Fiche technique LED ELCS14B-KB4050J6J9283910-F4Z - LED blanche haute efficacité - 250lm @ 1A - 3.95V Max - Puissance impulsionnelle 5.9W - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) blanche haute performance pour montage en surface. Le composant est conçu pour des applications nécessitant un flux lumineux élevé et une grande efficacité dans un facteur de forme compact. Ses principaux avantages incluent un flux lumineux typique élevé de 250 lumens sous un courant de commande de 1 Ampère, résultant en une efficacité optique impressionnante de 73,5 lumens par Watt. La LED intègre une protection ESD robuste, la rendant adaptée à la manipulation dans divers environnements d'assemblage. Elle est entièrement conforme aux normes environnementales et de sécurité modernes, notamment RoHS, REACH de l'UE et les exigences sans halogène. Les marchés cibles principaux englobent les sous-systèmes d'appareils mobiles, l'électronique grand public, l'éclairage général et l'éclairage automobile, intérieur et extérieur.

2. Paramètres et spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les limites opérationnelles du composant sont définies pour garantir la fiabilité et éviter les dommages permanents. Les valeurs clés incluent un courant direct continu (mode Torche) de 350 mA et une capacité de courant d'impulsion crête de 1500 mA dans des conditions spécifiées (durée max 400 ms, cycle de service max 10 %). La température de jonction ne doit pas dépasser 150°C. Le composant peut supporter une impulsion ESD jusqu'à 2 KV selon la norme JEDEC JS-001-2017 (HBM). La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C. Il est crucial d'éviter l'application simultanée de plusieurs paramètres aux valeurs maximales et un fonctionnement prolongé à ces limites pour prévenir une dégradation de la fiabilité.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Toutes les données électro-optiques sont spécifiées à une température de pastille de soudure (Ts) de 25°C. Les principales métriques de performance sont les suivantes :

• Flux lumineux (Iv) :220 lm (Min), 250 lm (Typ) à IF=1000mA. Tolérance de mesure de ±10 %.
• Tension directe (VF) :2,85V (Min), 3,95V (Max) à IF=1000mA. Tolérance de mesure de ±0,1V. Les données électriques et optiques sont testées dans des conditions d'impulsion de 50 ms.
• Température de couleur corrélée (CCT) :S'étend de 4000K à 5000K, avec une valeur typique de 4500K, la plaçant dans la région du blanc neutre.
• Indice de rendu des couleurs (IRC) :Minimum de 80, avec une valeur typique de 83. Tolérance de mesure de ±2.
• Angle de vision (2θ1/2) :120 degrés, avec une tolérance de ±5°. Cet angle de vision large est caractéristique d'un diagramme de rayonnement lambertien.

2.3 Considérations thermiques et de fiabilité

Une gestion thermique adéquate est primordiale pour la performance et la longévité. La température maximale admissible du substrat (Ts) est de 70°C lors d'un fonctionnement à 1000mA. Le composant peut supporter un soudage à 260°C pour un maximum de deux cycles de refusion. Tous les paramètres spécifiés sont garantis par des tests de fiabilité de 1000 heures, avec pour critère une dégradation du flux lumineux inférieure à 30 %. Ce test est réalisé sous une bonne gestion thermique en utilisant une carte de circuit imprimé à âme métallique (MCPCB) de 1,0 x 1,0 cm².

3. Explication du système de classement (binning)

Les LED sont triées (classées) sur la base de trois paramètres clés pour assurer la cohérence au sein d'une application. Les codes de classement font partie du code de commande du produit (par exemple, J6, 4050, 2832 dans ELC...J6J9283910).

3.1 Classement par flux lumineux

Les LED sont regroupées selon leur flux lumineux total à 1000mA. La structure de classement est la suivante :

• Classe J6 :Flux lumineux de 220 lm à 250 lm.
• Classe J7 :Flux lumineux de 250 lm à 300 lm.
• Classe J8 :Flux lumineux de 300 lm à 330 lm.
• Classe J9 :Flux lumineux de 330 lm à 360 lm.

Le composant fourni appartient à la classe J6.

3.2 Classement par tension directe

Les LED sont catégorisées selon leur chute de tension à 1000mA pour faciliter la conception du pilote et la gestion de l'alimentation.

• Classe 2832 :Tension directe de 2,85V à 3,25V.
• Classe 3235 :Tension directe de 3,25V à 3,55V.
• Classe 3539 :Tension directe de 3,55V à 3,95V.

Le composant fourni appartient à la classe de tension 2832.

3.3 Classement par chromaticité (couleur)

Les coordonnées de couleur sur le diagramme de chromaticité CIE 1931 sont étroitement contrôlées. Le composant utilise la classe de couleur "4050", qui définit une zone quadrilatère spécifique sur le diagramme garantissant que la lumière blanche émise se situe dans un espace colorimétrique cohérent. Les coordonnées de couleur sont mesurées à IF=1000mA avec une tolérance de ±0,01. Cette classe correspond à la plage de température de couleur corrélée de 4000K à 5000K.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Distribution spectrale

La courbe de distribution spectrale relative (montrée dans la fiche technique) est typique d'une LED blanche à conversion de phosphore. Elle présente un pic bleu primaire provenant de la puce InGaN (la longueur d'onde λp serait spécifiée, par exemple autour de 450-455nm) et une large bande d'émission secondaire dans la région jaune-vert-rouge provenant du phosphore. La combinaison produit de la lumière blanche. La forme exacte et les longueurs d'onde de pic déterminent la CCT et l'IRC.

4.2 Diagramme de rayonnement

Le diagramme de rayonnement polaire typique confirme une distribution lambertienne. L'intensité lumineuse relative est tracée en fonction de l'angle de vision. Le diagramme montre que l'intensité est maximale à 0° (perpendiculaire à la surface émettrice) et diminue suivant une loi cosinusoïdale, atteignant la moitié de la valeur de crête à ±60° par rapport à l'axe central, définissant l'angle de vision total de 120°.

4.3 Caractéristiques directes

Bien que les graphiques spécifiques pour la Tension directe en fonction du Courant et le Flux lumineux relatif en fonction du Courant soient marqués "TBD" (À Déterminer) dans cette fiche technique préliminaire, leur comportement général est standard pour les LED. La tension directe (VF) augmente de manière logarithmique avec le courant. Le flux lumineux relatif augmente généralement de manière sous-linéaire avec le courant, et l'efficacité (lumens par watt) atteint souvent un pic à un courant inférieur au courant maximal nominal. La Température de Couleur Corrélée (CCT) peut également légèrement varier avec le courant de commande en raison des changements de température de jonction et d'efficacité du phosphore.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est fournie dans un boîtier pour montage en surface (SMD). La fiche technique inclut des dessins dimensionnés détaillés (vues de dessus, de côté et de dessous) en millimètres. Les dimensions clés incluent généralement la longueur, la largeur, la hauteur du boîtier, les dimensions des pastilles et leur espacement. Les tolérances sont généralement de ±0,05mm sauf indication contraire. La vue de dessous montre clairement les marquages des pastilles anode et cathode pour une conception d'empreinte PCB et une polarité d'assemblage correctes.

5.2 Identification de la polarité

Une polarité correcte est essentielle pour le fonctionnement. Le boîtier présente des pastilles ou marquages asymétriques (visibles sur le dessin de vue de dessous) pour distinguer l'anode (+) de la cathode (-). L'empreinte PCB doit être conçue pour correspondre à cette asymétrie afin d'éviter un placement incorrect.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Le composant est adapté aux procédés de soudage par refusion. La température de soudage maximale est de 260°C, et il peut supporter un maximum de deux cycles de refusion. Les concepteurs doivent respecter un profil de refusion standard sans plomb, en veillant à ce que la température de crête et le temps au-dessus du liquidus soient contrôlés pour éviter les dommages thermiques à la puce LED, au phosphore ou au boîtier.

6.2 Sensibilité à l'humidité et stockage

La LED est classée au Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) 1. Cela signifie qu'elle a une durée de vie illimitée en stockage dans des conditions ≤30°C / 85 % d'Humidité Relative. Cependant, les bonnes pratiques doivent toujours être suivies :

• Avant ouverture :Stocker le sachet scellé étanche à l'humidité à ≤30°C / <90 % HR.
• Après ouverture :Utiliser les composants rapidement. S'ils ne sont pas utilisés immédiatement, les stocker à ≤30°C / <85 % HR. Il est recommandé de ne pas ouvrir le sachet avant que les composants ne soient prêts à être utilisés en production.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur des bandes porteuses embossées enroulées sur des bobines pour l'assemblage automatisé par pick-and-place. La fiche technique fournit les dimensions des alvéoles de la bande porteuse, le pas et les dimensions globales de la bobine. Une quantité standard chargée est de 2000 pièces par bobine, avec une quantité minimale de commande de 1000 pièces.

7.2 Étiquetage du produit

Les étiquettes de la bobine et de l'emballage contiennent des informations critiques pour la traçabilité et la vérification :

• CPN :Numéro de pièce client.
• P/N :Numéro de pièce du fabricant (par exemple, ELC...F4Z).
• LOT NO :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.
• QTY :Quantité de composants dans l'emballage.
• CAT :Classe de flux lumineux (par exemple, J6).
• HUE :Classe de couleur (par exemple, 4050).
• REF :Classe de tension directe (par exemple, 2832).
• MSL-X :Niveau de sensibilité à l'humidité.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

• Flash d'appareil photo mobile :La capacité de courant d'impulsion élevée (1500mA) et le flux lumineux élevé la rendent adaptée aux applications de flash/stroboscope d'appareil photo dans les smartphones et tablettes.
• Torche et éclairage portable :Idéale pour les modes torche dans les appareils ou les torches dédiées portatives en raison de sa haute efficacité.
• Rétroéclairage :Peut être utilisée pour le rétroéclairage d'écrans TFT-LCD de taille petite à moyenne.
• Éclairage général et décoratif :Adaptée à l'éclairage d'accentuation, à la signalétique, aux éclairages de marche et autres applications architecturales intérieures/extérieures.
• Le diagramme d'émission lambertien nécessite des optiques secondaires appropriées (lentilles, réflecteurs) si une mise en forme du faisceau ou des diagrammes d'éclairage spécifiques sont requis.Applicable pour les éclairages intérieurs (plafonniers, éclairages de porte) et autres fonctions non liées à l'éclairage avant extérieur.

8.2 Considérations de conception critiques

1. Gestion thermique :C'est le facteur le plus critique pour la performance et la durée de vie. La LED doit être montée sur un PCB avec une conductivité thermique adéquate (par exemple, MCPCB ou FR4 avec vias thermiques) pour maintenir les températures de la pastille de soudure et de la jonction dans les limites. La température de substrat spécifiée de 70°C à 1000mA est un objectif de conception clé.
2. Alimentation en courant :Utiliser un pilote LED à courant constant, et non une source de tension constante. Le pilote doit être dimensionné pour le courant direct requis (continu ou impulsionnel) et la plage de tension directe de la classe spécifique utilisée.
3. Précautions ESD :Bien que le composant dispose d'une protection ESD intégrée, les procédures standard de manipulation ESD doivent être suivies pendant l'assemblage et la manipulation.
4. Conception optique :The Lambertian emission pattern requires appropriate secondary optics (lenses, reflectors) if beam shaping or specific illumination patterns are needed.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED de puissance moyenne standard, ce composant offre un flux lumineux significativement plus élevé dans un boîtier probablement de taille similaire, repoussant les limites de l'efficacité (73,5 lm/W à 1A). Sa protection ESD robuste de 2KV dépasse le niveau typique de 1KV trouvé dans de nombreuses LED grand public, offrant une meilleure robustesse à la manipulation. La combinaison d'un flux élevé, d'une haute efficacité et d'une protection ESD solide dans un seul boîtier est un facteur différenciant clé pour des applications exigeantes comme les flashes d'appareil photo où l'espace, la puissance lumineuse et la fiabilité sont primordiaux.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quelle est la différence entre les courants en mode Torche et en mode Impulsion ?

Mode Torche (IF=350mA) :Il s'agit du courant direct continupermanentmaximal recommandé pour des applications comme une torche allumée en continu.

Mode Impulsion (IPulse=1500mA) :Il s'agit du courantcrête d'impulsionmaximal pour des durées très courtes (max 400ms) avec un faible cycle de service (max 10 %), comme utilisé dans les applications de flash d'appareil photo. Un fonctionnement à ce courant en continu provoquera une surchauffe et une défaillance.

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

La performance de la LED (flux lumineux, couleur, tension) et sa durée de vie sont très sensibles à la température de jonction (Tj). Une chaleur excessive réduit le flux lumineux (affaiblissement d'efficacité), peut provoquer un décalage de couleur et accélère considérablement la dégradation des matériaux de la LED, conduisant à une défaillance prématurée. La limite de 70°C pour le substrat à 1A est une ligne directrice de conception pratique pour maintenir Tj dans une plage de fonctionnement sûre.

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

Le numéro de pièce complet (par exemple, ELC...J6J92832...4050...F4Z) contient les informations de classement. Vous devez spécifier les classes requises pour le Flux lumineux (J6), la Tension directe (2832) et la Chromaticité (4050) pour vous assurer de recevoir des LED avec les caractéristiques de performance précises nécessaires à votre conception pour un fonctionnement cohérent et conforme aux attentes.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un module de flash d'appareil photo pour smartphone

Un ingénieur concepteur est chargé de créer un système de flash à double LED pour un smartphone haut de gamme. Les exigences clés sont : un flux lumineux très élevé pendant une durée d'environ 200ms pour éclairer une scène, une consommation d'espace minimale et un fonctionnement fiable sur la durée de vie de l'appareil.

Mise en œuvre :Deux de ces LED sont sélectionnées. Elles sont pilotées en parallèle par un circuit intégré pilote de flash dédié. Le pilote est programmé pour délivrer une impulsion de 1500mA à chaque LED pendant 200ms lorsque le flash est déclenché, utilisant ainsi la capacité d'impulsion crête. Le PCB est une conception compacte multicouche avec une pastille thermique dédiée connectée au châssis intermédiaire du téléphone pour la dissipation thermique, garantissant que la température du substrat reste inférieure à 70°C pendant l'impulsion. La protection ESD de 2KV offre une marge de sécurité contre les décharges électrostatiques pendant l'assemblage du téléphone et la manipulation par l'utilisateur. En spécifiant des classes serrées (par exemple, J6 pour le flux, 4050 pour la couleur), le flux lumineux et la température de couleur des deux LED sont appariés, résultant en des photos au flash de haute qualité et cohérentes.

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'un courant électrique la traverse (électroluminescence). Cette lumière bleue est partiellement absorbée par une couche de matériau phosphorescent jaune (ou un mélange de vert et rouge) qui recouvre la puce. Le phosphore réémet l'énergie absorbée sous forme de lumière de longueurs d'onde plus longues (jaune/rouge). La combinaison de la lumière bleue non absorbée restante et de la lumière jaune/rouge émise par le phosphore se mélange pour produire la perception de la lumière blanche. Les ratios exacts de lumière bleue et de lumière du phosphore déterminent la Température de Couleur Corrélée (CCT) – plus de bleu donne un blanc plus froid (CCT plus élevée), tandis que plus de jaune/rouge donne un blanc plus chaud (CCT plus basse).

13. Tendances technologiques

Le développement de LED blanches comme celle-ci est motivé par des améliorations continues dans plusieurs domaines :

• Efficacité (lm/W) :La recherche en cours se concentre sur l'amélioration de l'efficacité quantique interne de la puce InGaN bleue (extraire plus de lumière par électron) et sur le développement de phosphores plus efficaces avec des bandes d'émission plus étroites (pour un meilleur rendu des couleurs et moins de pertes par décalage de Stokes).
• Densité lumineuse :La tendance est de concentrer plus de lumens dans des boîtiers plus petits, permettant des applications plus lumineuses ou l'utilisation de moins de LED pour le même flux lumineux, économisant ainsi coût et espace.
• Fiabilité et robustesse :Les améliorations dans les matériaux du boîtier, les techniques de fixation de la puce et la stabilité du phosphore augmentent la durée de vie et permettent un fonctionnement à des températures et courants plus élevés.
• Qualité et constance des couleurs :Un classement plus serré, des formulations de phosphore améliorées et de nouvelles approches comme les LED à pompe violette avec phosphores RVB visent à atteindre un IRC plus élevé (Ra >90, R9 >80) et une couleur plus constante dans le temps et avec la température.