Fiche technique de la LED blanche série T3C 3030 - Dimensions 3.0x3.0x0.69mm - Tension 5.9V - Puissance 0.71W - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La LED blanche 3030 de la série T3C est un composant monté en surface haute performance conçu pour les applications d'éclairage général. Elle présente un boîtier compact avec une conception thermiquement améliorée, permettant un fonctionnement fiable à des courants d'alimentation élevés. La LED émet une lumière blanche avec un large angle de vision, la rendant adaptée aux applications nécessitant un éclairage uniforme.

1.1 Avantages principaux

• Flux lumineux élevé :Délivre des niveaux de luminosité élevés, optimisant l'efficacité pour les conceptions d'éclairage.
• Boîtier thermiquement amélioré :La conception améliore la dissipation thermique de la jonction de la LED, supportant des courants d'alimentation plus élevés et contribuant à une durée de vie opérationnelle plus longue.
• Capacité en courant élevée :Évaluée pour un courant direct continu jusqu'à 200mA, avec une capacité en impulsion de 300mA.
• Large angle de vision :Un angle de vision typique (2θ1/2) de 120 degrés assure une large distribution de la lumière.
• Conforme RoHS & Sans Plomb :Fabriquée pour être conforme aux directives RoHS et adaptée aux procédés de soudage par refusion sans plomb.

1.2 Marchés cibles et applications

Cette LED est polyvalente et cible plusieurs segments d'éclairage :

• Lampes de rénovation :Remplacement direct des sources lumineuses traditionnelles dans les luminaires existants.
• Éclairage général :Source lumineuse principale dans les luminaires résidentiels, commerciaux et industriels.
• Rétroéclairage de signalisation :Éclairage pour les panneaux de signalisation intérieurs et extérieurs.
• Éclairage architectural et décoratif :Éclairage d'accentuation, éclairage en niche et autres applications d'éclairage esthétique.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques électro-optiques

Les principales métriques de performance sont mesurées à une température de jonction (Tj) de 25°C et un courant direct (IF) de 120mA, qui est la condition de test recommandée.

• Flux lumineux :Le rendement varie avec la Température de Couleur Corrélée (TCC) et l'Indice de Rendu des Couleurs (IRC). Par exemple, une LED 4000K avec IRC 80 (Ra80) a un flux lumineux typique de 117 lumens (min. 110 lm). Les versions à IRC plus élevé (Ra90) ont un rendement légèrement inférieur (par ex., 96 lm typique pour 4000K).
• Tension directe (VF) :La valeur typique est de 5.9V, avec une plage de 5.6V à 6.4V à 120mA. Ce paramètre est trié pour un contrôle de conception plus strict.
• Angle de vision (2θ1/2) :L'angle à mi-intensité est typiquement de 120 degrés.
• Indice de Rendu des Couleurs (IRC/Ra) :Disponible en trois grades : Ra70, Ra80 et Ra90, avec une tolérance de mesure de ±2.

2.2 Caractéristiques électriques et valeurs maximales absolues

Comprendre les limites est crucial pour une conception fiable.

• Valeurs maximales absolues :
  • Courant direct continu (IF) : 200 mA
  • Courant direct de crête (IFP) : 300 mA (Largeur d'impulsion ≤100μs, Rapport cyclique ≤1/10)
  • Dissipation de puissance (PD) : 1280 mW
  • Tension inverse (VR) : 5 V
  • Température de jonction (Tj) : 120 °C
  • Température de fonctionnement (Topr) : -40°C à +105°C
• Caractéristiques électriques :
  • Courant inverse (IR) : Maximum 10 μA à VR=5V.
  • Résistance aux décharges électrostatiques (ESD) : 1000V (Modèle du corps humain).

2.3 Caractéristiques thermiques

La gestion thermique est critique pour la performance et la longévité.

• Résistance thermique (Rth j-sp) :La résistance thermique de la jonction de la LED au point de soudure sur un MCPCB est typiquement de 13 °C/W. Cette valeur est clé pour calculer l'élévation de température de jonction attendue dans des conditions de fonctionnement données.
• Les graphiques de performance (Fig. 7, 8, 10) montrent la relation entre la température ambiante, la tension directe, le flux lumineux et le courant maximum autorisé, soulignant le besoin d'un dissipateur thermique efficace.

3. Explication du système de tri

Les LED sont triées en catégories pour assurer la cohérence de couleur et de luminosité au sein d'un lot de production.

3.1 Tri du flux lumineux

Les catégories de flux sont définies par un code lettre (par ex., 5F, 5G) avec des valeurs de lumen minimum et maximum. La structure de tri est spécifique à chaque combinaison de TCC et d'IRC. Par exemple, une LED 4000K Ra80 a des catégories allant de 5G (110-115 lm) à 5K (125-130 lm).

3.2 Tri de la tension directe

La tension est triée en quatre codes : Z3 (5.6-5.8V), A4 (5.8-6.0V), B4 (6.0-6.2V) et C4 (6.2-6.4V). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des tolérances de tension plus strictes pour une performance de pilote plus prévisible.

3.3 Tri de la chromaticité (Couleur)

Les coordonnées de chromaticité (x, y) sont contrôlées dans une ellipse de MacAdam à 5 pas pour chaque catégorie de TCC (par ex., 27R5 pour 2700K, 40R5 pour 4000K). Cela garantit une différence de couleur très faiblement perceptible entre les LED de la même catégorie. Le tri suit les directives Energy Star pour 2600K-7000K.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend plusieurs graphiques illustrant les comportements clés.

• Fig. 5 - Courant direct vs. Intensité relative :Montre comment le rendement lumineux augmente avec le courant, généralement selon une relation quasi-linéaire dans la plage de fonctionnement.
• Fig. 6 - Courant direct vs. Tension directe :Illustre la courbe caractéristique IV, essentielle pour la conception du pilote.
• Fig. 7 - Température ambiante vs. Flux lumineux relatif :Démontre l'effet d'extinction thermique ; le rendement lumineux diminue lorsque la température ambiante (et donc de jonction) augmente.
• Fig. 8 - Température ambiante vs. Tension directe relative :Montre que la tension directe diminue avec l'augmentation de la température, une caractéristique des diodes semi-conductrices.
• Fig. 9 - Ts vs. Déplacement CIE x, y :Trace le déplacement des coordonnées de chromaticité avec la température du point de soudure (Ts).
• Fig. 10 - Courant direct maximum vs. Température ambiante :Une courbe de déclassement qui définit le courant de fonctionnement maximal sûr lorsque la température ambiante augmente.
• Fig. 1-3 - Spectre de couleur :Montrent la distribution spectrale de puissance pour différents niveaux d'IRC (Ra70, Ra80, Ra90), mettant en évidence le spectre plus complet des LED à IRC élevé.
• Fig. 4 - Distribution de l'angle de vision :Un diagramme polaire de l'intensité lumineuse relative en fonction de l'angle, confirmant le large faisceau de 120 degrés.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED a un empreinte carrée de 3.0mm x 3.0mm. La hauteur totale du boîtier est de 0.69mm. Les pastilles de soudure sont situées sur le dessous du boîtier.

5.2 Conception des pastilles de soudure et identification de la polarité

Le diagramme de vue de dessous montre clairement les pastilles d'anode et de cathode. La cathode est généralement identifiée par un marquage ou un coin chanfreiné sur le boîtier. Les dimensions recommandées du motif de pastille de soudure sont fournies pour assurer une soudure et une connexion thermique correctes au PCB.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion

La LED est adaptée aux procédés de soudage par refusion sans plomb. La température de soudage maximale (Tsld) est spécifiée à 230°C ou 260°C pendant une durée de 10 secondes. Il est crucial de suivre le profil de refusion recommandé pour éviter tout dommage thermique au boîtier de la LED ou à la puce interne.

6.2 Précautions de manipulation et de stockage

• Protection ESD :Bien que classée pour 1000V HBM, les précautions ESD standard doivent être observées pendant la manipulation.
• Conditions de stockage :Stocker dans un environnement avec une température comprise entre -40°C et +85°C et une faible humidité. Le niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) doit être confirmé auprès du fabricant.
• Nettoyage :Si un nettoyage est nécessaire après soudure, utiliser des méthodes et des solvants compatibles avec le matériau d'encapsulation de la LED.

7. Informations de commande et numérotation des pièces

Le numéro de pièce suit la structure : T [X1][X2][X3][X4][X5][X6] – [X7][X8][X9][X10].

• X1 (Code type) :"3C" pour le boîtier 3030.
• X2 (Code TCC) :par ex., "27" pour 2700K, "40" pour 4000K.
• X3 (Code IRC) :"7" pour Ra70, "8" pour Ra80, "9" pour Ra90.
• X4 (Puces en série) :Nombre de puces en série (1-Z).
• X5 (Puces en parallèle) :Nombre de puces en parallèle (1-Z).
• X6 (Code composant) :Désignation interne (A-Z).
• X7 (Code couleur) :Spécifie la norme de tri (par ex., M pour ANSI, R pour ANSI 85°C).

8. Considérations de conception pour l'application

8.1 Sélection du pilote

Étant donné la tension directe typique de 5.9V à 120mA, un pilote LED à courant constant est obligatoire. Le courant de sortie du pilote doit être réglé en fonction de la luminosité souhaitée et de la conception thermique. Le pilote doit respecter les valeurs maximales absolues, en particulier la limite de courant continu de 200mA.

8.2 Conception de la gestion thermique

Avec une résistance thermique de 13°C/W (jonction-point de soudure), un dissipateur thermique efficace est non négociable pour un fonctionnement à courant élevé. Le PCB doit utiliser un substrat à âme métallique (MCPCB) ou un autre substrat thermiquement amélioré. La température de jonction maximale de 120°C ne doit pas être dépassée. Utilisez la courbe de déclassement (Fig. 10) et la résistance thermique pour calculer la performance requise du dissipateur.

8.3 Conception optique

L'angle de vision de 120 degrés est adapté aux applications nécessitant une lumière large et diffuse. Pour des faisceaux plus focalisés, des optiques secondaires (lentilles) seront nécessaires. L'uniformité spatiale de la couleur doit être évaluée, en particulier lors du mélange de LED provenant de catégories de flux ou de chromaticité différentes.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparé à des boîtiers plus petits comme le 2835 ou le 3014, le boîtier 3030 offre un chemin thermique et une surface de pastille plus grands, permettant une dissipation de puissance et des courants d'alimentation plus élevés, ce qui se traduit par un flux lumineux plus élevé par composant. Sa tension directe typique de 5.9V est plus élevée que celle des LED standard de classe 3V, ce qui peut influencer le choix de la topologie du pilote (par ex., abaisseur vs élévateur). La disponibilité de versions à haut IRC (Ra90) la rend compétitive pour les applications d'éclairage de qualité où le rendu des couleurs est critique.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quel est le courant de fonctionnement recommandé ?

Bien que le maximum absolu soit de 200mA, la condition de test et de tri standard est de 120mA. C'est un point de fonctionnement typique qui équilibre le rendement, l'efficacité et la fiabilité. Le courant de fonctionnement réel doit être déterminé en fonction de la conception thermique et du flux lumineux requis.

10.2 Comment l'IRC affecte-t-il le rendement lumineux ?

Les LED à IRC plus élevé (Ra90) ont généralement un flux lumineux inférieur de 10 à 20 % par rapport aux versions Ra70 de même TCC, car l'obtention d'un meilleur rendu des couleurs implique souvent un spectre plus large ou différemment équilibré qui peut sacrifier une certaine efficacité lumineuse.

10.3 Quelle est la signification de l'ellipse de MacAdam à 5 pas ?

Elle définit la zone sur le diagramme de chromaticité CIE dans laquelle la différence de couleur entre deux LED est imperceptible pour l'œil humain moyen dans des conditions de vision standard. Une ellipse à 5 pas est une tolérance stricte, garantissant une excellente cohérence des couleurs.

10.4 Puis-je alimenter cette LED avec une source de tension constante ?

Non. Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Une source de tension constante entraînerait un flux de courant non contrôlé, dépassant probablement la valeur maximale et provoquant une défaillance immédiate. Utilisez toujours un pilote à courant constant.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

11.1 Tube LED de rénovation

Dans un tube LED T8 de rénovation, plusieurs LED 3030 peuvent être disposées linéairement sur un MCPCB étroit. Leur flux lumineux élevé permet à moins de LED d'atteindre la luminosité cible, simplifiant le circuit. Le large angle de vision aide à obtenir une distribution lumineuse uniforme depuis le tube. Le pilote est conçu pour fournir un courant constant (par ex., 120mA) à une chaîne de LED en série, la tension totale étant déterminée par le nombre de LED en série.

11.2 Downlight à haut IRC

Pour un downlight résidentiel nécessitant un excellent rendu des couleurs (Ra90), la LED 3030 en TCC 2700K ou 3000K est un choix approprié. Les LED sont montées sur un MCPCB circulaire avec un dissipateur thermique intégré. Un pilote à courant constant avec capacité de gradation (par ex., 0-10V ou TRIAC) peut être utilisé. La conception thermique garantit que la température de jonction reste inférieure à 85°C pour une durée de vie et une stabilité des couleurs optimales.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED blanche est fondamentalement une diode semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant sa bande interdite est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). Cette lumière primaire est typiquement bleue ou ultraviolette. Pour créer de la lumière blanche, une couche de phosphore est déposée sur ou autour de la puce semi-conductrice. Ce phosphore absorbe une partie de la lumière primaire bleue/UV et la réémet sous forme de lumière de longueurs d'onde plus longues (jaune, rouge). Le mélange de la lumière bleue non convertie et de la lumière jaune/rouge convertie apparaît blanc à l'œil humain. Le mélange exact de phosphores détermine la TCC (blanc chaud, blanc froid) et l'IRC de la LED.

13. Tendances et évolutions technologiques

La tendance générale pour les LED de puissance moyenne comme la 3030 est d'aller vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt) et une fiabilité améliorée à des températures de fonctionnement plus élevées. Il y a un développement continu dans la technologie des phosphores pour atteindre des valeurs d'IRC plus élevées avec moins de sacrifice en efficacité, et pour améliorer la cohérence et la stabilité des couleurs dans le temps et avec la température. La technologie d'encapsulation évolue également pour réduire davantage la résistance thermique, permettant une densité de puissance plus élevée. De plus, l'accent est mis sur l'amélioration de l'efficacité d'extraction de la lumière du boîtier pour maximiser le rendement. L'industrie travaille également à la normalisation de métriques comme la durée de vie (L70, L90) et le maintien de la chromaticité sous diverses conditions de contrainte pour fournir des données plus fiables pour la conception des systèmes d'éclairage.