Fiche technique LED ELCH07-NB2025J5J7283910-F3H - Blanc chaud - 210lm @ 1A - 3.2V Typ - Angle de vision 120° - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes de la LED ELCH07-NB2025J5J7283910-F3H, un composant monté en surface haute performance conçu pour des applications d'éclairage exigeantes. Ce dispositif utilise la technologie de puce InGaN pour produire une lumière blanc chaud avec une température de couleur corrélée (CCT) comprise entre 2000K et 2500K. Ses objectifs de conception principaux sont une haute efficacité lumineuse dans un boîtier compact, le rendant adapté aux applications à espace limité nécessitant un éclairage brillant et de qualité.

Les avantages principaux de cette LED incluent un flux lumineux typique de 210 lumens sous un courant direct de 1000mA, résultant en une haute efficacité optique de 61,7 lumens par watt. Elle intègre une protection ESD robuste classée jusqu'à 8KV (HBM) et est conforme aux normes industrielles clés incluant RoHS, REACH et les exigences sans halogène. Les marchés cibles sont divers, englobant l'électronique grand public, l'éclairage automobile, l'éclairage général et les applications d'éclairage spécialisées où la fiabilité et la performance sont critiques.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

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.

• Courant direct continu (Mode torche): 350 mA. C'est le courant continu maximum que la LED peut supporter.
• Courant d'impulsion de crête: 1200 mA. Ce courant élevé n'est autorisé que sous des conditions d'impulsion spécifiques : largeur d'impulsion de 400 ms, temps d'arrêt de 3600 ms, pour un maximum de 30 000 cycles. Ceci est typique pour les applications de flash d'appareil photo.
• Température de jonction (Tj): 145 °C. La température maximale admissible au niveau de la jonction semi-conductrice. Dépasser cette limite risque d'entraîner une dégradation accélérée ou une défaillance.
• Température de fonctionnement & de stockage: -40°C à +85°C (fonctionnement), -40°C à +100°C (stockage).
• Dissipation de puissance (Mode impulsionnel): 4,74 W. La puissance maximale que le boîtier peut dissiper pendant le fonctionnement en impulsion, fortement dépendante de la gestion thermique.
• Angle de vision (2θ_1/2): 120 degrés. Cet angle de vision large indique un diagramme d'émission quasi-Lambertien, adapté à l'éclairage de surface.

Note critique: Il est fortement déconseillé de fonctionner à ou près de ces valeurs maximales absolues pendant de longues périodes, car cela réduira la fiabilité et risque d'endommager définitivement le composant. L'application simultanée de plusieurs valeurs maximales absolues n'est pas autorisée.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (Ts=25°C) et représentent la performance typique du dispositif.

• Flux lumineux (I_v): Minimum 180 lm, Typique 210 lm à I_F=1000mA. La tolérance de mesure est de ±10%.
• Tension directe (V_F): Plage de 2,85V à 3,95V à I_F=1000mA. La valeur typique est d'environ 3,2V. La tolérance de mesure est de ±0,1V. Toutes les données électriques et optiques sont testées en utilisant une impulsion de 50 ms pour minimiser les effets d'auto-échauffement.
• Température de couleur (CCT): 2000K à 2500K, définissant son apparence blanc chaud.

La performance est garantie par des tests de fiabilité de 1000 heures, avec pour critère une dégradation du flux lumineux inférieure à 30%. Tous les tests de fiabilité supposent une bonne gestion thermique utilisant une carte de circuit imprimé à âme métallique (MCPCB) de 1,0 cm x 1,0 cm.

2.3 Caractéristiques thermiques et de fiabilité

Une gestion thermique efficace est primordiale pour la performance et la longévité de la LED. Les paramètres thermiques clés incluent :

• Température de jonction (Tj max): 145°C.
• Température du substrat (T_s): Doit être maintenue à ou en dessous de 70°C lors du fonctionnement à I_F=1000mA. Ce paramètre est crucial pour la conception thermique du système.
• Température de soudage: Résiste à une température de crête de 260°C pendant le soudage par refusion.
• Cycles de refusion autorisés: 2 cycles maximum.
• Niveau de sensibilité à l'humidité (MSL): Niveau 1. C'est le niveau le plus robuste, indiquant une durée de vie illimitée en stockage à ≤30°C/85% HR avant nécessité de pré-séchage. Cela simplifie la manipulation et le stockage.

3. Explication du système de tri (Binning)

Pour assurer la cohérence de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en catégories (bins). Ce dispositif utilise un système de tri tridimensionnel.

3.1 Tri par tension directe

Les LED sont regroupées par leur chute de tension directe à 1000mA en trois catégories :

• Catégorie 2832: V_F= 2,85V à 3,25V
• Catégorie 3235: V_F= 3,25V à 3,55V
• Catégorie 3539: V_F= 3,55V à 3,95V

Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des caractéristiques électriques similaires pour une performance de pilote cohérente.

3.2 Tri par flux lumineux

Les LED sont triées par leur flux lumineux total à 1000mA :

• Catégorie J5: I_v= 180 lm à 200 lm
• Catégorie J6: I_v= 200 lm à 250 lm
• Catégorie J7: I_v= 250 lm à 300 lm

Le numéro de pièce "J5" indique que ce dispositif spécifique appartient à la catégorie de luminosité J5.

3.3 Tri par chromaticité (couleur)

La couleur est définie dans la région blanc chaud du diagramme de chromaticité CIE 1931. La catégorie "2025" dans le numéro de pièce correspond à une zone quadrilatère spécifique sur ce diagramme, garantissant que toutes les LED de cette catégorie ont des coordonnées de couleur (x, y) très similaires, résultant en une apparence de couleur blanc chaud cohérente entre 2000K et 2500K. La tolérance de mesure pour les coordonnées de couleur est de ±0,01.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Tension directe en fonction du courant direct (Courbe V-I)

La courbe V-I montre une relation non linéaire. La tension directe augmente avec le courant, partant d'environ 2,6V à très faible courant et atteignant environ 3,6V à 1200mA. Cette courbe est essentielle pour concevoir le circuit de limitation de courant ou le pilote à courant constant.

4.2 Flux lumineux relatif en fonction du courant direct

Le flux lumineux augmente de manière sous-linéaire avec le courant. Bien que la sortie augmente significativement de 0mA à 1000mA, le taux d'augmentation peut diminuer aux courants les plus élevés en raison de l'effet de chute d'efficacité (efficiency droop), un phénomène courant dans les LED où l'efficacité interne diminue aux densités de courant élevées. Cela souligne l'importance de fonctionner au courant recommandé pour une efficacité optimale.

4.3 Température de couleur corrélée (CCT) en fonction du courant direct

La CCT reste relativement stable sur toute la plage de courant de fonctionnement, variant légèrement entre environ 1900K et 2400K. Cette stabilité est cruciale pour les applications où une température de couleur constante est requise malgré un gradation ou des changements du courant d'alimentation.

4.4 Distribution spectrale et diagramme de rayonnement

Le graphique de distribution spectrale relative montre un large spectre d'émission caractéristique d'une LED blanche à conversion de phosphore, avec une longueur d'onde de crête (λ_p) dans la région bleue (de la puce InGaN) et une large émission jaune/rouge du phosphore. Le diagramme de rayonnement typique est Lambertien (loi du cosinus), confirmé par le diagramme polaire montrant un faisceau large et lisse avec un angle de vision de 120 degrés. L'intensité est presque identique sur les axes X et Y.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

La LED est fournie dans un boîtier pour montage en surface (SMD). Le dessin du boîtier (non reproduit ici mais référencé à la page 8 de la fiche technique) fournit les dimensions critiques incluant la longueur, la largeur, la hauteur et la disposition des plots de soudure. Les tolérances sont typiquement de ±0,1 mm sauf indication contraire. Le dessin inclut des caractéristiques clés telles que la forme de la lentille optique, le marquage de la cathode et l'empreinte de pastille de soudure recommandée pour la conception de PCB, ce qui est vital pour assurer un soudage correct, une conduction thermique et un alignement optique appropriés.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

• Soudage par refusion: Le dispositif peut supporter une température de soudage de crête de 260°C. Il est classé pour un maximum de 2 cycles de refusion.
• Gestion thermique: Comme spécifié, la température du substrat ne doit pas dépasser 70°C à 1000mA. Cela nécessite l'utilisation d'un PCB approprié (par exemple, MCPCB ou une conception avec suffisamment de vias thermiques) et éventuellement un dissipateur thermique supplémentaire selon le cycle de service de l'application et les conditions ambiantes.
• Stockage: En tant que dispositif MSL Niveau 1, aucun stockage sec spécial n'est requis dans des conditions d'usine normales (≤30°C/85% HR).
• Manipulation: Les précautions ESD standard doivent être observées en raison de la protection ESD intégrée, qui est classée jusqu'à 8KV mais peut toujours être vulnérable à des événements de plus haute énergie.

7. Conditionnement et informations de commande

Les LED sont fournies sur bandes porteuses embossées pour l'assemblage automatisé pick-and-place. Chaque bobine contient 2000 pièces, avec une quantité de commande minimale de 1000 pièces. La bande porteuse a des dimensions spécifiées dans la fiche technique et inclut des indicateurs de polarité pour assurer l'orientation correcte pendant l'assemblage. L'étiquetage du produit sur la bobine inclut des champs pour le Numéro de pièce client (CPN), le Numéro de pièce fabricant (P/N), le Numéro de lot, la Quantité et les trois codes de tri : CAT (Catégorie de flux lumineux), HUE (Catégorie de couleur) et REF (Catégorie de tension directe), ainsi que le niveau MSL.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Flash d'appareil photo mobile: La capacité de courant d'impulsion élevé (1200mA) et le flux lumineux élevé la rendent idéale pour une utilisation comme flash stroboscopique ou torche dans les appareils mobiles.
• Éclairage général: Éclairage intérieur, éclairage décoratif, éclairage de marche, signaux de sortie et autres éclairages architecturaux ou d'accentuation.
• Rétroéclairage: Adaptée aux unités de rétroéclairage d'affichage TFT nécessitant une lumière blanc chaud.
• Éclairage automobile: Applications intérieures (éclairage d'ambiance, éclairage du tableau de bord) et extérieures (selon les exigences de qualification automobile spécifiques).

8.2 Considérations de conception

• Conception du pilote: Utilisez un pilote à courant constant adapté à la catégorie de tension directe et au courant de fonctionnement souhaité (par exemple, 350mA pour un fonctionnement continu, jusqu'à 1200mA pour un flash impulsionnel).
• Conception thermique: C'est l'aspect le plus critique. Calculez la résistance thermique nécessaire de la jonction de la LED à l'ambiance pour maintenir T_jet T_sdans les limites. L'utilisation de MCPCBs ou de substrats métalliques isolés (IMS) est fortement recommandée pour les applications à courant élevé.
• Conception optique: Le diagramme Lambertien de 120 degrés est bon pour un éclairage large et uniforme. Pour des faisceaux focalisés, des optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) seront nécessaires.

9. Comparaison et différenciation technique

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

• Haute efficacité en blanc chaud: Atteindre 61,7 lm/W dans une plage de CCT blanc chaud (2000-2500K) est un point de performance notable, car l'efficacité diminue souvent dans les CCT plus chauds par rapport au blanc froid.
• Robustesse aux impulsions: La capacité d'impulsion de 1200mA dans des conditions définies est spécifiquement adaptée aux applications de flash d'appareil photo, ce qui est une exigence spécialisée.
• Protection ESD intégrée de haut niveau: La protection 8KV HBM est supérieure au niveau industriel typique, offrant une plus grande robustesse lors de la manipulation et en utilisation finale.
• Conformité complète: Conforme aux normes RoHS, REACH et Sans Halogène, ce qui est essentiel pour l'électronique moderne, en particulier sur les marchés grand public et automobile.

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

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

R: La Valeur Maximale Absolue pour le courant direct continu est de 350mA. La valeur de 1000mA est une condition de test pour spécifier le flux lumineux et est typiquement associée à un fonctionnement impulsionnel (comme un flash). Pour un fonctionnement continu, vous ne devez pas dépasser 350mA et devez assurer que la température du substrat (T_s) reste à ou en dessous de 70°C grâce à une gestion thermique efficace.

Q: Que signifie le "2025" dans le numéro de pièce ?

R: Il fait référence à la catégorie de chromaticité (couleur). Les LED de cette catégorie auront des coordonnées de couleur dans une zone définie sur le diagramme CIE, produisant une couleur blanc chaud avec une Température de Couleur Corrélée entre 2000K et 2500K.

Q: Combien de ces LED puis-je faire fonctionner en série sur une alimentation 12V ?

R: Avec une V_Ftypique de ~3,2V, vous pourriez théoriquement faire fonctionner 3 LED en série (3 * 3,2V = 9,6V), laissant une marge pour le régulateur de courant. Cependant, vous devez tenir compte des V_Fmaximale et minimale de la catégorie (2,85V à 3,95V) et concevoir le pilote pour gérer cette plage sur toutes les unités de la chaîne série.

Q: Un dissipateur thermique est-il nécessaire ?

R: Pour toute opération au-dessus de faibles courants, oui. La fiche technique indique explicitement que la température du substrat doit être ≤ 70°C à 1000mA et toutes les données de fiabilité sont basées sur l'utilisation d'une MCPCB de 1cm². Pour un fonctionnement continu à des courants plus faibles, une analyse thermique est toujours requise pour s'assurer que T_j <145°C.

11. Exemple pratique d'utilisation

Cas de conception : Lampe de travail portable

Un concepteur crée une lampe de travail à haute puissance alimentée par batterie. Il choisit cette LED pour son flux lumineux élevé et sa couleur blanc chaud, plus agréable pour les yeux. Il prévoit d'utiliser une batterie Li-ion 3,7V. Pour alimenter la LED, il sélectionne un pilote élévateur à courant constant réglé à 300mA (en dessous du maximum continu de 350mA) pour assurer une bonne efficacité et longévité. Il conçoit un PCB en aluminium compact servant à la fois de support de circuit et de dissipateur thermique, en s'assurant que la pastille thermique de la LED est correctement soudée à une grande zone de cuivre connectée à des vias thermiques. Le large angle de faisceau de 120 degrés fournit une bonne couverture de surface sans optique supplémentaire. Le classement MSL Niveau 1 simplifie le processus d'assemblage dans son usine de fabrication.

12. Introduction au 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 à l'intérieur de la puce, émettant des photons principalement dans la région bleue du spectre. Cette lumière bleue frappe ensuite une couche de phosphore (typiquement YAG:Ce ou similaire) déposée sur ou près de la puce. Le phosphore absorbe une partie de la lumière bleue et la ré-émet sous forme de lumière jaune et rouge. Le mélange de la lumière bleue restante et de la lumière à large spectre jaune/rouge du phosphore est perçu par l'œil humain comme de la lumière blanche. Le rapport exact entre la lumière bleue et la lumière convertie par le phosphore détermine la Température de Couleur Corrélée (CCT) ; une teneur plus élevée en rouge/jaune résulte en une lumière blanche "plus chaude", comme c'est le cas avec ce dispositif de 2000-2500K.

13. Tendances technologiques

L'industrie des LED continue d'évoluer selon plusieurs axes clés pertinents pour ce type de dispositif :

• Augmentation de l'efficacité (lm/W): Les améliorations continues de l'épitaxie des puces, de la technologie des phosphores et de la conception des boîtiers conduisent à une plus grande efficacité lumineuse, réduisant la consommation d'énergie et la charge thermique pour le même flux lumineux.
• Amélioration de la qualité et de la cohérence des couleurs: Les progrès dans les systèmes de phosphores et les processus de tri conduisent à des tolérances de couleur plus serrées (zones de tri plus petites) et à des valeurs d'Indice de Rendu des Couleurs (IRC) plus élevées, même pour les LED blanc chaud.
• Densité de puissance et fiabilité accrues: Les matériaux des boîtiers et les technologies d'interface thermique s'améliorent, permettant des courants d'alimentation et des dissipations de puissance plus élevés tout en maintenant ou en améliorant la durée de vie (métriques L70, L90).
• Intégration et miniaturisationIl existe une tendance à intégrer plusieurs puces LED, pilotes et circuits de contrôle dans des modules uniques plus intelligents. Cependant, les LED discrètes haute puissance comme celle-ci restent essentielles pour les applications nécessitant une flexibilité maximale en conception optique et thermique.
• Performance en impulsion pour la détection: Pour les applications au-delà de l'éclairage, comme le LiDAR ou la lumière structurée pour la détection 3D, la capacité à gérer des impulsions très courtes et à haut courant avec un timing précis devient de plus en plus importante.