Fiche technique LED blanche SMD 3030 - Dimensions 3,0x3,0x0,66mm - Tension 5,9V - Puissance 0,71W - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED blanche haute performance, à émission frontale, dans un boîtier CMS compact de type 3030. Conçue pour l'éclairage général, ce composant offre une combinaison de flux lumineux élevé, d'une gestion thermique robuste et d'un fonctionnement fiable dans des conditions exigeantes. Ses marchés cibles principaux incluent les solutions de rénovation d'éclairage, l'éclairage général et le rétroéclairage de signalisation intérieure et extérieure.

Les avantages principaux de cette série de LED découlent de la conception thermiquement améliorée de son boîtier, qui facilite une dissipation efficace de la chaleur depuis la jonction du semi-conducteur. Cette conception est cruciale pour maintenir les performances et la longévité, en particulier lors d'un fonctionnement à des courants de commande élevés. Le boîtier offre un large angle de vision de 120 degrés, assurant une distribution lumineuse uniforme. De plus, il est conforme aux directives RoHS et convient aux procédés de soudage par refusion sans plomb, s'alignant ainsi sur les normes modernes de fabrication et environnementales.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les performances de cette LED sont caractérisées dans des conditions de test spécifiques, typiquement à une température de jonction (Tj) de 25°C et un courant direct (IF) de 120mA. Il est crucial de comprendre que les performances réelles varieront avec la température de fonctionnement et le courant de commande.

2.1 Caractéristiques électro-optiques

Le flux lumineux est directement corrélé à la Température de Couleur Corrélée (CCT) et à l'Indice de Rendu des Couleurs (Ra). Pour une condition de test standard de IF=120mA, le flux lumineux typique varie d'environ 94 lumens pour une LED 2700K, Ra90 à 129 lumens pour les LED blanches plus froides (4000K-6500K) avec Ra70. La tension directe (VF) est typiquement de 5,9V à 120mA, avec une tolérance spécifiée de ±0,2V. L'angle de vision (2θ1/2), défini comme l'angle hors axe où l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur maximale, est de 120 degrés.

2.2 Valeurs maximales absolues et caractéristiques électriques

Pour garantir la fiabilité du composant, le fonctionnement ne doit jamais dépasser les Valeurs Maximales Absolues. Le courant direct continu maximal (IF) est de 200mA, avec un courant direct pulsé (IFP) de 300mA autorisé dans des conditions spécifiques (largeur d'impulsion ≤100μs, rapport cyclique ≤10%). La dissipation de puissance maximale (PD) est de 1280 mW. Le composant peut supporter une tension inverse (VR) allant jusqu'à 5V. La plage de température de fonctionnement (Topr) est de -40°C à +105°C, et la température de jonction maximale admissible (Tj) est de 120°C.

2.3 Caractéristiques thermiques

La gestion thermique est primordiale pour les performances et la durée de vie des LED. Le paramètre clé ici est la résistance thermique de la jonction au point de soudure (Rth j-sp), spécifiée à 13°C/W. Cette valeur indique l'efficacité avec laquelle la chaleur générée par la puce LED est transférée vers le circuit imprimé (PCB). Une résistance thermique plus faible est toujours souhaitable. La fiche technique fournit des courbes de déclassement montrant comment le courant direct maximal admissible diminue lorsque la température ambiante augmente, afin d'empêcher la température de jonction de dépasser sa limite.

3. Explication du système de tri

En raison des variations de fabrication, les LED sont triées en catégories de performance pour garantir une cohérence dans l'application. Ce produit utilise un système de tri multidimensionnel.

3.1 Tri par flux lumineux

Les LED sont regroupées en fonction de leur flux lumineux mesuré à 120mA. Le code de tri (par ex. 5G, 5H, 5J) définit une plage spécifique de lumens. Par exemple, pour une LED 4000K avec Ra80, le code de tri 5H correspond à une plage de flux de 115-120 lumens, tandis que 5J correspond à 120-125 lumens. Les catégories disponibles varient selon les combinaisons de CCT et d'IRC.

3.2 Tri par tension directe

La tension directe est également triée pour faciliter la conception des circuits, en particulier pour l'alimentation de plusieurs LED en série. Les catégories sont étiquetées Z3 (5,6-5,8V), A4 (5,8-6,0V), B4 (6,0-6,2V) et C4 (6,2-6,4V). La sélection de LED provenant de la même catégorie de tension peut aider à obtenir une distribution de courant plus uniforme dans les branches parallèles.

3.3 Tri par chromaticité (Couleur)

Les coordonnées de chromaticité (x, y sur le diagramme CIE) sont contrôlées à l'intérieur d'une ellipse de MacAdam à 5 pas pour chaque CCT nominale (2700K, 3000K, 4000K, 5000K, 5700K, 6500K). Une ellipse à 5 pas garantit que les différences de couleur entre les LED d'une même catégorie sont à peine perceptibles à l'œil nu dans des conditions d'observation standard. La fiche technique fournit les coordonnées centrales et les paramètres d'ellipse pour chaque rang de CCT à des températures de jonction de 25°C et 85°C, reconnaissant ainsi le décalage de couleur qui se produit avec la température.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend plusieurs graphiques essentiels pour les ingénieurs de conception.

4.1 Distribution spectrale de puissance

Des graphiques sont fournis pour les spectres avec Ra≥70, Ra≥80 et Ra≥90. Les spectres à IRC plus élevé présentent un spectre plus rempli, en particulier dans la région rouge, conduisant à une restitution des couleurs plus fidèle des objets éclairés.

4.2 Courant direct vs. Intensité lumineuse relative & Tension

La courbe d'Intensité Lumineuse Relative montre une relation quasi linéaire avec le courant dans la plage inférieure, saturant généralement à des courants plus élevés en raison de la baisse d'efficacité et des effets thermiques. La courbe de Tension Directe montre l'augmentation exponentielle caractéristique avec le courant, cruciale pour la conception d'alimentations à courant constant.

4.3 Courbes de déclassement thermique

La courbe "Température ambiante vs. Flux lumineux relatif" démontre la réduction de la puissance lumineuse lorsque la température de fonctionnement de la LED augmente. La courbe "Température ambiante vs. Tension directe relative" montre la diminution de VF avec l'augmentation de la température, un coefficient de température négatif typique des semi-conducteurs. Le graphique "Courant direct maximal vs. Température ambiante" est une courbe de déclassement, définissant le courant de fonctionnement sûr le plus élevé à toute température ambiante donnée pour maintenir Tj en dessous de 120°C.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est logée dans un boîtier 3030, ce qui signifie que son empreinte est d'environ 3,0mm x 3,0mm. La hauteur totale est de 0,66mm. Des dessins mécaniques détaillés montrent les vues de dessus, de dessous et de côté avec les dimensions critiques, y compris la courbure de la lentille et la disposition des pastilles de soudure. Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0,2mm.

5.2 Conception des pastilles et identification de la polarité

La vue de dessous montre clairement les deux pastilles de soudure d'anode et les deux de cathode. La polarité est marquée sur le boîtier lui-même, avec un marqueur distinctif indiquant le côté cathode. Ceci est crucial pour une orientation correcte lors de l'assemblage. Le motif des pastilles de soudure est conçu pour faciliter la formation de bonnes soudures et la stabilité mécanique pendant la refusion.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

Le composant est conçu pour le soudage par refusion sans plomb. Le profil de température de soudage maximal est spécifié : la température du corps du boîtier ne doit pas dépasser 230°C ou 260°C pendant plus de 10 secondes, selon le profil spécifique utilisé. Les profils standard IPC/JEDEC J-STD-020 pour le traitement sans plomb sont applicables. Il est recommandé de suivre le profil suggéré par le fabricant pour éviter les chocs thermiques, les défauts de soudure ou les dommages aux matériaux internes de la LED. Les composants doivent être stockés dans un environnement sec et contrôlé avant utilisation.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED est bien adaptée pour :
- Lampes de rénovation :Remplacement direct des ampoules traditionnelles à incandescence, halogènes ou fluocompactes dans les spots encastrés, les rails lumineux et les ampoules.
- Éclairage général :Modules linéaires, panneaux lumineux et luminaires pour hauts plafonds où un flux lumineux élevé est requis.
- Signalisation & Éclairage architectural :Rétroéclairage pour les enseignes intérieures/extérieures, les lettres cannelées et l'éclairage d'accent décoratif grâce à son large angle de vision et sa luminosité.

7.2 Considérations de conception

1. Gestion thermique :La faible valeur de Rth j-sp n'est efficace que si le PCB offre un chemin de faible résistance thermique vers un dissipateur. Utilisez des PCB à âme métallique (MCPCB) ou d'autres substrats thermiquement améliorés.
2. Courant de commande :Bien que capable de 200mA, un fonctionnement à ou en dessous du courant de test de 120mA offre souvent un meilleur équilibre entre efficacité, durée de vie et charge thermique.
3. Optique :L'angle de vision de 120 degrés peut nécessiter des optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) pour les applications nécessitant un faisceau plus étroit.
4. Conception électrique :Utilisez un pilote à courant constant adapté à la catégorie de tension directe et au courant de fonctionnement souhaité. Prenez en compte le coefficient de température négatif de VF lors de la conception des boucles de rétroaction.

8. Questions fréquentes basées sur les paramètres techniques

Q : Quelle est la consommation électrique réelle au point de fonctionnement typique ?
R : À IF=120mA et VF=5,9V, la puissance électrique d'entrée est d'environ 0,71 Watt (120mA * 5,9V = 0,708W).

Q : Comment l'indice de rendu des couleurs (IRC) affecte-t-il la puissance lumineuse ?
R : Comme indiqué dans le tableau électro-optique, pour une même CCT, les LED avec un IRC plus élevé (Ra90) ont un flux lumineux typique inférieur à celles avec un IRC standard (Ra70). C'est un compromis fondamental dans les LED blanches à conversion de phosphore.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une source de tension constante ?
R : C'est fortement déconseillé. La relation exponentielle I-V des LED signifie que de petites variations de tension provoquent de grands changements de courant, conduisant à un emballement thermique et à une défaillance. Utilisez toujours un pilote à courant constant.

Q : Que signifie l'ellipse de MacAdam à 5 pas pour mon application ?
R : Elle garantit une cohérence de couleur très stricte. Les LED d'une même catégorie de CCT apparaîtront pratiquement identiques en couleur pour la plupart des observateurs, ce qui est crucial dans les luminaires multi-LED pour éviter les variations de couleur visibles (mélange de couleurs).

9. Principe de fonctionnement

Il s'agit d'une LED blanche à conversion de phosphore. La puce semi-conductrice centrale émet de la lumière bleue lorsqu'un courant électrique la traverse (électroluminescence). Cette lumière bleue frappe une couche de matériau phosphorique déposée sur ou près de la puce. Le phosphore absorbe une partie des photons bleus et réémet de la lumière à des longueurs d'onde plus longues (jaune, et souvent rouge pour les types à IRC élevé). La combinaison de la lumière bleue restante et de l'émission à large spectre du phosphore donne la perception de la lumière blanche. Le mélange spécifique de phosphores détermine la CCT et l'IRC de la lumière finale.

10. Tendances de l'industrie

Le format de boîtier 3030 représente un équilibre entre une capacité de gestion de puissance élevée et une empreinte compacte, ce qui en fait un choix populaire dans le segment des LED de puissance moyenne. Les tendances de l'industrie continuent de se concentrer sur l'augmentation de l'efficacité lumineuse (lumens par watt), l'amélioration de la cohérence et du rendu des couleurs, et l'amélioration de la fiabilité à des températures de fonctionnement plus élevées. Il y a également une poussée vers des procédés et matériaux de fabrication plus durables. L'intégration de phosphores avancés pour une meilleure qualité spectrale et l'optimisation de la géométrie du boîtier pour des performances thermiques supérieures sont des domaines de développement en cours pour les boîtiers de cette classe.