Spécification technique de LED SMD Blanc 3.0x3.0x0.55mm - Tension Directe 3.0-3.8V - Puissance 3.42W - Flux Lumineux jusqu'à 300lm

1. Aperçu du Produit

Ce document technique détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) blanche haute luminosité conçue pour les applications de technologie de montage en surface (SMT). La LED est constituée d'une puce semi-conductrice bleue combinée à un revêtement de phosphore pour produire de la lumière blanche. Elle est conditionnée dans un boîtier compact SMC (Surface-Mount Chip), ce qui la rend adaptée aux processus d'assemblage automatisés. Le produit se caractérise par son rendement lumineux élevé, son large angle de vision et sa fiabilité dans des conditions de fonctionnement standard.

1.1 Caractéristiques

• Boîtier SMC :Le dispositif utilise un boîtier puce pour montage en surface robuste, conçu pour une stabilité mécanique et une gestion thermique efficace.
• Angle de vision extrêmement large :Un angle de vision typique (2θ1/2) de 120 degrés assure une distribution de lumière large et uniforme, idéale pour l'éclairage de zone et le rétroéclairage.
• Compatibilité avec l'assemblage SMT :Entièrement compatible avec les lignes d'assemblage standard en montage en surface, y compris les machines de pick-and-place et les processus de soudage par refusion.
• Conditionnement en bande et bobine :Livré au format bande et bobine pour faciliter une fabrication automatisée à haute vitesse.
• Niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) :Classé au niveau 3 selon les normes industrielles. Cela nécessite de sécher le composant s'il a été exposé aux conditions ambiantes au-delà du temps spécifié avant le soudage par refusion, afin d'éviter les fissures dues à l'humidité (popcorn cracking).
• Conformité RoHS :Le produit est fabriqué conformément à la directive sur la restriction des substances dangereuses (RoHS), garantissant l'absence de plomb, mercure, cadmium et autres matériaux restreints.

1.2 Applications

Cette LED polyvalente est conçue pour une large gamme d'applications d'éclairage, incluant mais sans s'y limiter :

• Rétroéclairage :Source lumineuse principale pour les panneaux LCD des téléviseurs, moniteurs d'ordinateur et affichages d'instruments.
• Voyants indicateurs :Éclairage pour les interrupteurs, boutons-poussoirs et symboles d'état dans l'électronique grand public et les équipements industriels.
• Éclairage général :Adapté pour l'éclairage décoratif intérieur, l'éclairage d'accentuation et les luminaires tubulaires.
• Systèmes d'affichage :Utilisation dans la signalétique intérieure, les affichages d'information et les panneaux publicitaires.
• Éclairage à usage général :Toute application nécessitant une source de lumière blanche compacte, efficace et lumineuse.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques électriques et optiques

Les principales métriques de performance sont définies dans des conditions de test standardisées à une température du point de soudure (Ts) de 25°C. Ces paramètres sont critiques pour la conception du circuit et l'intégration système.

• Tension directe (VF) :Mesurée à un courant direct (IF) de 800mA, la chute de tension aux bornes de la LED est typiquement comprise entre 3,0V et 3,8V, avec une valeur nominale de 3,4V. Ce paramètre est essentiel pour déterminer la tension d'alimentation requise et la conception de l'alimentation.
• Courant inverse (IR) :Avec une tension inverse (VR) de 5V appliquée, le courant de fuite est spécifié à un maximum de 10 µA. Cela indique les caractéristiques en polarisation inverse de la diode.
• Flux lumineux (Φ) :La quantité totale de lumière visible émise, mesurée en lumens (lm). À 800mA, le flux lumineux a une valeur typique de 250lm, avec un minimum de 210lm et un maximum de 300lm. Ceci définit le niveau de luminosité de la LED.
• Angle de vision (2θ1/2) :L'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité maximale. Une valeur typique de 120 degrés signifie un faisceau très large.
• Résistance thermique (RTHJ-S) :La résistance thermique jonction-point de soudure est typiquement de 12°C/W. Cette valeur est cruciale pour les calculs de gestion thermique, car elle définit la facilité avec laquelle la chaleur peut se dissiper de la jonction semi-conductrice vers le PCB.

2.2 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement sous ou à ces limites n'est pas garanti et doit être évité dans les conceptions fiables.

• Dissipation de puissance (PD) :La dissipation de puissance maximale admissible est de 3420 mW. Dépasser cette limite peut entraîner une surchauffe et une défaillance catastrophique.
• Courant direct (IF) :Le courant direct continu maximum est de 900 mA.
• Courant direct de crête (IFP) :Un courant de crête de courte durée de 1200 mA est autorisé dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms).
• Tension inverse (VR) :La tension inverse maximale admissible est de 5V. L'application d'une tension inverse plus élevée peut entraîner la rupture de la jonction.
• Décharge électrostatique (ESD) :La tension de tenue ESD selon le modèle du corps humain (HBM) est de 2000V. Bien que le rendement dépasse 90% à ce niveau, des précautions de manipulation ESD appropriées lors de l'assemblage restent obligatoires.
• Plages de température :La température de fonctionnement (TOPR) s'étend de -40°C à +85°C. La température de stockage (Tstg) va de -40°C à +100°C. La température de jonction maximale (TJ) est de 125°C.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour assurer une cohérence en production de masse, les LED sont triées en classes (bins) en fonction des principaux paramètres électriques et optiques mesurés à IF=800mA. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant aux exigences spécifiques de l'application en termes de tension et de luminosité.

3.1 Classement par tension directe (VF)

La tension directe est catégorisée en classes désignées par des codes tels que G0, H0, I0, J0, K0, etc. Chaque code correspond à une plage de tension spécifique (par ex. G0 : 2,8-3,0V, H0 : 3,0-3,2V). Cela aide à apparier les LED pour des connexions en série afin d'assurer une distribution de courant uniforme.

3.2 Classement par flux lumineux (Φ)

Le flux lumineux est classé à l'aide de codes tels que A210, A220, A230, etc., où le nombre indique le flux lumineux minimum en lumens pour cette classe (par ex. A210 : 210-220 lm, A220 : 220-230 lm). Cela permet un contrôle précis du niveau de luminosité dans l'application finale.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques soient référencées dans le document comme "Courbes caractéristiques optiques typiques", les paramètres électriques permettent de déduire les tendances clés de performance.

4.1 Relation courant-tension (I-V)

La tension directe augmente avec le courant direct de manière non linéaire, typique des caractéristiques d'une diode. Les concepteurs doivent en tenir compte lors de la sélection des résistances de limitation de courant ou des drivers à courant constant pour s'assurer que la LED fonctionne dans sa plage de tension spécifiée au courant souhaité.

4.2 Dépendance à la température

La tension directe diminue typiquement lorsque la température de jonction augmente. Inversement, le rendement lumineux se dégrade généralement lorsque la température augmente. La résistance thermique spécifiée de 12°C/W est un facteur clé ; par exemple, dissiper 3W élèverait la température de jonction d'environ 36°C au-dessus de la température du point de soudure. Un dissipateur thermique approprié sur le PCB est essentiel pour maintenir les performances et la longévité.

4.3 Caractéristiques spectrales

En tant que LED blanche à conversion de phosphore basée sur une puce bleue, le spectre de lumière émis se compose d'un pic bleu primaire de la puce et d'une émission jaune/blanche plus large du phosphore. Le spectre combiné définit la température de couleur corrélée (CCT) et l'indice de rendu des couleurs (IRC), bien que les valeurs spécifiques ne soient pas détaillées dans ce document.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La LED a un encombrement compact avec des dimensions globales de 3,00mm de longueur, 3,00mm de largeur et une hauteur de 0,55mm. Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0,1mm sauf indication contraire. Le boîtier inclut une lentille qui contribue au large angle de vision.

5.2 Conception des pastilles et identification de la polarité

La vue de dessous du boîtier montre deux pastilles de soudure. La pastille avec la plus grande surface ou un marquage spécifique (souvent un symbole "+" ou "-" ou un coin chanfreiné) désigne la borne anode (positive). L'autre pastille est la cathode (négative). L'orientation correcte de la polarité lors de la conception du PCB et de l'assemblage est critique pour un fonctionnement correct. Le motif de pastille de soudure recommandé est fourni pour assurer une formation fiable des joints de soudure et une résistance mécanique.

6. Instructions de soudage et d'assemblage

6.1 Instructions de soudage par refusion SMT

La LED est conçue pour résister aux profils de soudage par refusion standard infrarouge ou à convection. Un profil de refusion typique sans plomb (SnAgCu) avec une température de pic ne dépassant pas 260°C est recommandé. Les taux de montée en température et les temps de maintien doivent suivre les recommandations pour les composants de niveau MSL 3 pour éviter les chocs thermiques et les défaillances liées à l'humidité.

6.2 Précautions de manipulation et de réparation

• Utilisation du fer à souder :Si un soudage manuel ou une retouche est nécessaire, un fer à souder à température contrôlée avec une température de pointe inférieure à 350°C et un temps de contact très court (moins de 3 secondes) doit être utilisé pour éviter d'endommager le boîtier plastique ou les liaisons internes.
• Réparation :Les composants ne doivent pas être ressoudés plus de deux fois. Une exposition excessive à la chaleur peut dégrader les performances.
• Précautions :Évitez d'appliquer une contrainte mécanique sur la lentille. Ne touchez pas la surface de la lentille avec les mains nues ou des outils contaminés, car les huiles et résidus peuvent affecter le rendement lumineux et causer une décoloration.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de conditionnement

Les LED sont conditionnées en bande porteuse emboutie avec des dimensions de poche spécifiques pour maintenir le dispositif en sécurité. La bande est enroulée sur des bobines. Les dimensions standard des bobines et la quantité par bobine sont définies pour s'adapter aux équipements automatisés.

7.2 Étiquette et protection contre l'humidité

Chaque bobine inclut une étiquette spécifiant le numéro de pièce, la quantité, les codes de classement, le code date et autres informations de traçabilité. Le produit est emballé avec des barrières résistantes à l'humidité (telles que du dessiccant et des cartes indicateurs d'humidité) à l'intérieur de sacs scellés, comme requis pour les composants de niveau MSL 3. Ces sacs sont ensuite placés dans des boîtes en carton de protection pour l'expédition et le stockage.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Gestion thermique dans la conception

Étant donné la capacité de dissipation de puissance allant jusqu'à 3,42W, une gestion thermique efficace sur le circuit imprimé (PCB) est primordiale. Les concepteurs doivent utiliser un PCB avec une surface de cuivre adéquate (pastilles thermiques ou plans) connectée aux pastilles de soudure de la LED pour servir de dissipateur thermique. Des vias thermiques peuvent être utilisés pour transférer la chaleur vers les couches intérieures ou inférieures. Maintenir la température de jonction bien en dessous de la valeur maximale de 125°C est essentiel pour une fiabilité à long terme et pour éviter la dépréciation du flux lumineux.

8.2 Considérations sur l'alimentation électrique

Pour assurer une sortie lumineuse stable et constante, il est fortement recommandé d'alimenter la LED avec une source de courant constant, par opposition à une source de tension constante avec une résistance en série. Cela compense les variations de tension directe (à la fois d'une unité à l'autre et avec la température). Le driver doit être dimensionné pour le courant continu maximum de 900mA et fournir une protection appropriée contre les surintensités et les tensions inverses.

8.3 Conception optique pour les applications cibles

Pour les applications de rétroéclairage, un réseau de ces LED combiné à une plaque guide de lumière (LGP) et des films diffuseurs peut créer un éclairage de surface uniforme. L'angle de vision de 120 degrés est bénéfique pour réduire le nombre de LED requis. Pour une utilisation comme indicateur, le large angle assure une visibilité depuis diverses directions.

9. Comparaison et différenciation techniques

Bien qu'une comparaison directe avec d'autres produits ne soit pas fournie dans le document source, les principales caractéristiques différenciatrices de cette LED peuvent être déduites de ses paramètres :

• Densité de flux lumineux élevée :Fournir jusqu'à 300lm à partir d'un encombrement de 3,0x3,0mm représente un ratio luminosité/taille élevé.
• Performance thermique équilibrée :Une résistance thermique de 12°C/W est compétitive pour un boîtier SMC, permettant des courants d'alimentation plus élevés sans augmentation excessive de la température lorsqu'elle est correctement refroidie.
• Compatibilité SMT robuste :Le classement MSL Niveau 3 et la compatibilité avec les profils de refusion standard la rendent adaptée aux environnements de fabrication à grand volume avec une manipulation appropriée.

10. Questions fréquemment posées basées sur les paramètres techniques

10.1 Quel est le courant maximum avec lequel je peux alimenter cette LED ?

Le courant direct continu absolu maximum est de 900mA. Cependant, le courant de fonctionnement recommandé pour le flux lumineux et la tension spécifiés est de 800mA. Fonctionner à 900mA produira plus de lumière mais générera également plus de chaleur, nécessitant une gestion thermique exceptionnelle pour rester dans la limite de température de jonction. Le courant de crête pulsé peut être de 1200mA dans des conditions spécifiques.

10.2 Comment interpréter les codes de classement lors de la commande ?

Vous devez spécifier à la fois la classe de tension directe (par ex. I0 pour 3,2-3,4V) et la classe de flux lumineux (par ex. A250 pour 250-260 lm) pour vous assurer de recevoir des LED avec les caractéristiques électriques et optiques précises nécessaires à votre conception, en particulier pour les configurations en série ou en parallèle.

10.3 Quelles précautions sont nécessaires pour le stockage avant assemblage ?

En tant que composant de niveau MSL 3, le dispositif doit être stocké dans son sac barrière d'humidité scellé d'origine. Une fois le sac ouvert, la "durée de vie au sol" (temps autorisé d'exposition aux conditions ambiantes de l'usine) est typiquement de 168 heures (7 jours) à ≤ 30°C/60% HR. Si ce temps est dépassé, les composants doivent être séchés selon le profil recommandé (par ex. 125°C pendant 24 heures) avant le soudage par refusion.

11. Cas d'application réels

11.1 Étude de cas : Module de rétroéclairage pour moniteur LCD

Un réseau de 50 de ces LED peut être disposé le long du bord de la plaque guide de lumière d'un moniteur de 24 pouces. Alimentées chacune à 700mA (déclassé pour une durée de vie plus longue), elles fournissent un flux lumineux suffisant pour un affichage lumineux et uniforme. Le boîtier SMT permet un profil de moniteur fin, et le large angle de vision des LED contribue à un éclairage latéral uniforme.

11.2 Étude de cas : Indicateurs de panneau de contrôle industriel

Utilisées comme indicateurs d'état sur un panneau de contrôle de machine d'usine, une seule LED par indicateur, alimentée par une source 5V via une simple résistance de limitation de courant calculée pour ~800mA. La haute luminosité et le large angle de vision assurent que l'indicateur est clairement visible par les opérateurs depuis divers angles dans un environnement industriel bien éclairé.

12. Introduction au principe de fonctionnement

La lumière blanche est générée par un procédé appelé conversion de phosphore. Le cœur de la LED est une puce semi-conductrice qui émet de la lumière bleue lorsqu'un courant électrique la traverse en sens direct (électroluminescence). Cette lumière bleue est ensuite partiellement absorbée par une couche de matériau phosphore jaune (ou un mélange de rouge et vert) déposée sur ou autour de la puce. Le phosphore ré-émet cette énergie sous forme de lumière de longueurs d'onde plus longues (jaune). La combinaison de la lumière bleue restante et de la lumière jaune convertie apparaît blanche à l'œil humain. La teinte exacte de blanc (froid, neutre, chaud) est déterminée par la composition et l'épaisseur de la couche de phosphore.

13. Tendances d'évolution technologique

L'évolution des LED blanches SMD comme celle-ci est motivée par plusieurs tendances clés :Augmentation de l'efficacité (lm/W) :La recherche continue se concentre sur l'amélioration de l'efficacité quantique interne de la puce bleue et de l'efficacité de conversion du phosphore pour extraire plus de lumens par watt d'entrée électrique.Amélioration de la qualité des couleurs :Les développements dans la technologie des phosphores visent à améliorer l'Indice de Rendu des Couleurs (IRC) pour une lumière plus naturelle, en particulier pour l'affichage haut de gamme et l'éclairage général.Miniaturisation et densité de puissance plus élevée :La tendance vers des boîtiers plus petits capables de supporter des courants d'alimentation et des dissipations de puissance plus élevés se poursuit, permettant des solutions d'éclairage plus brillantes et plus compactes.Fiabilité et durée de vie améliorées :Les avancées dans les matériaux de boîtier, les technologies de collage des puces et la stabilité du phosphore prolongent la durée de vie opérationnelle et le maintien du flux lumineux des LED dans des conditions de fonctionnement difficiles.