Fiche technique LED de puissance moyenne SMD 67-21S - Boîtier PLCC-2 - Rouge lointain 720-750nm - 60mA 135mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED de puissance moyenne à montage en surface (SMD) dans un boîtier PLCC-2. Le dispositif utilise une puce AIGaInP pour émettre de la lumière dans le spectre du rouge lointain, ce qui le rend adapté à des applications d'éclairage spécialisées au-delà de l'éclairage général. Son facteur de forme compact, son large angle de vision et sa conformité aux normes environnementales (sans plomb, RoHS) sont des caractéristiques clés.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent une efficacité élevée pour sa classe de puissance et un large angle de vision de 120 degrés, assurant une distribution de lumière large et uniforme. Le boîtier PLCC-2 compact facilite l'intégration dans divers luminaires. Les marchés cibles sont très spécialisés, se concentrant sur des applications nécessitant des spectres lumineux spécifiques, telles que l'éclairage décoratif pour créer des effets d'ambiance, l'éclairage scénique pour la scène et le studio, et de plus en plus, l'éclairage agricole où les longueurs d'onde du rouge lointain sont connues pour influencer la physiologie végétale, la photomorphogenèse et les réponses de floraison.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Limites absolues maximales

Ces valeurs définissent les limites d'exploitation au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le dispositif est conçu pour un courant direct continu (I_F) de 60 mA, avec un courant direct de crête (I_FP) de 120 mA autorisé en conditions pulsées (rapport cyclique 1/10, largeur d'impulsion 10ms). La dissipation de puissance maximale (P_d) est de 135 mW. La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C, avec une plage de température de stockage légèrement plus large de -40°C à +100°C. La résistance thermique entre la jonction et le point de soudure (R_{th J-S}) est spécifiée à 50 °C/W, ce qui est critique pour la conception de la gestion thermique. La température de jonction maximale autorisée (T_j) est de 115°C. Des directives de soudure sont fournies : soudure par refusion à 260°C pendant 10 secondes ou soudure manuelle à 350°C pendant 3 secondes. Une note critique souligne la sensibilité du dispositif aux décharges électrostatiques (ESD), nécessitant des procédures de manipulation appropriées.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (température du point de soudure = 25°C, I_F= 60mA). La métrique de performance clé est la Puissance Radiométrique (Iv), qui varie d'un minimum de 15 mW à un maximum de 50 mW, avec une valeur typique implicite dans cette plage et une tolérance de ±11%. La tension directe (V_F) varie de 1,5V à 2,2V avec une tolérance de ±0,1V. L'angle de vision (2θ_1/2) est typiquement de 120 degrés. Le courant inverse (I_R) est spécifié avec un maximum de 1,5 µA à une tension inverse (V_R) de 5V.

3. Explication du système de classement

Pour garantir l'uniformité et permettre une sélection précise, les LED sont triées en classes (bins) selon des paramètres clés.

3.1 Classes de Puissance Radiométrique

La puissance radiométrique est classée en catégories étiquetées A3 à B2. La classe A3 couvre 15-20 mW, A4 couvre 20-25 mW, A5 couvre 25-30 mW, B1 couvre 30-40 mW, et B2 couvre 40-50 mW, toutes mesurées à I_F=60mA.

3.2 Classes de Tension Directe

La tension directe est classée par pas de 0,1V. Les codes de classe 22 à 28 correspondent respectivement aux plages de tension de 1,5-1,6V jusqu'à 2,1-2,2V (à I_F=60mA).

3.3 Classes de Longueur d'Onde de Crête

C'est un classement critique pour les applications spectrales. L'émission rouge lointaine est classée par longueur d'onde de crête : FA3 (720-730 nm), FA4 (730-740 nm), et FA5 (740-750 nm). La tolérance de mesure pour la longueur d'onde dominante/de crête est 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 spectral montre l'intensité lumineuse relative sur les longueurs d'onde d'environ 645nm à 795nm, avec un pic prononcé dans la région du rouge lointain (720-750nm), confirmant les caractéristiques d'émission de la puce AIGaInP.

4.2 Caractéristiques thermiques et électriques

Figure 1 : Variation de la tension directe en fonction de la température de jonctionmontre que V_Fdiminue linéairement lorsque la température de jonction (T_j) augmente de 25°C à 115°C, un comportement typique des jonctions semi-conductrices.

Figure 2 : Puissance radiométrique relative en fonction du courant directdémontre la relation sous-linéaire entre le courant d'alimentation et la sortie lumineuse, indiquant une baisse d'efficacité aux courants plus élevés.

Figure 3 : Intensité lumineuse relative en fonction de la température de jonctiontrace la sortie lumineuse normalisée en fonction de T_j, montrant une diminution de l'efficacité lorsque la température augmente, soulignant l'importance de la gestion thermique.

Figure 4 : Courant direct en fonction de la tension directe (Courbe I-V)représente la caractéristique fondamentale de la diode à 25°C.

Figure 5 : Courant direct maximal d'alimentation en fonction de la température de soudureest une courbe de déclassement, indiquant que le courant de fonctionnement maximal sûr doit être réduit lorsque la température ambiante/du point de soudure augmente, sur la base de la R_{th j-s}donnée de 50°C/W.

Figure 6 : Diagramme de rayonnementest un diagramme polaire illustrant la distribution spatiale de l'intensité, confirmant le large motif d'émission de type Lambertien.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Un dessin coté détaillé du boîtier PLCC-2 est fourni. Les dimensions clés incluent la longueur et la largeur totales, la taille et la position de la cavité de la puce LED, et l'emplacement des plots anode/cathode. Le dessin spécifie une tolérance standard de ±0,1 mm sauf indication contraire. Le boîtier utilise une résine transparente comme de l'eau.

6. Directives de soudure et d'assemblage

Les limites absolues maximales spécifient les conditions de soudure : 260°C pendant 10 secondes pour la refusion ou 350°C pendant 3 secondes pour la soudure manuelle. La section "Précautions d'utilisation" conseille vivement d'utiliser des résistances limitatrices de courant en série avec la LED, car la caractéristique exponentielle I-V de la diode signifie qu'un petit changement de tension peut provoquer une forte surintensité, potentiellement destructrice. Pour le stockage, il est crucial de ne pas ouvrir le sac barrière anti-humidité avant que les composants ne soient prêts à être utilisés sur une ligne de production pour éviter l'absorption d'humidité, qui peut provoquer l'effet "pop-corn" pendant la soudure par refusion.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications d'emballage

Les LED sont fournies sur bande et bobine résistantes à l'humidité. Les dimensions de la bande porteuse sont spécifiées, contenant 4000 pièces par bobine. Des dessins détaillés pour la bobine et la bande porteuse sont inclus, avec des tolérances standard de ±0,1mm. Le processus d'emballage consiste à placer la bobine dans un sac aluminium anti-humidité avec un dessiccant et une étiquette explicative.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine comprend des champs pour : le numéro de produit du client (CPN), le numéro de produit (P/N), la quantité emballée (QTY), le classement d'intensité lumineuse (CAT), le classement de longueur d'onde dominante (HUE), le classement de tension directe (REF), et le numéro de lot (LOT No).

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Éclairage décoratif et scénique :Utilisé pour créer un éclairage d'ambiance rouge profond, des accents architecturaux ou des effets spéciaux dans les installations scéniques et de studio.
• Éclairage agricole :C'est une application clé. La lumière rouge lointaine (700-750nm) interagit avec le photorécepteur végétal phytochrome, influençant la germination des graines, l'évitement de l'ombre et la floraison. Elle est souvent utilisée en combinaison avec des LED rouges et bleues dans les systèmes d'éclairage horticole pour optimiser la croissance et le développement des plantes.
• Utilisation générale :Bien que qualifiée de "générale", cela fait probablement référence aux voyants lumineux ou aux témoins d'état où une couleur rouge spécifique est souhaitée, bien que le spectre rouge lointain soit moins courant pour les indicateurs standards.

8.2 Considérations de conception

Les concepteurs doivent mettre en œuvre une alimentation à courant constant appropriée ou utiliser une résistance série pour éviter les surintensités. La gestion thermique est cruciale ; la résistance thermique de 50 °C/W nécessite un chemin thermique efficace des plots de soudure vers un dissipateur ou une zone de cuivre du PCB pour maintenir une basse température de jonction et garantir une fiabilité à long terme et une sortie lumineuse stable. Le large angle de vision doit être pris en compte pour la conception optique afin d'obtenir le faisceau lumineux souhaité.

9. Fiabilité et tests

Un plan de test de fiabilité complet est décrit, réalisé avec un niveau de confiance de 90% et un pourcentage de défauts tolérable par lot (LTPD) de 10%. Les tests incluent : Résistance à la chaleur de soudure, Cyclage thermique (-40°C à +100°C), Vieillissement en température/humidité élevées (85°C/85% HR), Vieillissement à basse température (-40°C), Vieillissement à haute température (60°C et 85°C), Cyclage marche/arrêt par impulsions, Choc thermique et Cyclage puissance/température. Chaque test a des conditions, des durées (jusqu'à 3000 heures), des tailles d'échantillon (8 pièces) et des critères d'acceptation spécifiques (0 défaut autorisé, 1 défaut rejette le lot).

10. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux LED de puissance moyenne standard dans le même boîtier PLCC-2 (souvent utilisées pour la lumière blanche), la différenciation principale de ce dispositif est son matériau semi-conducteur AIGaInP spécialisé émettant dans le spectre du rouge lointain. Alors que les LED standards pourraient utiliser l'InGaN pour le bleu/vert ou l'AlGaInP pour le rouge/ambre standard, cette cible de longueur d'onde spécifique (720-750nm) répond à des applications biologiques et esthétiques de niche. Ses paramètres de performance (efficacité, tension) sont optimisés pour cette région spectrale.

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

Q : Pourquoi une résistance limitatrice de courant est-elle obligatoire ?

R : La tension directe de la LED a un coefficient de température négatif et une tolérance de fabrication. Sans résistance, une légère augmentation de la tension d'alimentation ou une diminution de V_Fdue à l'échauffement peut faire augmenter le courant de façon exponentielle, dépassant la limite absolue maximale et détruisant le dispositif.

Q : Comment interpréter les codes de classe dans le numéro de pièce ?

R : Le numéro de pièce encode probablement les classes spécifiques pour la Puissance Radiométrique (ex. : A3, B2), la Tension Directe (ex. : 22, 28) et la Longueur d'Onde de Crête (ex. : FA4) que le lot commandé respecte, garantissant que vous recevez des LED avec des caractéristiques très groupées.

Q : Puis-je alimenter cette LED à son courant de crête (120mA) en continu ?

R : Non. Le courant direct de crête est uniquement pour un fonctionnement pulsé (rapport cyclique 1/10, largeur d'impulsion 10ms). Le fonctionnement continu ne doit pas dépasser le courant direct nominal de 60mA, en tenant compte du déclassement requis par la Figure 5 à des températures élevées.

12. Exemple pratique d'utilisation

Scénario : Conception d'un module d'éclairage complémentaire pour un étage de culture verticale produisant des fleurs sensibles à la photopériode.

L'objectif de conception est de fournir une courte impulsion de lumière rouge lointaine à la fin de la période lumineuse quotidienne pour favoriser la floraison. Un réseau de ces LED serait disposé sur un PCB à âme métallique (MCPCB) pour une dissipation thermique optimale. Un pilote LED à courant constant réglé à 60mA par série serait utilisé. Le large angle de vision de 120 degrés assure une bonne pénétration dans la canopée sans optique secondaire complexe. La classe de longueur d'onde spécifique (ex. : FA4 pour 730-740nm) serait sélectionnée en fonction de la réponse du phytochrome de l'espèce végétale cible. Le module serait programmé pour s'allumer pendant 15 minutes après l'extinction des lumières blanches principales.

13. Principe de fonctionnement

Cette LED est une photodiode semi-conductrice fonctionnant en polarisation directe. Lorsqu'une tension supérieure à sa tension directe (1,5-2,2V) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active depuis les couches semi-conductrices de type n et p, respectivement. Au sein de la région active en AIGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium), ces porteurs de charge se recombinent. Une partie significative de cet événement de recombination libère de l'énergie sous forme de photons (lumière) par un processus appelé électroluminescence. L'énergie de bande interdite spécifique de l'alliage AIGaInP détermine la longueur d'onde des photons émis, qui dans ce cas se situe dans la partie rouge lointain du spectre (720-750 nm).

14. Tendances technologiques

L'utilisation de LED à bande étroite et à longueur d'onde spécifique comme ce dispositif rouge lointain est une tendance croissante dans les domaines non liés à l'éclairage général. En horticulture, la recherche évolue vers des "recettes lumineuses" utilisant des combinaisons précises de longueurs d'onde bleues, rouges, rouges lointaines, et parfois vertes ou UV pour optimiser différents traits des plantes (taux de croissance, morphologie, teneur en nutriments, floraison). Cela augmente la demande pour des LED efficaces et fiables dans ces bandes spectrales spécifiques. De plus, les progrès en épitaxie semi-conductrice permettent un classement plus serré des longueurs d'onde et des efficacités plus élevées à ces longueurs d'onde plus longues, historiquement plus difficiles à réaliser. L'intégration de telles LED avec des capteurs intelligents et des contrôles pour des systèmes d'éclairage adaptatif représente une direction de développement clé.