Fiche technique LED SMD HP Shwo(F) série 2W - Boîtier 3535 - Bleu Royal 452,5nm - Puissance 2W - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La série Shwo(F) représente la dernière itération d'un boîtier LED surface montage haute puissance au format 3535. Elle est conçue avec une optique améliorée spécifiquement pour atteindre une luminosité et une efficacité d'émission de photons supérieures. Cette série se positionne comme l'une des solutions les plus efficaces et compétitives disponibles pour les applications d'éclairage spécialisées, avec un accent principal sur l'horticulture.

Le nom "Shwo" est dérivé du mot chinois signifiant "Scintillement", symbolisant la qualité brillante, compacte et semblable à une étoile de ce boîtier LED. Ses principaux avantages incluent une construction SMD céramique compacte, une protection ESD intégrée et la conformité aux principales normes environnementales et de sécurité, notamment RoHS, REACH UE et les exigences sans halogène.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces paramètres définissent les limites d'exploitation au-delà desquelles des dommages permanents à la LED peuvent survenir. Ils ne sont pas destinés à un fonctionnement normal.

• Courant direct maximal en continu (I_F): 1000 mA (avec un rapport cyclique de 1/10 @ 1 kHz).
• Courant d'impulsion de crête maximal (I_Pulse): 1250 mA.
• Résistance ESD maximale (HBM): 8000 V, offrant une protection robuste contre les manipulations.
• Tension inverse (V_R): Les LED ne sont pas conçues pour fonctionner en polarisation inverse. L'application d'une tension inverse peut provoquer une défaillance immédiate.
• Résistance thermique (R_th): Varie de 10°C/W à 12°C/W selon la technologie de puce, indiquant l'efficacité avec laquelle la chaleur est transférée de la jonction vers le plot thermique.
• Température de jonction maximale (T_J): 125°C. Dépasser cette température réduira considérablement la durée de vie et peut provoquer une défaillance catastrophique.
• Température de fonctionnement (T_Opr): -40°C à +100°C, définissant la plage de température ambiante pour un fonctionnement fiable.
• Température maximale de soudure (T_Sol): 260°C, conforme aux profils de refusion standard sans plomb.
• Nombre maximal de cycles de refusion autorisés: 2 cycles, indiquant le nombre de fois que le composant peut subir un soudage par refusion.

2.2 Caractéristiques optiques et électriques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test spécifiées (T_pad= 25°C, I_F= 700 mA).

• Couleur et longueur d'onde: Bleu Royal avec une longueur d'onde dominante de 452,5 nm. Cette longueur d'onde est très efficace pour stimuler l'absorption de la chlorophylle et est cruciale pour la croissance des plantes dans les applications horticoles.
• Flux radiant (puissance optique): La valeur typique est de 1500 mW. Le flux radiant minimal garanti est de 1300 mW.
• Flux de photons photosynthétiques (PPF): 5,28 µmol/s. Cette métrique quantifie le nombre de photons actifs pour la photosynthèse émis par seconde, directement pertinente pour l'efficacité horticole.
• Efficacité radiante: 57,1 %. Elle est calculée comme (Flux radiant / Puissance électrique d'entrée) et est un indicateur clé de la performance de conversion électro-optique de la LED.
• Angle de vision: Typiquement 120°, fournissant un diagramme de rayonnement large adapté à l'éclairage de grandes surfaces.

2.3 Spécifications thermiques et de fiabilité

• 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 et aucune cuisson obligatoire avant le soudage par refusion, ce qui simplifie la gestion des stocks.
• Conditions de stockage: -40°C à +100°C. Un stockage approprié dans cette plage est essentiel pour maintenir la soudabilité et les performances.

3. Explication du système de classement

La nomenclature du produit suit un système de codage détaillé :ELSWF – ABCDE – FGHIJ – V1234.

• AB: Représente le classement de performance du flux lumineux minimal (lm) ou du flux radiant (mW).
• C: Indique le diagramme de rayonnement (par ex. "1" pour Lambertien).
• D: Désigne la couleur (par ex. "L" pour Bleu Royal, 445-460nm).
• E: Spécifie la consommation électrique (par ex. "2" pour 2W).
• H: Définit le type de conditionnement (par ex. "P" pour bande).
• V1234: Code le classement de tension directe et le classement de couleur/TCC.

Par exemple, la référenceELSWF-S41L2-6FPNM-DB4B6se décode comme une LED Shwo(F) avec un classement de flux radiant S41, un diagramme Lambertien (1), une couleur Bleu Royal (L), une puissance de 2W (2), fournie sur bande (P), avec des classements spécifiques de tension directe et de couleur DB4B6.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que l'extrait PDF fourni liste ces courbes dans la table des matières, les données graphiques spécifiques ne sont pas incluses dans le texte donné. Typiquement, une telle fiche technique contiendrait les tracés de performance essentiels suivants :

• Sortie lumineuse vs Température du plot thermique: Cette courbe montre comment le flux radiant diminue lorsque la température du plot thermique de la LED augmente. Une gestion thermique efficace est critique pour maintenir la sortie.
• Flux lumineux/radiant relatif vs Courant direct: Illustre la relation sous-linéaire entre le courant d'alimentation et la sortie lumineuse, mettant en évidence la baisse d'efficacité aux courants plus élevés.
• Tension directe vs Courant direct (Courbe I-V): Essentielle pour la conception du pilote, montrant la tension requise pour atteindre un courant cible.
• Longueur d'onde vs Courant direct: Montre tout décalage de la longueur d'onde dominante avec la variation du courant d'alimentation.
• Distribution spectrale de puissance: Un graphique traçant la puissance radiante en fonction de la longueur d'onde, définissant les caractéristiques de couleur de l'émission Bleu Royal.
• Courbes de déclassement en courant: Graphiques spécifiant le courant direct maximal autorisé en fonction de la température du plot thermique pour garantir que T_Jn'est pas dépassée.
• Diagrammes de rayonnement: Diagrammes polaires montrant la distribution spatiale de l'intensité lumineuse (par ex., Lambertien).

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions mécaniques

La LED utilise un boîtier surface montage 3535 (empreinte 3,5mm x 3,5mm). Le dessin mécanique détaillé dans la fiche technique fournit les dimensions précises du corps du boîtier, de la hauteur de la lentille et les tolérances, qui sont critiques pour la conception du PCB et l'optique.

5.2 Configuration des plots et polarité

Le diagramme d'empreinte montre la disposition des plots anode et cathode. La polarité correcte est vitale pour le fonctionnement. La conception du plot thermique est cruciale pour la dissipation de la chaleur ; la fiche technique spécifie le motif de pochoir de pâte à souder recommandé et le taux de couverture pour ce plot afin d'assurer un transfert thermique optimal vers le PCB.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

• Soudage par refusion: Le composant est conçu pour une température de soudage de crête maximale de 260°C, compatible avec les profils de refusion standard sans plomb (SnAgCu). Un maximum de 2 cycles de refusion est autorisé.
• Manipulation: Malgré son classement ESD élevé (8kV), les précautions ESD standard doivent être observées pendant la manipulation et l'assemblage.
• Stockage: En tant que dispositif MSL Niveau 1, aucun conditionnement sous vide ou cuisson spécifique n'est requis dans les conditions d'usine standard (<30°C/85% HR).

7. Conditionnement et informations de commande

Les LED sont disponibles dans un conditionnement industriel standard :

• Conditionnement en bande pour émetteurs: Les composants sont placés dans une bande porteuse gaufrée pour l'assemblage automatisé pick-and-place.
• Conditionnement en bobine pour émetteurs: La bande est enroulée sur des bobines. La fiche technique spécifie la quantité par bobine, la largeur de la bande, l'espacement des alvéoles et les dimensions de la bobine.
• Étiquetage du produit: Les bobines et les boîtes sont étiquetées avec la référence, la quantité, le code date et d'autres informations de traçabilité.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Éclairage horticole: Application principale. La longueur d'onde de 452,5 nm en Bleu Royal est optimale pour favoriser la croissance végétative, contrôler la morphologie des plantes et améliorer la production de métabolites secondaires dans l'agriculture en environnement contrôlé (CEA), les fermes verticales et la supplémentation en serre.
• Éclairage décoratif et de spectacle: Utilisé dans l'éclairage architectural, l'éclairage de scène et les environnements thématiques où des effets de bleu saturé sont souhaités.
• Éclairage de signalisation et de symboles: Adapté pour le rétroéclairage d'indicateurs, la signalisation et d'autres applications nécessitant une source de lumière bleue de haute intensité.

8.2 Considérations de conception

• Gestion thermique: C'est le facteur de conception le plus critique. Avec une résistance thermique de ~10-12°C/W, un chemin thermique de haute qualité du plot thermique vers le dissipateur est obligatoire. Utilisez un PCB avec suffisamment de vias thermiques et éventuellement une carte à âme métallique (MCPCB) ou un substrat métallique isolé (IMS) pour les applications haute puissance. Maintenez la température du plot thermique aussi basse que possible pour une sortie lumineuse et une longévité maximales.
• Alimentation électrique: Utilisez un pilote LED à courant constant. Le courant de fonctionnement typique est de 700mA, mais les conceptions doivent se référer aux courbes de déclassement basées sur la température de fonctionnement attendue. Assurez-vous que le pilote est compatible avec la plage de tension directe du classement sélectionné.
• Conception optique: Le diagramme Lambertien de 120° est adapté à une couverture large. Des optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) peuvent être utilisées pour collimater ou façonner le faisceau pour des applications spécifiques.

9. Comparaison et différenciation technique

Bien qu'une comparaison directe côte à côte avec d'autres produits ne soit pas fournie dans la fiche technique, les principales caractéristiques différenciatrices de la série Shwo(F) peuvent être déduites :

• Haute efficacité radiante (57,1%): Indique une excellente conversion de la puissance électrique en puissance optique utile (photons Bleu Royal), ce qui se traduit par une consommation d'énergie plus faible et une charge thermique réduite pour une sortie lumineuse donnée en horticulture.
• Protection ESD intégrée 8kV: Offre une robustesse supérieure par rapport à de nombreuses LED sans protection intégrée, réduisant les taux de défaillance en fabrication et en utilisation sur le terrain.
• Boîtier céramique: Offre de meilleures performances thermiques et une fiabilité à long terme par rapport aux boîtiers plastiques, en particulier sous une alimentation haute puissance et des cycles thermiques.
• Conformité complète: Respecte les normes RoHS, REACH et sans halogène, facilitant l'utilisation sur les marchés mondiaux avec des réglementations environnementales strictes.

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

Q : Quelle est la différence entre le Flux radiant (mW) et le Flux de photons photosynthétiques (PPF) ?
R : Le Flux radiant mesure la puissance optique totale émise en watts. Le PPF mesure le nombre de photons par seconde dans la plage du rayonnement photosynthétiquement actif (PAR, 400-700nm) utilisables par les plantes. Pour une LED monochromatique Bleu Royal, ils sont directement corrélés, mais le PPF est la métrique préférée pour l'efficacité horticole.

Q : Puis-je alimenter cette LED à 1000mA en continu ?
R : Non. La Valeur maximale absolue de 1000mA est spécifiée avec un rapport cyclique de 1/10. Pour un fonctionnement continu (CC), vous devez utiliser les courbes de déclassement. À une température typique du plot thermique de 85°C, le courant continu maximal autorisé sera nettement inférieur à 1000mA pour maintenir la température de jonction en dessous de 125°C.

Q : Pourquoi le Niveau de sensibilité à l'humidité (MSL 1) est-il important ?
R : MSL 1 signifie que le composant n'est pas sensible aux dommages induits par l'humidité ("effet pop-corn") pendant le soudage par refusion. Il ne nécessite pas de conditionnement sous sachet sec ou de cuisson avant utilisation, simplifiant la logistique et les processus de fabrication par rapport aux composants de MSL plus élevé (par ex., MSL 2a, 3).

Q : Comment interpréter la référence pour la commande ?
R : Vous devez spécifier la référence complète, telle que ELSWF-S41L2-6FPNM-DB4B6, qui définit toutes les caractéristiques clés : classement de flux, couleur, puissance, conditionnement et classements électriques. Commander par un nom de série générique est insuffisant.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un module LED pour la propagation de semis
Un fabricant de lumière de croissance conçoit un module compact pour favoriser une croissance de semis forte et compacte. Il sélectionne la LED Shwo(F) Bleu Royal pour sa longueur d'onde ciblée.

1. Conception électrique: Visant un PPF de 50 µmol/s par module, ils calculent avoir besoin d'environ 10 LED (50 / 5,28 ≈ 9,5). Ils choisissent d'alimenter chaque LED à 700mA avec un pilote à courant constant. Ils sélectionnent une référence avec un classement de tension directe (V_f) qui correspond à la plage de tension de sortie de leur pilote lorsque 10 LED sont connectées en série.
2. Conception thermique: Le module sera refroidi passivement. Ils conçoivent un MCPCB en aluminium avec une couche de cuivre épaisse et un réseau de vias thermiques sous le plot thermique de chaque LED. Ils modélisent la température attendue du plot thermique à 75°C dans le luminaire final. En consultant la courbe de déclassement pour 75°C, ils confirment qu'un fonctionnement à 700mA est dans la zone de fonctionnement sûre.
3. Conception mécanique et optique: Les LED sont placées sur une grille de 3,5mm. Étant donné l'angle de faisceau de 120°, aucune optique secondaire n'est utilisée, car une couverture large et uniforme est souhaitée sur le plateau de semis.
4. Résultat: Le module fournit efficacement le spectre bleu ciblé, favorisant un développement sain des semis sans élongation excessive des tiges, tandis que la conception thermique fiable assure des performances à long terme.

12. Introduction au principe de fonctionnement

La LED Shwo(F) est une source de lumière semi-conductrice basée sur la technologie des matériaux nitrure de gallium-indium (InGaN). Lorsqu'une tension directe est appliquée entre l'anode et la cathode, des électrons et des trous sont injectés dans la région active de la puce semi-conductrice. Ils se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique de la structure à puits quantiques InGaN détermine la longueur d'onde de la lumière émise - dans ce cas, le Bleu Royal à environ 452,5 nm. Le boîtier céramique fournit le support mécanique, les connexions électriques et une lentille primaire qui façonne la sortie lumineuse en un diagramme Lambertien. La diode de protection ESD intégrée protège la jonction semi-conductrice sensible des événements de décharge électrostatique.

13. Tendances et évolutions technologiques

Le développement de LED comme la série Shwo(F) est motivé par plusieurs tendances clés de l'industrie :

• Efficacité accrue (lm/W ou Efficacité radiante): Les améliorations continues en science des matériaux et en conception de puces continuent de pousser l'efficacité énergétique plus haut, réduisant la consommation d'énergie et les exigences de gestion thermique pour la même sortie lumineuse.
• Densité de puissance plus élevée: Des boîtiers comme le 3535 sont alimentés à des courants plus élevés pour délivrer plus de lumière à partir d'une surface plus petite, permettant des luminaires plus compacts et intenses.
• Optimisation spécifique à l'application: Plutôt que des LED blanches à usage général, il existe une forte tendance vers des LED optimisées pour des bandes spectrales spécifiques. L'horticulture en est un exemple majeur, avec des LED adaptées à des longueurs d'onde précises qui correspondent aux photorécepteurs des plantes (par ex., Bleu Royal pour l'absorption de la chlorophylle, Rouge lointain pour la réponse du phytochrome).
• Fiabilité et robustesse améliorées: Des caractéristiques comme des classements ESD élevés, des boîtiers céramiques et des conceptions résistantes à l'humidité deviennent standard pour les composants de qualité professionnelle, assurant des durées de vie plus longues dans des applications exigeantes.
• Intégration et standardisation: L'utilisation d'empreintes standard (par ex., 3535) et de conditionnements simplifie la conception et permet une compatibilité avec des sources secondaires, tandis que les circuits de protection intégrés ajoutent de la valeur et de la fiabilité.