Fiche technique de la LED rouge de puissance moyenne SMD 67-21S - Boîtier PLCC-2 - 1,9-2,6V - 70mA - 182mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La 67-21S est une LED de puissance moyenne à montage en surface conçue pour les applications d'éclairage général. Elle utilise un boîtier PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier), offrant un facteur de forme compact adapté aux processus d'assemblage automatisés. La couleur principale émise est le rouge, obtenue grâce à une puce en AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium) encapsulée dans une résine transparente. Cette combinaison offre un large angle de vision de 120 degrés, la rendant adaptée aux applications nécessitant une large distribution de lumière.

Les principaux avantages de cette LED incluent son efficacité élevée, qui se traduit par un bon rendement lumineux pour son niveau de consommation, et sa conformité aux normes environnementales telles que l'absence de plomb (Pb-free) et la conformité RoHS. Le boîtier est conçu pour une fiabilité dans diverses conditions de fonctionnement.

2. Spécifications techniques et analyse approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

Les limites opérationnelles du composant sont définies dans des conditions spécifiques (température du point de soudure à 25°C). Le courant direct continu maximal (I_F) est de 70 mA. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct de crête (I_FP) de 140 mA est autorisé sous un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 10 ms. La dissipation de puissance maximale (P_d) est de 182 mW. La plage de température de fonctionnement (T_opr) est de -40°C à +85°C, tandis que la température de stockage (T_stg) s'étend de -40°C à +100°C. La résistance thermique de la jonction au point de soudure (R_{th J-S}) est de 50 °C/W, un paramètre critique pour la conception de la gestion thermique. La température de jonction maximale admissible (T_j) est de 115°C. Le soudage doit respecter des profils stricts : soudage par refusion à 260°C pendant un maximum de 10 secondes ou soudage manuel à 350°C pendant un maximum de 3 secondes. Le composant est sensible aux décharges électrostatiques (ESD), nécessitant des procédures de manipulation appropriées.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à une température du point de soudure de 25°C et un courant direct de 60 mA, le composant présente un flux lumineux (Φ) allant d'un minimum de 9,0 lm à un maximum de 13,0 lm, avec une tolérance typique de ±11%. La tension directe (V_F) varie de 1,9 V à 2,6 V au même courant de test, avec une tolérance typique de ±0,1V. L'angle de vision (2θ_1/2) est typiquement de 120 degrés. Le courant inverse (I_R) est spécifié à un maximum de 50 µA lorsqu'une tension inverse (V_R) de 5V est appliquée. Ces paramètres définissent les performances principales dans des conditions de fonctionnement standard.

3. Explication du système de binning

Le produit est classé en "bins" pour garantir la cohérence des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED correspondant aux exigences spécifiques de leur application en termes de luminosité et de caractéristiques électriques.

3.1 Binning du flux lumineux

Le flux lumineux est catégorisé en plusieurs codes de bin (B8, B9, L1, L2, L3) avec des valeurs minimales et maximales définies mesurées à I_F=60mA. Par exemple, le bin B8 couvre 9,0 à 9,5 lm, tandis que le bin L3 couvre 12,0 à 13,0 lm. La tolérance globale reste de ±11%.

3.2 Binning de la tension directe

La tension directe est classée à l'aide de codes de 26 à 32, chacun représentant une plage de 0,1V allant de 1,9-2,0V (code 26) jusqu'à 2,5-2,6V (code 32). La tolérance est de ±0,1V.

3.3 Binning de la longueur d'onde dominante

La longueur d'onde dominante, qui définit la couleur perçue de la lumière rouge, est classée en deux codes : R51 (620-625 nm) et R52 (625-630 nm). La tolérance de mesure est de ±1 nm.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs graphiques caractéristiques illustrant 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, culminant généralement dans le spectre rouge (environ 620-640 nm pour ce composant), confirmant les bins de longueur d'onde dominante.

4.2 Tension directe vs. Température de jonction

La Figure 1 montre le décalage de la tension directe par rapport à la température de jonction. La tension directe diminue généralement lorsque la température de jonction augmente, ce qui est une caractéristique commune des diodes semi-conductrices.

4.3 Puissance radiométrique relative vs. Courant direct

La Figure 2 représente comment la puissance lumineuse (puissance radiométrique relative) augmente avec le courant direct. La relation est généralement linéaire à faible courant mais peut présenter des effets de saturation à des courants plus élevés.

4.4 Flux lumineux relatif vs. Température de jonction

La Figure 3 illustre la dépendance de la puissance lumineuse à la température de jonction. Le flux lumineux diminue généralement lorsque la température de jonction augmente, soulignant l'importance d'une gestion thermique efficace pour maintenir une luminosité constante.

4.5 Courant direct vs. Tension directe (Courbe IV)

La Figure 4 est la courbe caractéristique fondamentale courant-tension (IV) à une température ambiante de 25°C. Elle montre la relation exponentielle typique d'une diode.

4.6 Courant de commande maximal vs. Température de soudure

La Figure 5 fournit une courbe de déclassement, montrant le courant direct maximal admissible en fonction de la température du point de soudure, en tenant compte de la résistance thermique (R_{th j-s}= 50 °C/W). Ceci est crucial pour déterminer les courants de fonctionnement sûrs à des températures ambiantes élevées.

4.7 Diagramme de rayonnement

La Figure 6 est un diagramme polaire montrant la distribution spatiale de l'intensité lumineuse (diagramme de rayonnement). Le motif large, de type Lambertien, confirme l'angle de vision de 120 degrés.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Un dessin dimensionnel détaillé du boîtier PLCC-2 est fourni. Les dimensions clés incluent la longueur, la largeur et la hauteur globales, ainsi que l'espacement et la taille des pattes (plots). Le dessin inclut une vue de dessus indiquant le marquage de la cathode. Sauf indication contraire, la tolérance dimensionnelle est de ±0,15 mm.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

La fiche technique spécifie deux méthodes de soudage. Pour le soudage par refusion, la température de crête maximale ne doit pas dépasser 260°C, et le temps au-dessus de 260°C doit être limité à 10 secondes. Pour le soudage manuel, 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 patte. Ces limites sont essentielles pour éviter d'endommager le boîtier plastique et les fils de liaison internes. Le composant est sensible à l'humidité ; par conséquent, si l'emballage a été ouvert, un séchage peut être nécessaire avant le soudage si le temps d'exposition dépasse le niveau spécifié (non détaillé dans cet extrait).

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Emballage résistant à l'humidité

Les LED sont fournies dans un emballage résistant à l'humidité. Elles sont généralement chargées dans des bandes porteuses, qui sont ensuite enroulées sur des bobines. Une configuration courante est de 4000 pièces par bobine. L'emballage comprend un dessiccant et est scellé dans un sac étanche en aluminium avec des étiquettes appropriées.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette de la bobine contient plusieurs champs clés : CPN (Numéro de produit client), P/N (Numéro de produit), QTY (Quantité d'emballage), CAT (Classe d'intensité lumineuse, correspondant au bin de flux), HUE (Classe de longueur d'onde dominante), REF (Classe de tension directe) et LOT No (Numéro de lot pour la traçabilité).

7.3 Dimensions de la bobine et de la bande

Des dessins détaillés spécifient les dimensions de la bobine (diamètre, largeur, taille du moyeu) et de la bande porteuse (dimensions des alvéoles, pas, largeur de bande). Les tolérances sont généralement de ±0,1 mm sauf indication contraire.

8. Suggestions d'application

La fiche technique liste les principaux domaines d'application : Éclairage décoratif et de divertissement, Éclairage agricole et Usage général. Le large angle de vision et la bonne efficacité le rendent adapté à l'éclairage d'ambiance, à la signalétique, à l'éclairage horticole pour des stades spécifiques de croissance des plantes et aux luminaires décoratifs où un éclairage d'accentuation rouge est souhaité. Lors de la conception d'un circuit de commande, le bin de tension directe et les valeurs maximales de courant doivent être pris en compte. Une résistance de limitation de courant externe ou un pilote à courant constant est obligatoire pour éviter les dommages par surintensité, comme indiqué dans les précautions.

9. Tests de fiabilité

Un plan de test de fiabilité complet est décrit, démontrant la robustesse du produit. Les tests sont réalisés avec un niveau de confiance de 90% et un LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) de 10%. Les éléments testés incluent : Soudage par refusion (260°C/10s), Choc thermique (-10°C à +100°C), Cycle thermique (-40°C à +100°C), Stockage Haute Température/Humidité (85°C/85% HR), Fonctionnement Haute Température/Humidité (85°C/85% HR, 35mA), Stockage Basse/Haute Température, et divers tests de durée de vie en fonctionnement à Basse/Haute Température sous différentes conditions de courant et de température. La taille de l'échantillon pour chaque test est de 22 pièces avec un critère d'acceptation/rejet de 0/1.

10. Précautions d'utilisation

La précaution la plus critique est la protection contre les surintensités. La LED doit être commandée avec une résistance en série ou un circuit à courant constant approprié. Dépasser les valeurs maximales absolues pour le courant, la tension, la puissance ou la température causera probablement des dommages permanents. Des pratiques de manipulation ESD appropriées doivent être suivies pendant l'assemblage. La valeur de résistance thermique doit être utilisée pour calculer la température de jonction dans les conditions de fonctionnement prévues pour s'assurer qu'elle reste inférieure à 115°C.

11. Comparaison et différenciation technique

En tant que LED de puissance moyenne en boîtier PLCC-2, ce composant se situe entre les LED indicatrices de faible puissance et les LED d'éclairage de haute puissance. Ses principaux points de différenciation sont son équilibre entre un bon rendement lumineux (jusqu'à 13 lm) et une consommation d'énergie relativement modeste (max 182 mW), ainsi que l'empreinte standardisée PLCC-2 qui simplifie la conception et l'approvisionnement des PCB. Le système de binning détaillé offre une prévisibilité pour la production en volume.

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

Q : Quel courant de commande dois-je utiliser ?

R : Le composant est caractérisé à 60mA. Vous pouvez le faire fonctionner jusqu'au courant continu maximal de 70mA, mais vous devez vous assurer que la température de jonction ne dépasse pas 115°C en considérant la température ambiante, la conception thermique et en utilisant la courbe de déclassement (Fig. 5).

Q : Comment identifier la cathode ?

R : Le boîtier possède un marqueur visuel (généralement une encoche ou un point vert) sur la face supérieure près de la patte de la cathode. Reportez-vous au dessin dimensionnel du boîtier.

Q : Puis-je l'utiliser en fonctionnement impulsionnel ?

R : Oui, mais le courant de crête ne doit pas dépasser 140mA sous un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 10ms. Le courant moyen doit toujours respecter la valeur nominale continue.

Q : Pourquoi le flux lumineux est-il donné sous forme de plage ?

R : En raison des variations de fabrication, les LED sont classées en bins. Vous sélectionnez un bin (par exemple, L2 pour 11-12 lm) pour garantir un niveau de performance minimal pour votre conception.

13. Étude de cas de conception et d'utilisation

Prenons l'exemple de la conception d'une bande LED décorative pour un éclairage d'ambiance rouge. Le concepteur sélectionne la LED 67-21S dans le bin L2 (11-12 lm) et le bin de tension 28 (2,1-2,2V) pour la cohérence. La bande fonctionne en 12V DC. Pour commander chaque LED à 60mA, la valeur de la résistance série est calculée : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. En utilisant la V_Fmax de 2,2V par sécurité, R = (12V - 2,2V) / 0,060A ≈ 163 ohms. Une résistance standard de 160 ohms serait choisie. Plusieurs paires LED+résistance de ce type sont connectées en parallèle sur la ligne 12V. Le placement des pistes du PCB assure une surface de cuivre adéquate pour la dissipation thermique depuis les plots de soudure de la LED, en tenant compte de la résistance thermique vers l'ambiance.

14. Principe de fonctionnement

Cette LED fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode (environ 1,9-2,6V pour ce matériau AlGaInP) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés à travers la jonction. Leur recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage semi-conducteur AlGaInP détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, dans ce cas, le rouge. L'encapsulation en résine transparente protège la puce et aide à l'extraction de la lumière.

15. Tendances de l'industrie

Le segment des LED de puissance moyenne continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une meilleure cohérence des couleurs et un coût réduit. On observe une tendance vers un binning plus sophistiqué et des tolérances plus serrées pour répondre aux exigences des applications nécessitant un aspect uniforme, comme les murs vidéo et l'éclairage linéaire. La technologie d'encapsulation progresse également pour offrir de meilleures performances thermiques à partir de la même empreinte, permettant des courants de commande plus élevés ou une durée de vie plus longue. La tendance vers des empreintes standardisées comme le PLCC-2 facilite la réutilisation des conceptions et la flexibilité de la chaîne d'approvisionnement.