Fiche technique LED SMD Moyenne Puissance 67-22ST - Boîtier PLCC-2 - 2.0x1.6x0.7mm - 1.8-2.7V - 150mA - Rouge Lointain (720-750nm) - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications techniques d'une LED SMD (Surface-Mount Device) de moyenne puissance encapsulée dans un boîtier PLCC-2. Le dispositif émet de la lumière dans le spectre du rouge lointain, en utilisant la technologie de puce AlGaInP. Il est conçu pour des applications nécessitant des sources lumineuses compactes et efficaces avec un large angle de vision.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

Les principaux avantages de cette LED incluent son haut rendement et son profil de consommation de moyenne puissance, ce qui la rend adaptée à un équilibre entre performance et gestion thermique. Le boîtier offre un large angle de vision de 120 degrés, assurant une distribution lumineuse étendue. Il est fabriqué avec des matériaux respectueux de l'environnement, sans plomb, conforme aux normes RoHS, REACH de l'UE, et sans halogène (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Le produit suit également les normes de classement ANSI pour une catégorisation de performance cohérente.

1.2 Applications et marchés cibles

Cette LED est conçue pour des applications d'éclairage spécifiques bénéficiant des longueurs d'onde du rouge lointain. Ses principaux cas d'usage incluent l'éclairage décoratif et de divertissement, où des effets de couleur spécifiques sont recherchés. Une application significative est l'éclairage agricole, en particulier l'horticulture, car la lumière rouge lointaine (720-750nm) joue un rôle crucial dans le photomorphogénèse des plantes, influençant des processus comme la germination des graines, l'élongation des tiges et la floraison. Elle convient également à un usage d'éclairage général où sa sortie spectrale spécifique est applicable.

2. Spécifications techniques et interprétation approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles sont spécifiées à une température de point de soudure (T_Soudure) de 25°C.

• Courant direct (I_F):150 mA - Le courant continu DC maximum recommandé pour un fonctionnement fiable.
• Courant direct de crête (I_FP):300 mA - Applicable uniquement en conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 10ms. Dépasser le courant nominal continu, même brièvement, peut dégrader la LED.
• Dissipation de puissance (P_d):405 mW - La puissance maximale que le boîtier peut dissiper, calculée à partir de V_F* I_Fet des limites thermiques.
• Température de fonctionnement (T_opr):-40°C à +85°C - La plage de température ambiante pour un fonctionnement normal.
• Température de stockage (T_stg):-40°C à +100°C.
• Résistance thermique (R_{th J-S}):50 °C/W - Ce paramètre critique définit l'élévation de température de la jonction semi-conductrice au point de soudure par watt de puissance dissipée. Une valeur plus basse indique un meilleur transfert de chaleur hors de la puce.
• Température de jonction (T_j):115 °C - La température maximale admissible au niveau de la jonction semi-conductrice elle-même.
• Température de soudure:Le dispositif peut supporter un soudage par refusion à 260°C pendant 10 secondes ou un soudage manuel à 350°C pendant 3 secondes. Il est sensible aux décharges électrostatiques (ESD), nécessitant des procédures de manipulation appropriées.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ce sont des paramètres de performance typiques mesurés à T_Soudure= 25°C et I_F= 150mA, sauf indication contraire.

• Puissance radiométrique (Φ_e):80 à 160 mW - Le flux radiant total (puissance optique) émis. La tolérance est de ±11%.
• Tension directe (V_F):1,8 à 2,7 V - La chute de tension aux bornes de la LED au courant spécifié. La tolérance est de ±0,1V. Une V_Fplus basse à un courant donné indique généralement une efficacité électrique plus élevée.
• Angle de vision (2θ_1/2):120 degrés - L'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité maximale (sur l'axe).
• Courant inverse (I_R):10 µA (max) à V_R= 5V - Les LED ne sont pas conçues pour une polarisation inverse ; ce paramètre indique la fuite.

3. Explication du système de classement

Le produit est trié en classes pour assurer la cohérence. Les concepteurs doivent sélectionner les classes appropriées selon les exigences de leur application.

3.1 Classement par puissance radiométrique

Classé à I_F=150mA. Les codes C1 à C4 représentent des plages de puissance de sortie croissantes (ex. : C1 : 80-100mW, C4 : 140-160mW). La tolérance de ±11% s'applique au sein de chaque classe.

3.2 Classement par tension directe

Classé à I_F=150mA. Les codes 25 à 33 représentent des plages de tension par pas de 0,1V, de 1,8-1,9V (Classe 25) à 2,6-2,7V (Classe 33). La tolérance de ±0,1V s'applique. Sélectionner des LED dans une classe de tension serrée peut simplifier la conception de l'alimentation pour des réseaux multi-LED.

3.3 Classement par longueur d'onde de crête

Classé à I_F=150mA. Ceci définit la sortie spectrale :

• FA3 : 720 - 730 nm
• FA4 : 730 - 740 nm
• FA5 : 740 - 750 nm

La tolérance de mesure de la longueur d'onde dominante/de crête est de ±1nm. Ce classement précis est crucial pour des applications comme l'horticulture où des longueurs d'onde photoniques spécifiques déclenchent différentes réponses des plantes.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Distribution spectrale

Le graphique de spectre fourni montre une courbe d'émission typique pour une LED Rouge Lointain AlGaInP. Le pic se situe dans la plage classée (720-750nm), avec une largeur de bande spectrale relativement étroite (largeur à mi-hauteur - FWHM) caractéristique de ce matériau semi-conducteur, assurant la pureté de la couleur.

4.2 Tension directe vs. Température de jonction (Fig.1)

Cette courbe montre 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_Fdiminue. C'est une propriété fondamentale des diodes semi-conductrices. Pour les alimentations à courant constant, ce n'est pas une préoccupation majeure, mais cela doit être pris en compte dans la conception thermique et pour les circuits utilisant V_Fcomme indicateur de T_j.

4.3 Puissance radiométrique relative vs. Courant direct (Fig.2)

La sortie optique est sous-linéaire avec le courant. Bien que la sortie augmente avec le courant, l'efficacité (mW/mA) diminue généralement aux courants plus élevés en raison de l'augmentation de la chaleur et de l'affaiblissement d'efficacité. Fonctionner nettement en dessous du courant maximum (par ex. à 100mA au lieu de 150mA) peut améliorer l'efficacité et la longévité.

4.4 Intensité lumineuse relative vs. Température de jonction (Fig.3)

Ce graphique démontre l'extinction thermique. Lorsque T_jaugmente, la sortie radiante diminue. Maintenir une basse température de jonction grâce à une gestion thermique efficace (ex. : utiliser un PCB avec de bonnes vias thermiques et un dissipateur) est critique pour maintenir une sortie lumineuse stable et une longue durée de vie.

4.5 Courant direct vs. Tension directe (Fig.4)

C'est la courbe I-V classique d'une diode, montrant la relation exponentielle. La courbe se décale avec la température (comme vu en Fig.1). Le graphique fourni est à T_S=25°C.

4.6 Courant d'alimentation maximum vs. Température de soudure (Fig.5)

Cette courbe de déclassement est essentielle pour la fiabilité. Elle montre que le courant direct maximum admissible doit être réduit si la température au point de soudure (et par extension, la jonction) augmente. Par exemple, si le point de soudure atteint 100°C, le courant continu maximum est nettement inférieur à 150mA. Ce graphique est basé sur la R_{th J-S}donnée de 50°C/W.

4.7 Diagramme de rayonnement (Fig.6)

Le tracé polaire visualise l'angle de vision de 120 degrés, montrant l'intensité relative à différents angles de 0° (sur l'axe) à 90°. Le motif apparaît Lambertien ou quasi-Lambertien, ce qui est courant pour ce type de boîtier avec un dôme en résine transparente.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier PLCC-2 a des dimensions nominales de 2,0mm (longueur) x 1,6mm (largeur) x 0,7mm (hauteur). Le dessin dimensionnel spécifie les caractéristiques clés, y compris les emplacements des plots anode et cathode, la lentille et les tolérances mécaniques (typiquement ±0,1mm sauf indication contraire). La puce est montée dans une coupelle réfléchissante.

5.2 Identification de la polarité

Le boîtier a une cathode marquée (généralement indiquée par une teinte verte sur le plot cathode, une encoche ou un chanfrein sur ce côté du boîtier). Une polarité correcte est essentielle lors du montage pour éviter les dommages.

6. Consignes de soudure et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion

Le dispositif est conçu pour supporter un maximum de 260°C pendant 10 secondes lors du soudage par refusion. Il est crucial de suivre un profil qui préchauffe suffisamment pour minimiser le choc thermique, atteint la température de pic nécessaire pour la refusion de la soudure et refroidit à une vitesse contrôlée. Le temps spécifique au-dessus du liquidus (TAL) doit être contrôlé selon les spécifications du fabricant de la pâte à souder.

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 doit être limité à 3 secondes par plot. Utilisez un fer de faible puissance (ex. : 30W) avec une pointe fine. Appliquez la chaleur sur le plot du PCB, pas directement sur le corps de la LED, puis introduisez la soudure.

6.3 Stockage et manipulation

Les composants sont sensibles à l'humidité (niveau de sensibilité à l'humidité - MSL - impliqué par l'emballage résistant à l'humidité). Si le sac protecteur est ouvert ou si la limite de temps d'exposition est dépassée, un séchage est requis avant la refusion pour éviter les dommages par effet "pop-corn". Toujours manipuler avec des précautions contre les décharges électrostatiques (ESD).

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur une bande porteuse embossée enroulée sur des bobines. Les dimensions de la bobine, l'espacement des alvéoles (pas) et la largeur de la bande sont spécifiés pour être compatibles avec les équipements standards de placement automatique SMD. Chaque bobine contient 4000 pièces.

7.2 Emballage résistant à l'humidité

Les bobines sont scellées à l'intérieur d'un sac étanche à l'humidité en aluminium avec un dessiccant pour maintenir un environnement sec et répondre aux exigences du Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL).

7.3 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient des informations clés : Numéro de produit client (CPN), Numéro de produit (P/N), Quantité emballée (QTY), et les codes de classe spécifiques pour le Rang d'Intensité Lumineuse (CAT), le Rang de Longueur d'Onde Dominante (HUE) et le Rang de Tension Directe (REF), ainsi que le Numéro de lot (LOT No).

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Gestion thermique

Étant donné la R_{th J-S}de 50°C/W, un dissipateur thermique efficace est non négociable pour un fonctionnement fiable à pleine intensité. Utilisez un PCB avec un plot thermique dédié connecté au chemin thermique de la LED (souvent le plot cathode) et employez des vias thermiques pour transférer la chaleur vers les plans de masse internes ou un dissipateur externe. La courbe de déclassement (Fig.5) doit être utilisée pour déterminer le courant de fonctionnement maximum sûr pour la résistance thermique spécifique de votre carte.

8.2 Alimentation électrique

Alimentez toujours les LED avec une source de courant constant, pas une tension constante. Cela assure une sortie lumineuse stable et protège la LED de l'emballement thermique. L'alimentation doit être dimensionnée pour la plage de tension directe de la classe sélectionnée (1,8-2,7V) au courant de fonctionnement souhaité. Envisagez de mettre en œuvre une modulation de largeur d'impulsion (PWM) pour l'atténuation afin d'éviter le décalage de couleur qui peut survenir avec l'atténuation analogique (réduction de courant).

8.3 Intégration optique

Le large angle de vision de 120 degrés peut nécessiter des optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) si un faisceau plus focalisé est nécessaire. La résine transparente permet une extraction lumineuse élevée. Pour les applications horticoles, assurez-vous que la conception du luminaire fournit un flux photonique Rouge Lointain uniforme sur la zone cible, souvent en combinaison avec d'autres longueurs d'onde (ex. : rouge profond 660nm, bleu).

9. Fiabilité et assurance qualité

La fiche technique liste un ensemble complet de tests de fiabilité réalisés avec un niveau de confiance de 90% et un Pourcentage de Défauts Toléré par Lot (LTPD) de 10%. Les tests incluent :

• Résistance à la chaleur de soudure (260°C/10s, 3x)
• Cyclage thermique (-40°C à +100°C)
• Durée de vie Haute Température/Humidité (85°C/85% HR, 1000h)
• Tests de stockage et de durée de vie Haute/Basse Température
• Tests d'impulsion et de choc thermique

Ces tests valident la robustesse de la construction du boîtier, des liaisons par fils et de l'intégrité du semi-conducteur sous diverses contraintes environnementales.

10. Principes techniques et tendances

10.1 Principe de fonctionnement

Cette LED est basée sur un semi-conducteur Phosphure d'Aluminium Gallium Indium (AlGaInP). Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. L'énergie spécifique de la bande interdite de l'alliage AlGaInP détermine la longueur d'onde émise, dans ce cas, dans la plage du Rouge Lointain 720-750nm. Le boîtier PLCC-2 assure la protection environnementale, une lentille primaire pour l'extraction de la lumière et un chemin thermique.

10.2 Contexte industriel et tendances

Les LED de moyenne puissance comme celle-ci occupent une niche entre les LED indicatrices de faible puissance et les LED d'éclairage de haute puissance. Elles offrent un bon compromis entre coût, efficacité (lm/W ou mW/W) et facilité de gestion thermique. La demande pour les LED Rouge Lointain a considérablement augmenté avec l'expansion de l'agriculture en environnement contrôlé (CEA) et de l'éclairage horticole, où des recettes lumineuses spécifiques sont utilisées pour optimiser la croissance, le rendement et la qualité des plantes. La recherche se poursuit pour améliorer l'efficacité quantique externe (EQE) et la fiabilité des LED AlGaInP, en particulier dans la gestion de l'affaiblissement d'efficacité et le maintien des performances à températures élevées.