Fiche technique de la LED bleue de puissance moyenne SMD 67-21S/B3C - Boîtier PLCC-2 - 3.2V Typ - 0.27W Max - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La 67-21S/B3C est une LED de puissance moyenne à montage en surface (SMD) conçue pour les applications d'éclairage général. Elle utilise un boîtier PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier), offrant un facteur de forme compact adapté aux processus d'assemblage automatisés. La couleur principale émise est le bleu, obtenue grâce à la technologie de puce InGaN, avec une lentille en résine transparente qui procure un large angle de vision de 120 degrés. Cette combinaison de caractéristiques en fait une source lumineuse efficace et polyvalente.

Les principaux avantages de cette LED incluent sa haute efficacité lumineuse, ce qui se traduit par un bon rendement lumineux pour son niveau de consommation d'énergie. Le boîtier est sans plomb et conforme aux principales réglementations environnementales, notamment RoHS, REACH de l'UE et les exigences sans halogènes (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm), garantissant ainsi qu'il répond aux normes modernes de fabrication et de durabilité.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les limites opérationnelles du dispositif sont définies dans des conditions spécifiques (température du point de soudure à 25°C). Le courant direct continu maximal (I_F) est de 75 mA. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct de crête (I_FP) de 150 mA est autorisé sous un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 10 ms. La dissipation de puissance maximale (P_d) est de 270 mW. La plage de température de fonctionnement (T_opr) est de -40°C à +85°C, tandis que le stockage peut s'effectuer entre -40°C et +100°C. La résistance thermique de la jonction au point de soudure (R_{th J-S}) est de 50 °C/W, et la température de jonction maximale admissible (T_j) est de 115°C. Le soudage doit respecter des profils stricts : soudage par refusion à 260°C pendant un maximum de 10 secondes, ou soudage manuel à 350°C pendant un maximum de 3 secondes. Le dispositif est sensible aux décharges électrostatiques (ESD), nécessitant des précautions de manipulation appropriées.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à une température du point de soudure de 25°C et un courant direct de 60 mA, les principaux paramètres de performance sont définis. Le flux lumineux (I_v) a une plage typique, avec des valeurs minimales et maximales spécifiées dans la section de tri. La tension directe (V_F) se situe typiquement entre 2,9V et 3,6V à 60mA. L'angle de vision (2θ_1/2) est de 120 degrés, offrant un large diagramme d'émission. Le courant inverse (I_R) est limité à un maximum de 50 µA sous une tension inverse (V_R) de 5V. Les tolérances pour le flux lumineux et la tension directe sont respectivement de ±11% et ±0,1V.

3. Explication du système de tri

Pour garantir la cohérence dans la conception des applications, les LED sont triées en catégories (bins) en fonction de paramètres clés.

3.1 Tri du flux lumineux

Le flux lumineux est catégorisé en bins D5, D6 et D7. Le bin D5 couvre 2,5 à 3,0 lumens, D6 couvre 3,0 à 3,5 lumens, et D7 couvre 3,5 à 4,0 lumens, tous mesurés à I_F=60mA.

3.2 Tri de la tension directe

La tension directe est finement triée du code 36 à 42. Chaque bin représente un pas de 0,1V, allant de 2,9-3,0V (Bin 36) jusqu'à 3,5-3,6V (Bin 42), mesuré à I_F=60mA.

3.3 Tri de la longueur d'onde dominante

La couleur bleue est définie par les bins de longueur d'onde dominante. Le bin B50 couvre 445nm à 450nm, et le bin B51 couvre 450nm à 455nm, mesurés à I_F=60mA avec une tolérance de mesure de ±1nm.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs graphiques illustrant le comportement du dispositif dans différentes conditions.

4.1 Distribution spectrale

Un graphique montre l'intensité lumineuse relative en fonction de la longueur d'onde, typique d'une LED bleue InGaN, avec un pic dans la région des 455-460nm.

4.2 Tension directe vs. Température

La Figure 1 représente le décalage de la tension directe par rapport à la température de jonction. La tension diminue généralement lorsque la température augmente, ce qui est une caractéristique des diodes semi-conductrices.

4.3 Puissance radiométrique relative vs. Courant

La Figure 2 montre que la sortie lumineuse augmente avec le courant direct mais peut présenter un comportement sous-linéaire à des courants plus élevés en raison de la baisse d'efficacité et des effets thermiques.

4.4 Flux lumineux relatif vs. Température

La Figure 3 illustre la dégradation du flux lumineux avec l'augmentation de la température de jonction. La sortie lumineuse diminue lorsque la température augmente, soulignant l'importance de la gestion thermique.

4.5 Courbe caractéristique IV

La Figure 4 présente la relation entre le courant direct et la tension directe à une température fixe, montrant la courbe exponentielle typique d'une diode.

4.6 Dégradation du courant vs. Température

La Figure 5 montre le courant direct d'entraînement maximal admissible en fonction de la température de soudure, en tenant compte de la résistance thermique. Ce graphique est crucial pour déterminer les conditions de fonctionnement sûres dans différents environnements thermiques.

4.7 Diagramme de rayonnement

La Figure 6 est un diagramme polaire montrant la distribution spatiale de l'intensité lumineuse, confirmant le large angle de vision de 120 degrés avec un motif quasi-Lambertien.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier PLCC-2 a une empreinte et un profil définis. Des dessins dimensionnels détaillés sont fournis, avec des tolérances standard de ±0,15mm sauf indication contraire. La conception inclut des marquages d'anode et de cathode pour une orientation correcte sur le PCB.

5.2 Conception des pastilles et polarité

La disposition des pastilles de soudure est conçue pour un montage stable et une bonne formation des joints de soudure. Des indicateurs de polarité clairs (généralement une encoche ou une cathode marquée) sur le boîtier et une sérigraphie PCB recommandée assurent une installation correcte.

6. Directives de soudage et d'assemblage

Des profils de soudage stricts doivent être suivis pour éviter les dommages. Pour le soudage par refusion, la température de pic ne doit pas dépasser 260°C pendant plus de 10 secondes. Pour le soudage manuel, la température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 350°C, et le temps de contact doit être limité à 3 secondes par pastille. Les dispositifs sont sensibles à l'humidité et doivent être stockés dans leur emballage d'origine résistant à l'humidité. Si le temps d'exposition dépasse les limites, un séchage peut être nécessaire avant le soudage.

7. Informations sur l'emballage et la commande

Les LED sont fournies sur bande et bobine résistantes à l'humidité pour l'assemblage automatisé pick-and-place. Les quantités standard par bobine sont de 250, 500, 1000, 2000, 3000 et 4000 pièces. Les dimensions de la bobine et de la bande porteuse sont spécifiées avec des tolérances de ±0,1mm. Le processus d'emballage implique de sceller la bobine dans un sac étanche à l'humidité en aluminium avec un dessiccant. Les étiquettes sur le sac et la bobine fournissent des informations critiques : Numéro de produit client (CPN), Numéro de produit (P/N), quantité (QTY), et les codes de tri spécifiques pour l'intensité lumineuse (CAT), la longueur d'onde dominante (HUE) et la tension directe (REF), ainsi que le numéro de lot (LOT No).

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED convient à l'éclairage décoratif et de divertissement, à l'éclairage agricole (par exemple, lumière bleue supplémentaire pour la croissance des plantes) et aux applications d'éclairage général où une source de lumière bleue compacte et efficace est nécessaire.

8.2 Considérations de conception

Les concepteurs doivent tenir compte de la gestion thermique en raison de la résistance thermique de 50 °C/W. Une surface de cuivre PCB adéquate ou un dissipateur thermique est nécessaire pour maintenir une température de jonction basse pour des performances optimales et une longue durée de vie. La limitation de courant est essentielle ; un pilote à courant constant est recommandé plutôt qu'une source de tension constante pour assurer une sortie lumineuse stable et éviter l'emballement thermique. Les codes de tri doivent être examinés pour assurer la cohérence de la couleur et de la luminosité dans l'application finale.

9. Tests de fiabilité

Le produit subit une série complète de tests de fiabilité avec un niveau de confiance de 90% et un LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) de 10%. Les tests incluent la résistance au soudage par refusion, le choc thermique (-10°C à +100°C), le cyclage thermique (-40°C à +100°C), le stockage à haute température/humidité (85°C/85%RH), le fonctionnement à haute température/humidité, le stockage à basse/haute température et divers tests de durée de vie en fonctionnement à basse/haute température sous différentes contraintes de courant. Ces tests valident la robustesse de la LED sous des contraintes environnementales et opérationnelles typiques.

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

Q : Quel est le courant de fonctionnement typique ?

R : Les caractéristiques électro-optiques sont spécifiées à 60mA, ce qui peut être considéré comme un point de fonctionnement typique. Le courant continu maximal absolu est de 75mA.

Q : Comment interpréter les bins de flux lumineux ?

R : Le code de bin (D5, D6, D7) sur l'étiquette indique la plage de flux lumineux minimale et maximale garantie pour cette bobine spécifique de LED, assurant la cohérence de la luminosité dans votre conception.

Q : Pourquoi la gestion thermique est-elle importante ?

R : Comme le montrent les courbes de performance, la sortie lumineuse diminue et la tension directe varie avec l'augmentation de la température de jonction. Dépasser la température de jonction maximale (115°C) peut entraîner une dégradation accélérée ou une défaillance. La résistance thermique de 50 °C/W définit la facilité avec laquelle la chaleur peut s'échapper.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 3,3V ?

R : Peut-être, mais pas directement. La tension directe varie de 2,9V à 3,6V. Une alimentation constante de 3,3V pourrait suralimenter les LED dans les bins de tension inférieure ou ne pas allumer correctement les LED dans les bins de tension supérieure. Un pilote à courant constant est la méthode recommandée.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Considérons une conception pour une bande lumineuse d'accentuation bleue décorative. Le concepteur sélectionne la LED 67-21S/B3C pour sa taille compacte et son large angle de vision. Pour garantir une couleur et une luminosité uniformes, il spécifie une exigence de tri serrée, par exemple B51 pour la longueur d'onde et D6 pour le flux. Un circuit intégré pilote à courant constant est choisi pour fournir 60mA par LED. Le layout du PCB intègre de larges zones de cuivre sous les pastilles de la LED pour servir de diffuseur de chaleur, connectées à des plans de masse plus larges pour dissiper la chaleur, maintenant la température de jonction estimée en dessous de 85°C dans l'environnement ambiant de l'application. L'emballage en bande et bobine permet un assemblage automatisé efficace de la bande lumineuse.

12. Introduction au principe technique

Cette LED est basée sur une hétérostructure semi-conductrice en Nitrure de Gallium-Indium (InGaN). Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage InGaN détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour définit la longueur d'onde de la lumière bleue émise. La lentille en résine époxy transparente encapsule la puce, fournit une protection mécanique et façonne le faisceau lumineux de sortie.

13. Tendances technologiques

Le segment des LED de puissance moyenne continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une meilleure cohérence des couleurs et un coût réduit. Les avancées dans la conception des puces, la technologie des phosphores (pour les LED blanches) et les matériaux des boîtiers contribuent à ces tendances. Il y a également une forte impulsion pour une miniaturisation et une intégration accrues, ainsi qu'une fiabilité améliorée sous des courants d'entraînement et des températures de fonctionnement plus élevés. La conformité aux normes sans halogènes et autres normes environnementales est désormais une attente de base dans l'industrie.