Fiche Technique DEL Blanche PLCC-2 - Format 2.8x3.5x0.7mm - Tension 3,15V - Puissance 0,594W

1. Aperçu du Produit

Ce document fournit une spécification technique complète pour une diode électroluminescente (DEL) blanche haute performance conçue pour les applications d'éclairage général. Le dispositif utilise une puce DEL bleue combinée à un revêtement de phosphore pour produire de la lumière blanche, une méthode courante et efficace dans la technologie d'éclairage à l'état solide. Le produit est conditionné dans un boîtier monté en surface PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier), largement adopté dans l'industrie pour sa fiabilité et sa compatibilité avec les procédés d'assemblage automatisés. Cette DEL se caractérise par son angle de vision très large et ses performances optiques homogènes, la rendant adaptée à une variété de solutions d'éclairage d'intérieur nécessitant une distribution lumineuse uniforme.

1.1 Caractéristiques

• Conception du boîtier PLCC-2 pour une structure mécanique robuste et une bonne gestion thermique.
• Angle de vision extrêmement large, typiquement 120 degrés, assurant une couverture d'éclairage étendue.
• Entièrement compatible avec les procédés standards d'assemblage SMT (Technologie de Montage en Surface) et de refusion, facilitant la fabrication en grande série.
• Disponible emballé sur bande et bobine pour les équipements de placement automatisé.
• Le niveau de sensibilité à l'humidité est classé Niveau 3, indiquant des exigences spécifiques de manipulation et de stockage pour prévenir les dommages induits par l'humidité pendant la refusion.
• Conforme aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), garantissant que le produit est exempt des matériaux dangereux spécifiés.

1.2 Application

Les principaux domaines d'application de cette DEL incluent l'éclairage général d'intérieur, l'éclairage par lampes de retrofit et divers autres scénarios d'éclairage intérieur. Ses paramètres sont optimisés pour les tâches nécessitant un bon rendu des couleurs et un flux lumineux efficace, comme dans l'éclairage résidentiel, les downlights commerciaux et les luminaires décoratifs. La combinaison de son format et de ses performances en fait un composant polyvalent pour les concepteurs et ingénieurs en éclairage.

2. Paramètres Techniques Détaillés et Analyse

Les sections suivantes examinent les paramètres électriques, optiques et thermiques critiques qui définissent les performances de la DEL. La compréhension de ces paramètres est essentielle pour une conception de circuit et une intégration système appropriées, afin d'assurer la longévité et un flux lumineux optimal.

2.1 Caractéristiques Électriques et Optiques

Toutes les mesures sont spécifiées à une température de point de soudure (Ts) de 25°C. Les paramètres clés sont résumés ci-dessous, avec une analyse détaillée de chacun.

• Tension Directe (VF): Pour un courant de test (IF) de 150mA, la tension directe présente un minimum de 3,0V, une valeur typique de 3,15V et un maximum de 3,3V. Ce paramètre est crucial pour la conception de l'alimentation ; une source de courant constant est recommandée pour assurer un flux lumineux stable et prévenir l'emballement thermique, car la tension directe présente un coefficient de température négatif.
• Courant Inverse (IR): Avec une tension inverse (VR) appliquée de 5V, le courant inverse maximum est de 10µA. Cela indique la qualité de la jonction p-n de la puce LED et sa capacité à supporter de faibles polarisations inverses qui peuvent survenir lors de transitoires de circuit.
• Flux Lumineux (Φ): La lumière totale émise, mesurée en lumens (lm), varie selon le bin (classe) de température de couleur corrélée (CCT) de la variante spécifique du produit. Par exemple, pour une variante blanc chaud (plage CCT 2580-2880K), le flux lumineux est typiquement de 58 lm à 150mA. Les variantes blanc plus froid (par ex. 5320-6090K) offrent un flux typique de 66 lm. Ce binnage permet aux concepteurs de sélectionner la luminosité appropriée pour leur besoin en température de couleur.
• Angle de Vision (2θ_1/2): L'angle de vision total à mi-intensité est typiquement de 120 degrés. Cet angle large est idéal pour les applications nécessitant une lumière diffuse et non directionnelle, réduisant le besoin d'optiques secondaires dans de nombreux luminaires d'éclairage général.
• Indice de Rendu des Couleurs (IRC ou CRI): L'IRC est spécifié avec un minimum de 80 et une valeur typique de 82. Cette métrique indique la fidélité avec laquelle la lumière de la DEL restitue les couleurs par rapport à une source de lumière naturelle. Un IRC supérieur à 80 est considéré comme bon pour l'éclairage général intérieur, rendant cette DEL adaptée aux environnements où la perception des couleurs est importante.
• Résistance Thermique (R_THJ-S)): La résistance thermique jonction-point de soudure a une valeur maximale de 30°C/W. C'est un paramètre critique pour la gestion thermique. Plus cette valeur est basse, plus la chaleur est évacuée efficacement de la jonction de la DEL. Une conception de circuit imprimé appropriée avec des pistes thermiques et une surface de cuivre adéquates est nécessaire pour maintenir une basse température de jonction, ce qui impacte directement la durée de vie de la DEL et le maintien du flux lumineux.
• Protection contre les Décharges Électrostatiques (ESD): Le dispositif peut résister à une impulsion ESD selon le modèle du corps humain (HBM) allant jusqu'à 2000V. Ce niveau de protection est standard pour la plupart des DEL et aide à prévenir les dommages pendant la manipulation et l'assemblage, mais les précautions ESD standard doivent tout de même être observées.

2.2 Limites Absolues Maximales

Faire fonctionner le dispositif au-delà de ces limites peut causer des dommages permanents. Les limites sont définies à une température ambiante de 25°C.

• Dissipation de Puissance (P_D)): 594mW. C'est la puissance maximale autorisée qui peut être dissipée sous forme de chaleur. Dépasser cette limite risque de surchauffer la jonction.
• Courant Direct (I_F)): 180mA continu. C'est le courant continu maximal recommandé pour une opération fiable à long terme.
• Courant Direct de Crête (I_FP)): 240mA, mais uniquement dans des conditions pulsées (rapport cyclique 1/10, largeur d'impulsion 10ms). Cela permet une légère surcharge brève dans des applications comme le gradation ou la détection.
• Tension Inverse (V_R)): 5V. Appliquer une tension inverse plus élevée peut endommager la jonction par claquage.
• Température de Fonctionnement et de Stockage: -40°C à +100°C. Cette large plage assure la fiabilité dans diverses conditions environnementales.
• Température de Jonction (T_J)): Maximum 125°C. La température réelle de la jonction pendant le fonctionnement doit être calculée sur la base de la résistance thermique et de la dissipation de puissance pour s'assurer qu'elle reste en dessous de cette limite pour une fiabilité à long terme.

2.3 Système de Binnage pour la Tension Directe et le Flux Lumineux

Pour assurer l'homogénéité en production de masse, les DEL sont triées en bins selon des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences système spécifiques pour la chute de tension et la luminosité.

• Binnage de Tension Directe: Pour IF=150mA, la tension directe est catégorisée en trois bins : H1 (3,0-3,1V), H2 (3,1-3,2V) et I1 (3,2-3,3V). Cela aide à apparier les DEL dans les chaînes en série pour prévenir un déséquilibre de courant.
• Binnage du Flux Lumineux: Le flux lumineux est réparti en quatre catégories : SHA (55-60 lm), TEA (60-65 lm), TFA (65-70 lm) et TGA (70-75 lm). Ces bins sont généralement liés à la variante de température de couleur, comme indiqué dans le tableau des paramètres produit.
• Binnage des Coordonnées de Couleur: Le document inclut un diagramme de chromaticité CIE avec des régions quadrilatères définies (ex. A27, A30, A35 jusqu'à 65K) spécifiant les coordonnées de couleur acceptables (x, y) pour chaque bin de point blanc. Ce binnage précis assure une cohérence de couleur stricte au sein d'un lot de DEL, ce qui est crucial pour les applications où plusieurs DEL sont utilisées ensemble et où le mélange des couleurs doit être uniforme.

2.4 Analyse des Courbes de Performance

Bien que le PDF fasse référence à des courbes de caractéristiques optiques typiques, les graphiques spécifiques pour le courant en fonction du flux lumineux (courbe L-I), la tension directe en fonction de la température et la distribution spectrale de puissance ne sont pas fournis dans le texte. Cependant, sur la base des paramètres donnés, on peut déduire des tendances générales de performance. Le flux lumineux est approximativement linéaire avec le courant dans la plage de fonctionnement recommandée. La tension directe diminuera à mesure que la température de jonction augmente. Le spectre de sortie dépendra du mélange de phosphore utilisé pour le bin CCT spécifique, les blancs chauds ayant plus d'énergie dans la partie rouge du spectre et les blancs froids ayant plus de contenu bleu/vert. Les concepteurs devraient consulter la fiche technique complète du fabricant pour les données graphiques afin de modéliser avec précision les performances du système.

3. Informations Mécaniques et sur le Boîtier

Les dimensions physiques et la disposition sont critiques pour la conception de l'empreinte sur circuit imprimé et pour assurer une bonne formation des joints de soudure.

3.1 Dimensions et Dessins du Boîtier

Le boîtier de la DEL a une dimension de corps d'environ 2,80mm de longueur, 3,50mm de largeur et 0,70mm de hauteur (à l'exclusion des broches). Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0,05mm sauf indication contraire. Le boîtier comprend deux broches pour la connexion électrique.

3.2 Identification de la Polarité et Motif de Soudure

L'anode (A, positif) et la cathode (C, négatif) sont clairement marquées. Le motif de pastille de soudure recommandé sur le circuit imprimé est fourni pour assurer une connexion mécanique et électrique fiable tout en permettant un bon dégagement thermique. La conception des pastilles aide à obtenir un bon congé de soudure pendant le processus de refusion.

4. Conditionnement, Manipulation et Fiabilité

4.1 Spécification de Conditionnement

Les DEL sont fournies sur bande porteuse gaufrée enroulée sur bobines, adaptées à l'assemblage SMT automatisé. Les dimensions détaillées pour les alvéoles de la bande porteuse et la bobine sont spécifiées pour assurer la compatibilité avec les systèmes d'alimentation standard. Une étiquette sur la bobine fournit des informations de traçabilité telles que la référence, la quantité et le numéro de lot.

4.2 Sensibilité à l'Humidité et Stockage

En tant que dispositif sensible à l'humidité de Niveau 3, le produit doit être stocké dans un environnement sec (typiquement en dessous de 30°C/60% HR) dans son sac barrière d'humidité d'origine. Une fois le sac ouvert, les composants doivent être utilisés dans les 168 heures (7 jours) dans des conditions d'atelier ou être re-séchés selon les directives standard IPC/JEDEC avant la soudure par refusion pour prévenir les dommages de type "pop-corn".

4.3 Aperçu des Tests de Fiabilité

Le produit est soumis à une série de tests de fiabilité pour garantir ses performances sous diverses conditions de stress. Les tests courants incluent le stockage à haute température, le stockage à basse température, les cycles thermiques, les tests d'humidité et la résistance à la chaleur de soudure. Des conditions spécifiques et des critères de réussite/échec (par ex., limites pour les changements de tension directe ou d'intensité lumineuse) sont définis pour garantir une longue durée de vie opérationnelle, dépassant typiquement 50 000 heures dans des conditions de fonctionnement appropriées.

5. Instructions de Soudure par Refusion SMT

Pour obtenir des joints de soudure fiables sans endommager la DEL, un profil de refusion contrôlé doit être utilisé.

• Type de Profil: Un profil de refusion à convection standard est recommandé.
• Température de Crête: La température maximale du corps pendant la refusion ne doit pas dépasser la température nominale (impliquée par la sensibilité à l'humidité et les limites des matériaux du boîtier, généralement autour de 260°C pendant quelques secondes).
• Préchauffage et Plateau: Une zone de préchauffage progressive est nécessaire pour activer la flux et amener lentement l'ensemble de l'assemblage à une température uniforme, minimisant le choc thermique.
• Temps au-dessus du Liquidus (TAL): Le temps pendant lequel la pâte à souder est à l'état fondu doit être contrôlé pour assurer une bonne mouillabilité sans croissance excessive d'intermétalliques ou stress sur le composant.
• Il est essentiel de suivre les recommandations spécifiques de profil, y compris les vitesses de montée et de descente en température, pour prévenir la fissuration du boîtier plastique ou le détachement de la lentille en silicone dû aux incompatibilités de dilatation thermique.

6. Guide d'Application et Considérations de Conception

6.1 Scénarios d'Application Typiques

Au-delà de l'éclairage intérieur de base, cette DEL peut être utilisée dans les tubes LED, les panneaux lumineux, les lampes bougies et autres luminaires où le format PLCC-2 est standard. Son angle de faisceau large réduit le besoin de diffuseurs complexes dans de nombreuses applications de retrofit.

6.2 Conception du Circuit d'Alimentation (Driver)

Un driver LED à courant constant est essentiel. Le courant de sortie du driver doit être réglé à ou en dessous du courant recommandé de 150mA pour un fonctionnement normal, en tenant compte du bin de tension directe pour calculer la conformité de tension nécessaire du driver. La conception thermique sur le circuit imprimé est primordiale ; utiliser une carte avec une pastille thermique connectée par des vias à un plan de masse interne peut significativement réduire la résistance thermique du point de soudure de la DEL vers l'ambiante.

6.3 Considérations de Conception Optique

Pour les applications nécessitant des faisceaux spécifiques, des optiques secondaires telles que des lentilles ou des réflecteurs peuvent être montées au-dessus de la DEL. Le large angle de vision inhérent fournit un bon point de départ pour la conception optique. L'IRC et le bin CCT doivent être sélectionnés en fonction de l'ambiance lumineuse souhaitée et des exigences de fidélité des couleurs de l'application finale.

7. Analyse Technique, FAQ et Tendances

7.1 Principe de Fonctionnement des DEL Blanches

Cette DEL génère de la lumière blanche par un processus appelé conversion par phosphore. Une puce semi-conductrice émettant de la lumière bleue (généralement basée sur InGaN) est recouverte d'un matériau phosphore émettant du jaune (souvent 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 apparaît blanc à l'œil humain. En ajustant la composition et la concentration du phosphore, différentes températures de couleur corrélées (CCT) du blanc chaud au blanc froid peuvent être obtenues.

7.2 Foire Aux Questions (FAQ)

• Q : Quelle est la principale cause de la dégradation de la durée de vie d'une DEL ?R : Les principaux facteurs sont une température de jonction élevée et le courant d'alimentation. Faire fonctionner la DEL dans ses limites spécifiées de température et de courant est crucial pour le maintien à long terme du flux lumineux et la stabilité des couleurs.
• Q : Peut-on utiliser plusieurs DEL de différents bins de tension dans la même série ?R : Ce n'est pas recommandé. Les différences de tension directe causeront un déséquilibre de courant, conduisant à une luminosité inégale et potentiellement à une surcontrainte des DEL avec une tension plus basse. Utilisez des DEL du même bin de tension ou de bins adjacents pour les connexions en série.
• Q : Comment la température ambiante affecte-t-elle le flux lumineux ?R : Lorsque la température ambiante (et donc de jonction) augmente, le flux lumineux diminue typiquement. Cette dégradation thermique doit être prise en compte dans la conception thermique du système pour s'assurer que le niveau de lumière souhaité est maintenu dans l'environnement de fonctionnement.
• Q : Un dissipateur thermique est-il requis pour cette DEL ?R : Pour les applications basse puissance ou lorsqu'un petit nombre de DEL sont utilisées sur un circuit imprimé bien conçu, un dissipateur externe pourrait ne pas être nécessaire. Cependant, pour les matrices ou applications haute puissance, une gestion thermique appropriée via le circuit imprimé et/ou un dissipateur attaché est essentielle pour maintenir une basse température de jonction.

7.3 Tendances du Secteur et Comparaison

Le boîtier PLCC-2 reste une solution économique et fiable pour les applications LED de puissance moyenne. Comparé à des types de boîtiers plus récents comme le COB (Chip-on-Board) ou les boîtiers de puissance moyenne à haute densité, le PLCC-2 offre un bon équilibre entre facilité d'utilisation, fiabilité éprouvée et compatibilité avec l'infrastructure de fabrication existante. La tendance du secteur va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une meilleure uniformité des couleurs et des valeurs d'IRC plus élevées. Cette DEL particulière, avec son IRC >80 et ses multiples options de CCT, correspond à la demande du marché pour un éclairage de qualité dans l'éclairage général économe en énergie. Sa compatibilité avec les procédés SMT standard lui donne un avantage en termes de coût total d'assemblage inférieur par rapport aux boîtiers nécessitant une manipulation spéciale.

7.4 Étude de Cas de Conception Pratique

Considérons la conception d'un simple module de downlight LED utilisant 12 de ces DEL. Le concepteur sélectionnerait un bin CCT spécifique (par ex. A40 pour un blanc neutre 4000K) et un bin de flux lumineux (par ex. TEA pour 60-65 lm). En les câblant dans une configuration 4 en série par 3 en parallèle, il nécessite un driver avec un courant de sortie de 450mA (3*150mA) et une plage de tension couvrant 4 * (VF de la série, en considérant le pire cas max VF). Le circuit imprimé doit être conçu avec une surface de cuivre suffisante et des vias thermiques sous chaque pastille de soudure de DEL pour conduire la chaleur vers un noyau métallique ou une plus grande couche de cuivre. En calculant la dissipation de puissance attendue (12 * 3,15V * 0,15A ≈ 5,67W) et le chemin de résistance thermique, le concepteur peut vérifier que la température de jonction reste bien en dessous de 125°C, assurant une longue durée de vie du produit.