéristiques électriques, avec une tolérance de ±0,1 V.

• Bleu/Vert :H3 (2,8-3,0 V), J3 (3,0-3,2 V), K3 (3,2-3,4 V), L3 (3,4-3,6 V).
• Rouge/Jaune :C3 (1,8-2,0 V), D3 (2,0-2,2 V), E3 (2,2-2,4 V), F3 (2,4-2,6 V).

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut plusieurs représentations graphiques des performances de la LED. Ces courbes sont essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans différentes conditions de fonctionnement.

• Spectre de couleur :Montre la distribution spectrale de puissance pour chaque couleur de LED, définissant sa pureté et sa longueur d'onde dominante.
• Courant direct vs. Intensité relative :Illustre comment la sortie lumineuse évolue avec l'augmentation du courant d'alimentation, montrant typiquement une relation sous-linéaire à des courants élevés en raison de la baisse d'efficacité.
• Courant direct vs. Tension directe (Courbe IV) :Représente la relation exponentielle entre le courant et la tension, cruciale pour concevoir le circuit d'alimentation correct.
• Distribution de l'angle de vision :Un diagramme polaire montrant le motif d'intensité spatiale, confirmant l'angle de vision de 120 degrés.
• Température ambiante vs. Flux lumineux relatif :Démontre l'effet d'extinction thermique, où la sortie lumineuse diminue lorsque la température ambiante (et donc de jonction) augmente.
• Température ambiante vs. Tension directe relative :Montre comment la tension directe diminue avec l'augmentation de la température, une caractéristique de la jonction semi-conductrice.
• Courant direct maximum vs. Température ambiante :Une courbe de déclassement qui spécifie le courant continu maximal autorisé à une température ambiante donnée pour éviter de dépasser la température de jonction maximale.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED utilise un boîtier CMS (composant monté en surface) 3030. Les dimensions clés incluent une taille de corps de 3,00 mm x 3,00 mm. La hauteur du boîtier est d'environ 1,43 mm depuis la surface de la carte. Les pastilles de soudure (empreinte) sont conçues pour un montage fiable, avec des dimensions spécifiques pour les pastilles d'anode et de cathode afin d'assurer la formation correcte du cordon de soudure. La polarité est clairement indiquée, généralement par un indicateur de cathode sur le fond du boîtier. Sauf indication contraire, les tolérances dimensionnelles sont de ±0,1 mm.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

La LED est compatible avec les procédés standards de soudage par refusion sans plomb. Un profil détaillé est fourni :

• Préchauffage :Montée de 150°C à 200°C sur 60-120 secondes.
• Taux de montée :Maximum 3°C par seconde de la température de liquidus au pic.
• Température de liquidus (TL) :217°C.
• Temps au-dessus du liquidus (tL) :60-150 secondes.
• Température maximale du corps du boîtier (Tp) :Maximum 260°C.
• Temps à moins de 5°C du pic (tp) :Maximum 30 secondes.
• Taux de descente :Maximum 6°C par seconde du pic au liquidus.
• Durée totale du cycle :Maximum 8 minutes de 25°C à la température de pic.

Le respect de ce profil est crucial pour éviter les chocs thermiques, les problèmes de joint de soudure ou les dommages au boîtier de la LED et à la fixation interne de la puce.

7. Notes d'application et considérations de conception

7.1 Scénarios d'application typiques

Ces LED monochromatiques sont adaptées aux applications nécessitant des points de couleur spécifiques sans conversion par phosphore.

• Éclairage intérieur :Peuvent être utilisées dans l'éclairage d'accentuation, la signalétique ou l'éclairage ambiant spécifique à une couleur.
• Rénovations :Remplacement direct d'anciennes sources lumineuses monochromatiques dans des luminaires existants.
• Éclairage général :Lorsqu'elles sont combinées avec d'autres couleurs ou utilisées en réseaux pour des effets d'éclairage coloré.
• Éclairage architectural/décoratif :Éclairage de façade, lettres cannelées et installations artistiques où un contrôle précis de la couleur est nécessaire.

7.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Malgré le boîtier optimisé thermiquement, un dissipateur thermique approprié est essentiel, surtout lors d'un fonctionnement proche des valeurs maximales. Les valeurs de résistance thermique doivent être utilisées pour calculer le dissipateur nécessaire afin de maintenir la température de jonction en dessous de 110°C.
• Alimentation en courant :Utilisez un pilote à courant constant adapté au tri de tension directe et à la luminosité souhaitée. La courbe de déclassement pour le courant maximum en fonction de la température ambiante doit être respectée.
• Conception optique :Le large angle de vision de 120 degrés peut nécessiter des optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) si un faisceau plus focalisé est souhaité.
• Précautions ESD :Les procédures standard de manipulation ESD doivent être suivies pendant l'assemblage, car la classification HBM de 1000 V est un niveau de protection de base.

8. Comparaison et différenciation techniques

Bien qu'une comparaison directe avec d'autres produits ne soit pas fournie dans le document source, les principales caractéristiques différenciatrices de cette série T3C 3030 peuvent être déduites de ses spécifications :

• Capacité de courant élevée :Un courant continu de 400 mA pour un boîtier 3030 est compétitif, permettant une densité de flux lumineux plus élevée.
• Conception optimisée thermiquement :La mention explicite de cette fonctionnalité suggère une optimisation pour une meilleure extraction de chaleur par rapport aux boîtiers standards, conduisant potentiellement à une durée de vie plus longue et à des performances maintenues.
• Tri complet :Un tri détaillé pour la longueur d'onde, le flux et la tension permet un appariement précis des couleurs et de la luminosité dans les applications multi-LED, réduisant le besoin d'étalonnage complexe.
• Fonctionnement à haute température :Une plage de température de fonctionnement allant jusqu'à +105°C et une température de jonction de 110°C indiquent une robustesse pour les environnements exigeants.

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

Q : Quelle est la principale cause de la dégradation du flux lumineux dans le temps ?
R : Bien que non explicitement indiqué dans cette fiche technique, les causes principales sont généralement une température de jonction élevée et un courant d'alimentation élevé. Fonctionner dans les limites des valeurs maximales absolues spécifiées (surtout Tj et IF) et mettre en œuvre une gestion thermique efficace sont cruciaux pour maximiser la durée de vie de la LED.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une source de tension constante ?
R : Ce n'est pas recommandé. Les LED sont des dispositifs pilotés par courant. Leur tension directe a un coefficient de température négatif et varie d'un tri à l'autre. Une source de tension constante pourrait entraîner un emballement thermique ou une luminosité incohérente. Utilisez toujours un pilote à courant constant.

Q : Comment interpréter les valeurs "Typ" et "Min" du flux lumineux ?
R : La valeur "Typ" (Typique) est la sortie moyenne attendue dans les conditions de test. La valeur "Min" est le minimum garanti pour ce tri de flux. Les concepteurs doivent utiliser la valeur "Min" pour les calculs de scénario le plus défavorable afin d'assurer une sortie lumineuse suffisante dans leur application.

Q : Pourquoi la dissipation de puissance est-elle différente pour chaque couleur ?
R : La dissipation de puissance (PD) est calculée comme le Courant direct (IF) multiplié par la Tension directe (VF). Étant donné que la VF typique diffère significativement entre les couleurs (par exemple, ~3,4 V pour le Bleu contre ~2,2 V pour le Rouge à 350 mA), la puissance résultante (et donc la chaleur générée) est également différente.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'une bande d'éclairage coloré pour façade architecturale.

1. Sélection de la couleur :Le concepteur choisit la LED Verte de la série T3C pour une teinte spécifique, en sélectionnant la gamme de longueur d'onde 525-530 nm pour la cohérence.
2. Calcul de la luminosité :Visant une éclairement spécifique, le concepteur utilise la valeur "Min" du flux lumineux du tri AS (72 lm à 350 mA) pour une conception conservatrice. Il calcule le nombre de LED nécessaires par mètre.
3. Conception thermique :La bande sera fermée. En utilisant la résistance thermique (Rth j-sp) de 15 °C/W pour le Vert et l'estimation de la température ambiante, le concepteur calcule la surface de pastille thermique ou de dissipateur requise sur le PCB pour maintenir Tj en dessous de 100°C pour une longue durée de vie.
4. Conception électrique :Un pilote à courant constant est sélectionné pour délivrer 350 mA. Le tri de tension directe (par exemple, J3 : 3,0-3,2 V) détermine l'exigence minimale de tension de sortie du pilote. Les LED sont arrangées en combinaisons série/parallèle adaptées au pilote.
5. Fabrication :La ligne d'assemblage suit le profil de soudage par refusion spécifié (pic à 260°C) pour assurer des joints de soudure fiables sans endommager les LED.

11. Principe de fonctionnement

L'émission de lumière dans ces LED monochromatiques est basée sur l'électroluminescence dans une puce semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant l'énergie de bande interdite de la puce est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. L'énergie libérée lors de cette recombinaison est émise sous forme de photon (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise—bleu, vert, rouge ou jaune—est déterminée par l'énergie de bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés dans la construction de la puce (par exemple, InGaN pour le bleu/vert, AlInGaP pour le rouge/jaune). Le boîtier 3030 abrite cette puce semi-conductrice, fournit les connexions électriques via l'anode et la cathode, et inclut une optique primaire (généralement une lentille en silicone) qui façonne la sortie lumineuse et fournit le large angle de vision.

12. Tendances technologiques

Le développement des LED monochromatiques comme celles de la série T3C est influencé par plusieurs tendances industrielles en cours :

• Efficacité accrue (lm/W) :Des améliorations continues de l'efficacité quantique interne (IQE) et de l'efficacité d'extraction de la lumière conduisent à une sortie lumineuse plus élevée pour la même entrée électrique, réduisant la consommation d'énergie.
• Pureté et cohérence des couleurs améliorées :Les progrès dans la croissance épitaxiale et les contrôles de fabrication conduisent à des gammes de longueurs d'onde plus étroites et à des points de couleur plus cohérents d'un lot à l'autre.
• Fiabilité et durée de vie améliorées :La recherche sur les matériaux (par exemple, des encapsulants plus robustes) et les techniques de conditionnement vise à réduire la dépréciation du lumen et à augmenter la durée de vie opérationnelle, surtout dans des conditions de haute température et de courant élevé.
• Miniaturisation avec haute puissance :La tendance à intégrer plus de sortie lumineuse dans des boîtiers plus petits se poursuit, exigeant des solutions de gestion thermique toujours meilleures comme le "boîtier optimisé thermiquement" mentionné ici.
• Gamme de couleurs élargie :Bien que cette fiche technique couvre des couleurs standard, le marché plus large voit le développement de LED avec de nouvelles longueurs d'onde (par exemple, des rouges plus profonds, du cyan) pour des applications dans l'éclairage horticole, les rétroéclairages d'affichage et la détection spécialisée.