Fiche technique LED ELCS14G-NB2530J6J7293910-F3Y - Boîtier 2.5x3.0mm - Tension 2.95-3.95V - Flux lumineux 220lm @1A - Blanc chaud 2500-3000K - Document Technique Français

13. Tendances technologiques

1. Vue d'ensemble du produit La ELCS14G-NB2530J6J7293910-F3Y est une LED à montage en surface haute performance conçue pour des applications nécessitant un flux lumineux élevé et une excellente efficacité dans un facteur de forme compact. Ce composant utilise la technologie de puce InGaN pour produire une lumière blanc chaud avec une température de couleur corrélée (CCT) comprise entre 2500K et 3000K. Ses principaux objectifs de conception sont de fournir un flux lumineux élevé tout en conservant un encombrement réduit, ce qui la rend adaptée aux conceptions où l'espace est limité. Les avantages principaux de cette LED incluent un flux lumineux typique de 220 lumens à un courant d'alimentation de 1000mA, résultant en une efficacité optique élevée d'environ 63,77 lumens par watt. Les marchés cibles sont divers, couvrant l'électronique grand public, l'éclairage général et les applications d'éclairage spécialisées où la fiabilité et les performances sont critiques.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues Le composant est spécifié pour fonctionner dans des limites strictes afin d'assurer une fiabilité à long terme. Les valeurs maximales absolues définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le courant direct continu pour un fonctionnement en mode continu (torche) est de 350mA. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant d'impulsion crête de 1000mA est autorisé sous un cycle de service spécifique (400ms allumé, 3600ms éteint, pour 30000 cycles). La température de jonction maximale est de 145°C, avec une plage de température de fonctionnement de -40°C à +85°C. Le composant peut supporter une température de soudage de 260°C pour un maximum de deux cycles de refusion. Il est important de noter que ces LED ne sont pas conçues 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 clé pour la conception de la gestion thermique.

2.2 Caractéristiques électro-optiques Les principaux paramètres de performance sont mesurés dans des conditions contrôlées avec une température de plot de soudure (Ts) de 25°C. La caractéristique principale est le flux lumineux (Iv), qui a une valeur typique de 220 lumens à un IF de 1000mA, avec un minimum de 200 lm et un maximum de 300 lm selon la structure de classement. La tension directe (VF) à ce courant varie de 2,95V (Min) à 3,95V (Max), avec une valeur typique de 3,45V. La température de couleur corrélée est centrée autour de 2750K, avec une plage de 2500K à 3000K. Toutes les données électriques et optiques sont testées en utilisant une condition d'impulsion de 50ms pour minimiser les effets d'auto-échauffement pendant la mesure, garantissant que les données représentent la performance de la LED avant une élévation thermique significative.

3. Explication du système de classement (Binning)

Le produit est classé selon trois paramètres clés : le flux lumineux, la tension directe et la chromaticité (coordonnées de couleur). Ce classement garantit une cohérence dans la conception des applications.

3.1 Classement du flux lumineux

Le flux lumineux est classé sous le code 'J6'. Cette classe spécifie une plage de flux lumineux allant d'un minimum de 200 lm à un maximum de 300 lm lorsqu'elle est alimentée à 1000mA, la valeur typique étant de 220 lm.

3.2 Classement de la tension directe

La tension directe est classée sous le code '2939'. Cette classe définit une plage de VF allant de 2.95V à 3.95V à 1000mA, avec une valeur typique de 3.45V.

3.3 Classement de la chromaticité

La couleur est classée sous le code '2530'. Cela fait référence à une région spécifique du diagramme de chromaticité CIE 1931 correspondant à un blanc chaud avec une CCT comprise entre 2500K et 3000K. La structure de la classe est définie par des limites de coordonnées (x, y) spécifiques pour garantir la cohérence des couleurs. 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 La relation entre la tension directe (VF) et le courant direct (IF) est non linéaire, typique du comportement d'une diode. La courbe montre que VF augmente avec IF. Les concepteurs utilisent cette courbe pour estimer la chute de tension aux bornes de la LED à différents courants de fonctionnement, ce qui est crucial pour la conception du circuit d'alimentation et les calculs de dissipation de puissance.

4.2 Flux lumineux relatif en fonction du courant direct Cette courbe illustre la sortie lumineuse relative au courant d'alimentation. Initialement, le flux lumineux augmente presque linéairement avec le courant mais peut montrer des signes de baisse d'efficacité (efficacité réduite) à des courants plus élevés, souvent dus à une augmentation de la température de jonction et à d'autres effets de physique des semi-conducteurs. Cette courbe aide à déterminer le point de fonctionnement optimal pour équilibrer la luminosité et l'efficacité.

4.3 CCT en fonction du courant direct La température de couleur corrélée peut varier avec le courant d'alimentation. Cette courbe montre la variation de la CCT sur la plage de courant de fonctionnement. Pour cette LED blanc chaud, la CCT reste relativement stable sur la plage de courant, restant entre environ 2500K et 3000K, ce qui est important pour les applications où une apparence de couleur constante est requise.

4.4 Distribution spectrale relative Le graphique de distribution spectrale de puissance (SPD) montre l'intensité de la lumière émise à chaque longueur d'onde. Pour une LED blanche, cela montre généralement un large pic bleu provenant de la puce InGaN et une émission jaune/rouge plus large provenant du phosphore. La longueur d'onde de crête (λp) et la forme du spectre déterminent les propriétés de rendu des couleurs de la lumière.

4.5 Diagramme de rayonnement typique Le diagramme de rayonnement polaire indique la distribution spatiale de la lumière. Ce dispositif 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), où l'intensité tombe à la moitié de la valeur de crête, est spécifié à 120 degrés (tolérance de ±5°). Cet angle de vision large est adapté aux applications d'éclairage général.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier La LED est logée dans un boîtier compact à montage en surface (SMD). Les dimensions du boîtier sont de 2,5 mm de longueur et 3,0 mm de largeur, comme indiqué par le '2530' dans la référence. Le dessin coté détaillé fournit les mesures exactes pour le corps de la LED, les plots de soudure (anode et cathode) et toute caractéristique mécanique. La polarité est clairement indiquée sur le boîtier, généralement par un indicateur de cathode. La conception du plot de soudure est cruciale à la fois pour la connexion électrique et, plus important encore, pour la dissipation thermique. Une empreinte appropriée sur le PCB assure une bonne fiabilité des soudures et un transfert thermique optimal de la jonction de la LED vers la carte de circuit imprimé.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Soudage par refusion Le composant est spécifié pour une température de soudage maximale de 260°C et peut supporter un maximum de deux cycles de refusion. Il est essentiel de suivre le profil de refusion recommandé pour éviter un choc thermique, qui peut provoquer la fissuration du boîtier ou un délaminage interne. La température de crête et le temps au-dessus du liquidus doivent être contrôlés.

6.2 Stockage et manipulation Les LED sont sensibles à l'humidité (niveau MSL spécifié). Le sac anti-humidité ne doit pas être ouvert avant que les composants ne soient prêts à être utilisés. Si le sac est ouvert ou si la durée de vie au sol spécifiée est dépassée, un préconditionnement par cuisson (par exemple, 60±5°C pendant 24 heures) est nécessaire pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant la refusion.

6.3 Gestion thermique Une gestion thermique efficace est primordiale pour maintenir les performances et la longévité. La LED doit être montée sur un PCB à âme métallique (MCPCB) approprié ou sur un autre substrat à bonne conductivité thermique. La résistance thermique de 8,5°C/W est de la jonction au plot de soudure ; la résistance thermique totale du système vers l'ambiant doit être gérée pour maintenir la température de jonction bien en dessous de la valeur maximale de 145°C, en particulier pendant un fonctionnement continu. Il faut éviter de fonctionner à la température maximale pendant de longues périodes (dépassant 1 heure).

6.4 Protection électrique Bien que le dispositif puisse avoir une certaine protection ESD, il n'est pas conçu pour une polarisation inverse. Une résistance série externe ou un pilote à courant constant est essentiel pour limiter le courant et se protéger contre les transitoires de tension. Sans limitation de courant, une petite augmentation de la tension peut provoquer une augmentation importante, potentiellement destructrice, du courant.

7. Conditionnement et informations de commande Les LED sont fournies dans un emballage résistant à l'humidité. Elles sont généralement livrées sur bandes porteuses embossées, qui sont ensuite enroulées sur des bobines. Une bobine standard contient 3000 pièces, avec une quantité minimale de commande de 1000 pièces. L'étiquetage du produit sur la bobine comprend des informations critiques : la référence (P/N), le numéro de lot (LOT NO), la quantité d'emballage (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 (MSL-X). Les dimensions de la bande porteuse et de la bobine sont fournies pour faciliter la configuration des machines de placement automatique.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Flash d'appareil photo mobile :

La capacité de courant pulsé élevé (1000mA) et le flux lumineux élevé la rendent adaptée aux applications de flash/stroboscope dans les smartphones et appareils photo numériques.

Lampe torche et éclairage portable :

Utilisée dans les caméras vidéo numériques, les lampes torches portatives et autres dispositifs d'éclairage portables.

Éclairage général et décoratif :

Idéale pour l'éclairage intérieur, l'éclairage d'accentuation, les lumières de marche, les signaux de sortie et autres applications architecturales ou décoratives bénéficiant d'une lumière blanc chaud.

Rétroéclairage TFT :

Peut être utilisée comme source de rétroéclairage haute luminosité pour les affichages de petite à moyenne taille.

Éclairage automobile :

Adaptée aux applications automobiles intérieures (éclairage d'ambiance, lampes de lecture) et extérieures (éclairage auxiliaire), sous réserve de respecter les normes automobiles pertinentes.

8.2 Considérations de conception

Sélection du pilote :

Utilisez un pilote à courant constant adapté au courant de fonctionnement souhaité (jusqu'à 350mA DC ou 1000mA pulsé). Assurez-vous que la tension de conformité du pilote dépasse la VF maximale de la LED.

• Conception du PCB :Concevez le PCB avec une surface de cuivre adéquate ou des vias thermiques sous les plots de la LED pour servir de dissipateur thermique. Ceci est crucial pour dissiper les plusieurs watts de chaleur générés (Puissance ≈ VF * IF).
• Conception optique :L'angle de vision lambertien de 120 degrés peut nécessiter des optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) pour obtenir les diagrammes de faisceau souhaités pour des applications spécifiques comme le flash ou les projecteurs.
• Cohérence des couleurs :Pour les applications nécessitant un appariement de couleurs précis, utilisez des LED du même lot de production ou spécifiez des exigences de classement strictes.
• 9. Comparaison et différenciation technique Comparée aux LED de puissance moyenne standard, ce dispositif offre un flux lumineux significativement plus élevé pour sa taille de boîtier (2,5x3,0mm). Son efficacité typique de ~64 lm/W à 1A est compétitive. Les principaux points de différenciation sont sa combinaison de flux élevé, de température de couleur blanc chaud dans un boîtier SMD compact et de spécifications robustes pour le fonctionnement en impulsions. Elle occupe une niche entre les LED plus petites et de plus faible puissance et les LED COB (Chip-on-Board) plus grandes et de plus haute puissance. La structure de classement définie pour le flux, la tension et la couleur fournit aux concepteurs des performances prévisibles, réduisant le besoin d'un étalonnage système étendu.10. Questions fréquemment posées (Basées sur les paramètres techniques)
• Q : Quelle est la différence entre le courant direct continu (350mA) et le courant d'impulsion crête (1000mA) ?R : Le courant direct continu (350mA) est le courant maximum qui peut être appliqué en continu sans risque d'endommagement. Le courant d'impulsion crête (1000mA) est un courant beaucoup plus élevé qui ne peut être appliqué que pendant de très courtes durées (400ms dans ce cas) avec un long temps d'arrêt (3600ms) pour permettre à la jonction de refroidir. Ceci est typique des applications de flash d'appareil photo.

Q : Comment interpréter la classe de flux lumineux 'J6' (200-300 lm) ?

• R : Cela signifie que toute LED étiquetée avec la classe J6 aura un flux lumineux mesuré entre 200 et 300 lumens lorsqu'elle est testée à 1000mA. La valeur typique est de 220 lm. Pour la conception, utiliser la valeur minimale (200 lm) est conservateur pour garantir un flux lumineux minimum.Q : Pourquoi la gestion thermique est-elle si fortement soulignée ?
• R : Les performances de la LED se dégradent avec l'augmentation de la température de jonction. Le flux lumineux diminue, la tension directe varie et la couleur peut changer. Plus critique encore, le fonctionnement à haute température réduit considérablement la durée de vie de la LED. La résistance thermique de 8,5°C/W est le chemin de la jonction semi-conductrice à votre plot de soudure ; vous devez concevoir le reste du chemin (PCB, dissipateur) pour garder la jonction froide.Q : Puis-je alimenter cette LED directement à partir d'une alimentation 3,3V ou 5V ?
• R : Non. Les LED sont des dispositifs à commande de courant. La connecter directement à une source de tension provoquera un courant non contrôlé, dépassant probablement les valeurs maximales et détruisant instantanément la LED. Vous devez utiliser un mécanisme de limitation de courant, tel qu'un pilote à courant constant ou une résistance série calculée en fonction de la tension d'alimentation et de la VF de la LED.11. Exemples pratiques d'utilisation
• Cas 1 : Module de flash d'appareil photo de smartphone :Un concepteur crée un flash à double LED pour un smartphone. Il utilise deux de ces LED alimentées en parallèle par un circuit intégré pilote de flash dédié. Le pilote fournit le courant pulsé de 1000mA pendant une durée contrôlée par le logiciel de l'appareil photo. La taille compacte permet de placer le module à côté de l'objectif de l'appareil photo. Il conçoit un petit plot métallique sur le PCB flexible sous les LED pour gérer la chaleur générée pendant une séquence de flash.

Cas 2 : Éclairage de marches architectural :

Pour éclairer les marches d'escalier dans un bâtiment commercial, un ingénieur conçoit un profilé en aluminium bas avec un canal. Plusieurs LED sont espacées le long du canal, alimentées par un pilote LED à courant constant à 300mA (en dessous du maximum continu) pour un fonctionnement continu. La lumière blanc chaud (2750K) offre une bonne visibilité et une ambiance agréable. Le profilé en aluminium sert à la fois de boîtier et de dissipateur thermique, assurant une fiabilité à long terme.

12. Introduction au principe de fonctionnement Cette LED est une source de lumière à l'état solide basée sur la physique des semi-conducteurs. Elle utilise une puce de nitrure de gallium-indium (InGaN) qui émet de la lumière bleue lorsque les électrons et les trous se recombinent à travers la bande interdite de la puce lors de l'application d'une tension directe (électroluminescence). Cette lumière bleue est ensuite partiellement convertie en longueurs d'onde plus longues (jaune, rouge) par une couche de matériau phosphor déposée sur ou près de la puce. Le mélange de la lumière bleue restante et de la lumière convertie par le phosphore donne la perception d'une lumière blanche. Les rapports spécifiques de la composition du phosphore déterminent la température de couleur corrélée (CCT) et l'indice de rendu des couleurs (IRC) de la lumière blanche émise.

13. Tendances technologiques La tendance générale de la technologie LED va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une qualité de couleur améliorée (IRC plus élevé et cohérence des couleurs plus précise) et une densité de puissance accrue (plus de lumière à partir de boîtiers plus petits). Il y a également une forte poussée pour une fiabilité améliorée et des durées de vie plus longues sous des températures de fonctionnement plus élevées. En matière de boîtiers, les avancées visent à améliorer l'efficacité d'extraction de la lumière et la gestion thermique au sein du boîtier lui-même. Pour les LED blanches, la technologie des phosphores continue d'évoluer pour fournir des performances plus stables en fonction de la température et du temps, et pour permettre une plus large gamme de températures de couleur et de qualités spectrales. Le dispositif décrit dans cette fiche technique représente un point mature dans ces tendances en cours, offrant un équilibre entre performance, taille et coût pour ses applications cibles.

A: The DC forward current (350mA) is the maximum current that can be applied continuously without risking damage. The peak pulse current (1000mA) is a much higher current that can only be applied for very short durations (400ms in this case) with a long off time (3600ms) to allow the junction to cool. This is typical for camera flash applications.

Q: How do I interpret the luminous flux bin 'J6' (200-300 lm)?

A: This means any LED labeled with bin J6 will have a measured luminous flux between 200 and 300 lumens when tested at 1000mA. The typical value is 220 lm. For design, using the minimum value (200 lm) is conservative for ensuring minimum light output.

Q: Why is thermal management so emphasized?

A> LED performance degrades with increasing junction temperature. Luminous output decreases, forward voltage shifts, and color can change. More critically, operating at high temperatures drastically reduces the LED's lifetime. The 8.5°C/W thermal resistance is the path from the semiconductor junction to your solder pad; you must design the rest of the path (PCB, heatsink) to keep the junction cool.

Q: Can I drive this LED directly from a 3.3V or 5V supply?

A: No. LEDs are current-driven devices. Connecting it directly to a voltage source will cause an uncontrolled current to flow, likely exceeding the maximum ratings and destroying the LED instantly. You must use a current-limiting mechanism, such as a constant-current driver or a series resistor calculated based on the supply voltage and the LED's VF.

. Practical Use Case Examples

Case 1: Smartphone Camera Flash Module:A designer is creating a dual-LED flash for a smartphone. They use two of these LEDs driven in parallel by a dedicated flash driver IC. The driver provides the 1000mA pulsed current for a duration controlled by the camera software. The compact size allows them to fit the module next to the camera lens. They design a small metal slug on the flex PCB under the LEDs to manage the heat generated during a flash sequence.

Case 2: Architectural Step Lighting:For illuminating stair treads in a commercial building, an engineer designs a low-profile aluminum extrusion with a channel. Multiple LEDs are spaced along the channel, driven by a constant-current LED driver at 300mA (below the DC max) for continuous operation. The warm white light (2750K) provides good visibility and ambiance. The aluminum extrusion acts as both a housing and a heatsink, ensuring long-term reliability.

. Operating Principle Introduction

This LED is a solid-state light source based on semiconductor physics. It uses an Indium Gallium Nitride (InGaN) chip that emits blue light when electrons and holes recombine across the chip's bandgap upon application of a forward voltage (electroluminescence). This blue light is then partially converted to longer wavelengths (yellow, red) by a layer of phosphor material deposited on or near the chip. The mixture of the remaining blue light and the phosphor-converted light results in the perception of white light. The specific ratios of the phosphor composition determine the correlated color temperature (CCT) and color rendering index (CRI) of the emitted white light.

. Technology Trends

The general trend in LED technology is towards higher efficacy (more lumens per watt), improved color quality (higher CRI and more precise color consistency), and increased power density (more light from smaller packages). There is also a strong drive for improved reliability and longer lifetimes under higher operating temperatures. In packaging, advancements aim to improve light extraction efficiency and thermal management within the package itself. For white LEDs, phosphor technology continues to evolve to provide more stable performance over temperature and time, and to enable a wider range of color temperatures and spectral qualities. The device described in this datasheet represents a mature point in these ongoing trends, offering a balance of performance, size, and cost for its target applications.