LED SMD Puissance Moyenne Rouge Profond 67-21S - Boîtier PLCC-2 - 2.0x1.25x0.7mm - 2.0-2.9V - 60mA - 40-100mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'un LED SMD (Dispositif à Montage en Surface) de Puissance Moyenne utilisant la technologie de puce AlGaInP pour émettre une lumière rouge profond. Le composant est logé dans un boîtier PLCC-2 (Porteur de Puce à Broches Plastique) compact, conçu pour les processus d'assemblage automatisés. Ses principaux avantages incluent une efficacité lumineuse élevée, une consommation d'énergie modérée adaptée à un fonctionnement prolongé, et un angle de vision très large assurant une distribution de lumière uniforme. Ces caractéristiques en font un choix polyvalent pour un large éventail d'applications d'éclairage au-delà d'un simple usage indicateur.

1.1 Caractéristiques clés et conformité

• Boîtier :Facteur de forme PLCC-2 standard pour un placement SMT fiable.
• Couleur émise :Rouge Profond (longueur d'onde de crête 650-680 nm).
• Angle de vision :120 degrés (typique), offrant un diagramme de rayonnement large.
• Conformité environnementale :Le produit est sans plomb, conforme à la directive européenne RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), respecte les règlements REACH de l'UE et répond aux normes sans halogène (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Classement (Binning) :Suit les normes ANSI (American National Standards Institute) pour une sortie de couleur et de flux constante, garantissant l'uniformité des lots de production.

1.2 Applications cibles

Ce LED est conçu pour les applications d'éclairage nécessitant une émission rouge efficace. Les cas d'utilisation typiques incluent :

• Éclairage Décoratif et de Spectacle :Éclairage d'accentuation architecturale, éclairage de scène et éclairage d'ambiance où des points de couleur spécifiques sont critiques.
• Éclairage Agricole :Éclairage d'appoint en horticulture et agriculture verticale, particulièrement dans les processus de photomorphogenèse où la lumière rouge influence la croissance et la floraison des plantes.
• Éclairage Général :Intégration dans des luminaires nécessitant une composante rouge pour une lumière blanche réglable ou des effets de température de couleur spécifiques.

2. Valeurs maximales absolues

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

Note importante :Ce dispositif est sensible aux décharges électrostatiques (ESD). Des procédures de manipulation ESD appropriées doivent être suivies pendant l'assemblage et la manipulation pour éviter des défaillances latentes ou catastrophiques.

3. Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température du point de soudure (T_soudure) de 25°C et représentent les performances typiques dans les conditions spécifiées.

V_R = 5V
Notes :
1. La tolérance sur la Puissance radiométrique est de ±11%.

2. La tolérance sur la Tension directe est de ±0.1V.

4. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir la cohérence de la couleur et des performances en production, les LED sont triées en classes (bins). Ce dispositif utilise trois critères de classement indépendants.

4.1 Classement par Puissance radiométrique

C1

4.2 Classement par Tension directe

I_F = 60mA

4.3 Classement par Longueur d'onde de crête

DA4Note :

La tolérance de mesure de la longueur d'onde dominante/de crête est de ±1nm.

5. Analyse des courbes de performance

Les graphiques suivants, dérivés de données typiques, illustrent comment les paramètres clés évoluent avec les conditions de fonctionnement. Ils sont essentiels pour une conception de système robuste.

5.1 Distribution spectrale

La courbe de spectre fournie montre un pic étroit et bien défini dans la région du rouge profond (environ 660-670nm pour la pièce typique), caractéristique de la technologie AlGaInP. L'émission dans d'autres bandes spectrales est minimale, résultant en une couleur rouge saturée.

5.2 Tension directe vs. Température de jonction (Fig.1)_FLa tension directe (V_F) d'une LED à semi-conducteur a un coefficient de température négatif. Lorsque la température de jonction (T_j) augmente de 25°C à 115°C, V_F diminue linéairement d'environ 0.25V. Cette caractéristique est vitale pour la compensation de température dans les circuits pilotes et peut être utilisée pour la surveillance indirecte de la température de jonction._j5.3 Puissance radiométrique relative vs. Courant direct (Fig.2)_FLa puissance optique de sortie augmente de manière sous-linéaire avec le courant direct. Bien qu'un fonctionnement à des courants plus élevés produise plus de lumière, il génère également beaucoup plus de chaleur, réduisant l'efficacité (lumens par watt) et pouvant raccourcir la durée de vie. La courbe aide les concepteurs à équilibrer la sortie avec l'efficacité et la fiabilité.

5.4 Flux lumineux relatif vs. Température de jonction (Fig.3)

Comme la plupart des LED, la sortie lumineuse de ce dispositif diminue lorsque la température de jonction augmente. Le graphique montre le flux lumineux relatif chutant à environ 80% de sa valeur à température ambiante lorsque T_j atteint 115°C. Une gestion thermique efficace (faible R_th) est donc critique pour maintenir une sortie lumineuse stable.

5.5 Courant direct vs. Tension directe (Courbe IV) (Fig.4)

C'est la caractéristique IV fondamentale. Elle montre la relation exponentielle à faible courant passant à un comportement plus résistif au courant de fonctionnement nominal (~60mA). La pente dans la région de fonctionnement est liée à la résistance dynamique de la LED._j5.6 Courant de pilotage maximal vs. Température de soudure (Fig.5)_{Cette courbe de déclassement est cruciale pour la fiabilité. Elle indique le courant direct maximal autorisé pour maintenir la température de jonction en dessous de sa limite de 115°C, en fonction de la température du point de soudure (influencée par la température du PCB). Par exemple, si le point de soudure atteint 70°C, le courant continu maximal sûr est déclassé à environ 45mA.}5.7 Diagramme de rayonnement (Fig.6)

Le diagramme polaire confirme le motif d'émission large, de type lambertien, avec un demi-angle typique de 120°. L'intensité est presque uniforme sur une large région centrale, la rendant adaptée aux applications nécessitant un éclairage de grande surface plutôt qu'un faisceau focalisé.

6. Informations mécaniques et de boîtier

6.1 Dimensions du boîtier

La LED est logée dans un boîtier PLCC-2 standard. Les dimensions clés (en mm) sont :

- Longueur totale : 2.0 mm

- Largeur totale : 1.25 mm

- Hauteur totale : 0.7 mm

- Pas des broches : 1.05 mm (distance entre les pastilles de soudure)

- Dimensions des pastilles : Environ 0.6mm x 0.55mm
Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0.1mm. La cathode est généralement indiquée par une encoche ou un marquage vert sur le boîtier.
6.2 Identification de la polarité
La polarité correcte est essentielle. Le boîtier comporte un indicateur visuel (tel qu'un coin chanfreiné ou un point coloré) pour désigner la borne cathode (-). Le dessin de l'empreinte PCB doit refléter cette orientation.
7. Directives de soudure et d'assemblage
7.1 Paramètres de soudure par refusion
Le dispositif est conçu pour la soudure par refusion infrarouge ou à convection standard. Le profil recommandé a une température de crête de 260°C (+0/-5°C) mesurée sur le corps du boîtier, avec un temps au-dessus de 240°C ne dépassant pas 10 secondes. Un seul cycle de refusion est recommandé.

7.2 Soudure manuelle

Si une soudure manuelle est nécessaire, elle doit être effectuée avec un fer à souder à température contrôlée réglé sur une température de pointe maximale de 350°C. Le temps de contact par broche doit être limité à 3 secondes ou moins pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et à la liaison interne de la puce.

7.3 Conditions de stockage

En tant que dispositif sensible à l'humidité (MSD), les LED sont emballées dans un sac résistant à l'humidité avec un dessiccant. Une fois le sac scellé ouvert, les composants doivent être utilisés dans un délai spécifié (typiquement 168 heures à <30°C/60%HR) ou être séchés avant la refusion pour éviter les dommages de type \"pop-corn\" pendant la soudure.

8. Informations sur l'emballage et la commande

8.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis sur une bande porteuse embossée pour les machines de placement automatique. Les dimensions standard de la bobine sont fournies (ex. : bobine de 13 pouces). Les quantités disponibles par bobine incluent 500, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500 et 4000 pièces.

8.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des informations critiques pour la traçabilité et la vérification :

P/N :

Numéro de produit complet, encodant les codes de classe spécifiques pour le Flux, la Longueur d'onde et la Tension.

QTY :

Quantité de pièces sur la bobine.

LOT No. :
- Numéro de lot de fabrication pour le contrôle qualité.8.3 Emballage résistant à l'humidité
- L'unité d'expédition consiste en la bobine placée à l'intérieur d'un sac étanche à l'humidité laminé aluminium avec un dessiccant et une carte indicateur d'humidité. Le sac est ensuite scellé.9. Tests de fiabilité
- Le produit subit une série complète de tests de fiabilité réalisés avec un niveau de confiance de 90% et un LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) de 10%. Les principaux éléments de test incluent :Résistance à la soudure par refusion :

260°C pendant 10 secondes.

Choc thermique :

200 cycles entre -10°C et +100°C.

Cycles de température :
- 200 cycles entre -40°C et +100°C.Stockage & Fonctionnement Haute Température/Humidité :
- 1000 heures à 85°C/85%HR.Stockage Haute/Basse Température :
- 1000 heures à 85°C et -40°C.Durée de vie en fonctionnement Haute/Basse Température :
- 1000 heures à diverses températures (25°C, 55°C, 85°C, -40°C) sous des courants de pilotage spécifiés.Ces tests valident la stabilité à long terme et la robustesse de la LED sous des contraintes environnementales et opérationnelles sévères.
- 10. Considérations de conception d'application10.1 Gestion thermique
- Avec une résistance thermique (R_th J-S) de 50°C/W, la gestion de la chaleur est primordiale. Pour un fonctionnement continu à 60mA (V_F ~2.5V, P ~150mW), la jonction sera 7.5°C plus chaude que le point de soudure. Utilisez un PCB avec des vias thermiques adéquats et une surface de cuivre sous les pastilles pour dissiper la chaleur vers l'environnement ambiant. Reportez-vous à la courbe de déclassement (Fig.5) pour ajuster le courant maximal en fonction de la température attendue du PCB.10.2 Pilotage électrique
Pilotez toujours les LED avec une source de courant constant, pas une tension constante. Cela garantit une sortie lumineuse stable et empêche l'emballement thermique. Le pilote doit être conçu pour s'adapter à la plage de tension directe de classe (2.0V à 2.9V). Envisagez de mettre en œuvre une modulation de largeur d'impulsion (PWM) pour l'atténuation afin d'éviter le décalage de couleur associé à l'atténuation analogique (réduction de courant).

10.3 Intégration optique

Le large angle de vision de 120° peut nécessiter des optiques secondaires (lentilles, diffuseurs) si un faisceau plus directionnel est requis. La lentille en résine transparente minimise l'absorption de la lumière. Pour les réseaux à plusieurs LED, assurez un espacement adéquat pour éviter le couplage thermique entre les dispositifs adjacents.

11. Comparaison et différenciation technique_{Cette LED de Puissance Moyenne occupe une niche spécifique. Comparée aux LED indicatrices basse puissance, elle offre un flux radiant significativement plus élevé et est conçue pour un éclairage continu. Comparée aux LED haute puissance, elle fonctionne à un courant plus faible et a un boîtier plus simple sans PCB à âme métallique, la rendant plus rentable pour les applications nécessitant de nombreux points de lumière distribués. Ses principaux points de différenciation sont la combinaison de l'efficacité rouge profond AlGaInP, du boîtier PLCC-2 standardisé pour faciliter la fabrication, et du classement ANSI complet pour la cohérence des couleurs.}12. Questions fréquemment posées (FAQ)_FQ : Puis-je piloter cette LED à 120mA en continu ?_dR : Non. La Valeur maximale absolue pour le courant direct continu est de 60mA. La valeur de 120mA est uniquement pour un fonctionnement pulsé (rapport cyclique de 10%, largeur d'impulsion de 10ms). Dépasser le courant continu nominal surchauffera la jonction, entraînant une dépréciation rapide du lumen et une défaillance prématurée.

Q : Quelle est la différence entre la Puissance radiométrique (mW) et le Flux lumineux (lm) ?

R : La puissance radiométrique mesure la puissance optique totale émise en watts. Le flux lumineux mesure la puissance perçue de la lumière ajustée pour la sensibilité de l'œil humain (courbe photopique). Pour les LED rouge profond, la valeur du flux lumineux sera relativement faible car l'œil humain est moins sensible à la lumière rouge, mais la puissance radiométrique (importante pour la croissance des plantes ou la détection) est élevée.

Q : Comment interpréter le code produit 67-21S/NDR2C-P5080B2C12029Z6/2T ?

R : Le code encode le type de boîtier (67-21S), la couleur (NDR = Rouge Profond) et les codes de classe spécifiques pour divers paramètres (ex. : B2 pour le flux, C1 pour le flux, 29 pour la tension, Z6 pour la longueur d'onde). Le décodage exact doit être confirmé avec le tableau des codes de classe du fabricant.

Q : Un dissipateur thermique est-il nécessaire ?

R : Pour une seule LED sur un PCB FR4 standard avec une quantité modérée de cuivre, un dissipateur thermique dédié peut ne pas être nécessaire à 60mA. Cependant, pour des réseaux de LED ou un fonctionnement à des températures ambiantes élevées, une analyse thermique est requise. La courbe de déclassement (Fig.5) fournit des indications. Améliorer la conception thermique du PCB est souvent plus efficace que d'ajouter un dissipateur séparé à un si petit boîtier.

13. Étude de cas de conception pratique

Scénario :
Conception d'une barre d'éclairage d'appoint pour la culture de laitue en intérieur. La barre mesure 1 mètre de long et nécessite une couverture uniforme de lumière rouge profond (660nm) pour stimuler la photosynthèse.

Étapes de conception :
Éclairement cible :

Déterminer la Densité de Flux de Photons Photosynthétiques (PPFD) requise au niveau de la canopée des plantes.
Sélection de la LED :

Cette LED, dans la classe DA3 (660-670nm), est idéale en raison de sa correspondance spectrale avec les pics d'absorption de la chlorophylle.
Conception du réseau :

Calculer le nombre de LED nécessaires en fonction de la sortie radiométrique par LED (ex. : 70mW de la classe B4) et de l'efficacité du système optique. Les espacer uniformément le long de la barre.

Conception thermique :Monter les LED sur un PCB aluminium (MCPCB) pour gérer la chaleur collective du réseau, en maintenant la température du point de soudure basse pour maximiser la sortie lumineuse et la longévité (selon Fig.3 & 5).

Conception du pilote :
1. Utiliser un pilote à courant constant capable de fournir le courant total (nombre de LED * 60mA) avec une plage de tension qui couvre la somme des V_F max de la chaîne en série. Inclure un atténuation PWM pour le contrôle de l'intégrale lumineuse quotidienne.14. Principe de fonctionnement
2. Cette LED est basée sur le matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium Gallium Indium (AlGaInP). Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode (~2.0V) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active depuis les couches de type n et p, respectivement. Ils se recombinent de manière radiative, libérant de l'énergie sous forme de photons. L'énergie de bande interdite spécifique de l'alliage AlGaInP détermine la longueur d'onde des photons émis, qui se situe dans le spectre du rouge profond (650-680 nm). La lentille en résine époxy encapsule la puce, fournit une protection mécanique et façonne le faisceau de sortie lumineux.15. Tendances technologiques
3. La tendance pour les LED de Puissance Moyenne comme celle-ci est vers une efficacité toujours croissante (plus de lumière par watt électrique) et une fiabilité améliorée à des températures de fonctionnement plus élevées. Les progrès dans la croissance épitaxiale et la conception des puces continuent de réduire l'affaiblissement d'efficacité (la baisse d'efficacité à des courants plus élevés). Les innovations en matière de boîtier se concentrent sur l'amélioration des chemins thermiques pour réduire R_th et l'utilisation de résines plus robustes et à haute température. De plus, des tolérances de classement plus strictes deviennent la norme pour répondre aux exigences des applications critiques en couleur dans l'horticulture et l'éclairage architectural haut de gamme, où la cohérence sur des milliers de LED est essentielle.Calculate the number of LEDs needed based on the radiometric output per LED (e.g., 70mW from bin B4) and the efficiency of the optical system. Space them evenly along the bar.
4. Thermal Design:Mount the LEDs on an aluminum PCB (MCPCB) to manage the collective heat from the array, keeping the solder point temperature low to maximize light output and longevity (per Fig.3 & 5).
5. Driver Design:Use a constant current driver capable of supplying the total current (number of LEDs * 60mA) with a voltage compliance that covers the sum of the maximum V_Fof the series string. Include PWM dimming for daily light integral control.

. Operating Principle

This LED is based on Aluminum Gallium Indium Phosphide (AlGaInP) semiconductor material. When a forward voltage exceeding the diode's turn-on voltage (~2.0V) is applied, electrons and holes are injected into the active region from the n-type and p-type layers, respectively. They recombine radiatively, releasing energy in the form of photons. The specific bandgap energy of the AlGaInP alloy determines the wavelength of the emitted photons, which is in the deep red spectrum (650-680 nm). The epoxy resin lens encapsulates the chip, provides mechanical protection, and shapes the light output beam.

. Technology Trends

The trend in Middle Power LEDs like this one is towards ever-increasing efficacy (more light output per electrical watt input) and improved reliability at higher operating temperatures. Advances in epitaxial growth and chip design continue to reduce efficiency droop (the decline in efficacy at higher currents). Packaging innovations focus on improving thermal pathways to lower R_thand using more robust, high-temperature resins. Furthermore, tighter binning tolerances are becoming standard to meet the demands of color-critical applications in horticulture and high-end architectural lighting, where consistency across thousands of LEDs is essential.