Spécification de la LED blanche PLCC-2 - 3.5x2.75x1.1mm - 3.12V - 0.238W - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit la spécification technique complète pour une série de diodes électroluminescentes (LED) blanches dans un boîtier CMS PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Ces LED sont fabriquées à l'aide d'une puce LED bleue combinée à un revêtement de phosphore pour produire de la lumière blanche. Elles sont conçues pour des applications d'éclairage et d'indication générales nécessitant des performances fiables et une compatibilité avec les processus d'assemblage automatisés standards.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

Les principaux avantages de cette série de LED découlent de la conception de son boîtier et de ses caractéristiques de performance :

• Boîtier :Le boîtier PLCC-2 standard garantit la compatibilité avec une large gamme de lignes d'assemblage CMS et de processus de soudure.
• Angle de vision :Offre un angle de vision extrêmement large de 120 degrés (typique), assurant une distribution lumineuse uniforme.
• Adapté à l'automatisation :Fourni en bande et en bobine pour un assemblage rapide par machine pick-and-place.
• Conformité environnementale :Le produit est conforme à la directive RoHS, répondant aux normes environnementales internationales.
• Gestion de l'humidité :Classé avec un Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) de Niveau 3, nécessitant des procédures de manipulation spécifiques détaillées dans la section emballage.

1.2 Applications cibles et marché

Ces LED conviennent à diverses fins d'éclairage et d'indication intérieures. Les principaux domaines d'application incluent :

• Indicateurs d'état optiques sur les appareils électroniques et les panneaux de contrôle.
• Rétroéclairage pour les affichages d'information et la signalétique intérieure.
• Éclairage général dans les applications de tubes lumineux.
• Éclairage décoratif ou fonctionnel général nécessitant de la lumière blanche.

Note importante :La fiche technique indique explicitement que ce produit estnon adapté aux applications de bandes flexibles. Les concepteurs doivent prendre en compte la rigidité mécanique du boîtier PLCC-2.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principaux paramètres de performance de la LED, mesurés dans des conditions de test standard à Ts=25°C.

2.1 Caractéristiques électro-optiques

Le tableau ci-dessous résume les métriques de performance critiques pour les différentes variantes de température de couleur corrélée (CCT) du produit. Toutes les valeurs sont mesurées à un courant direct (IF) de 60mA.

Tableau : Caractéristiques électriques & optiques (Ts=25°C)

• Tension directe (VF) :S'étend de 3.0V (Min) à 3.4V (Max), avec une valeur typique de 3.12V. Ce paramètre est crucial pour la conception du circuit d'alimentation afin d'assurer une régulation de courant correcte.
• Flux lumineux (Φ) :Varie légèrement selon le classement CCT. Pour la plupart des classements blancs (E40, E50, A57, E65), le flux lumineux est de 26.5 lm (Typ) avec une plage de 26-28 lm. Le classement blanc chaud (E30) a une sortie typique légèrement inférieure de 25.5 lm (plage 24-28 lm).
• Angle de vision (2θ1/2) :120 degrés (Typique). Ceci définit la largeur angulaire à laquelle l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête.
• Indice de rendu des couleurs (IRC) :Minimum de 80, avec une valeur typique de 81.5. Ceci indique une bonne qualité de rendu des couleurs pour l'éclairage général.
• Résistance thermique (RθJ-S) :55 °C/W (Typique). C'est la résistance au flux de chaleur de la jonction semi-conductrice au point de soudure. C'est un paramètre clé pour la conception de la gestion thermique.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 µA à une tension inverse (VR) de 5V.

2.2 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement à ou au-delà de ces limites n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance (PD) :238 mW. La puissance électrique totale convertie en chaleur et lumière ne doit pas dépasser cette valeur.
• Courant direct (IF) :70 mA (Continu).
• Courant direct de crête (IFP) :140 mA. Ceci n'est autorisé qu'en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms).
• Tension inverse (VR) :5 V. Le dépassement peut provoquer un claquage.
• Décharge électrostatique (ESD) :2000 V (Modèle du corps humain). Bien que le rendement dépasse 90% à ce niveau, une protection ESD lors de la manipulation est toujours requise.
• Plages de température :
  • Fonctionnement (TOPR) : -40°C à +85°C.
  • Stockage (TSTG) : -40°C à +100°C.
  • Jonction (TJ) : 110°C (Maximum). La température réelle de jonction en fonctionnement doit être calculée et maintenue en dessous de cette limite.

3. Explication du système de classement

Les LED sont triées (classées) sur la base de paramètres clés pour assurer l'homogénéité au sein d'un lot de production. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences d'application spécifiques.

3.1 Classement de la tension directe et du flux lumineux

À IF=60mA, les LED sont catégorisées en classements pour la tension directe (VF) et le flux lumineux (Φ).

• Classements de tension directe (H1, H2, I1, I2) :Ils représentent les plages de tension : respectivement 3.0-3.1V, 3.1-3.2V, 3.2-3.3V et 3.3-3.4V.
• Classement de flux lumineux (QIA) :Ce classement correspond à une plage de flux lumineux de 26-28 lumens.

3.2 Classement de la température de couleur corrélée (CCT)

La lumière blanche est définie par ses coordonnées de chromaticité sur le diagramme CIE 1931. La fiche technique fournit des classements spécifiques avec leurs limites de coordonnées respectives (x1,y1 à x4,y4) qui forment un quadrilatère sur le diagramme.

• E30 :Blanc chaud (2780-3110K)
• E40 :Blanc neutre (3770-4330K)
• E50 :Blanc froid (4660-5360K)
• A57 :Blanc froid ANSI (5350-6050K)
• E65 :Blanc lumière du jour (6050-6950K)

La tolérance de mesure typique pour les coordonnées de couleur est de ±0.005.

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques donnent un aperçu du comportement du composant dans des conditions variables.

4.1 Tension directe vs. Courant direct (Courbe IV)

La courbe fournie montre la relation entre la tension directe (VF) et le courant direct (IF). C'est une courbe non linéaire typique d'une diode. La tension augmente avec le courant, et la pente représente la résistance dynamique de la LED. Les concepteurs utilisent cette courbe pour sélectionner une tension/courant d'alimentation appropriés afin d'atteindre la luminosité souhaitée tout en restant dans les limites de puissance.

4.2 Intensité lumineuse relative vs. Courant direct

Cette courbe illustre comment la sortie lumineuse (intensité relative) change avec le courant direct appliqué. Typiquement, la sortie augmente avec le courant mais peut saturer ou devenir moins efficace à des courants très élevés en raison des effets thermiques et de l'affaiblissement. Ce graphique est essentiel pour déterminer le courant de fonctionnement optimal pour l'efficacité et la longévité.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et dessins

La LED est logée dans un boîtier PLCC-2. Les dimensions clés (toutes en millimètres, tolérance ±0.05mm sauf indication contraire) incluent :

• Longueur totale : 3.50 mm
• Largeur totale : 2.75 mm
• Hauteur totale : 1.10 mm
• Dimensions des broches : Les largeurs de pastilles et espacements spécifiques sont détaillés dans le diagramme de motif de soudure (Fig. 1-5).

5.2 Identification de la polarité et motif de soudure

Un marquage de polarité clair est crucial pour une installation correcte. La cathode (C, négative) est identifiée sur le boîtier. La fiche technique inclut un motif de pastille de soudure recommandé (Fig. 1-5) pour la conception de PCB afin d'assurer une formation correcte des joints de soudure et une stabilité mécanique pendant le refusion.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Instructions de soudure par refusion CMS

La LED convient à tous les processus d'assemblage CMS standards. Cependant, en raison de son classement MSL Niveau 3, des précautions spécifiques sont nécessaires :

• Sensibilité à l'humidité :Après ouverture du sac barrière à l'humidité scellé, les composants doivent être montés dans les 168 heures (7 jours) lorsqu'ils sont stockés dans des conditions ≤30°C/60% HR.
• Séchage :Si le temps d'exposition est dépassé, les composants doivent être séchés avant utilisation pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir la fissuration "pop-corn" pendant le refusion. Les profils de séchage standards s'appliquent (par ex., 125°C pendant un temps spécifié).
• Profil de refusion :Un profil de refusion standard sans plomb (ou avec plomb) avec une température de crête ne dépassant pas les valeurs maximales absolues du composant (se référer aux limites de température du boîtier et de la jonction) doit être utilisé. La masse thermique du PCB et des composants doit être prise en compte.

6.2 Précautions générales de manipulation

• Éviter les contraintes mécaniques sur la lentille et les broches de la LED.
• Utiliser des pratiques anti-électrostatiques pendant la manipulation et l'assemblage.
• Ne pas toucher la lentille avec les mains nues pour éviter la contamination.
• Stocker dans l'emballage résistant à l'humidité d'origine jusqu'à l'utilisation.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécification d'emballage

Les LED sont fournies dans un emballage standard de l'industrie pour l'assemblage automatisé.

• Bande porteuse :Les dimensions de la bande porteuse emboutie qui contient les LED individuelles sont spécifiées, y compris la taille de la poche, le pas et la largeur de la bande.
• Dimension de la bobine :Spécifications pour la bobine sur laquelle la bande porteuse est enroulée, y compris le diamètre de la bobine et la taille du moyeu.
• Spécification de l'étiquette :Le format de l'étiquette de bobine, qui inclut typiquement le numéro de pièce, la quantité, le code de lot et le code de date.

7.2 Emballage résistant à l'humidité et carton

Les bobines sont emballées dans un sac barrière à l'humidité scellé avec un dessiccant et une carte indicateur d'humidité pour maintenir le classement MSL. Ces sacs sont ensuite conditionnés dans des cartons pour l'expédition.

8. Considérations de conception d'application

8.1 Conception du circuit d'alimentation

Étant donné les caractéristiques de tension directe (VF typ. 3.12V, max 3.4V à 60mA), un pilote à courant constant est fortement recommandé plutôt qu'une source de tension constante. Cela assure une sortie lumineuse stable et protège la LED de l'emballement thermique. Le pilote doit être conçu pour limiter le courant maximum à 70mA en continu.

8.2 Gestion thermique

Avec une résistance thermique de 55 °C/W, un dissipateur thermique efficace est important, surtout lors d'un fonctionnement à des courants plus élevés ou dans des températures ambiantes élevées. Le layout du PCB doit fournir une surface de cuivre adéquate (pastilles thermiques) connectée aux points de soudure de la LED pour dissiper la chaleur. La température maximale de jonction (110°C) ne doit pas être dépassée. La température réelle de jonction peut être estimée à l'aide de 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).

8.3 Conception optique

L'angle de vision de 120 degrés rend ces LED adaptées aux applications nécessitant un éclairage large et diffus plutôt qu'un faisceau focalisé. Pour les applications nécessitant une lumière plus directionnelle, des optiques secondaires (lentilles) seraient nécessaires.

9. Comparaison et différenciation techniques

Bien que de nombreuses LED blanches PLCC-2 existent sur le marché, cette série se différencie par une combinaison de paramètres :

• Performance équilibrée :Elle offre un bon équilibre entre flux lumineux (26-28 lm), IRC (>80) et large angle de vision à un courant d'alimentation standard de 60mA.
• Classement complet :Le classement détaillé de la tension, du flux et des multiples CCT offre aux concepteurs la flexibilité de sélectionner des composants pour des applications critiques en couleur et en luminosité.
• Guide d'application clair :L'avertissement explicite contre l'utilisation dans des bandes flexibles est un différenciateur critique qui prévient les défaillances sur le terrain dues aux contraintes mécaniques.

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

10.1 Quel est le courant de fonctionnement recommandé ?

La fiche technique caractérise la LED à IF=60mA, et c'est un point de fonctionnement typique. Le courant continu absolu maximum est de 70mA. Pour une longévité et une efficacité optimales, il est conseillé de fonctionner à ou en dessous de 60mA. La courbe performance vs. courant doit être consultée pour des exigences de luminosité spécifiques.

10.2 Comment sélectionner le bon classement CCT ?

Choisissez le classement CCT (E30, E40, E50, A57, E65) en fonction de la "couleur" de lumière blanche souhaitée pour votre application - du plus chaud (jaunâtre) au plus froid (bleuté). Les classements de coordonnées de chromaticité assurent la cohérence des couleurs au sein d'un groupe sélectionné.

10.3 Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 3.3V ?

La connexion directe à une source 3.3V est risquée. La tension directe typique est de 3.12V, mais elle peut atteindre 3.4V. Une source 3.3V peut ne pas allumer de manière fiable toutes les unités, en particulier celles des classements VF plus élevés, entraînant une luminosité incohérente. Un circuit pilote à courant constant est la solution correcte.

10.4 Quelles sont les conséquences du dépassement du temps d'exposition à l'humidité ?

Si la limite d'exposition MSL Niveau 3 (168 heures) est dépassée sans séchage approprié, l'humidité absorbée peut s'évaporer rapidement pendant le processus de soudure par refusion à haute température. Cela peut provoquer un délaminage interne ou une fissuration "pop-corn" du boîtier plastique, entraînant une défaillance immédiate ou latente.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état

Un ingénieur conçoit un panneau de contrôle nécessitant plusieurs indicateurs d'état blancs, brillants et uniformes. Le panneau fonctionne dans un environnement intérieur à température ambiante.

• Sélection des composants :Cette LED PLCC-2 est choisie pour son large angle de vision (assurant la visibilité sous divers angles), sa compatibilité CMS (facilitant l'assemblage) et sa bonne luminosité.
• Conception du circuit :Un circuit à courant constant simple est conçu en utilisant une résistance limitatrice de courant en série avec un régulateur de tension. La valeur de la résistance est calculée sur la base de la tension d'alimentation (par ex., 5V), du courant cible (60mA) et de la VF maximale attendue (3.4V) : R = (Valim - VF_max) / IF = (5 - 3.4) / 0.06 ≈ 26.7Ω. Une résistance de 27Ω est sélectionnée.
• Gestion thermique :Puisque le panneau fonctionne à un faible cycle de service et à température ambiante, et que la puissance par LED est faible (~0.2W), le remplissage de cuivre standard du PCB est suffisant pour la dissipation thermique. La température de jonction est vérifiée comme étant bien dans les limites.
• Résultat :Le produit final présente des indicateurs fiables, d'une luminosité constante, faciles à fabriquer en volume.

12. Principe de fonctionnement

Cette LED blanche fonctionne sur le principe de la conversion par phosphore. Le composant central est une puce semi-conductrice qui émet de la lumière bleue lorsqu'un courant électrique la traverse (électroluminescence). Cette lumière bleue est ensuite dirigée vers une couche de matériau phosphorique déposée à l'intérieur du boîtier. Le phosphore absorbe une partie de la lumière bleue et la ré-émet sous forme de lumière de longueurs d'onde plus longues (jaune, rouge). La combinaison de la lumière bleue restante et de la lumière jaune/rouge convertie est perçue par l'œil humain comme de la lumière blanche. Le mélange spécifique de phosphores détermine la température de couleur corrélée (CCT) et l'indice de rendu des couleurs (IRC) de la lumière blanche émise.

13. Tendances technologiques

La tendance générale dans la technologie des LED CMS, y compris les composants de type PLCC-2 comme celui-ci, continue de se concentrer sur plusieurs domaines clés :

• Efficacité accrue (lm/W) :Les améliorations continues dans la conception des puces, l'efficacité des phosphores et l'architecture des boîtiers visent à fournir plus de lumière (lumens) pour la même puissance électrique d'entrée (watts).
• Amélioration de la qualité et de la cohérence des couleurs :Les progrès dans la technologie des phosphores et des processus de classement plus stricts conduisent à des valeurs IRC plus élevées et à un contrôle plus précis du point de couleur, répondant aux exigences des applications d'éclairage de haute qualité.
• Fiabilité et durée de vie améliorées :La recherche sur de meilleurs matériaux d'encapsulation, des méthodes de fixation des puces et la gestion thermique prolonge la durée de vie opérationnelle et maintient la sortie lumineuse dans le temps (maintien du flux lumineux).
• Miniaturisation et intégration :Bien que le PLCC-2 reste un standard, il existe une tendance vers des empreintes de boîtier plus petites et des boîtiers à l'échelle de la puce (CSP) pour les applications à espace limité, ainsi que des modules intégrés combinant plusieurs LED et pilotes.