Fiche technique LED ELAT07-KB4050J5J7293910-F1S - Boîtier 7.0x?x?mm - Tension 2.95-3.95V - Puissance 3.85W - Blanc froid 4000-5000K - Document technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La ELAT07-KB4050J5J7293910-F1S est une LED à montage en surface (SMD) haute performance conçue pour des applications nécessitant un rendement lumineux élevé dans un facteur de forme compact. Ce composant utilise la technologie de puce InGaN pour produire une lumière blanche froide avec une température de couleur corrélée (CCT) comprise entre 4000K et 5000K. Sa philosophie de conception principale repose sur l'obtention d'une haute efficacité optique dans un petit boîtier, ce qui la rend adaptée aux solutions d'éclairage exigeantes avec des contraintes d'espace.

Les avantages clés de cette LED incluent un flux lumineux typique de 220 lumens à un courant direct de 1000mA, résultant en une efficacité optique d'environ 60,27 lumens par watt. Elle intègre une protection ESD robuste, conforme à la norme JEDEC JS-001-2017 (Modèle du corps humain) jusqu'à 8kV, améliorant ainsi sa fiabilité lors de la manipulation et de l'assemblage. Le dispositif est entièrement conforme aux directives RoHS, REACH et sans halogène, répondant aux normes environnementales et de sécurité modernes.

Le marché cible de ce composant est large, englobant l'électronique grand public, l'éclairage professionnel et les applications automobiles. Sa haute luminosité et son profil d'efficacité la rendent particulièrement adaptée aux rôles où la performance et la miniaturisation sont critiques.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le dispositif. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement.

• Courant direct continu (Mode torche) : 350 mA. C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement prolongé.
• Courant de pointe pulsé : 1000 mA. Cette valeur s'applique dans des conditions pulsées spécifiques (400ms allumé, 3600ms éteint, pour 30000 cycles), typiques des applications de flash d'appareil photo.
• Résistance ESD (HBM) : 8000 V. Ce haut niveau de protection protège la LED contre les décharges électrostatiques pendant la fabrication et la manipulation.
• Tension inverse : Note 1. La fiche technique indique explicitement que ces LED ne sont pas conçues pour fonctionner en polarisation inverse. L'application d'une tension inverse peut provoquer une défaillance immédiate.
• Température de jonction (Tj) : 125 °C. La température maximale autorisée au niveau de la jonction du semi-conducteur.
• Température de fonctionnement & de stockage : -40°C à +85°C et -40°C à +100°C, respectivement, indiquant une large tolérance environnementale.
• Température de soudage : 260 °C. C'est la température de pic autorisée pendant les processus de soudage par refusion.
• Angle de vision (2θ1/2) : 120 degrés. Cet angle de vision large caractérise un diagramme d'émission quasi-Lambertien, fournissant un éclairage large et uniforme.
• Dissipation de puissance (Mode pulsé) : 3,85 W. La puissance maximale que le boîtier peut supporter en conditions pulsées.
• Résistance thermique (Rth) : 8,5 °C/W. Ce paramètre est crucial pour la conception de la gestion thermique. Il indique l'élévation de température par watt de puissance dissipée, de la jonction jusqu'à la pastille de soudure ou au boîtier.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions typiques (Tpastille de soudure = 25°C) et représentent la performance du dispositif.

• Flux lumineux (Iv) : Minimum 180 lm, Typique 220 lm à IF=1000mA. La tolérance de mesure est de ±10%.
• Tension directe (VF) : Comprise entre 2,95V et 3,95V à 1000mA, avec une tolérance de mesure de ±0,1V. La VF réelle est classée, comme détaillé dans la section 3.
• Température de couleur (CCT) : 4000K à 5000K, définissant la région du blanc froid.
• Indice de rendu des couleurs (IRC) : ≥80. Cela indique un bon rendu des couleurs, adapté à l'éclairage général où la précision des couleurs est importante.
• Toutes les données électriques et optiques sont testées dans des conditions d'impulsion de 50mspour minimiser les effets d'auto-échauffement et fournir des mesures cohérentes et comparables.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir la cohérence en production de masse, les LED sont triées en classes (bins) en fonction de paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences d'application spécifiques en termes de luminosité, tension et couleur.

3.1 Classement de la tension directe

La tension directe est catégorisée en trois classes, identifiées par un code à 4 chiffres (ex. : 2932, 3235, 3539). Le code représente la tension minimale et maximale en dixièmes de volt.

• Classe 2932 : VF = 2,95V à 3,25V
• Classe 3235 : VF = 3,25V à 3,55V
• Classe 3539 : VF = 3,55V à 3,95V

Le numéro de pièce spécifique "KB4050J5J7293910" indique que la classe de tension est "29", correspondant à la classe 2932 (2,95V min).

3.2 Classement du flux lumineux

Le flux lumineux est classé à l'aide d'un code lettre-chiffre (ex. : J5, J6, J7).

• Classe J5 : Iv = 180 lm à 200 lm
• Classe J6 : Iv = 200 lm à 250 lm
• Classe J7 : Iv = 250 lm à 300 lm

Le numéro de pièce spécifie "J5", le plaçant dans la classe 180-200 lm à 1000mA.

3.3 Classement de la chromaticité (Couleur)

La couleur est définie sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. Le numéro de pièce inclut "4050", qui fait référence à une classe de couleur spécifique dans la plage CCT 4000K-5000K. La fiche technique fournit les coordonnées des coins (CIE-x, CIE-y) de cette classe : (0,344 ; 0,336), (0,347 ; 0,375), (0,389 ; 0,403) et (0,376 ; 0,355). La marge de mesure pour les coordonnées de couleur est de ±0,01. Les classes de couleur sont définies à IF=1000mA.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Distribution spectrale relative

La courbe de distribution spectrale de puissance montre un pic de longueur d'onde dominante (λp) dans la région bleue (typiquement autour de 450-455nm pour une LED blanche à conversion de phosphore), avec une large émission secondaire dans la région jaune/verte/rouge provenant du phosphore. Cette combinaison produit la lumière blanche froide. La courbe confirme l'affirmation IRC ≥80, car le spectre présente une émission significative sur toute la plage visible plutôt que des pics étroits.

4.2 Diagrammes de rayonnement typiques

Les diagrammes polaires de rayonnement pour les plans horizontal et vertical confirment la distribution de type Lambertienne avec un angle de vision de 120 degrés. L'intensité lumineuse relative est presque identique dans les deux plans, indiquant une émission symétrique, idéale pour un éclairage de surface uniforme.

4.3 Tension directe en fonction du courant direct

Cette courbe montre la relation non linéaire entre VF et IF. Lorsque le courant augmente de 0 à 1200mA, la tension directe augmente. La courbe est essentielle pour la conception du pilote, car elle aide à déterminer la tension d'alimentation requise et la dissipation de puissance à différents courants de fonctionnement.

4.4 Flux lumineux relatif en fonction du courant direct

Ce graphique démontre la dépendance de la sortie lumineuse au courant d'alimentation. Le flux lumineux augmente de manière sous-linéaire avec le courant en raison de la baisse d'efficacité et des effets d'échauffement de la jonction, même en mesure pulsée. Cette courbe est critique pour des applications comme les flashes d'appareil photo où maximiser la sortie lumineuse dans une courte impulsion est essentiel.

4.5 Température de couleur corrélée en fonction du courant direct

La CCT montre une variation avec le courant d'alimentation. Elle peut augmenter ou diminuer légèrement selon le comportement du système de phosphore avec la densité de courant et la température. Ce graphique est important pour les applications nécessitant une température de couleur stable à travers différents réglages de luminosité.

Note : Toutes les données de corrélation sont testées avec une gestion thermique supérieure en utilisant une carte de circuit imprimé à âme métallique (MCPCB) de 1cm², soulignant l'importance du dissipateur thermique pour atteindre les performances indiquées dans la fiche technique.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

La LED est fournie dans un boîtier pour montage en surface (SMD). Bien que les dimensions exactes de longueur et de largeur du dessin ne soient pas entièrement spécifiées dans le texte fourni, le type de boîtier est ELAT07. Le dessin inclut des dimensions critiques telles que la taille des pastilles, leur placement et le contour général, avec des tolérances standard de ±0,1mm sauf indication contraire. Une conception appropriée des pastilles sur le PCB est essentielle pour un soudage fiable, une stabilité mécanique et des performances thermiques et électriques optimales.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Soudage par refusion

La température de soudage maximale autorisée est de 260°C, et le dispositif peut supporter un maximum de 3 cycles de refusion. Des profils de refusion standard sans plomb avec une température de pic inférieure à 260°C doivent être utilisés. Le niveau de sensibilité à l'humidité JEDEC (MSL) est classé Niveau 1, ce qui signifie que le dispositif a une durée de vie illimitée au sol à ≤30°C/85% HR et peut être stocké sans emballage sec. Cependant, il doit résister à 168 heures de trempage à 85°C/85% HR avant la refusion, ce qui est un test de préconditionnement standard.

6.2 Gestion thermique

Avec une résistance thermique (Rth) de 8,5 °C/W, un dissipateur thermique efficace est obligatoire, surtout lors d'un fonctionnement à des courants élevés comme 1000mA. La fiche technique note que tous les tests de fiabilité sont effectués en utilisant une MCPCB de 1,0cm². Pour une durée de vie et des performances optimales, la température de jonction doit être maintenue aussi basse que possible, et le fonctionnement à la température de jonction maximale de 125°C doit être évité pendant des périodes dépassant une heure. La dissipation de puissance doit être calculée (Pd = VF * IF) et gérée en conséquence.

6.3 Manipulation et stockage

La température de stockage varie de -40°C à +100°C. Des précautions ESD standard doivent être suivies lors de la manipulation en raison de la structure semi-conductrice sensible, malgré la protection ESD intégrée de 8kV.

7. Informations sur l'emballage et la commande

Les LED sont fournies dans un emballage résistant à l'humidité. Elles sont chargées dans des bandes porteuses, avec une quantité standard chargée de 2000 pièces par bobine. La quantité minimale par emballage est de 1000 pièces. L'étiquetage du produit sur la bobine comprend plusieurs champs clés : Numéro de produit client (CPN), Numéro de pièce du fabricant (P/N), Numéro de lot, Quantité emballée (QTY) et les codes de classe spécifiques pour le Flux lumineux (CAT), la Couleur (HUE) et la Tension directe (REF). Le niveau MSL est également indiqué. Les dimensions de la bande porteuse et de la bobine sont fournies en millimètres dans les dessins de la fiche technique.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Flash/Stroboscope d'appareil photo mobile : La capacité en courant pulsé élevé (1000mA) et le flux lumineux élevé rendent cette LED idéale pour les applications de flash d'appareil photo, fournissant un éclairage brillant pour la photographie.
• Lampe torche pour vidéo numérique : Peut être utilisée comme une lumière vidéo à luminosité constante ou variable.
• Éclairage intérieur général : Adaptée aux spots encastrés, aux panneaux lumineux et autres luminaires nécessitant une source lumineuse compacte et à haut rendement.
• Rétroéclairage : Pour les affichages TFT-LCD nécessitant une haute luminosité.
• Éclairage automobile : Pour les lampes de lecture intérieures, les plafonniers ou les feux auxiliaires extérieurs, sous réserve de répondre à des normes de qualification automobile spécifiques.
• Éclairage décoratif et architectural : Pour l'éclairage d'accentuation, les balises d'escalier et les marqueurs d'orientation.

8.2 Considérations de conception

• Sélection du pilote : Choisir un pilote LED à courant constant compatible avec la plage de tension directe (2,95V-3,95V) et capable de délivrer le courant requis (ex. : 350mA continu, 1000mA pulsé).
• Conception du PCB : S'assurer que les pastilles du PCB correspondent aux recommandations de la fiche technique. Utiliser un PCB thermiquement conducteur (comme une MCPCB ou du FR4 avec des vias thermiques) et une surface de cuivre adéquate pour dissiper efficacement la chaleur. Le chemin thermique des pastilles de soudure de la LED au dissipateur doit avoir une faible résistance.
• Conception optique : L'angle de vision de 120 degrés peut nécessiter des optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) pour obtenir le diagramme de faisceau souhaité pour des applications spécifiques comme les projecteurs ou les flashes.
• Protection électrique : Bien que la LED ait une protection ESD élevée, l'intégration de diodes de suppression de tension transitoire (TVS) ou d'autres circuits de protection sur le PCB est une bonne pratique pour la robustesse dans des environnements difficiles.

9. Comparaison et différenciation techniques

Bien qu'une comparaison directe côte à côte avec d'autres modèles ne soit pas fournie dans cette fiche technique, les principales caractéristiques différenciantes de cette LED peuvent être déduites :

• Haute efficacité dans un petit boîtier : 60,27 lm/W à 1A est une efficacité compétitive pour une LED SMD à haut courant.
• Protection ESD robuste : Une protection HBM de 8kV est supérieure à celle de nombreuses LED standard, améliorant la fiabilité.
• Classement (Binning) complet : Un classement serré sur le flux, la tension et la couleur garantit la cohérence dans les séries de production, ce qui est critique pour les réseaux multi-LED où l'uniformité est importante.
• Option à IRC élevé : Un IRC ≥80 est proposé, ce qui est bénéfique pour les applications d'éclairage où la qualité des couleurs compte, par rapport aux LED typiques à IRC 70.
• Performance en impulsion : Caractérisée et spécifiée pour les courants de pointe élevés, la rendant conçue spécifiquement pour les applications de flash.

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

Q1 : Puis-je alimenter cette LED en continu à 1000mA ?

R : Non. La valeur maximale absolue pour le courant direct continu (Mode torche) est de 350mA. La spécification de 1000mA est uniquement pour un fonctionnement pulsé (400ms allumé, 3600ms éteint). Un fonctionnement continu à 1000mA dépasserait les limites de dissipation de puissance et de température de jonction, entraînant une dégradation rapide ou une défaillance.

Q2 : Quelle est la signification du code "KB4050J5J7293910" dans le numéro de pièce ?

R : C'est un code de classement qui spécifie les caractéristiques de performance du dispositif : "4050" = Classe de couleur (dans la plage 4000-5000K), "J5" = Classe de flux lumineux (180-200 lm), "29" = Classe de tension directe (2,95-3,25V). Le "3910" peut faire référence à d'autres codes spécifiques au produit.

Q3 : Ai-je besoin d'un dissipateur thermique pour cette LED ?

R : Absolument, surtout lors d'un fonctionnement proche de ses valeurs maximales. La résistance thermique de 8,5°C/W signifie que pour chaque watt dissipé, la température de jonction augmente de 8,5°C au-dessus de la température de la pastille de soudure. Sans un dissipateur thermique approprié, la température de jonction dépassera rapidement la limite de 125°C, réduisant la durée de vie et la sortie lumineuse.

Q4 : Un circuit de protection contre la polarité inverse est-il nécessaire ?

R : Oui. La fiche technique indique explicitement que la LED n'est pas conçue pour une polarisation inverse. L'application accidentelle d'une tension inverse, même faible, peut provoquer une défaillance immédiate et catastrophique. Votre circuit de pilotage doit inclure une protection contre cela.

Q5 : Quelle est la stabilité de la couleur dans le temps et avec la température ?

R : La fiche technique garantit une fiabilité de 1000 heures avec moins de 30% de dégradation du flux lumineux dans des conditions de test spécifiées. Le décalage de couleur au cours de la durée de vie est un phénomène courant dans les LED blanches mais n'est pas quantifié dans les données fournies. Une gestion thermique appropriée est la clé pour minimiser le décalage de couleur dans le temps.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un flash d'appareil photo mobile haute puissance

Un concepteur crée un flash double LED pour un smartphone. Il sélectionne la ELAT07-KB4050J5J7293910-F1S pour sa sortie pulsée élevée et sa petite taille. Le processus de conception implique :

1. Circuit de pilotage : Sélectionner un circuit intégré de chargeur de condensateur à découpage compact et à haut rendement, capable de délivrer des impulsions de 1000mA à deux LED en série (Vf total ~6-8V).

2. Conception du PCB : Concevoir une petite MCPCB dédiée ou une sous-carte FR4 à cuivre épais pour les LED afin qu'elle serve de dissipateur thermique. Les LED sont placées avec un espacement suffisant pour éviter les interférences thermiques.

3. Analyse thermique : Modéliser l'élévation de température pendant une séquence de flash. Avec une impulsion de 400ms, la température de jonction va augmenter brusquement. La conception doit s'assurer qu'elle reste dans les limites sur plusieurs flashs.

4. Optique : Associer chaque LED à une petite lentille TIR (Réflexion totale interne) efficace pour collimater la lumière de 120 degrés en un faisceau plus large et plus uniforme adapté à la photographie, en évitant les points chauds.

5. Tests : Vérifier la sortie lumineuse, la cohérence de la température de couleur entre les deux LED (en utilisant des pièces étroitement classées) et le temps de recyclage du flash dans diverses conditions de batterie.

12. Principe de fonctionnement

Il s'agit d'une LED blanche à conversion de phosphore. Le cœur est une puce semi-conductrice en Nitrure de Gallium-Indium (InGaN). Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active de la puce, émettant des photons. L'émission primaire de la puce InGaN est dans la plage de longueur d'onde bleue. Cette lumière bleue frappe ensuite une couche de matériau phosphore (typiquement du Grenat d'Yttrium-Aluminium dopé au Cérium, ou YAG:Ce) déposée sur ou près de la puce. Le phosphore absorbe une partie de la lumière bleue et la ré-émet sous forme d'un large spectre de lumière jaune. Le mélange de la lumière bleue restante et de la lumière jaune convertie est perçu par l'œil humain comme de la lumière blanche. Le rapport exact entre le bleu et le jaune, et la composition spécifique du phosphore, déterminent la température de couleur corrélée (CCT) et l'Indice de rendu des couleurs (IRC).

13. Tendances technologiques

Le développement de LED comme la série ELAT07 suit plusieurs tendances clés de l'industrie :

Efficacité accrue (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 des phosphores pour augmenter les lumens par watt, réduisant la consommation d'énergie.

Densité de puissance plus élevée : La volonté de produire plus de lumière à partir de boîtiers plus petits se poursuit, exigeant des avancées dans les matériaux de gestion thermique et la conception des boîtiers pour extraire la chaleur plus efficacement.

Amélioration de la qualité et de la cohérence des couleurs : Les tendances incluent l'évolution vers des valeurs d'IRC plus élevées (90+), une meilleure uniformité des couleurs entre les lots et une couleur plus stable en fonction du courant d'alimentation et de la température (réduction du décalage CCT).

Fiabilité améliorée : Les améliorations des matériaux (résine époxy, phosphore, colle de puce) et de l'étanchéité du boîtier augmentent la durée de vie et le maintien du flux lumineux, surtout dans des conditions de fonctionnement à haute température.

Intégration : Il existe une tendance à intégrer plusieurs puces LED, des pilotes et parfois des circuits de contrôle dans des modules ou boîtiers uniques pour simplifier l'assemblage du produit final.