Fiche technique LED Rouge SMD PLCC-2 G67-21S/R3C - 3.0x2.8x1.9mm - 1.8-2.9V - 150mA - 435mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications techniques d'une LED de puissance moyenne à montage en surface (SMD) utilisant un boîtier PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Le composant est conçu avec une puce semi-conductrice AlGaInP pour émettre une lumière rouge, encapsulée dans une résine transparente. Il se caractérise par un facteur de forme compact, une efficacité élevée adaptée à sa classe de puissance et un large angle de vision, ce qui en fait un composant polyvalent pour diverses applications d'éclairage. Le produit respecte des normes environnementales strictes : il est sans plomb, conforme au règlement REACH de l'UE et classé sans halogène, avec une teneur en brome et chlore maintenue en dessous des limites spécifiées.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les limites opérationnelles du composant sont définies à une température de soudage de référence de 25°C. Le courant direct continu maximal (I_F) est de 150 mA, avec un courant direct de crête (I_FP) de 300 mA autorisé en conditions pulsées (rapport cyclique 1/10, largeur d'impulsion 10ms). La dissipation de puissance maximale (P_d) est de 435 mW. La résistance thermique jonction-point de soudure (R_{th J-S}) est de 50 °C/W, ce qui est critique pour la conception de la gestion thermique. La température de jonction maximale admissible (T_j) est de 115°C. La plage de température de fonctionnement s'étend de -40°C à +85°C, avec une plage de stockage de -40°C à +100°C. Le composant a une capacité de résistance aux décharges électrostatiques (ESD) de 2000V (Modèle du corps humain), bien que la manipulation avec des précautions ESD appropriées soit obligatoire. Les paramètres de soudage sont spécifiés pour les procédés par refusion (260°C pendant 10 secondes) et de soudage manuel (350°C pendant 3 secondes).

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à T_soudage= 25°C et I_F= 150 mA, les paramètres de performance clés sont définis. Le flux lumineux (Φ_v) a une plage typique de 15,0 à 24,0 lumens, avec une tolérance indiquée de ±11%. La tension directe (V_F) varie de 1,8V à 2,9V, avec une tolérance de fabrication plus serrée de ±0,1V. Le composant offre un large angle de vision (2θ_1/2) de 120 degrés. Le courant inverse maximal (I_R) est de 50 µA lorsqu'une tension inverse (V_R) de 5V est appliquée.

3. Explication du système de classement (Binning)

Le produit est classé en catégories (bins) pour garantir la cohérence des paramètres clés, permettant une conception précise et un appariement des couleurs.

3.1 Classes de puissance radiométrique (Flux lumineux)

Le flux lumineux est catégorisé en classes désignées par des codes tels que L6, L7, L8, L9, M3 et M4. Chaque classe définit une valeur de flux minimale et maximale à I_F=150mA, par exemple, la classe L6 couvre 15-16 lm, tandis que la classe M4 couvre 21-24 lm. La tolérance de ±11% s'applique au sein de chaque classe.

3.2 Classes de tension directe

La tension directe est classée à l'aide de codes à deux chiffres de 25 à 35. Chaque code représente un pas de 0,1V, par exemple, la classe 25 couvre 1,8-1,9V, la classe 26 couvre 1,9-2,0V, et ainsi de suite jusqu'à la classe 35 couvrant 2,8-2,9V. La tolérance de fabrication est de ±0,1V par classe.

3.3 Classes de longueur d'onde dominante

Le point de couleur est contrôlé via des classes de longueur d'onde dominante. Les classes disponibles sont O54 (615-620 nm), R51 (620-625 nm) et R52 (625-630 nm), définissant la teinte spécifique de rouge émise. La tolérance de mesure pour la longueur d'onde dominante/pic est de ±1 nm.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques qui illustrent le comportement du composant 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 rouge AlGaInP, avec un pic dans la plage 620-660 nm et une largeur spectrale définie.

4.2 Tension directe en fonction de la température de jonction

La Figure 1 trace l'évolution de la tension directe en fonction de la température de jonction. La courbe montre typiquement un coefficient négatif, ce qui signifie que V_Fdiminue lorsque T_jaugmente, ce qui est un facteur critique pour la conception des pilotes à courant constant.

4.3 Puissance radiométrique relative en fonction du courant direct

La Figure 2 démontre la relation sous-linéaire entre la sortie lumineuse (puissance radiométrique relative) et le courant direct. La sortie augmente avec le courant mais avec des rendements décroissants à des courants plus élevés en raison de l'affaiblissement d'efficacité et des effets thermiques.

4.4 Flux lumineux relatif en fonction de la température de jonction

La Figure 3 montre comment la sortie lumineuse diminue lorsque la température de jonction augmente. Ce déclassement thermique est essentiel pour prédire les performances dans les applications réelles où la dissipation thermique peut être limitée.

4.5 Courant direct en fonction de la tension directe et déclassement thermique

La Figure 4 représente la courbe I-V standard. La Figure 5 est cruciale pour la fiabilité, montrant le courant direct de pilotage maximal admissible en fonction de la température de soudage, garantissant que le composant n'est pas sursollicité pendant le fonctionnement après l'assemblage.

4.6 Diagramme de rayonnement

La Figure 6 présente un diagramme de rayonnement polaire, confirmant l'angle de vision de 120° (où l'intensité tombe à 50% de la valeur axiale) et le motif d'émission symétrique de type Lambertien typique des boîtiers PLCC à vue de dessus.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier PLCC-2 a des dimensions nominales de 3,0 mm de longueur, 2,8 mm de largeur et une hauteur de 1,9 mm. Un dessin coté détaillé spécifie l'emplacement des pastilles, les tolérances générales (±0,1 mm sauf indication contraire) et la structure de la lentille. La conception en vue de dessus indique que la lumière est émise perpendiculairement au plan de montage.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est généralement identifiée par un marqueur visuel sur le boîtier, tel qu'une encoche, un point ou un coin coupé sur la lentille ou le corps, comme indiqué sur le dessin de cotes. L'orientation correcte de la polarité est essentielle lors de l'assemblage.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion

Le profil de soudage par refusion recommandé atteint un pic à 260°C pendant une durée de 10 secondes. Il s'agit d'une exigence standard pour le procédé sans plomb (SnAgCu). Le soudage manuel, si nécessaire, doit être limité à 350°C pendant pas plus de 3 secondes par borne, en utilisant un fer à souder mis à la terre.

6.2 Conditions de stockage

Les composants sont emballés dans des sacs barrières sensibles à l'humidité avec un dessiccant. Avant l'ouverture du sac, les LED doivent être stockées à 30°C ou moins et à 90% d'humidité relative ou moins. Une fois ouvert, les composants doivent être utilisés dans un délai spécifié ou séchés selon les procédures MSL (Niveau de Sensibilité à l'Humidité) pour éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

6.3 Précautions d'utilisation

Protection contre les surintensités :Les LED sont des dispositifs pilotés par le courant. Une résistance de limitation de courant externe ou un pilote à courant constant est obligatoire. Une petite augmentation de la tension directe peut provoquer une augmentation importante, potentiellement destructrice, du courant en raison de la caractéristique exponentielle I-V de la diode.
Précautions ESD :Le composant est sensible aux décharges électrostatiques. Utilisez des postes de travail, des bracelets et des emballages antistatiques pendant la manipulation et l'assemblage.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur une bande porteuse embossée pour l'assemblage automatisé par pick-and-place. La largeur de la bande, les dimensions des alvéoles et l'entraxe des trous de transport sont spécifiés. Chaque bobine contient 4000 pièces. Les dimensions de la bobine (diamètre, largeur, taille du moyeu) sont fournies pour la compatibilité avec les équipements automatisés.

7.2 Emballage résistant à l'humidité

Le processus d'emballage complet consiste à placer les composants en bobine dans un sac étanche en aluminium laminé avec un dessiccant et une carte indicateur d'humidité. Le sac est ensuite scellé.

7.3 Explication de l'étiquette

Les étiquettes de bobine incluent plusieurs codes : P/N (Numéro de produit), QTY (Quantité emballée), CAT (Classe/Classe d'intensité lumineuse), HUE (Classe/Classe de longueur d'onde dominante), REF (Classe/Classe de tension directe) et LOT No (Numéro de lot traçable).

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

La combinaison d'une puissance moyenne, d'une bonne efficacité, d'un large angle et d'une taille compacte rend cette LED adaptée à :
• Éclairage décoratif et de divertissement :Éclairage d'accentuation architectural, signalétique, effets d'éclairage scénique où la couleur rouge est requise.
• Éclairage agricole :Éclairage d'appoint en horticulture, influençant potentiellement la photomorphogenèse des plantes dans le spectre rouge.
• Éclairage général :Voyants indicateurs, témoins lumineux, rétroéclairage pour panneaux ou interrupteurs, et autres applications nécessitant un indicateur rouge fiable.

8.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Avec une R_{th J-S}de 50 °C/W, une conception efficace du chemin thermique sur le PCB (utilisant des vias thermiques, des zones de cuivre) est importante pour maintenir une basse température de jonction, assurant une fiabilité à long terme et une sortie lumineuse stable.
• Pilotage du courant :Utilisez toujours une source de courant constant ou une source de tension avec une résistance en série calculée sur la base de la V_Fmaximale de la table de classement et du courant de fonctionnement cible.
• Conception optique :L'angle de vision de 120° et le motif Lambertien simplifient la conception d'optiques secondaires pour la mise en forme du faisceau si nécessaire.

9. Fiabilité et assurance qualité

Un ensemble complet de tests de fiabilité est réalisé avec un niveau de confiance de 90% et un LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) de 10%. La matrice de tests comprend :
• Résistance au soudage par refusion
• Choc thermique (-10°C à +100°C)
• Cyclage thermique (-40°C à +100°C)
• Stockage à haute température/humidité (85°C/85% HR)
• Tests de durée de vie en fonctionnement et stockage à haute/basse température dans diverses conditions et courants (par ex., 90mA, 180mA).
Chaque test utilise un échantillon de 22 pièces avec un critère d'acceptation/rejet de 0/1, indiquant des normes de fiabilité élevées.

10. Comparaison et positionnement technique

Cette LED de puissance moyenne PLCC-2 occupe une niche spécifique. Comparée aux LED SMD basse puissance (par ex., 0603, 0805), elle offre un flux lumineux significativement plus élevé, la rendant adaptée à l'éclairage plutôt qu'à la simple indication. Comparée aux LED haute puissance, elle nécessite une gestion thermique et des circuits de pilotage moins complexes tout en fournissant une sortie lumineuse utile pour de nombreuses applications. La technologie AlGaInP offre une haute efficacité dans le spectre rouge/orange/ambre par rapport aux LED blanches à conversion de phosphore de taille similaire. Le large angle de vision de 120° est un différenciateur clé par rapport aux LED ayant des faisceaux plus étroits et plus focalisés.

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

Q : Quel courant de pilotage dois-je utiliser ?
R : Le courant continu maximal absolu est de 150 mA. Pour un équilibre optimal entre efficacité, durée de vie et sortie lumineuse, un fonctionnement entre 60-120 mA est typique, mais référez-vous toujours aux courbes de déclassement (Fig. 5) en fonction des performances thermiques de votre carte.
Q : Comment interpréter les codes de classement dans ma commande ?
R : Les codes d'étiquette CAT, HUE et REF correspondent directement aux tables de classes de Flux lumineux, Longueur d'onde dominante et Tension directe des sections 3.1, 3.2 et 3.3. Cela vous permet de connaître la plage de performance précise des LED que vous avez reçues.
Q : Puis-je piloter cette LED directement à partir d'une alimentation logique 3,3V ou 5V ?
R : Non. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série. Calculez la valeur de la résistance comme R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de votre classe de tension pour garantir une chute de tension suffisante aux bornes de la résistance à tout moment.
Q : Quel est l'impact de la température de jonction sur les performances ?
R : Comme le montre la Fig. 3, la sortie lumineuse diminue lorsque T_jaugmente. De plus, des températures plus élevées accélèrent la dépréciation des lumens et peuvent réduire la durée de vie du composant. Maintenir un T_jbas grâce à une bonne dissipation thermique est critique pour des performances constantes et à long terme.

12. Exemple d'étude de cas d'intégration

Scénario :Conception d'un balise de sécurité rouge à faible coût et alimentée par batterie.
Exigences :Visible sous tous les angles, faible consommation d'énergie, circuit de pilotage simple, compact.
Choix de conception :
1. Sélection de la LED :Cette LED rouge PLCC-2 est choisie pour son angle de vision de 120° (bonne omnidirectionnalité), sa puissance moyenne (bonne luminosité vs. autonomie de la batterie) et son boîtier SMD (petit, assemblage facile).
2. Circuit de pilotage :Un circuit simple utilisant une pile bouton 3V, un MOSFET pour la commutation et une résistance en série. La valeur de la résistance est calculée pour I_F= 100 mA en utilisant R = (3,0V - 2,5V_typ) / 0,1A = 5Ω. Une résistance de 5,1Ω, 1/4W est sélectionnée.
3. Conception thermique et PCB :La balise fonctionne en impulsions courtes (rapport cyclique 10%), réduisant la puissance moyenne et la charge thermique. Le PCB utilise une conception simple à deux couches avec la pastille de la LED connectée à une petite zone de cuivre sur la couche inférieure pour une légère dissipation thermique.
4. Résultat :Une balise fonctionnelle et fiable répondant aux objectifs de taille, de coût et de performance, tirant parti des caractéristiques spécifiées de la LED.

13. Principe de fonctionnement

Il s'agit d'un dispositif photonique à semi-conducteur basé sur une hétérostructure AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium). Lorsqu'une tension directe supérieure à la tension de seuil de la diode est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active depuis les couches de type n et p, respectivement. Ces porteurs de charge se recombinent de manière radiative dans les puits quantiques de la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique de l'alliage AlGaInP détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, dans le spectre rouge (615-630 nm). La résine époxy transparente encapsulante protège la puce semi-conductrice, assure la stabilité mécanique et façonne le faisceau lumineux de sortie.

14. Tendances technologiques

Les LED SMD de puissance moyenne comme ce type PLCC-2 continuent d'évoluer. Les tendances générales de l'industrie incluent :
• Efficacité accrue :Des améliorations continues de l'efficacité quantique interne, de l'extraction de la lumière et de la conception des boîtiers conduisent à plus de lumens par watt (lm/W), réduisant la consommation d'énergie pour la même sortie lumineuse.
• Cohérence des couleurs améliorée :Des tolérances de classement plus serrées pour la longueur d'onde et le flux, permises par un contrôle avancé du processus de fabrication, permettent un meilleur appariement des couleurs dans les réseaux multi-LED sans tri manuel.
• Fiabilité renforcée :Le développement de matériaux de boîtier plus robustes (composés de moulage, porteurs) et une fiabilité améliorée au niveau de la puce conduisent à des durées de vie opérationnelles plus longues (métriques L70, L90) sous des courants de pilotage et des températures plus élevés.
• Miniaturisation avec performance :La tendance vers des réseaux de LED plus petits et plus denses réduit la taille des boîtiers tout en maintenant ou en augmentant la sortie lumineuse, bien que cela intensifie les défis de gestion thermique.
• Solutions intelligentes et intégrées :Le marché plus large voit une croissance des LED avec des pilotes, contrôleurs ou capteurs intégrés, bien que cela soit plus répandu dans les segments haute puissance ou spécialisés.