Fiche technique LED RGB LTW-Q35ZRGB - Boîtier CMS - Rouge 2.1V / Vert 2.9V / Bleu 3.0V - Puissance totale 0.18W - Document technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTW-Q35ZRGB est une LED RGB (Rouge, Vert, Bleu) CMS compacte conçue pour les applications d'éclairage à l'état solide. Il intègre trois puces LED individuelles (rouge, verte, bleue) dans un seul boîtier, permettant de générer un large spectre de couleurs par synthèse additive. Ce dispositif représente une alternative économe en énergie à l'éclairage conventionnel, offrant une longue durée de vie et une haute fiabilité.

1.1 Avantages principaux

Les principaux avantages de cette LED incluent son facteur de forme ultra-compact, sa compatibilité avec les équipements d'assemblage automatique pick-and-place, et son aptitude aux procédés standards de soudage par refusion infrarouge (IR) et à la vapeur. Conçu comme un boîtier standard EIA, il est compatible avec les niveaux de commande des circuits intégrés. Le produit est conforme aux initiatives écologiques, étant sans plomb et respectueux de la directive RoHS.

1.2 Applications cibles

Cette LED polyvalente est destinée à un large éventail d'applications d'éclairage. Les marchés clés incluent l'éclairage d'ambiance pour les appareils électroménagers, les solutions d'éclairage portables comme les lampes torches et les feux de vélo, l'éclairage architectural pour les espaces résidentiels et commerciaux intérieurs et extérieurs (downlights, éclairage en niche, éclairage sous étagère), l'éclairage décoratif et de spectacle, l'éclairage de sécurité et de jardin (bornes), ainsi que les applications de signalisation spécialisées comme les balises de circulation, les feux de passage à niveau et les enseignes à rétro-éclairage latéral (ex. : panneaux de sortie, présentoirs de point de vente).

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques électro-optiques

Toutes les mesures sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. Les paramètres clés définissent la performance de chaque canal de couleur (Rouge, Vert, Bleu) individuellement et la sortie de lumière blanche combinée.

• Flux lumineux (Φv) :Le flux lumineux typique pour chaque couleur à un courant direct (IF) de 20mA est de 2,55 lm (Rouge), 7,35 lm (Vert) et 0,95 lm (Bleu). Lorsqu'il est piloté à des courants spécifiques pour produire de la lumière blanche (R=25mA, G=13mA, B=15mA), le flux lumineux combiné typique est de 10,50 lm.
• Intensité lumineuse (Iv) :L'intensité lumineuse typique à IF=20mA est de 920 mcd (Rouge), 2500 mcd (Vert) et 340 mcd (Bleu). L'intensité de lumière blanche combinée dans les conditions de pilotage spécifiées est de 3500 mcd.
• Angle de vision (θ1/2) :L'angle de vision à mi-intensité typique pour la sortie blanche combinée est de 130 degrés, indiquant un faisceau large.
• Longueur d'onde dominante (λd) :Définit la couleur perçue de chaque puce. Les plages spécifiées sont de 618-628 nm pour le Rouge, 520-530 nm pour le Vert et 465-475 nm pour le Bleu.
• Tension directe (VF) :La chute de tension aux bornes de la LED au courant de test. Les valeurs typiques sont de 2,1V (Rouge à 20mA), 2,9V (Vert à 20mA) et 3,0V (Bleu à 20mA). Les valeurs maximales sont respectivement de 2,4V, 3,5V et 3,5V.
• Tension de tenue aux décharges électrostatiques :Le dispositif peut résister à une décharge électrostatique (ESD) de 8KV selon le modèle du corps humain (HBM), bien que des précautions de manipulation appropriées contre l'ESD soient fortement recommandées.

2.2 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance (Po) :La puissance maximale admissible pour chaque canal est de 96 mW (Rouge), 144 mW (Vert et Bleu). La dissipation de puissance totale pour l'ensemble du boîtier ne doit pas dépasser 180 mW.
• Courant direct :Le courant direct continu (IF) pour chaque canal est de 40 mA. Le courant direct de crête (IFP) pour un fonctionnement en impulsion (≤1/10 de rapport cyclique, ≤10ms de largeur d'impulsion) est de 100 mA par canal.
• Tension inverse (VR) :Maximum de 5V. Un fonctionnement en polarisation inverse peut entraîner une défaillance.
• Plages de température :La température de fonctionnement (Topr) est de -40°C à +80°C. La température de stockage (Tstg) est de -40°C à +100°C.
• Condition de soudage :Le dispositif peut supporter un soudage sans plomb à 260°C pendant 5 secondes.

3. Explication du système de tri

La LED est triée en catégories (bins) en fonction du flux lumineux et des coordonnées chromatiques pour assurer la cohérence de la couleur et de la luminosité dans les applications de production.

3.1 Tri par flux lumineux

La sortie de lumière blanche (lorsqu'elle est pilotée à R=25mA, G=13mA, B=15mA) est classée en catégories (V3 à V6). Par exemple, la catégorie V3 couvre un flux lumineux de 8,00 lm (Min) à 10,50 lm (Max). La tolérance sur chaque catégorie est de +/-10%.

3.2 Tri par coordonnées chromatiques

La chromaticité de la lumière blanche combinée est définie sur le diagramme CIE 1931 (x, y). La fiche technique fournit un tableau détaillé des rangs de couleur (A1 à D4), chacun spécifiant une zone quadrilatère sur le diagramme de chromaticité définie par quatre paires de coordonnées (x, y). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des coordonnées de point blanc étroitement contrôlées. La tolérance pour chaque catégorie de teinte est de +/- 0,01 sur les coordonnées x et y.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut des courbes caractéristiques typiques (non reproduites dans le texte fourni mais référencées). Ces courbes sont essentielles pour l'analyse de conception.

• Courbes I-V (Courant-Tension) :Montrent la relation entre le courant direct et la tension directe pour chaque puce de couleur sur une plage de courants et de températures. Ceci est crucial pour concevoir le circuit de limitation de courant correct.
• Intensité lumineuse relative vs. Courant direct :Illustre comment la sortie lumineuse évolue avec l'augmentation du courant de pilotage, mettant en évidence les non-linéarités potentielles et la baisse d'efficacité aux courants élevés.
• Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante :Démontre la dégradation thermique de la sortie lumineuse. Lorsque la température de jonction augmente, l'efficacité lumineuse diminue généralement.
• Distribution spectrale de puissance :Montrerait l'intensité relative de la lumière émise à chaque longueur d'onde pour les puces rouge, verte et bleue, définissant la gamme de couleurs possible avec ce dispositif.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions de contour

Le dispositif a un facteur de forme spécifique. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance typique de ±0,2 mm. Les notes mécaniques clés incluent l'emplacement du point d'injection (qui doit être au-dessus des broches) et le fait que le plot thermique est électriquement conducteur, ce qui doit être pris en compte lors de la conception du PCB pour éviter les courts-circuits.

5.2 Identification de polarité et conception des pastilles

La fiche technique fournit une disposition recommandée des pastilles de fixation sur le circuit imprimé (PCB). Cela inclut la taille, la forme et l'espacement des pastilles de soudure pour les quatre broches (anode et cathode pour chaque couleur, probablement avec une configuration à cathode ou anode commune) et la pastille thermique centrale (plot thermique). Une conception correcte des pastilles est cruciale pour un soudage fiable, la gestion thermique et la prévention du phénomène de "tombstoning".

6. Guide de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de soudage par refusion infrarouge (IR) suggéré est fourni, conforme à la norme J-STD-020D pour les procédés sans plomb. Ce profil définit les étapes de préchauffage, de stabilisation, de refusion (température de pic) et de refroidissement avec des contraintes de temps et de température spécifiques pour assurer des joints soudés fiables sans endommager le boîtier de la LED.

6.2 Nettoyage et manipulation

Le nettoyage doit être effectué uniquement avec les produits chimiques spécifiés. La LED peut être immergée dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute si nécessaire. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy. Des précautions strictes contre l'ESD sont obligatoires : l'utilisation de bracelets antistatiques, de gants antistatiques et d'équipements correctement mis à la terre est recommandée pour prévenir les dommages dus aux décharges électrostatiques.

7. Conditionnement et informations de commande

Les LED sont fournies conditionnées en bande de 12 mm de large sur des bobines de 7 pouces de diamètre, compatibles avec les équipements d'assemblage automatique. Les dimensions du conditionnement en bande et bobine sont spécifiées pour assurer la compatibilité avec les chargeurs standards. La référence du composant est LTW-Q35ZRGB.

8. Suggestions d'application

8.1 Considérations de conception

• Pilotage du courant :Utilisez des pilotes à courant constant pour chaque canal de couleur pour maintenir une sortie de couleur stable et éviter l'emballement thermique. Les variations de tension directe (voir le tri) rendent le pilotage à tension constante peu pratique pour les applications critiques en termes de couleur.
• Gestion thermique :Bien que compacte, la dissipation de puissance (jusqu'à 180mW au total) génère de la chaleur. Une conception thermique appropriée du PCB, incluant l'utilisation de la pastille thermique connectée à un plan de cuivre, est essentielle pour maintenir la température de jonction dans les limites et assurer une fiabilité à long terme et une sortie lumineuse stable.
• Contrôle du mélange des couleurs :Pour obtenir des points blancs ou des couleurs spécifiques, la modulation de largeur d'impulsion (PWM) de chaque canal est la méthode préférée par rapport à l'atténuation analogique, car elle maintient la chromaticité sur une large plage d'atténuation.

9. Fiabilité et tests

La fiche technique décrit un plan de test de fiabilité complet, démontrant la robustesse du produit. Les tests incluent la Résistance à la chaleur de soudage (RTSH), le Test de vie en régime permanent (SSLT) à température et courant élevés pendant 3000 heures, le Cyclage thermique (TC), le Choc thermique (TS) et le Stockage à haute température/humidité (WHTS). Les critères de défaillance sont définis sur la base des variations de tension directe (max 110% de la limite supérieure spécifiée), de flux lumineux (min 50% de la limite inférieure spécifiée) et des coordonnées chromatiques (décalage <0,02).

10. Comparaison et positionnement technique

Comparé aux LED monochromes discrètes, ce boîtier RGB intégré économise un espace de carte significatif et simplifie l'assemblage. Son large angle de vision de 130 degrés le rend adapté à l'éclairage de zone plutôt qu'à un éclairage ponctuel focalisé. La tenue aux décharges électrostatiques spécifiée et la compatibilité avec la refusion sans plomb répondent aux normes modernes de fabrication et de fiabilité. La structure de tri détaillée lui permet de rivaliser dans les applications nécessitant une cohérence des couleurs, comme l'éclairage architectural et la signalétique.

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

Q : Comment générer une lumière blanche pure avec cette LED RGB ?

R : Le blanc pur n'est pas un point unique mais une plage sur le diagramme de chromaticité. Vous devez piloter les canaux Rouge, Vert et Bleu aux courants spécifiques listés dans le tableau de tri par flux lumineux (R=25mA, G=13mA, B=15mA) pour atteindre les points blancs définis dans les catégories de rang de couleur (A1-D4). Le point blanc exact dépendra de la catégorie spécifique de la LED.

Q : Puis-je piloter la LED à son courant continu maximum (40mA par canal) en continu ?

R : Bien que possible, ce n'est pas recommandé pour une durée de vie et une efficacité optimales. Un pilotage à des courants plus faibles (par exemple, la condition de test à 20mA ou la condition de blanc mixte) entraînera une température de jonction plus basse, une efficacité plus élevée (lumens par watt) et une durée de vie opérationnelle nettement plus longue. Tenez toujours compte de la limite de dissipation de puissance totale de 180mW.

Q : Pourquoi le plot thermique est-il électriquement conducteur, et comment dois-je gérer cela ?

R : Le plot est conducteur pour transférer efficacement la chaleur de la puce LED vers le PCB. Dans votre conception de PCB, la pastille pour le plot doit être électriquement isolée de toutes les autres pistes du circuit, sauf si elle est intentionnellement connectée à un potentiel spécifique (souvent la masse). Créer une connexion thermique à un large plan de masse est une pratique courante.

12. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau de sortie à rétro-éclairage latéral.Plusieurs LED LTW-Q35ZRGB seraient placées le long du bord d'un guide de lumière en acrylique. Un microcontrôleur commanderait les trois canaux de chaque LED. Pour un éclairage constant, les LED seraient pilotées aux courants spécifiés pour la lumière blanche. Le large angle de vision assure un éclairage uniforme sur toute la face du panneau. Le choix d'une catégorie de flux lumineux spécifique (par exemple, V3 ou V4) assure une luminosité cohérente sur toutes les unités. La sélection d'un rang de couleur serré (par exemple, toutes de la catégorie B2) garantit que tous les panneaux ont une couleur blanche identique, ce qui est crucial pour la cohérence de la marque et des normes de sécurité. Le boîtier CMS permet une conception de panneau compacte, à faible encombrement et un assemblage automatisé.

13. Principe de fonctionnement

La LED fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans les matériaux semi-conducteurs. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode est appliquée, les électrons se recombinent avec les trous dans la région active de la puce semi-conductrice (composée de matériaux comme l'AlInGaP pour le rouge et l'InGaN pour le vert/bleu), libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La largeur de bande interdite spécifique du matériau semi-conducteur détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Le boîtier RGB intègre trois de ces puces, et leur lumière se mélange de manière additive dans la lentille en époxy pour produire la couleur de sortie perçue.

14. Tendances technologiques

Ce dispositif reflète les tendances actuelles de l'éclairage à l'état solide : une intégration accrue (plusieurs puces dans un seul boîtier), une efficacité améliorée (plus de lumens par watt), une miniaturisation et une fiabilité renforcée pour les environnements difficiles. Le système de tri détaillé répond à la demande du marché pour la cohérence des couleurs dans les applications d'éclairage professionnel. L'évolution future pourrait inclure une densité de puissance plus élevée, des pilotes ou circuits de commande intégrés dans le boîtier, et des gammes de couleurs encore plus larges pour les applications d'affichage.