Fiche technique LED ELCS14G-NB5060J6J8293910-F3X - Blanc froid haute efficacité - 245lm @ 1A - 3.95V Max - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) blanche froide haute performance, conçue pour les applications nécessitant un rendement lumineux élevé dans un facteur de forme compact. Le dispositif utilise la technologie de puce InGaN pour produire une lumière blanche froide avec une température de couleur corrélée (CCT) typiquement comprise entre 5000K et 6000K. Ses principaux avantages incluent un flux lumineux typique élevé de 245 lumens sous un courant direct de 1 Ampère, ce qui se traduit par une efficacité optique d'environ 72 lumens par watt. La LED est conforme aux normes RoHS, REACH et sans halogène, la rendant adaptée aux conceptions respectueuses de l'environnement et aux marchés mondiaux.

1.1 Applications cibles

Cette LED est conçue pour une large gamme d'applications où un éclairage brillant et efficace est crucial. Les marchés cibles clés incluent l'électronique mobile, l'éclairage général et le secteur automobile. Les applications spécifiques comprennent les fonctions de flash et de torche pour téléphones mobiles et caméras vidéo numériques, les unités de rétroéclairage TFT-LCD, les luminaires d'éclairage général intérieur et extérieur, l'éclairage décoratif et de divertissement, ainsi que l'éclairage automobile intérieur et extérieur tel que les marqueurs d'orientation, les éclairages de marche et les feux de signalisation.

2. Analyse des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques qui définissent les performances et les limites opérationnelles de la LED.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement recommandées. Le courant direct continu maximal pour le fonctionnement en mode torche est de 350 mA. Pour le fonctionnement en impulsions, un courant crête de 1000 mA est autorisé sous un cycle de service spécifique (400 ms allumé, 3600 ms éteint pour 30 000 cycles). Le dispositif peut résister à une décharge électrostatique (ESD) allant jusqu'à 2 kV (Modèle du corps humain, JEDEC 3b). La température de jonction maximale admissible est de 145°C, avec une plage de température ambiante de fonctionnement de -40°C à +85°C. La LED n'est pas conçue pour fonctionner en polarisation inverse. La résistance thermique de la jonction au plot de soudure est spécifiée à 8,5 °C/W, ce qui est un paramètre critique pour la conception de la gestion thermique.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les caractéristiques électro-optiques sont spécifiées dans une condition de test standard avec une température du plot de soudure (Ts) de 25°C. Le flux lumineux typique (Iv) est de 245 lm sous un courant direct (IF) de 1000 mA, avec une valeur minimale garantie de 220 lm. La tension directe (VF) à ce courant varie d'un minimum de 2,95V à un maximum de 3,95V, la valeur typique dépendant du bin de tension. La température de couleur corrélée (CCT) pour cette variante blanche froide est spécifiée entre 5000K et 6000K. Il est important de noter que toutes les données électriques et optiques sont testées sous une condition d'impulsion de 50 ms pour minimiser les effets d'auto-échauffement pendant la mesure, garantissant que les données représentent la performance intrinsèque de la puce LED.

2.3 Considérations thermiques et de fiabilité

Une gestion thermique appropriée est primordiale pour atteindre les performances annoncées et une fiabilité à long terme. La résistance thermique spécifiée de 8,5°C/W indique l'élévation de température par watt de puissance dissipée. Par exemple, à 1A et une VF typique de ~3,5V (3,5W), l'élévation de température de la jonction au-dessus du plot de soudure serait d'environ 30°C. La fiche technique avertit explicitement de ne pas fonctionner à la température de jonction maximale pendant plus d'une heure. Toutes les spécifications de fiabilité, y compris une dégradation de IV inférieure à 30% sur 1000 heures, sont assurées dans des conditions de bonne gestion thermique utilisant une carte de circuit imprimé à âme métallique (MCPCB) de 1,0 cm².

3. Explication du système de binning

La LED est triée en bins selon trois paramètres clés : le flux lumineux, la tension directe et la chromaticité (coordonnées de couleur). Ce binning assure la cohérence au sein d'un lot de production et permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences d'application spécifiques.

3.1 Binning du flux lumineux

Les bins de flux lumineux sont désignés par des codes alphanumériques (J6, J7, J8). Pour le bin J6, le flux lumineux varie de 220 lm à 250 lm à IF=1000mA. Le bin J7 couvre de 250 lm à 300 lm, et le bin J8 couvre de 300 lm à 330 lm. Le numéro de pièce spécifique indique que le dispositif appartient au bin de flux J6.

3.2 Binning de la tension directe

Les bins de tension directe sont définis par des codes à quatre chiffres (2932, 3235, 3539). Le code indique la plage de tension en dixièmes de volt. Par exemple, le bin 2932 couvre VF de 2,95V à 3,25V, le bin 3235 de 3,25V à 3,55V, et le bin 3539 de 3,55V à 3,95V. Le numéro de pièce spécifie le bin de tension 2932.

3.3 Binning de chromaticité (couleur)

La chromaticité est définie par un code de bin (5060 dans ce cas) qui correspond à une zone quadrilatère spécifique sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. Les coordonnées des sommets du bin 5060 sont fournies, définissant la variation de couleur autorisée pour les dispositifs de ce bin, correspondant à une plage de CCT de 5000K à 6000K. Les coordonnées de couleur sont mesurées à IF=1000mA.

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques donnent un aperçu du comportement de la LED dans des conditions variables, ce qui est crucial pour la conception du circuit et l'intégration système.

4.1 Tension directe vs. Courant direct (Courbe IV)

La courbe IV montre la relation entre la tension directe et le courant direct. Elle est non linéaire, typique d'une diode. À faible courant, la tension est plus basse, augmentant avec le courant. Cette courbe est essentielle pour concevoir le circuit de commande limitant le courant afin de garantir que la LED fonctionne dans sa plage de tension spécifiée pour un courant donné.

4.2 Flux lumineux relatif vs. Courant direct

Cette courbe illustre comment la sortie lumineuse change avec le courant de commande. Le flux lumineux augmente généralement avec le courant mais présente une relation sous-linéaire à des courants plus élevés en raison de la baisse d'efficacité et de l'augmentation de la température de jonction. Comprendre cette relation aide à optimiser le compromis entre luminosité et efficacité/consommation d'énergie.

4.3 CCT vs. Courant direct

La température de couleur corrélée peut légèrement se déplacer avec les changements du courant de commande. Cette courbe montre la stabilité ou la variation de la CCT sur la plage de courant de fonctionnement, ce qui est important pour les applications critiques en couleur où un point blanc constant est requis.

4.4 Distribution spectrale relative

Le graphique de distribution spectrale de puissance montre l'intensité de la lumière émise à chaque longueur d'onde. Pour une LED blanche froide basée sur une puce bleue avec un revêtement de phosphore, le spectre montre typiquement un pic bleu dominant de la puce et une bande d'émission jaune/verte/rouge plus large provenant du phosphore. La longueur d'onde de crête (λp) et la largeur spectrale influencent l'Indice de Rendu des Couleurs (IRC) et la couleur perçue de la lumière.

4.5 Diagramme de rayonnement typique

Le diagramme de rayonnement polaire représente la distribution spatiale de l'intensité lumineuse. Cette LED présente un diagramme d'émission lambertien, où l'intensité lumineuse est proportionnelle au cosinus de l'angle de vision. L'angle de vision (2θ1/2) est spécifié à 120 degrés, ce qui signifie que l'angle auquel l'intensité tombe à la moitié de sa valeur de crête est de ±60 degrés par rapport à l'axe central.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Les dimensions physiques et la conception du boîtier sont critiques pour la conception du PCB, la conception optique et la gestion thermique.

5.1 Dimensions du boîtier

La fiche technique inclut un dessin dimensionnel détaillé du boîtier de la LED. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres. Ce dessin inclut des caractéristiques clés telles que la longueur, la largeur et la hauteur globales, l'emplacement et la taille des plots de soudure, ainsi que toutes les références mécaniques ou tolérances. Les concepteurs doivent se référer à ce dessin pour créer l'empreinte PCB avec précision.

5.2 Identification de la polarité

Le dessin du boîtier ou les notes associées doivent clairement indiquer les bornes anode et cathode. Une connexion de polarité correcte est essentielle au fonctionnement du dispositif. Typiquement, la cathode peut être marquée par une encoche, un point, une broche plus courte ou une forme de plot différente sur l'empreinte PCB.

6. Lignes directrices pour le soudage et l'assemblage

Une manipulation et un soudage appropriés sont nécessaires pour maintenir l'intégrité et la fiabilité du dispositif.

6.1 Profil de soudage par refusion

La LED est conçue pour une température de soudage maximale de 260°C et peut supporter un maximum de 2 cycles de refusion. Un profil de refusion standard sans plomb doit être suivi, avec un contrôle minutieux de la température de crête et du temps au-dessus du liquidus pour éviter d'endommager le boîtier plastique et les liaisons internes par fil.

6.2 Sensibilité à l'humidité et stockage

Le dispositif a un niveau de sensibilité à l'humidité (MSL). La fiche technique spécifie un niveau 1, ce qui signifie que le dispositif peut être stocké indéfiniment à ≤30°C/85% HR avant l'ouverture du sachet. Cependant, des conditions de stockage spécifiques sont recommandées : avant ouverture, stocker à ≤30°C/≤90% HR ; après ouverture, stocker à ≤30°C/≤85% HR. Si la durée de vie au sol spécifiée est dépassée ou si l'indicateur de dessicant montre une entrée d'humidité, un prétraitement de séchage à 60±5°C pendant 24 heures est requis avant le soudage par refusion.

6.3 Gestion thermique en application

Pour un fonctionnement fiable et pour maintenir un rendement lumineux élevé, la LED doit être montée sur un PCB à âme métallique (MCPCB) ou un autre substrat avec une excellente conductivité thermique. Le chemin thermique du plot de soudure au dissipateur thermique doit être conçu pour maintenir la température de jonction bien en dessous de la valeur maximale pendant le fonctionnement continu. L'utilisation de matériaux d'interface thermique et d'un dissipateur thermique adéquat est fortement recommandée.

6.4 Protection électrique

Bien que le dispositif puisse avoir une certaine protection ESD intégrée, il n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse. Une protection externe, telle que des résistances de limitation de courant en série et/ou des diodes de suppression de tension transitoire en parallèle, doit être envisagée dans la conception du circuit pour prévenir les dommages dus aux pointes de tension, aux connexions inverses ou à d'autres conditions de surcontrainte électrique.

7. Emballage et informations de commande

Les LED sont fournies dans un emballage résistant à l'humidité pour l'assemblage automatisé.

7.1 Spécifications de la bande porteuse et de la bobine

Les dispositifs sont emballés dans une bande porteuse gaufrée enroulée sur des bobines. La quantité chargée standard est de 2000 pièces par bobine, avec une quantité de commande minimale de 1000 pièces. Les dimensions détaillées des alvéoles de la bande porteuse, de la bande de couverture et de la bobine elle-même sont fournies dans la fiche technique pour assurer la compatibilité avec les équipements de placement automatique.

7.2 Étiquetage du produit

L'étiquette de la bobine contient des informations critiques pour la traçabilité et l'application correcte : Numéro de pièce client (CPN), Numéro de pièce fabricant (P/N), Numéro de lot, Quantité d'emballage (QTY) et les codes de bin spécifiques pour le Flux lumineux (CAT), la Couleur (HUE) et la Tension directe (REF). Le Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL-X) est également indiqué.

8. Considérations de conception d'application

8.1 Conception du circuit de commande

Sélectionnez un circuit ou un circuit intégré de commande de LED à courant constant approprié capable de délivrer jusqu'à 1A. Le pilote doit tenir compte de la plage de tension directe (2,95V-3,95V) et inclure les protections nécessaires (surintensité, surtempérature, circuit ouvert/court). Pour les applications flash, assurez-vous que le pilote peut gérer le courant d'impulsion crête élevé.

8.2 Conception optique

Le diagramme d'émission lambertien de 120 degrés convient à de nombreuses applications d'éclairage général. Pour les faisceaux focalisés (par exemple, torches), des optiques secondaires telles que des réflecteurs ou des lentilles seront nécessaires. La petite taille du boîtier facilite la conception de systèmes optiques compacts.

8.3 Conception thermique

Calculez la dissipation de puissance attendue (IF * VF) et utilisez la résistance thermique (Rth) pour estimer l'élévation de température de la jonction au-dessus du point de référence thermique du PCB. Assurez-vous que le dissipateur thermique du système est suffisant pour maintenir Tj dans des limites sûres, en particulier dans des environnements à température ambiante élevée ou dans des luminaires fermés. Un refroidissement actif (ventilateurs) peut être nécessaire pour un fonctionnement continu à haute puissance.

9. Comparaison et positionnement technique

Cette LED se positionne sur le marché grâce à sa combinaison de flux lumineux élevé (245 lm) et de haute efficacité (72 lm/W) dans un boîtier SMD présumé compact. Ses principaux points de différenciation incluent un large angle de vision de 120 degrés adapté à l'éclairage de zone, une structure de binning bien définie pour la cohérence de couleur et de flux, et la conformité à des normes environnementales strictes (RoHS, REACH, sans halogène). Comparée aux LED de puissance moyenne standard, elle offre une luminosité ponctuelle plus élevée, la rendant adaptée aux applications nécessitant une source lumineuse concentrée comme les flashes d'appareil photo. Comparée aux LED flash dédiées, elle peut offrir une meilleure efficacité et un angle de vision plus large pour les tâches d'éclairage général.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quelle est la différence entre les courants nominaux en mode torche et en mode impulsion ?

Le mode torche (350 mA max) fait référence au fonctionnement continu en courant continu. Le mode impulsion (1000 mA max) fait référence à des salves de courant élevé de courte durée comme utilisées dans les flashes d'appareil photo, avec des limites strictes sur la largeur d'impulsion, le cycle de service et le nombre de cycles pour éviter la surchauffe.

10.2 Pourquoi la gestion thermique est-elle si critique pour cette LED ?

Une dissipation de puissance élevée (jusqu'à ~4W à 1A) dans un petit boîtier conduit à un flux de chaleur élevé. Une température de jonction excessive accélère la dépréciation des lumens (diminution du rendement lumineux dans le temps) et peut déplacer les coordonnées de couleur. Elle peut également finalement provoquer une défaillance catastrophique. Un dissipateur thermique approprié est non négociable pour la fiabilité.

10.3 Puis-je alimenter cette LED directement avec une batterie lithium-ion ?

Non. La tension d'une batterie lithium-ion (typiquement 3,0V-4,2V) n'est pas régulée et peut dépasser la tension directe maximale de la LED ou provoquer un courant excessif. Un circuit de commande à courant constant est obligatoire pour garantir des performances stables, sûres et constantes.

10.4 Comment interpréter le numéro de pièce ELCS14G-NB5060J6J8293910-F3X ?

Le numéro de pièce encode des informations clés de bin : 'NB5060' indique le bin de couleur 5060 (CCT 5000-6000K). 'J6' indique le bin de flux lumineux (220-250 lm). '2932' (impliqué par le contexte dans le tableau des spécifications pour cette pièce) indique le bin de tension directe (2,95-3,25V). Le 'F3X' peut faire référence à une variante optique ou de boîtier spécifique.

11. Études de cas de conception et d'utilisation

11.1 Module de flash d'appareil photo mobile

Dans cette application, la LED est commandée par un circuit intégré de commande de flash dédié. La conception se concentre sur la délivrance d'un courant instantané très élevé (jusqu'à 1A en impulsion) pendant une courte durée (par exemple, 400ms) pour produire un flash lumineux. Les défis clés incluent la gestion thermique de la dissipation de puissance crête élevée dans l'espace confiné d'un téléphone mobile et s'assurer que le pilote peut fournir le courant requis à partir de la batterie. La haute efficacité de la LED aide à maximiser la luminosité du flash tout en minimisant la décharge de la batterie.

11.2 Lampe de travail portable ou torche

Pour une torche manuelle, plusieurs LED pourraient être utilisées sur un MCPCB. Un pilote à courant constant abaisseur ou élévateur (selon la configuration de la batterie) fournit des niveaux de luminosité ajustables. La conception met l'accent sur une gestion thermique robuste - le MCPCB est fixé à un boîtier en aluminium substantiel qui sert de dissipateur thermique. Le large angle de faisceau de 120 degrés fournit une bonne couverture de zone, réduisant potentiellement le besoin d'optiques complexes.

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 et d'Indium (InGaN) qui émet de la lumière bleue lorsqu'elle est polarisée en direct (électroluminescence). Cette lumière bleue est partiellement absorbée par une couche de phosphore YAG dopé au cérium (YAG:Ce) recouvrant la puce. Le phosphore convertit certains photons bleus en longueurs d'onde plus longues dans le spectre jaune/vert. 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 l'émission bleue et jaune, contrôlé par la composition et l'épaisseur du phosphore, détermine la température de couleur corrélée (CCT) - dans ce cas, blanc froid (5000-6000K).

13. Tendances et contexte technologiques

Le dispositif reflète les tendances actuelles de l'éclairage à semi-conducteurs : augmentation de l'efficacité lumineuse (lumens par watt), amélioration de la cohérence des couleurs grâce à un binning plus serré, et adhésion aux réglementations environnementales. La recherche d'un flux plus élevé à partir de boîtiers plus petits repousse les limites de la gestion thermique et de la technologie des phosphores. L'évolution future pourrait impliquer de nouveaux matériaux phosphores pour un IRC plus élevé et une meilleure stabilité des couleurs en fonction de la température et du temps, ainsi que des conceptions de boîtier à l'échelle de la puce (CSP) qui réduisent encore la taille du boîtier et la résistance thermique. L'intégration de ces LED haute luminosité dans des systèmes d'éclairage intelligents et connectés pour les applications IoT est également une tendance significative.