Fiche technique LED Rouge Profond Puissance Moyenne SMD 67-21S - Boîtier PLCC-2 - 150mA - 405mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED de puissance moyenne pour montage en surface (SMD) en boîtier PLCC-2, émettant une lumière rouge profond. Le composant est fabriqué à partir d'une puce en technologie AlGaInP encapsulée dans une résine transparente. Il est conçu pour des applications nécessitant une haute efficacité, un large angle de vision et un facteur de forme compact, le tout dans une plage de consommation de puissance moyenne. Le composant est sans plomb et conforme à la directive RoHS.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent son efficacité lumineuse élevée, ce qui se traduit par un rendement lumineux efficace pour la puissance électrique consommée. Le large angle de vision de 120 degrés assure une distribution uniforme de la lumière, la rendant adaptée aux applications où un éclairage large est critique. Son boîtier PLCC-2 compact permet des implantations PCB à haute densité. Ces caractéristiques en font collectivement un choix idéal pour l'éclairage décoratif et de spectacle, l'éclairage agricole (ex. : complément pour la croissance des plantes) et les applications d'éclairage général nécessitant une émission spectrale rouge profond.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Le fonctionnement doit être maintenu dans ces limites.

• Courant direct (I_F)) : 150 mA (continu).
• Courant direct de crête (I_FP)) : 300 mA (pulsé, rapport cyclique 1/10, largeur d'impulsion 10ms).
• Dissipation de puissance (P_d)) : 405 mW. Il s'agit de la perte de puissance maximale admissible au niveau de la jonction.
• Température de fonctionnement (T_opr)) : -40°C à +85°C.
• Température de stockage (T_stg)) : -40°C à +100°C.
• Résistance thermique (R_{th J-S})) : 50 °C/W (Jonction au point de soudure). Ce paramètre est crucial pour la conception de la gestion thermique.
• Température de jonction (T_j)) : 115 °C (Maximum).
• Température de soudure) : Refusion : 260°C max pendant 10 secondes. Soudure manuelle : 350°C max pendant 3 secondes. Le composant est sensible aux décharges électrostatiques (ESD).

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à une température de point de soudure (T_soudure) de 25°C. Les valeurs typiques sont fournies à titre indicatif ; les valeurs min/max définissent l'étendue de performance garantie.

• Puissance radiométrique (Φ_e)) : 80 mW (Min), 180 mW (Max) à I_F=150mA. Il s'agit de la puissance optique totale de sortie, mesurée en milliwatts. La tolérance est de ±11%.
• Tension directe (V_F)) : 1,8V (Min), 2,7V (Max) à I_F=150mA. La valeur typique se situe dans cette plage. La tolérance est de ±0,1V par rapport à la valeur du bac.
• Angle de vision (2θ_1/2)) : 120 degrés (Typique) à I_F=150mA. Il s'agit de l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de la valeur de crête.
• Courant inverse (I_R)) : 50 µA (Max) à une tension inverse (V_R) de 5V.

3. Explication du système de bacs

La LED est classée en bacs pour les paramètres clés afin d'assurer la cohérence dans la conception des applications. Les codes de bac spécifiques font partie du numéro de commande du produit.

3.1 Bacs de puissance radiométrique

Classés à I_F=150mA. Les codes C1 à C5 représentent des plages de puissance de sortie croissantes.

• C1 : 80 - 100 mW
• C2 : 100 - 120 mW
• C3 : 120 - 140 mW
• C4 : 140 - 160 mW
• C5 : 160 - 180 mW

3.2 Bacs de tension directe

Classés à I_F=150mA. Les codes 25 à 33 représentent des plages de tension directe croissantes.

• 25 : 1,8 - 1,9 V
• 26 : 1,9 - 2,0 V
• ... jusqu'à33 : 2,6 - 2,7 V

3.3 Bacs de longueur d'onde de crête

Classés à I_F=150mA. Définit le pic spectral de l'émission rouge profond.

• DA2 : 650 - 660 nm
• DA3 : 660 - 670 nm
• DA4 : 670 - 680 nm

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

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Distribution spectrale

La courbe spectrale fournie montre un pic étroit et bien défini dans la région du rouge profond (environ 650-680nm selon le bac), caractéristique des semi-conducteurs AlGaInP. L'émission dans les autres bandes spectrales est minimale, ce qui la rend adaptée aux applications nécessitant une lumière rouge pure.

4.2 Tension directe en fonction de la température de jonction

La Figure 1 illustre que la tension directe (V_F) 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. C'est une considération critique pour la conception des pilotes à courant constant afin d'assurer un fonctionnement stable en température.

4.3 Puissance radiométrique relative en fonction du courant direct

La Figure 2 montre une relation sous-linéaire. La puissance radiométrique augmente avec le courant mais commence à saturer à des courants plus élevés (au-dessus de ~100mA) en raison de l'augmentation des effets thermiques et de la baisse d'efficacité. Fonctionner au courant nominal maximum (150mA) peut ne pas produire un rendement proportionnellement plus élevé par rapport à un courant légèrement inférieur.

4.4 Intensité lumineuse relative en fonction de la température de jonction

La Figure 3 démontre l'effet d'extinction thermique. Lorsque T_j augmente, la sortie optique diminue. L'intensité à 115°C est d'environ 70-80% de sa valeur à 25°C. Un dissipateur thermique efficace est essentiel pour maintenir le flux lumineux.

4.5 Courant direct en fonction de la tension directe (Courbe IV)

La Figure 4 présente la caractéristique IV classique d'une diode à 25°C. La courbe montre la relation exponentielle dans la région de faible courant et un comportement plus linéaire et résistif au courant de fonctionnement de 150mA, où la résistance dynamique peut être déduite.

4.6 Courant de pilotage maximum en fonction de la température de soudure

La Figure 5 est une courbe de déclassement. Elle indique que le courant direct continu maximal admissible doit être réduit si la température au point de soudure (T_S) dépasse environ 70°C. Par exemple, à T_S=90°C, le I_F maximum est déclassé à environ 110mA. Ce graphique est vital pour la fiabilité dans les environnements à température ambiante élevée.

4.7 Diagramme de rayonnement

La Figure 6 (Diagramme de rayonnement) confirme le diagramme d'émission quasi-Lambertien avec un angle de vision de 120°. L'intensité est presque uniforme sur une large région centrale, tombant à 50% à ±60 degrés de l'axe mécanique.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier PLCC-2 a un empreinte standard. Les dimensions clés (en mm, tolérance ±0,1mm sauf indication contraire) incluent la longueur, la largeur et la hauteur globales, ainsi que l'espacement et la taille des pastilles. La cathode est généralement identifiée par un marquage sur le boîtier ou un coin chanfreiné. Le dessin dimensionnel exact doit être référencé pour la conception du motif de pastilles sur le PCB.

5.2 Identification de la polarité

Une orientation correcte est requise pour un fonctionnement adéquat. Le dessin du boîtier dans la fiche technique indique clairement les pastilles de l'anode et de la cathode. Une connexion de polarité incorrecte pendant le soudage empêchera la LED de s'allumer et pourra la soumettre à une polarisation inverse.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

La condition de résistance maximale est de 260°C pendant 10 secondes. Un profil de refusion standard sans plomb avec une température de pic inférieure à 260°C et un temps au-dessus du liquidus (TAL) contrôlé est recommandé. Les différences de masse thermique sur le PCB doivent être prises en compte pour garantir que toutes les LED subissent une exposition thermique similaire.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, la température de la pointe du fer ne doit pas dépasser 350°C, et le temps de contact avec la borne de la LED doit être limité à 3 secondes ou moins par pastille. Utilisez une technique à faible masse thermique.

6.3 Conditions de stockage

Les composants sont emballés dans des sacs barrières résistants à l'humidité avec dessiccant. Une fois le sac scellé ouvert, les composants sont sensibles à l'absorption d'humidité (classement MSL). Ils doivent être utilisés dans la durée de vie spécifiée ou être séchés selon les normes IPC/JEDEC avant la refusion si cette durée est dépassée. Le stockage à long terme doit se faire dans un environnement sec à des températures comprises entre -40°C et 100°C.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications des bandes et des bobines

Les LED sont fournies sur des bandes porteuses gaufrées enroulées sur des bobines. Les dimensions standard des bobines et la largeur des bandes sont fournies. Les quantités courantes par bobine incluent 250, 500, 1000, 2000, 3000 et 4000 pièces, facilitant l'assemblage automatisé par pick-and-place.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des informations critiques : Numéro de produit (P/N), qui encode les sélections de bacs spécifiques pour la Puissance Radiométrique (CAT), la Longueur d'Onde (HUE) et la Tension Directe (REF) ; Quantité d'emballage (QTY) ; et Numéro de lot (LOT No) pour la traçabilité.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Éclairage décoratif et de spectacle : Éclairage d'accentuation architecturale, éclairage de scène et signalisation où la couleur rouge profond est requise.
• Éclairage agricole : Éclairage d'appoint en horticulture, particulièrement pour les réponses photomorphogéniques des plantes (ex. : influence sur la floraison, l'élongation des tiges) sensibles à la lumière rouge et rouge lointain.
• Usage général : Voyants indicateurs, rétroéclairage et toute application nécessitant une source de lumière rouge fiable et efficace.

8.2 Considérations de conception

• Gestion thermique : Avec un R_{th J-S} de 50°C/W, le PCB doit servir de dissipateur thermique efficace. Utilisez une surface de cuivre adéquate sous et autour de la pastille thermique, et envisagez des vias thermiques vers les couches internes ou un PCB à âme métallique pour les applications haute puissance ou à température ambiante élevée.
• Pilotage du courant :** Utilisez toujours un pilote à courant constant, et non une source de tension constante. Le pilote doit être conçu pour s'adapter à la plage de V_F du bac et à son coefficient de température négatif. Envisagez des capacités de gradation si nécessaire.
• Conception optique : Le large angle de vision peut nécessiter des optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) si une mise en forme ou une focalisation du faisceau est nécessaire. La résine transparente permet une bonne extraction de la lumière.

9. Fiabilité et tests

La fiche technique décrit un plan de test de fiabilité complet réalisé avec un niveau de confiance de 90% et un LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) de 10%. Les tests incluent :

• Résistance au soudage par refusion
• Choc thermique (-10°C à +100°C)
• Cycles de température (-40°C à +100°C)
• Stockage Haute Température/Humidité (85°C/85% HR)
• Tests de stockage Haute/Basse Température et de durée de vie en fonctionnement sous diverses conditions de courant et de température.

Ces tests valident la robustesse de la LED sous les contraintes typiques de fabrication et d'opération, garantissant des performances à long terme.

10. Comparaison et différenciation technique

En tant que LED Rouge Profond de puissance moyenne en boîtier PLCC-2, ses principaux points de différenciation résident dans son équilibre entre performance et taille. Comparée aux LED de faible puissance, elle offre un flux radiant significativement plus élevé. Comparée aux LED haute puissance, elle a généralement une résistance thermique vers la carte plus faible et peut être pilotée à des courants plus bas, simplifiant la conception du pilote. L'utilisation de la technologie AlGaInP offre une haute efficacité dans le spectre rouge par rapport à d'autres technologies comme les rouges à conversion de phosphore. La combinaison spécifique d'un courant de pilotage de 150mA, d'une dissipation de 405mW et d'un angle de 120° dans ce facteur de forme compact cible une niche spécifique du marché de l'éclairage.

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

11.1 Quel courant de pilote dois-je utiliser ?

Pour une sortie pleinement spécifiée, utilisez un courant constant de 150mA. Cependant, pour une longévité améliorée ou une charge thermique réduite, un pilotage à un courant inférieur (ex. : 100-120mA) est possible, avec une sortie référencée à la courbe Puissance Radiométrique Relative vs. Courant (Fig. 2). Ne dépassez jamais 150mA en continu.

11.2 Comment interpréter les codes de bac dans le numéro de pièce ?

Le numéro de pièce (ex. : NDR3C-P5080C1C51827Z15/2T) encode les bacs spécifiques. Vous devez croiser les codes alphanumériques avec les tableaux de bacs des sections 3.1, 3.2 et 3.3 pour déterminer les valeurs minimales et maximales garanties pour la Puissance Radiométrique, la Tension Directe et la Longueur d'Onde de Crête pour cet article commandable spécifique.

11.3 Pourquoi le flux lumineux diminue-t-il lorsque la LED chauffe ?

Cela est dû à la propriété inhérente des matériaux semi-conducteurs connue sous le nom d'extinction thermique ou de baisse d'efficacité, comme le montre la Figure 3. Lorsque la température augmente, la recombinaison non radiative augmente, réduisant l'efficacité quantique interne. Un dissipateur thermique approprié minimise l'élévation de la température de jonction, maintenant un flux lumineux plus élevé.

11.4 Puis-je connecter plusieurs LED en série ou en parallèle ?

La connexion en série est généralement préférée lors de l'utilisation d'un pilote à courant constant, car le même courant traverse toutes les LED. Cependant, les tolérances de tension directe (bacs) s'additionnent, nécessitant un pilote avec une tension de compliance suffisante. La connexion en parallèle n'est pas recommandée sans résistances de limitation de courant individuelles ou canaux dédiés en raison des écarts de V_F, ce qui peut entraîner une répartition inégale du courant, une luminosité inégale ou une défaillance.

12. Étude de cas de conception pratique

Scénario : Conception d'une barre lumineuse horticole pour un éclairage rouge d'appoint dans une serre avec une température ambiante pouvant atteindre 40°C.

Étapes de conception:

1. Sélection : Choisir cette LED rouge profond pour son spectre ciblé (ex. : bac DA3 : 660-670nm, pertinent pour l'activation du phytochrome).
2. Analyse thermique : Cibler une température de jonction maximale (T_j) de 85°C pour une bonne longévité. Étant donné T_ambiant=40°C, R_{th J-S}=50°C/W, et P_d≈ V_F*I_F (ex. : 2,2V * 0,15A = 0,33W). Élévation de température du point de soudure à la jonction : ΔT = P_d* R_{th J-S} = 0,33W * 50°C/W = 16,5°C. Par conséquent, la température du point de soudure (T_S) doit être maintenue en dessous de T_j - ΔT = 85°C - 16,5°C = 68,5°C.
3. Conception PCB : Concevoir le PCB avec une grande pastille de cuivre continue connectée à la pastille thermique de la LED. Utilisez plusieurs vias thermiques vers les plans de masse internes ou une couche thermique dédiée pour maintenir T_S en dessous de 68,5°C lorsque T_ambiant=40°C. Reportez-vous à la Figure 5 pour vous assurer que le courant de pilotage est acceptable pour la T_S.
4. calculée.Conception du pilote_F : Sélectionner un pilote à courant constant capable de délivrer 150mA par série. Pour 10 LED en série, la tension de sortie de compliance du pilote doit couvrir la somme des V
5. maximales dans le bac choisi (ex. : 10 * 2,3V = 23V) plus une certaine marge.Implantation optique

: Espacer les LED de manière appropriée sur la barre pour obtenir l'uniformité d'intensité lumineuse souhaitée sur la canopée des plantes, en tenant compte de l'angle de vision de 120°.

13. Principe de fonctionnement

Cette LED est une diode à jonction p-n semi-conductrice basée sur le matériau Phosphure d'Aluminium Gallium Indium (AlGaInP). Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de conduction de la diode est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Ces porteurs de charge 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 de la lumière émise, qui dans ce cas se situe dans le spectre rouge profond (650-680 nm). La résine époxy transparente encapsule la puce semi-conductrice, assure la stabilité mécanique et façonne le diagramme de sortie lumineuse.

14. Tendances technologiques

• Les LED de puissance moyenne comme celle-ci représentent une tendance significative dans l'éclairage à semi-conducteurs, comblant l'écart entre les LED indicatrices de faible puissance et les LED d'éclairage haute puissance. Les tendances clés de l'industrie influençant ce segment incluent :Efficacité accrue
• : La recherche continue sur les matériaux et l'encapsulation vise à fournir une puissance radiométrique (mW) plus élevée par unité d'entrée électrique (mA), réduisant la consommation d'énergie pour le même flux lumineux.Gestion thermique améliorée
• : Les avancées dans la conception des boîtiers (ex. : pastilles thermiques améliorées) et les matériaux de PCB (ex. : substrats métalliques isolés, cartes à revêtement thermique) permettent une meilleure dissipation thermique, permettant des courants de pilotage plus élevés ou une fiabilité améliorée aux courants standards.Pics spectraux plus étroits et nouvelles longueurs d'onde
• : En horticulture, il existe une demande pour des LED avec des pics d'émission très spécifiques et étroits correspondant aux photorécepteurs des plantes (ex. : 660nm, 730nm). Le développement continue pour optimiser l'efficacité à ces longueurs d'onde ciblées.Miniaturisation et intégration