Fiche technique LED blanche 0.25W double puce série T3B - Format 3014 (3.0x1.4x0.8mm) - Tension 6.3V - Puissance 0.25W - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La série T3B représente une famille de LED à montage en surface (SMD) utilisant l'empreinte du boîtier 3014. La caractéristique déterminante de cette série est l'intégration de deux puces LED connectées en série dans un seul boîtier. Cette configuration est conçue pour les applications nécessitant une tension directe plus élevée que les LED à puce unique typiques, tout en conservant un facteur de forme compact. L'application principale concerne les unités de rétroéclairage, les voyants lumineux et l'éclairage général où l'espace est limité et où une compatibilité de tension spécifique est requise.

L'avantage principal de la configuration en série à double puce est l'augmentation de la tension directe (Vf). Fonctionnant à une valeur nominale de 6,3V sous 40mA, elle simplifie la conception des pilotes pour les systèmes fournissant déjà des tensions dans la plage 6-7V, éliminant potentiellement le besoin de circuits supplémentaires d'abaissement de tension. Le boîtier 3014 (3,0mm x 1,4mm x 0,8mm) offre un bon équilibre entre le flux lumineux et l'utilisation de l'espace sur la carte.

2. Paramètres techniques et interprétation objective

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Les limites opérationnelles du composant sont définies dans des conditions où la température au point de soudure (Ts) est maintenue à 25°C. Dépasser ces valeurs peut causer des dommages permanents.

• Courant direct (IF) :60 mA (continu)
• Courant d'impulsion direct (IFP) :80 mA (Largeur d'impulsion ≤ 10ms, Rapport cyclique ≤ 1/10)
• Dissipation de puissance (PD) :408 mW
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +80°C
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +100°C
• Température de jonction (Tj) :125°C
• Température de soudure (Tsld) :Soudage par refusion à 230°C ou 260°C pendant un maximum de 10 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques (Typiques à Ts=25°C, IF=40mA)

Ces paramètres définissent les performances attendues dans des conditions de fonctionnement normales.

• Tension directe (VF) :6,3 V (Typique), 6,8 V (Maximum). La connexion en série des deux puces entraîne cette Vf plus élevée.
• Tension inverse (VR) :5 V
• Courant inverse (IR) :10 µA (Maximum)
• Angle de vision (2θ1/2) :120°. Cet angle de faisceau large est typique du boîtier 3014 sans lentille secondaire.

3. Explication du système de classement

Le produit est classé selon plusieurs paramètres clés pour garantir la cohérence et répondre aux exigences de conception. Le code de commande suit une structure spécifique pour sélectionner ces classes.

3.1 Règle de numérotation du modèle

La convention de dénomination est : T [Code boîtier] [Code nombre de puces] [Code lentille] [Code interne] - [Code flux lumineux] [Code CCT]. Par exemple, T3B002LWA se décode comme : série T, boîtier 3014 (3B), double puce (2), sans lentille (00), code interne 2, classe de flux lumineux spécifique, Blanc froid (W).

3.2 Classement par température de couleur corrélée (CCT)

Les LED blanches sont classées dans des régions de chromaticité spécifiques définies par des ellipses sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. Les classes de commande standard sont :

• 27M5 : 2725K ± 145K
• 30M5 : 3045K ± 175K
• 40M5 : 3985K ± 275K
• 50M5 : 5028K ± 283K
• 57M5 : 5665K ± 355K
• 65M5 : 6530K ± 510K

Les suffixes "M5" et "M7" font référence au pas de l'ellipse de MacAdam (5 pas ou 7 pas), indiquant la tolérance de cohérence des couleurs. Un nombre de pas plus petit dénote un contrôle des couleurs plus strict.

3.3 Classement par flux lumineux

Le flux est spécifié comme une valeur minimale à 40mA. Les valeurs typiques et maximales peuvent être plus élevées. Le classement est combiné avec la CCT et l'Indice de Rendu des Couleurs (IRC).

• Blanc chaud (2700-3700K), IRC 70 :Min. 28 lm
• Blanc neutre (3700-5000K), IRC 70 :Min. 30 lm
• Blanc froid (5000-7000K), IRC 70 :Min. 32 lm
• Blanc chaud, IRC 80+ :Min. 26 lm
• Blanc neutre, IRC 80+ :Min. 28 lm
• Blanc froid, IRC 80+ :Min. 30 lm

3.4 Classement par tension directe

La classe de tension standard est de 6,0V à 6,5V. La valeur typique est de 6,3V. Ce classement aide à concevoir des pilotes à courant constant avec une marge de tension appropriée.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)

La courbe I-V pour la LED double puce montrera une tension de seuil approximativement double de celle d'une puce unique. La courbe est exponentielle initialement, devenant plus linéaire au-dessus du point de seuil. Les concepteurs doivent s'assurer que le pilote peut fournir la tension requise, en particulier à basse température où Vf augmente.

4.2 Flux lumineux relatif vs. Courant direct

Le flux lumineux augmente avec le courant mais pas de manière linéaire. L'efficacité atteint généralement un pic à un certain courant puis diminue en raison des effets thermiques accrus et de l'affaiblissement. Fonctionner au courant recommandé de 40mA garantit une efficacité et une longévité optimales.

4.3 Distribution spectrale de puissance

La lumière blanche est générée par une puce LED bleue excitant une couche de phosphore. La courbe spectrale montre un pic bleu dominant provenant de la puce et une émission jaune/rouge plus large provenant du phosphore. Le rapport et la largeur de l'émission du phosphore déterminent la CCT et l'IRC. Les LED blanc froid ont un pic bleu plus prononcé, tandis que les LED blanc chaud ont une émission de phosphore à plus longue longueur d'onde plus forte.

4.4 Flux lumineux relatif vs. Température de jonction

Le flux lumineux de la LED diminue lorsque la température de jonction (Tj) augmente. Cette caractéristique est cruciale pour la conception de la gestion thermique. Un dissipateur thermique efficace est nécessaire pour maintenir Tj aussi bas que possible afin d'assurer un flux lumineux stable et une longue durée de vie.

4.5 Diagramme de rayonnement spatial (Angle de vision)

L'angle de vision de 120 degrés représente la largeur angulaire à laquelle l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité maximale (axe à 0 degré). Le diagramme de rayonnement pour un boîtier 3014 est typiquement Lambertien ou quasi-Lambertien, fournissant un éclairage large et uniforme adapté à l'éclairage de panneaux.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

Les dimensions du boîtier 3014 sont de 3,0mm (L) ± 0,1mm x 1,4mm (l) ± 0,1mm x 0,8mm (H) ± 0,1mm. La lentille est typiquement à base de silicone.

5.2 Implantation des pastilles et conception du pochoir

L'empreinte recommandée comprend deux pastilles d'anode et deux pastilles de cathode. La conception de la pastille de soudure est critique pour une bonne refusion, une stabilité mécanique et une conduction thermique. Le motif de pochoir fourni garantit que le volume correct de pâte à souder est déposé pour former des joints de soudure fiables. Les tolérances pour les dimensions des pastilles sont de ±0,1mm pour les valeurs à une décimale et de ±0,05mm pour les valeurs à deux décimales.

5.3 Identification de la polarité

Le côté cathode de la LED est typiquement marqué, souvent par une teinte verte sur le substrat ou une encoche/chanfrein sur le boîtier. La polarité correcte doit être respectée pendant l'assemblage pour éviter les dommages par polarisation inverse.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

Le composant est conçu pour la soudure par refusion sans plomb. Deux profils sont acceptables : une température de pic de 230°C ou 260°C, avec le temps au-dessus du liquidus (typiquement ~217°C) contrôlé à un maximum de 10 secondes à la température de pic. Un profil standard de montée en température, de maintien, de refusion et de refroidissement doit être suivi pour minimiser la contrainte thermique.

6.2 Sensibilité à l'humidité et séchage

Le boîtier 3014 est sensible à l'humidité (MSL). Si le sachet scellé sous vide d'origine est ouvert et que les LED sont exposées à l'humidité ambiante (indiquée par la carte indicateur d'humidité devenant rose), elles doivent être séchées avant la refusion pour éviter les dommages "pop-corn" pendant le soudage.

• Condition de séchage :60°C pendant 24 heures.
• Post-séchage :Les LED doivent être soudées dans l'heure ou stockées dans une armoire sèche (<20% HR).
• Ne pas sécher à des températures dépassant 60°C.

6.3 Conditions de stockage

• Sachet non ouvert :Température 5-30°C, Humidité <85%.
• Après ouverture :Température 5-30°C, Humidité <60%. Pour un stockage à long terme, utiliser un conteneur scellé avec dessiccant ou une armoire à azote.
• Durée de vie en atelier :Il est recommandé d'utiliser les composants dans les 12 heures suivant l'ouverture du sachet barrière à l'humidité dans des conditions d'atelier (<60% HR).

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage LCD :Pour les téléviseurs, moniteurs et enseignes, où la Vf plus élevée peut correspondre aux sorties des pilotes.
• Éclairage décoratif général :Rubans, modules et éclairage d'accentuation.
• Voyants lumineux :Dans les appareils électroménagers et l'équipement industriel nécessitant une indication d'état lumineuse et fiable.

7.2 Conception du pilote

Utiliser un pilote à courant constant calibré pour le courant requis (ex. 40mA) avec une plage de tension de sortie qui prend en compte la Vf maximale de la chaîne de LED, incluant les tolérances et les effets de température. Pour plusieurs LED, les connecter en série, en parallèle ou en configuration série-parallèle en fonction de la capacité du pilote et de la redondance requise.

7.3 Gestion thermique

Bien que la puissance ne soit que de 0,25W, une gestion thermique efficace sur le PCB est essentielle pour maintenir une basse température de jonction. Utiliser un PCB avec des vias thermiques sous la pastille thermique de la LED (si présente) connectée à une zone de cuivre ou à un plan de masse interne pour dissiper la chaleur. Cela maximise la stabilité du flux lumineux et la durée de vie opérationnelle.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparée à une LED standard 3014 à puce unique (typiquement Vf ~3,0-3,4V), la série double puce T3B offre une différenciation clé : une tension directe plus élevée. Cela peut être un avantage ou une exigence selon l'architecture du système.

• Avantage :Simplifie la conception dans les systèmes avec des rails 6V/12V, réduisant ou éliminant les convertisseurs abaisseurs. Permet des chaînes en série plus longues pour une tension de pilote donnée.
• Considération :Nécessite un pilote avec une capacité de tension plus élevée. La dissipation de puissance par boîtier est légèrement plus élevée en raison de la Vf plus élevée au même courant, nécessitant une attention à la conception thermique.
• Comparé à un boîtier 5730 ou 5050 de puissance similaire, le 3014 offre une empreinte plus petite mais peut avoir des caractéristiques thermiques et optiques différentes.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED à 60mA en continu ?

A : Bien que la caractéristique maximale absolue soit de 60mA, le courant de fonctionnement recommandé est de 40mA. Fonctionner à 60mA augmentera significativement la température de jonction, réduira l'efficacité (lumen/Watt) et pourrait raccourcir la durée de vie de la LED. Cela ne devrait être envisagé que si une gestion thermique robuste est mise en œuvre et que la réduction de la durée de vie est acceptable.

Q : Quelle est la différence entre les classes CCT 27M5 et 30M5 ?

A : 27M5 cible une lumière blanche plus chaude autour de 2725K, tandis que 30M5 est autour de 3045K, ce qui est toujours chaud mais légèrement moins orangé/rouge. Le "M5" indique que les deux sont triées dans une ellipse de MacAdam à 5 pas, signifiant une très bonne cohérence des couleurs au sein de chaque classe.

Q : Pourquoi le séchage est-il nécessaire, et que se passe-t-il si je l'ignore ?

A : Le boîtier plastique absorbe l'humidité. Pendant le processus de soudure par refusion à haute température, cette humidité piégée se transforme rapidement en vapeur, créant une pression interne qui peut délaminer le boîtier, fissurer la puce ou rompre les fils de liaison, conduisant à une défaillance immédiate ou latente (effet pop-corn).

Q : Comment interpréter la valeur "min" du flux lumineux ?

A : Lorsque vous commandez une classe de flux spécifique (ex. 30 lm min pour Blanc neutre), il vous est garanti que toutes les LED atteindront ou dépasseront cette valeur dans les conditions de test. Les pièces expédiées peuvent avoir un flux plus élevé, mais elles se situeront toujours dans l'ellipse de chromaticité CCT spécifiée.

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un module LED 12V pour l'éclairage de placard

Un concepteur doit créer un module fin et lumineux alimenté directement par un adaptateur 12V DC. Utiliser des LED standard 3V nécessiterait 4 LED en série, laissant peu de marge de tension pour le pilote à courant constant, surtout à basse température. Utiliser les LED double puce T3B avec une Vf de ~6,3V permet de connecter deux LED en série. Cette configuration 2S a une Vf nominale de 12,6V, ce qui correspond bien à une alimentation 12V en utilisant un simple pilote à courant constant linéaire ou à découpage avec faible chute de tension. Cela simplifie le circuit, réduit le nombre de composants et s'adapte mieux aux contraintes mécaniques qu'une chaîne 4S de LED plus petites.

11. Principe de fonctionnement

Une LED est une diode semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant son énergie de bande interdite est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). Dans une LED blanche, une puce émettant du bleu en nitrure de gallium-indium (InGaN) est recouverte d'un phosphore de type grenat d'yttrium-aluminium dopé au cérium (YAG:Ce). Une partie de la lumière bleue est absorbée par le phosphore et réémise sous forme de lumière jaune. Le mélange de la lumière bleue restante et de la lumière jaune convertie est perçu par l'œil humain comme du blanc. La température de couleur corrélée est ajustée en modifiant la composition et la concentration du phosphore. La conception à double puce place simplement deux de ces structures semi-conductrices électriquement en série à l'intérieur d'un seul boîtier.

12. Tendances technologiques

La tendance générale des LED SMD va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), un rendu des couleurs amélioré (IRC et valeurs R9 plus élevés), une meilleure cohérence des couleurs (classement plus strict, ex. ellipses de MacAdam à 3 ou 2 pas) et une fiabilité accrue. Il y a également une poussée vers la miniaturisation tout en maintenant ou en augmentant le flux lumineux. L'utilisation de conceptions à double puce ou multi-puces dans des boîtiers standards comme le 3014 ou le 2835 est une méthode pour offrir des caractéristiques électriques spécifiques à l'application (comme une Vf plus élevée) sans changer l'empreinte mécanique externe, offrant ainsi plus de flexibilité aux concepteurs. De plus, les avancées dans la technologie des phosphores et la conception des puces continuent de repousser les limites de l'efficacité et de la qualité des couleurs sur toutes les plages de CCT.