Fiche technique LED ELCH07-NB5060J6J8283910-F3H - Diode électroluminescente blanche haute efficacité - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'un composant de diode électroluminescente (LED) blanche à haute efficacité. Le dispositif se caractérise par son boîtier compact et son efficacité lumineuse supérieure, le rendant adapté à un large éventail d'applications d'éclairage où l'espace et l'efficacité énergétique sont critiques. La technologie de base repose sur un matériau semi-conducteur InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium), standard pour la production de lumière blanche dans les LED modernes, utilisant souvent une couche de conversion par phosphore.

1.1 Avantages principaux et marché cible

L'avantage principal de cette LED est sa haute efficacité optique de 76,4 lumens par watt pour un courant de commande de 1 Ampère, produisant un flux lumineux typique de 260 lumens. Cette performance est obtenue dans un boîtier de petit format. Le dispositif intègre une protection robuste contre les décharges électrostatiques (ESD), classée jusqu'à 8KV selon la norme JEDEC JS-001-2017 (Modèle du corps humain), améliorant sa fiabilité lors de la manipulation et de l'assemblage. Il est entièrement conforme aux réglementations environnementales, notamment RoHS (Restriction des substances dangereuses), REACH de l'UE, et est fabriqué sans halogène. Les applications cibles sont variées, se concentrant principalement sur l'électronique portable et l'éclairage général. Les marchés clés incluent les flashes d'appareils photo mobiles, les lampes torches de caméras vidéo numériques, le rétroéclairage d'affichages TFT, l'éclairage intérieur/extérieur automobile, et divers projets d'éclairage décoratif et architectural tels que les signaux de sortie et les éclairages de marches.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation objective des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques définis dans les valeurs maximales absolues et les tableaux de caractéristiques. Faire fonctionner le dispositif au-delà de ces limites peut causer des dommages permanents ou dégrader ses performances.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles l'intégrité fonctionnelle du dispositif ne peut être garantie. Le courant continu direct pour un fonctionnement continu (mode torche) est de 350 mA. Pour un fonctionnement en impulsions, comme dans les applications de flash d'appareil photo, un courant d'impulsion crête de 1200 mA est autorisé sous des conditions spécifiques : une durée d'impulsion maximale de 400 millisecondes et un cycle de service maximal de 10 %. La température de jonction maximale admissible (Tj) est de 125°C, avec une plage de température ambiante de fonctionnement de -40°C à +85°C. Le dispositif peut supporter une température de soudure (reflow) de 260°C pour un maximum de deux cycles de reflow. La dissipation de puissance en mode impulsion est spécifiée à 4,74 Watts. Il est crucial de noter que ces valeurs ne doivent pas être appliquées simultanément pendant de longues périodes, car cela peut entraîner des problèmes de fiabilité. Une gestion thermique appropriée, comme l'utilisation d'une carte imprimée à âme métallique (MCPCB), est essentielle pour maintenir les performances et la longévité.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les caractéristiques électro-optiques sont mesurées dans des conditions contrôlées : une température de pastille de soudure (Ts) de 25°C et typiquement en utilisant une impulsion de courant de 50 millisecondes pour minimiser les effets d'auto-échauffement. Les paramètres clés incluent :

• Flux lumineux (Iv) :La sortie totale de lumière visible. La valeur typique est de 260 lm à IF=1000mA, avec un minimum de 220 lm. La tolérance de mesure est de ±10 %.
• Tension directe (VF) :La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit du courant. La plage va de 2,85V (min) à 3,95V (max) à 1000mA, avec une tolérance de mesure de ±0,1V.
• Température de couleur corrélée (CCT) :Définit la teinte de la lumière blanche. La plage spécifiée est de 5000K à 6000K, ce qui correspond à un blanc neutre à froid.
• Angle de vision (2θ1/2) :L'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de la valeur de crête. Il est de 120 degrés avec une tolérance de ±5 degrés, indiquant un diagramme d'émission large, quasi-lambertien, adapté à l'éclairage de zone.

3. Explication du système de classement (Binning)

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

3.1 Classement du flux lumineux

Le flux lumineux est classé à l'aide de codes alphanumériques (J6, J7, J8). Par exemple, la classe J6 couvre une plage de flux de 220 lm à 250 lm à 1000mA, tandis que la classe J7 couvre 250 lm à 300 lm. Cela permet une sélection pour différents besoins de luminosité au sein de la même famille de produits.

3.2 Classement de la tension directe

La tension directe est classée à l'aide de codes à quatre chiffres (2832, 3235, 3539). Ces codes représentent la tension minimale et maximale en dixièmes de volt. Par exemple, la classe 2832 couvre VF de 2,85V à 3,25V. L'appariement des classes de tension peut être important pour l'équilibrage du courant dans les réseaux multi-LED.

3.3 Classement de la chromaticité (Couleur)

Le point de couleur blanc est défini sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. La classe fournie, étiquetée 5060, cible une température de couleur entre 5000K et 6000K. La structure de la classe est définie par des coins de coordonnées (x, y) spécifiques, et la tolérance de mesure est de ±0,01 sur les deux coordonnées x et y. Cela garantit que la lumière blanche émise se situe dans une plage de couleur prévisible et acceptable.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques illustrant le comportement du dispositif dans différentes conditions. Celles-ci sont essentielles pour la conception du circuit et la gestion thermique.

4.1 Tension directe en fonction du courant direct (Courbe IV)

La courbe IV montre la relation entre le courant direct et la tension directe. Elle est non linéaire, typique d'une diode. À 25°C, la tension augmente avec le courant. Les concepteurs utilisent cette courbe pour déterminer la tension d'alimentation nécessaire pour un courant cible, ce qui est crucial pour concevoir des pilotes à courant constant.

4.2 Flux lumineux relatif en fonction du courant direct

Cette courbe démontre la dépendance de la sortie lumineuse au courant de commande. Le flux lumineux augmente généralement avec le courant mais peut présenter une croissance sous-linéaire à des courants plus élevés en raison de la baisse d'efficacité et de l'augmentation de la température de jonction. Elle souligne l'importance de fonctionner à un point de courant optimal pour la meilleure efficacité.

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

Ce graphique montre comment la température de couleur du point blanc varie avec le courant de commande. Une certaine variation est normale, et comprendre cette tendance est vital pour les applications nécessitant une qualité de couleur constante à différents niveaux de luminosité.

4.4 Distribution spectrale relative

Le tracé de la distribution spectrale de puissance montre l'intensité de la lumière émise à chaque longueur d'onde. Pour une LED blanche, cela consiste typiquement en un pic bleu de la puce InGaN et un pic plus large jaune-vert du phosphore. La forme de cette courbe détermine l'Indice de Rendu des Couleurs (IRC), bien que l'IRC ne soit pas explicitement spécifié dans cette fiche technique.

4.5 Diagrammes de rayonnement typiques

Les tracés du diagramme de rayonnement polaire illustrent la distribution spatiale de l'intensité lumineuse. Le diagramme fourni montre une distribution large et lisse, cohérente avec un émetteur lambertien (où l'intensité est proportionnelle au cosinus de l'angle de vision), ce qui est idéal pour un éclairage uniforme de grande surface.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Les dimensions physiques et la construction du boîtier de la LED 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. Les dimensions clés incluent la longueur, la largeur et la hauteur globales, ainsi que l'emplacement et la taille des pastilles de soudure. Les tolérances sont typiquement de ±0,1mm sauf indication contraire. Ce dessin doit être référencé pour créer des empreintes PCB précises.

5.2 Identification de la polarité

Le boîtier comporte un marqueur de polarité. L'identification correcte de l'anode et de la cathode est essentielle pour éviter une connexion en polarisation inverse, qui peut endommager la LED. La polarité est également indiquée sur la bande porteuse pour l'assemblage automatisé.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

Une manipulation et un assemblage appropriés sont cruciaux pour la fiabilité.

6.1 Niveau de sensibilité à l'humidité (MSL)

Le dispositif est classé MSL Niveau 1. Cela signifie qu'il a une durée de vie illimitée en stockage dans des conditions ≤30°C / 85% d'humidité relative. Si le dispositif est exposé à une humidité plus élevée, il peut nécessiter un séchage avant le soudage par reflow pour éviter les fissures "popcorn" pendant le processus à haute température.

6.2 Paramètres de soudage par reflow

La température de soudage maximale est de 260°C, et le composant peut supporter un maximum de deux cycles de reflow. Les profils de reflow standard sans plomb avec une température de crête ne dépassant pas 260°C doivent être suivis. La température du substrat pendant le fonctionnement ne doit pas dépasser 70°C lorsqu'il est alimenté à 1000mA, soulignant la nécessité d'une conception efficace du chemin thermique sur le PCB.

6.3 Conditions de stockage

La plage de température de stockage est de -40°C à +100°C. Les dispositifs doivent être stockés dans un environnement sec et contrôlé pour maintenir la soudabilité et prévenir l'absorption d'humidité.

7. Conditionnement et informations de commande

Le produit est fourni dans un conditionnement standard de l'industrie pour l'assemblage automatisé.

7.1 Bande porteuse et bobine

Les LED sont conditionnées sur une bande porteuse gaufrée enroulée sur des bobines. Chaque bobine contient 2000 pièces, avec une quantité minimale de commande de 1000 pièces. Les dimensions de la bande porteuse et la conception des alvéoles assurent une tenue sécurisée et une orientation correcte pour les machines de placement.

7.2 Étiquetage du produit

L'étiquette de la bobine contient des informations critiques pour la traçabilité et la vérification : Numéro de pièce (P/N), Numéro de lot, Quantité emballée (QTY), et les codes de classement spécifiques pour le Flux lumineux (CAT), la Chromaticité (HUE) et la Tension directe (REF). Le Niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) est également indiqué.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

Sur la base des paramètres techniques, voici les principales considérations pour la mise en œuvre de cette LED.

8.1 Conception du circuit pilote

Alimentez toujours les LED avec une source de courant constant, et non une tension constante. Le pilote doit être conçu pour fournir le courant requis (par exemple, 350mA en continu, jusqu'à 1200mA en impulsions) tout en tenant compte de la classe de tension directe des LED utilisées. Pour les connexions en série, assurez-vous que la tension de sortie du pilote dépasse la somme des VF maximum de toutes les LED de la chaîne. Pour les connexions en parallèle, il est recommandé d'utiliser des résistances d'équilibrage de courant individuelles ou des pilotes séparés pour éviter l'accaparement du courant.

8.2 Gestion thermique

La chaleur est la principale cause de dégradation et de défaillance des LED. La température de jonction doit être maintenue en dessous de 125°C. Utilisez un PCB avec des vias thermiques adéquats et, si nécessaire, une âme métallique (MCPCB) pour évacuer la chaleur des pastilles de soudure de la LED. La fiche technique note que tous les tests de fiabilité sont effectués avec une bonne gestion thermique en utilisant une MCPCB de 1,0 x 1,0 cm². Pour un fonctionnement à fort courant ou continu, envisagez d'ajouter un dissipateur thermique externe. Surveillez la température du substrat, qui ne doit pas dépasser 70°C à 1000mA.

8.3 Conception optique

L'angle de vision de 120 degrés fournit un éclairage large. Pour les applications nécessitant un façonnage du faisceau (par exemple, un projecteur), des optiques secondaires telles que des réflecteurs ou des lentilles seront nécessaires. Le diagramme d'émission de type lambertien est généralement indulgent et fonctionne bien avec de nombreux systèmes optiques.

8.4 Protection ESD

Bien que la LED ait une protection ESD intégrée, il est toujours recommandé de mettre en œuvre une protection supplémentaire au niveau de la carte, en particulier dans les environnements sujets aux décharges statiques, comme lors de l'assemblage ou de l'utilisation d'appareils portatifs.

9. Fiabilité et durée de vie

La fiche technique fait référence à des tests de fiabilité. Les points clés incluent : toutes les spécifications sont garanties par un test de fiabilité de 1000 heures, avec une dégradation de la tension directe spécifiée à moins de 30 % dans ces conditions de test (qui incluent une bonne gestion thermique). Fonctionner à ou près des valeurs maximales absolues pendant de longues périodes accélérera le vieillissement et peut causer des dommages permanents. La durée de vie (souvent définie comme L70 ou L50, le temps jusqu'à ce que le flux lumineux se dégrade à 70 % ou 50 % de la valeur initiale) dépend fortement de la température de jonction de fonctionnement et du courant de commande. Dérater le courant de fonctionnement et maintenir une température de jonction basse sont les moyens les plus efficaces de maximiser la durée de vie opérationnelle.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 3,3V ?

R : Peut-être, mais pas directement. La tension directe (VF) varie de 2,85V à 3,95V à 1000mA. Si votre LED est dans une classe VF basse (par exemple, 2832), 3,3V pourrait être suffisant, mais toute variation ou changement de température pourrait provoquer de grandes fluctuations de courant. Un pilote à courant constant est toujours recommandé pour un fonctionnement stable et sûr.

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

R : Le mode torche (350mA DC) est pour un éclairage continu et de faible puissance. Le mode impulsion (1200mA crête) est pour des éclairs courts et de haute luminosité comme un flash d'appareil photo, avec des limites strictes sur la largeur d'impulsion (≤400ms) et le cycle de service (≤10 %) pour éviter la surchauffe.

Q : Comment interpréter les codes de classe dans le numéro de pièce (par exemple, J6J8283910) ?

R : Le numéro de pièce incorpore les informations de classement. Sur la base des tableaux de la fiche technique, "J6" fait probablement référence à la classe de flux lumineux (220-250 lm), "828" peut être lié à la classe de chromaticité (5060), et "3910" pourrait indiquer la classe de tension directe (par exemple, faisant partie de la classe 3539). Vérifiez toujours les définitions de classe spécifiques dans la fiche technique complète ou auprès du fournisseur.

Q : Un dissipateur thermique est-il nécessaire ?

R : Pour un fonctionnement au courant continu maximal (350mA) ou tout fonctionnement en impulsion, une gestion thermique efficace est requise. Si cela nécessite un dissipateur thermique externe dépend de la conception de votre PCB, de la température ambiante et de la durée de vie requise. L'utilisation d'une MCPCB est une solution courante et efficace.

11. Exemples de conception et de cas d'utilisation

Cas 1 : Flash d'appareil photo de téléphone mobile :Cette LED est idéale pour cette application en raison de sa capacité en courant d'impulsion élevé (1200mA) et de sa petite taille. Un circuit pilote serait conçu pour délivrer une impulsion courte et à fort courant synchronisée avec l'obturateur de l'appareil photo. La gestion thermique reste importante, car le flash peut être utilisé à plusieurs reprises. La température de couleur blanc neutre (5000-6000K) offre un bon rendu des couleurs pour les photos.

Cas 2 : Lampe de travail portable / Torche :Pour une torche alimentée par batterie, l'efficacité est clé. Faire fonctionner la LED à un courant continu plus faible (par exemple, 200-300mA) maximiserait l'autonomie tout en fournissant une lumière suffisante. Un pilote avec plusieurs modes de luminosité pourrait être mis en œuvre. Le large angle de faisceau de 120 degrés est parfait pour l'éclairage de zone.

Cas 3 : Éclairage architectural de marches :Pour l'éclairage de faible niveau marquant les marches, plusieurs LED seraient utilisées à un faible courant de commande pour une longue durée de vie et une consommation d'énergie minimale. Le classement de couleur cohérent assure une lumière blanche uniforme sur toutes les marches. La conformité du dispositif aux normes sans halogène et RoHS est importante pour les réglementations du bâtiment et de l'environnement.

12. Contexte technologique et tendances

Principe de fonctionnement :Il s'agit d'une LED blanche à conversion par phosphore. Une puce semi-conductrice en InGaN émet de la lumière bleue lorsqu'un courant la traverse. Cette lumière bleue excite un revêtement de phosphore jaune (ou rouge/vert) sur ou près de la puce. La combinaison de la lumière bleue restante et de la lumière jaune convertie est perçue par l'œil humain comme blanche. Le mélange exact détermine la Température de couleur corrélée (CCT).

Tendances de l'industrie :La tendance générale de la technologie LED va vers une efficacité plus élevée (lumens par watt), un meilleur rendu des couleurs (valeurs IRC et R9 plus élevées) et une meilleure cohérence des couleurs (classement plus serré). Il y a également une poussée vers une densité de puissance plus élevée dans des boîtiers plus petits, ce qui rend la gestion thermique de plus en plus critique. L'intégration de l'électronique de pilotage et des fonctions de contrôle (gradation, réglage de couleur) directement dans les boîtiers LED est une autre tendance croissante. Cette fiche technique particulière reflète un produit mature et à grand volume, axé sur la fourniture de performances et d'efficacité fiables pour des applications à grand volume et sensibles au coût.