Fiche technique de la lampe LED T-1 3/4 334-15/X1C5-1QSA - Blanc chaud - 3,2V Typ - Angle de vision de 50°

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une lampe LED blanc chaud haute performance. Le dispositif est conçu pour des applications nécessitant une sortie lumineuse significative dans un boîtier compact et standard de l'industrie. Sa fonction principale est de fournir un éclairage efficace et fiable pour une gamme d'applications d'indication et d'éclairage.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent sa puissance lumineuse élevée et son émission d'une lumière blanc chaud, obtenue grâce à un système de conversion par phosphore. Elle est logée dans un boîtier rond T-1 3/4 populaire, garantissant une large compatibilité avec les douilles et conceptions existantes. Le dispositif est également conforme aux normes environnementales et de manipulation pertinentes, avec une protection ESD et une conformité RoHS. Ses applications cibles sont diverses, couvrant les panneaux à messages, les indicateurs optiques, les modules de rétroéclairage et les feux de balisage où une signalisation claire et brillante est requise.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective des principales caractéristiques électriques, optiques et thermiques du dispositif, telles que définies dans la fiche technique.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées au fonctionnement normal.

• Courant direct continu (IF) :30 mA. Dépasser ce courant en continu sollicitera excessivement la jonction semi-conductrice.
• Courant direct de crête (IFP) :100 mA avec un cycle de service de 1/10 et 1 kHz. Cela permet de brèves impulsions de courant plus élevé, utiles dans les applications d'affichage multiplexé.
• Tension inverse (VR) :5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse supérieure à cette valeur peut provoquer un claquage de la jonction.
• Dissipation de puissance (Pd) :110 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur dans des conditions spécifiées.
• Température de fonctionnement & de stockage :-40°C à +85°C et -40°C à +100°C, respectivement, définissant la robustesse environnementale du dispositif.
• Résistance ESD (HBM) :4 kV, indiquant un bon niveau de protection contre les décharges électrostatiques lors de la manipulation.
• Température de soudure :260°C pendant 5 secondes, spécifiant la tolérance du profil de soudure par refusion.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à 25°C dans des conditions de test standard (IF=20mA sauf indication contraire).

• Tension directe (VF) :2,8V à 3,6V. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit. La valeur typique est centrée autour de 3,2V. Les concepteurs doivent s'assurer que le circuit d'alimentation peut s'adapter à cette plage.
• Intensité lumineuse (IV) :S'étend de 3600 mcd à 7150 mcd minimum, selon le bac spécifique (voir Section 3). Cette haute intensité est une caractéristique clé pour les applications nécessitant une grande visibilité.
• Angle de vision (2θ1/2) :50 degrés (typique). Cela définit la largeur angulaire à laquelle l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête, résultant en un faisceau modérément large.
• Coordonnées de chromaticité (x, y) :x=0,40, y=0,39 (typique) selon l'espace colorimétrique CIE 1931. Cela place la couleur émise dans la région du blanc chaud.
• Tension inverse Zener (Vz) :5,2V typique à Iz=5mA. Cette fonction de protection intégrée aide à protéger la LED des transitoires de tension inverse.
• Courant inverse (IR) :50 µA maximum à VR=5V, indiquant une très faible fuite à l'état bloqué.

3. Explication du système de bacs

Le dispositif est catégorisé en bacs pour assurer la cohérence des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED correspondant à leurs exigences spécifiques de luminosité et de tension directe.

3.1 Bacs d'intensité lumineuse

Les LED sont triées en trois bacs principaux en fonction de leur intensité lumineuse minimale à 20mA :

- Bac Q :3600 - 4500 mcd

- Bac R :4500 - 5650 mcd

- Bac S :5650 - 7150 mcd

Une tolérance de ±10% s'applique à ces valeurs. Sélectionner un bac supérieur (ex : S) garantit un dispositif plus lumineux.

3.2 Bacs de tension directe

Pour faciliter l'adaptation du courant pour les connexions en série ou la conception précise de l'alimentation, les LED sont également triées par tension directe :

- Bac 0 :2,8 - 3,0 V

- Bac 1 :3,0 - 3,2 V

- Bac 2 :3,2 - 3,4 V

- Bac 3 :3,4 - 3,6 V

L'incertitude de mesure est de ±0,1V.

3.3 Bacs de couleur (Chromaticité)

La couleur blanc chaud est définie dans une région spécifique du diagramme de chromaticité CIE 1931. La fiche technique fournit les coordonnées des coins pour six rangs de couleur (D1, D2, E1, E2, F1, F2), qui sont regroupés ensemble (Groupe 1). Ce regroupement indique que tous ces rangs se situent dans un espace colorimétrique blanc chaud acceptable, avec F1/F2 étant plus chauds (température de couleur corrélée plus basse) et D1/D2 étant plus froids. Les coordonnées typiques (x=0,40, y=0,39) se situent dans cette zone groupée.

4. Analyse des courbes de performance

Les graphiques fournis donnent un aperçu du comportement du dispositif dans des conditions variables.

4.1 Intensité relative vs. Longueur d'onde

La courbe de distribution spectrale de puissance montre un large pic d'émission dans le spectre visible, caractéristique d'une LED blanche à conversion par phosphore. Le pic se situe dans la région jaune, avec une composante bleue sous-jacente provenant de la puce InGaN, résultant en l'apparence blanc chaud.

4.2 Courant direct vs. Tension directe (Courbe IV)

Cette courbe présente la relation exponentielle typique d'une diode. La tension directe augmente de manière logarithmique avec le courant. La courbe est essentielle pour concevoir des alimentations à courant constant, car un petit changement de tension peut entraîner un grand changement de courant.

4.3 Intensité relative vs. Courant direct

La sortie lumineuse augmente avec le courant direct mais pas de manière linéaire. La courbe peut montrer une région d'augmentation quasi-linéaire suivie d'une diminution à des courants plus élevés en raison de la baisse d'efficacité et des effets thermiques. Il est conseillé de fonctionner à ou en dessous du courant de test recommandé de 20mA pour une efficacité et une longévité optimales.

4.4 Chromaticité vs. Courant direct & Performance thermique

Les coordonnées de chromaticité peuvent légèrement se déplacer avec le courant d'alimentation. Le graphique montrant le courant direct en fonction de la température ambiante est crucial pour la gestion thermique. Lorsque la température ambiante augmente, le courant direct maximal autorisé pour une température de jonction donnée diminue. Cette courbe de déclassement doit être suivie pour éviter la surchauffe.

4.5 Diagramme de directivité

Le graphique de diagramme de rayonnement illustre la distribution spatiale de la lumière. Le boîtier T-1 3/4 avec une lentille arrondie produit un faisceau large et régulier avec l'angle de vision annoncé de 50 degrés.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED utilise un boîtier rond standard T-1 3/4 (5mm). Les notes dimensionnelles clés incluent :

- Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25mm sauf indication contraire.

- L'espacement des broches est mesuré au point où les broches sortent du corps du boîtier.

- La saillie maximale de la résine sous la collerette est de 1,5mm.

- Le dessin dimensionnel fournit les mesures exactes pour la longueur totale, le diamètre de la lentille, le diamètre des broches et les points de pliage, qui sont critiques pour la conception de l'empreinte PCB et l'ajustement mécanique.

5.2 Identification de la polarité

La polarité est généralement indiquée par la longueur de la broche (la broche la plus longue est l'anode) ou par un méplat sur la collerette du boîtier. La cathode est généralement connectée à la broche adjacente à ce méplat. La polarité correcte est essentielle pour le fonctionnement et pour éviter l'application d'une polarisation inverse.

6. Directives de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée est essentielle pour la fiabilité.

6.1 Formage des broches

• Le pliage doit se produire à au moins 3mm de la base de l'ampoule en époxy pour éviter les contraintes sur la puce interne et les fils de liaison.
• Formez les broches avant la soudure. Appliquer une contrainte sur un joint soudé peut endommager le PCB ou la LED.
• Utilisez des outils appropriés pour éviter de solliciter le boîtier. Un désalignement lors du montage sur PCB peut provoquer une contrainte permanente.
• Coupez les broches à température ambiante. Une coupe à haute température peut transférer de la chaleur et endommager le dispositif.
• Assurez-vous que les trous du PCB sont parfaitement alignés avec les broches de la LED pour éviter une insertion forcée.

6.2 Paramètres de soudure

• Soudure manuelle :Température maximale de la pointe du fer 300°C (pour un fer de 30W max), avec un temps de soudure ne dépassant pas 3 secondes par broche.
• Soudure à la vague/DIP :Température de préchauffage maximale de 100°C pendant jusqu'à 60 secondes.
• Maintenez une distance de plus de 3mm entre le joint de soudure et l'ampoule en époxy. Il est recommandé de souder au-delà de la base de la barre de liaison (le petit support métallique entre les broches à l'intérieur du boîtier).

6.3 Conditions de stockage

• Stockez à ≤30°C et ≤70% d'humidité relative après réception. La durée de stockage recommandée dans cette condition est de 3 mois.
• Pour un stockage plus long (jusqu'à un an), placez les LED dans un conteneur scellé avec une atmosphère d'azote et un dessiccant.
• Évitez les changements rapides de température en haute humidité pour empêcher la condensation sur et à l'intérieur du boîtier.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécification d'emballage

Les LED sont emballées pour prévenir les dommages dus à l'humidité, à l'électricité statique et aux chocs physiques :

- Emballées dans des sacs anti-électrostatiques.

- Minimum 200 à maximum 500 pièces par sac.

- Cinq sacs sont placés dans un carton intérieur.

- Dix cartons intérieurs sont emballés dans un carton maître (extérieur).

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette sur le sac contient des informations critiques de traçabilité et de spécification :

- P/N :Numéro de pièce.

- QTY :Quantité dans le sac.

- CAT :Code de combinaison pour les bacs d'Intensité Lumineuse et de Tension Directe.

- HUE :Rang de couleur (ex : D1, F2).

- LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

7.3 Désignation du numéro de modèle

Le numéro de pièce 334-15/X1C5-1QSA suit un format structuré où les carrés de remplacement (□) représentent probablement des codes pour des bacs spécifiques d'intensité lumineuse, de tension directe et de rang de couleur, permettant une commande précise du grade de performance souhaité.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Panneaux à messages & Tableaux d'affichage :Sa haute intensité et son large angle de vision la rendent adaptée à l'éclairage de caractères dans les affichages intérieurs/extérieurs.
• Indicateurs optiques :Idéale pour les voyants d'état sur les équipements industriels, l'électronique grand public ou les tableaux de commande où une indication blanc chaud est préférée.
• Rétroéclairage :Peut être utilisée pour l'éclairage latéral de petits panneaux, de signalisation ou d'éclairage décoratif.
• Feux de balisage :Adaptée aux indicateurs de position, aux signaux de sortie ou à l'éclairage ambiant de faible niveau pour les chemins.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Alimentez toujours avec une source de courant constant ou une résistance de limitation de courant. Calculez la valeur de la résistance en fonction de la tension d'alimentation (Vs), de la tension directe de la LED (Vf de son bac) et du courant souhaité (ex : 20mA) : R = (Vs - Vf) / I_f.
• Gestion thermique :Bien que le boîtier ne soit pas conçu pour une dissipation de puissance élevée, assurez une ventilation adéquate dans l'application, surtout si plusieurs LED sont utilisées ou si elles fonctionnent près du courant maximum. Suivez la courbe de déclassement du courant pour les températures ambiantes élevées.
• Protection ESD :Bien que classée pour 4kV HBM, mettez en œuvre les précautions ESD standard pendant l'assemblage.
• Conception optique :L'angle de vision de 50° offre un bon équilibre entre largeur du faisceau et intensité. Pour des faisceaux plus étroits, des optiques secondaires (lentilles) seraient nécessaires.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED blanches 5mm génériques, ce dispositif offre plusieurs avantages distincts :

1. Haute Intensité Lumineuse :Avec des bacs allant jusqu'à 7150 mcd minimum, elle délivre une quantité de lumière significativement plus importante que les LED d'indication standard, permettant une utilisation dans des conditions de lumière ambiante plus élevées.

2. Chromaticité Blanc Chaud Définie :Les coordonnées de couleur spécifiées et le tri en bacs assurent une couleur blanc chaud agréable et cohérente, contrairement aux LED blanc froid ou blanc bleuté.

3. Protection Zener Intégrée :La diode Zener intégrée de 5,2V en parallèle de la LED offre une certaine protection contre les pointes de tension inverse, améliorant la fiabilité dans les environnements électriquement bruyants.

4. Spécifications Robuste :Des valeurs maximales détaillées, des courbes de performance et des directives de manipulation fournissent aux ingénieurs les données nécessaires pour une conception fiable et à long terme.

10. Questions Fréquemment Posées (Basées sur les paramètres techniques)

Q : Quelle est la différence entre les bacs Q, R et S ?

R : Ces bacs catégorisent l'intensité lumineuse minimale. Le bac S est le plus lumineux (5650-7150 mcd min), le bac R est moyen (4500-5650 mcd min) et le bac Q est la luminosité standard (3600-4500 mcd min). Choisissez en fonction de l'exigence de luminosité de votre application.

Q : Puis-je alimenter cette LED à 30mA en continu ?

R : Bien que 30mA soit la valeur maximale absolue en continu, la condition de test standard et le point de fonctionnement typique est de 20mA. Fonctionner à 30mA produira plus de lumière mais générera plus de chaleur, réduisant potentiellement la durée de vie et déplaçant la couleur. Pour une fiabilité optimale, concevez pour 20mA ou moins.

Q : Comment interpréter les coordonnées de couleur (x=0,40, y=0,39) ?

R : Ces coordonnées placent un point sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. Ce point spécifique se situe dans la région du "blanc chaud", généralement associée à une température de couleur corrélée (CCT) dans la plage de 3000K-4000K, similaire au blanc chaud d'une ampoule à incandescence ou halogène.

Q : La LED a une diode Zener. Cela signifie-t-il que je n'ai pas besoin d'une résistance série pour la protection inverse ?

R : Non. La diode Zener limite principalement la tension inverse à environ 5,2V, protégeant la LED de la polarisation inverse. Vous avez toujours absolument besoin d'une résistance de limitation de courant (ou d'une alimentation à courant constant) en série lors de l'alimentation de la LED dans le sens direct pour contrôler le courant et éviter l'emballement thermique.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau de sortie multi-LED.

1. Exigence :12 LED pour illuminer le mot "SORTIE". Nécessite une luminosité et une couleur uniformes sur toutes les LED. Fonctionne à partir d'une alimentation 12VDC en environnement intérieur (Ta max ~40°C).

2. Sélection des LED :Choisissez des LED du même Bac d'Intensité (ex : Bac R) et du même Groupe de Couleur (Groupe 1) pour assurer l'uniformité. Sélectionner le même Bac de Tension Directe (ex : Bac 1) aidera également si elles sont connectées en parallèle.

3. Conception du circuit :Connectez 3 LED en série avec une résistance de limitation de courant, et créez 4 branches identiques de ce type en parallèle. Pour une LED de Bac 1 (Vf typ 3,1V), trois en série chutent ~9,3V. Pour une alimentation de 12V et un courant cible de 18mA (légèrement déclassé pour la longévité), R = (12V - 9,3V) / 0,018A ≈ 150 Ω. Calculez la puissance nominale de la résistance : P = I²R = (0,018)² * 150 ≈ 0,049W, donc une résistance standard 1/8W (0,125W) est suffisante.

4. Implantation :Suivez le dessin mécanique pour l'espacement des pastilles PCB. Assurez-vous que la règle de pliage des broches à 3mm est respectée si les broches doivent être formées. Prévoyez un certain espacement entre les LED pour la dissipation thermique.

5. Résultat :Un panneau de signalisation éclairé de manière fiable avec une apparence uniforme, fonctionnant dans toutes les limites spécifiées de la LED.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Il s'agit d'une LED blanche à conversion par phosphore. L'élément émetteur de lumière central est une puce semi-conductrice en Nitrure de Gallium-Indium (InGaN), qui émet de la lumière bleue lorsqu'un courant direct est appliqué à travers sa jonction p-n (électroluminescence). Cette lumière bleue n'est pas émise directement. Au lieu de cela, la coupelle réfléchissante de la LED est remplie d'un matériau phosphore jaune (ou jaune-rouge). Lorsque les photons bleus de la puce frappent les particules de phosphore, ils sont absorbés. Le phosphore ré-émet ensuite de la lumière sur un spectre plus large, principalement dans les régions jaune et rouge. La combinaison de la lumière bleue restante non absorbée et de la lumière jaune/rouge nouvellement émise se mélange perceptuellement pour créer de la lumière blanche. Le mélange spécifique de phosphores détermine la température de couleur—dans ce cas, un "blanc chaud" avec plus de contenu spectral rouge. La diode Zener intégrée est un composant semi-conducteur séparé connecté en parallèle mais avec une polarité opposée (cathode à anode) pour protéger la jonction fragile de la LED d'un claquage par tension inverse.

13. Tendances technologiques et contexte

Le dispositif décrit représente une technologie mature et largement adoptée. Le boîtier traversant T-1 3/4 (5mm) est une norme de l'industrie depuis des décennies pour les applications d'indication et d'éclairage de faible niveau. Les tendances actuelles dans l'industrie LED au sens large évoluent vers :

1. Efficacité accrue (lm/W) :Les nouvelles conceptions de puces et les phosphores avancés continuent d'améliorer la quantité de lumière produite par watt électrique, réduisant la consommation d'énergie.

2. Dominance des Dispositifs CMS :Pour la plupart des nouvelles conceptions, les boîtiers CMS (comme 3528, 5050, ou plus petits) sont préférés en raison de leur taille réduite, de leur adéquation à l'assemblage automatisé et souvent d'un meilleur chemin thermique vers le PCB.

3. Qualité et cohérence de couleur supérieures :Un tri en bacs plus serré pour la couleur (utilisant des métriques comme les ellipses de MacAdam) et un indice de rendu des couleurs (IRC) amélioré deviennent la norme pour les applications d'éclairage.

4. Solutions intégrées :Les LED avec des pilotes intégrés (circuits intégrés à courant constant), des contrôleurs ou des canaux de couleur multiples (RGB, RGBW) dans un seul boîtier gagnent en popularité pour l'éclairage intelligent.

Malgré ces tendances, la lampe LED traversante reste très pertinente pour les applications nécessitant un remplacement simple, une haute intensité ponctuelle, une robustesse dans des environnements difficiles, ou lorsque l'assemblage PCB traversant est spécifié. Ses caractéristiques bien définies et sa longue histoire en font un choix fiable et prévisible pour de nombreuses conceptions d'ingénierie.