Fiche technique de la LED blanche série T20 2016 - Format 2.0x1.6x0.75mm - Tension 2.9-3.2V - Puissance 0.48W - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La série T20 2016 est une diode électroluminescente (LED) blanche compacte et haute performance, conçue pour les applications d'éclairage général et architectural. Cette LED à vue de dessus utilise une conception de boîtier thermiquement optimisée pour garantir un fonctionnement fiable et une longue durée de vie dans des conditions exigeantes. Ses principaux avantages incluent un flux lumineux élevé, une excellente capacité de gestion du courant et un large angle de vision de 120 degrés, ce qui la rend adaptée à une variété de besoins d'éclairage nécessitant une lumière constante, brillante et efficace.

Le marché cible de ce composant comprend les fabricants de luminaires d'éclairage intérieur, de lampes de rénovation et de systèmes d'éclairage décoratif. Son encombrement réduit et ses caractéristiques de performance robustes en font un choix idéal pour les conceptions à espace limité qui ne compromettent ni la qualité ni le rendement lumineux.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques électro-optiques

Dans des conditions de test standard (courant direct IF = 60mA, température de jonction Tj = 25°C), la LED présente des indicateurs de performance clés. La tension directe typique (VF) est de 2,9V, avec un maximum de 3,2V. Le flux lumineux varie avec la température de couleur corrélée (CCT) :

• 2700K (Ra80) : Minimum 22 lm, Typique 24,5 lm
• 3000K (Ra80) : Minimum 24 lm, Typique 25,5 lm
• 4000K-6500K (Ra80) : Minimum 24 lm, Typique 27,0 lm

Les tolérances sont de ±7% pour le flux lumineux et de ±2 pour l'indice de rendu des couleurs (Ra). L'angle à mi-intensité dominant (2θ1/2) est de 120 degrés, offrant une distribution de lumière large et uniforme.

2.2 Paramètres électriques et thermiques

Les valeurs maximales absolues définissent les limites opérationnelles. Le courant direct continu maximum (IF) est de 150 mA, avec un courant direct pulsé (IFP) de 225 mA dans des conditions spécifiques (largeur d'impulsion ≤ 100µs, rapport cyclique ≤ 1/10). La dissipation de puissance maximale (PD) est de 480 mW. Le dispositif peut fonctionner dans des températures ambiantes de -40°C à +105°C et peut supporter une température de jonction maximale (Tj) de 120°C.

La résistance thermique de la jonction au point de soudure (Rth j-sp) est typiquement de 38 °C/W lorsqu'elle est montée sur un MCPCB avec une puissance électrique appliquée à IF=60mA. Ce paramètre est crucial pour la conception de la gestion thermique afin d'éviter la surchauffe et d'assurer la longévité.

3. Explication du système de classement (binning)

3.1 Classement du flux lumineux et de la température de couleur (CCT)

Les LED sont triées en classes (bins) en fonction du flux lumineux et de la température de couleur corrélée (CCT) pour garantir la cohérence des couleurs et de la luminosité dans une application. Par exemple, pour une LED 4000K avec Ra80-82 :

• Code 1H : Flux lumineux entre 24 lm (Min) et 26 lm (Max).
• Code 1J : Flux lumineux entre 26 lm (Min) et 28 lm (Max).
• Code 1K : Flux lumineux entre 28 lm (Min) et 30 lm (Max).

Des classes similaires existent pour les autres CCT (2700K, 3000K, 5000K, 5700K, 6500K).

3.2 Classement de la tension directe

Pour faciliter la conception de circuit pour une commande de courant constante, les LED sont également classées par tension directe (VF) à IF=60mA :

• Code G3 : VF entre 2,6V et 2,8V.
• Code H3 : VF entre 2,8V et 3,0V.
• Code J3 : VF entre 3,0V et 3,2V.

La tolérance de mesure pour VF est de ±0,1V.

3.3 Classement de la chromaticité

La cohérence des couleurs est strictement contrôlée à l'aide d'un système d'ellipses de MacAdam à 5 pas sur le diagramme de chromaticité CIE. Chaque CCT (par exemple, 27M5 pour 2700K, 40M5 pour 4000K) a des coordonnées centrales définies (x, y) et des paramètres d'ellipse (a, b, Φ). Cela garantit une variation de couleur perceptible minimale entre les LED d'une même classe. La norme de classement Energy Star est appliquée à tous les produits dans la plage de 2600K à 7000K.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs graphiques caractérisant les performances dans des conditions variables. Ceux-ci sont essentiels pour prédire le comportement en conditions réelles.

• Courant direct vs. Intensité relative : Montre comment la sortie lumineuse évolue avec le courant de commande. C'est crucial pour déterminer le point de fonctionnement optimal pour l'efficacité et la luminosité.
• Courant direct vs. Tension directe : Illustre la caractéristique IV, importante pour la conception de l'alimentation et le calcul de la puissance.
• Température ambiante vs. Flux lumineux relatif : Démontre la dégradation de la sortie lumineuse avec l'augmentation de la température, soulignant la nécessité d'une gestion thermique efficace.
• Température ambiante vs. Tension directe relative : Montre comment VF diminue avec l'augmentation de la température, un facteur pour la stabilité des alimentations à courant constant.
• Coordonnées de chromaticité vs. Température ambiante : Indique tout déplacement du point de couleur avec la température, important pour les applications critiques en termes de couleur.
• Courbe de déclassement du courant direct admissible : Définit le courant de fonctionnement maximal sûr en fonction de la température ambiante ou du point de soudure, empêchant l'emballement thermique.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED a un format compact 2016 : longueur de 2,0 mm, largeur de 1,6 mm et hauteur de 0,75 mm (typique). Le motif des pastilles de soudure est conçu pour un montage stable et un transfert de chaleur efficace. La polarité est clairement indiquée : la cathode est identifiée sur la vue de dessous du boîtier. Toutes les dimensions ont une tolérance de ±0,1 mm sauf indication contraire.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Le composant est compatible avec les procédés de soudage par refusion sans plomb. Les paramètres de profil recommandés sont :

• Préchauffage : De 150°C à 200°C sur 60-120 secondes.
• Vitesse de montée (jusqu'au pic) : Maximum 3°C/seconde.
• Temps au-dessus du liquidus (TL=217°C) : 60-150 secondes.
• Température maximale du corps du boîtier (Tp) : Maximum 260°C.
• Temps à ±5°C de Tp : Maximum 30 secondes.
• Vitesse de descente : Maximum 6°C/seconde.
• Temps total de 25°C à la température de pic : Maximum 8 minutes.

Respecter ce profil est essentiel pour éviter les dommages thermiques à la puce LED ou au boîtier.

7. Système de numérotation des pièces

Le numéro de pièce suit le format : T □□ □□ □ □ □ □ – □ □□ □□ □. Les éléments clés incluent :

• Code de type : "20" indique le boîtier 2016.
• Code CCT : par ex. "27" pour 2700K, "40" pour 4000K.
• Code de rendu des couleurs : "8" pour Ra80.
• Configuration des puces : Codes pour le nombre de puces en série et en parallèle.
• Code couleur : "M" pour blanc standard ANSI.

Ce système permet une identification précise des caractéristiques électriques et optiques de la LED.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED est bien adaptée pour :

• Éclairage intérieur : Downlights, panneaux lumineux et plafonniers nécessitant une lumière blanche efficace et de haute qualité.
• Lampes de rénovation : Remplacement direct des ampoules à incandescence ou halogènes traditionnelles dans les luminaires existants.
• Éclairage général : Éclairage de travail, éclairage d'accentuation et éclairage de zone.
• Éclairage architectural/décoratif : Éclairage de plafonnier, rétroéclairage de signalisation et autres applications esthétiques où la cohérence des couleurs et de la luminosité est importante.

8.2 Considérations de conception

• Gestion thermique : Étant donné la Rth j-sp typique de 38 °C/W, un dissipateur thermique approprié est essentiel. Utilisez un MCPCB avec des vias thermiques adéquats et tenez compte de l'environnement ambiant pour maintenir la température de jonction en dessous de 120°C.
• Commande de courant : Utilisez toujours une alimentation à courant constant adaptée à la classe de tension directe et au courant de fonctionnement souhaité (max 150mA continu). Ne dépassez pas les valeurs maximales absolues.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) : Le dispositif a un niveau de résistance ESD de 1000V (HBM). Mettez en œuvre les précautions ESD standard pendant la manipulation et l'assemblage.
• Conception optique : L'angle de vision de 120 degrés offre une large dispersion. Pour des faisceaux focalisés, des optiques secondaires (lentilles) seront nécessaires.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED standard dans des boîtiers similaires, la série T20 2016 offre plusieurs avantages :

• Boîtier thermiquement optimisé : La conception améliore la dissipation thermique de la jonction, permettant des courants de commande plus élevés ou une durée de vie plus longue aux courants standard par rapport aux boîtiers non optimisés.
• Haute capacité de courant : Un courant continu maximum de 150mA permet une sortie lumineuse plus élevée à partir d'un seul dispositif à encombrement réduit.
• Classement strict : L'utilisation d'ellipses de MacAdam à 5 pas et de classes détaillées de flux/tension garantit une uniformité de couleur et de luminosité supérieure dans les applications multi-LED, réduisant le besoin de tri manuel ou d'étalonnage.
• Robuste compatibilité refusion : Résiste aux profils de refusion sans plomb standard jusqu'à une température de pic de 260°C, la rendant adaptée aux lignes d'assemblage SMT automatisées à grand volume.

10. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

Q : Quelle est la différence entre les valeurs de flux lumineux "Typique" et "Minimum" ?
R : La valeur "Typique" représente la sortie moyenne de la production. La valeur "Minimum" est la limite inférieure garantie pour la classe spécifiée. Les concepteurs doivent utiliser la valeur minimale pour les calculs de scénario le plus défavorable afin de s'assurer que leur application répond aux exigences de luminosité.

Q : Comment la température ambiante affecte-t-elle les performances ?
R : Comme le montrent les courbes de déclassement, l'augmentation de la température ambiante réduit la sortie lumineuse (flux lumineux) et diminue légèrement la tension directe. Dépasser la température de jonction maximale peut entraîner une dégradation accélérée ou une défaillance. Un dissipateur thermique approprié est essentiel.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une source de tension constante ?
R : Ce n'est pas recommandé. Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Leur tension directe a une tolérance et varie avec la température. Une source de tension constante pourrait entraîner un courant excessif et endommager la LED. Utilisez toujours une alimentation à courant constant ou un circuit qui limite le courant.

Q : Que signifie "ellipse de MacAdam à 5 pas" pour la cohérence des couleurs ?
R : Une ellipse de MacAdam définit une région sur le diagramme de couleurs où les différences de couleur sont imperceptibles pour l'œil humain moyen. Une ellipse "à 5 pas" est une norme industrielle courante pour un contrôle strict des couleurs. Les LED à l'intérieur de la même ellipse à 5 pas sembleront avoir une couleur blanche identique dans des conditions de vision normales.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un panneau lumineux LED 4000K
Un concepteur crée un panneau lumineux plat 600x600mm pour un usage de bureau, visant un éclairement de 500 lux. En utilisant la LED série T20 2016 en 4000K (classe 1J, 26-28 lm), il calcule le nombre de LED nécessaires en fonction du flux minimum (26 lm), de l'efficacité optique du système guide de lumière/diffuseur (par ex. 70%), et du flux lumineux total souhaité. Il sélectionne une alimentation à courant constant qui délivre 60mA par chaîne de LED. Le placement des pistes sur le PCB intègre des pastilles de cuivre adéquates pour la dissipation thermique, suivant le motif de soudure recommandé. En s'assurant que toutes les LED proviennent de la même CCT et classe de flux (par ex. 1J), il obtient une luminosité et une couleur uniformes sur l'ensemble du panneau sans points chauds visibles ni variations de couleur.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED blanche se compose généralement d'une puce semi-conductrice qui émet de la lumière bleue lorsqu'un courant la traverse (électroluminescence). Cette lumière bleue frappe ensuite un revêtement de phosphore déposé sur ou autour de la puce. Le phosphore absorbe une partie de la lumière bleue et la ré-émet sous forme de lumière jaune. La combinaison de la lumière bleue restante et de la lumière jaune convertie est perçue par l'œil humain comme de la lumière blanche. La teinte exacte du blanc (CCT) est déterminée par la composition et l'épaisseur de la couche de phosphore. L'indice de rendu des couleurs (Ra) indique avec quelle précision la lumière LED révèle les vraies couleurs des objets par rapport à une source de lumière naturelle.

13. Tendances technologiques

L'industrie des LED continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), un rendu des couleurs amélioré (valeurs Ra et R9 plus élevées pour les rouges) et une meilleure cohérence des couleurs (classement plus strict). Il y a également une tendance à la miniaturisation des boîtiers tout en maintenant ou en augmentant la sortie lumineuse, comme on le voit dans ce boîtier 2016. De plus, la fiabilité et la longévité en fonctionnement à haute température sont des domaines clés, stimulant les avancées dans les matériaux de boîtier, les interfaces thermiques et la technologie des phosphores. La compatibilité avec les processus d'assemblage automatisés standard reste une exigence fondamentale pour une adoption généralisée dans la fabrication d'éclairage.