Fiche technique de la LED CHIN Series ELCH06-BJ4J6Z10-N0 - LED blanche haute puissance - 200lm @ 1000mA - 6000K CCT - Boîtier 2.04x1.64mm - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

La LED CHIN Series ELCH06-BJ4J6Z10-N0 est une LED blanche haute puissance à montage en surface, conçue pour les applications nécessitant un rendement lumineux et une efficacité élevés. Elle utilise la technologie des semi-conducteurs InGaN pour produire de la lumière blanche. Cet appareil se caractérise par son boîtier compact, son flux lumineux élevé et ses performances robustes en fonctionnement pulsé, ce qui le rend adapté à des tâches d'éclairage exigeantes.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent un flux lumineux typique élevé de 200 lumens pour un courant de commande de 1000mA, ce qui donne une efficacité optique d'environ 54 lumens par watt. Elle intègre une protection ESD intégrée de 8kV, améliorant sa fiabilité lors de la manipulation. Avec un niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) de Classe 1, elle offre une bonne durée de conservation et est adaptée aux processus d'assemblage SMT standard. L'appareil est conforme RoHS et sans plomb. Ses marchés cibles clés sont les flashes d'appareil photo pour mobiles (stroboscopes), les torches pour vidéo numérique, l'éclairage intérieur et décoratif général, le rétroéclairage TFT, et diverses applications d'éclairage intérieur et extérieur automobile.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principales spécifications techniques de l'appareil telles que définies dans la fiche technique.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les limites opérationnelles de l'appareil sont critiques pour une conception fiable. Le courant direct continu maximal (IF) est de 350 mA. Cependant, il peut supporter un courant d'impulsion de crête (IPulse) de 1500 mA dans des conditions spécifiques : une largeur d'impulsion de 400ms suivie d'un temps d'arrêt de 3600ms, ou avec une durée maximale de 50ms et un rapport cyclique ne dépassant pas 10%. La température de jonction maximale (TJ) est de 125°C, avec une résistance thermique jonction-boitier (Rs) de 10 °C/W. La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C. Il est crucial de noter que la LED n'est pas conçue pour fonctionner en polarisation inverse. Dépasser ces valeurs, surtout simultanément ou pendant de longues périodes, peut causer des dommages permanents ou des problèmes de fiabilité.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à une température de pastille de soudure de 25°C en conditions pulsées (impulsion de 50ms), les principaux paramètres de performance sont définis. Le flux lumineux (Фv) a une valeur typique de 200 lm, avec un minimum de 160 lm et un maximum de 250 lm à 1000mA, soumis à une tolérance de mesure de ±10%. La tension directe (VF) à 1000mA varie d'un minimum de 2.95V à un maximum de 4.45V, avec une tolérance de mesure de ±0.1V. Un paramètre spécial bas courant/basse tension est spécifié : à 10 µA, la VF est typiquement de 2.0V. La température de couleur corrélée (CCT) est typiquement de 6000K, avec une plage de 4500K à 7000K.

3. Explication du système de classement

L'appareil est fourni dans des classes de performance spécifiques pour garantir la cohérence dans l'application.

3.1 Classement de la tension directe

La tension directe est classée en cinq catégories, chacune couvrant une plage de 0.3V, mesurée à IF=1000mA. Les codes de classe et leurs plages de tension correspondantes sont : 2932 (2.95V - 3.25V), 3235 (3.25V - 3.55V), 3538 (3.55V - 3.85V), 3841 (3.85V - 4.15V), et 4144 (4.15V - 4.45V).

3.2 Classement du flux lumineux

Le flux lumineux est classé en trois catégories à IF=1000mA : J4 (160 lm - 180 lm), J5 (180 lm - 200 lm), et J6 (200 lm - 250 lm). La référence ELCH06-BJ4J6Z10-N0 indique une classe de flux J6.

3.3 Classement de la couleur blanche

Le point de couleur blanche est défini par des coordonnées chromatiques spécifiques sur le diagramme CIE 1931, regroupées en trois classes de température de couleur corrélée (CCT) : Classe (1) pour 4550K (plage 4500K-5000K), Classe (2) pour 5057K (plage 5000K-5700K), et Classe (3) pour 5770K (plage 5700K-7000K). La tolérance de mesure des coordonnées de couleur est de ±0.01. La référence suggère que l'appareil appartient à une structure de classe blanche spécifique.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques essentielles pour comprendre le comportement de l'appareil dans différentes conditions de fonctionnement.

4.1 Distribution spectrale et diagramme de rayonnement

La courbe de distribution spectrale relative montre un large spectre d'émission typique des LED blanches à conversion de phosphore, avec un pic dans la région bleue (provenant de la puce InGaN) et une large émission jaune du phosphore. Le diagramme de rayonnement typique est lambertien, ce qui signifie que l'intensité lumineuse est proportionnelle au cosinus de l'angle de vision, résultant en un faisceau large et uniforme. L'angle de vision (2θ1/2) est de 120 degrés avec une tolérance de ±5 degrés.

4.2 Tension directe vs. courant et Flux lumineux vs. courant

La tension directe augmente avec le courant, ce qui est caractéristique du comportement d'une diode. Les concepteurs doivent en tenir compte pour garantir une conception correcte du pilote et une gestion thermique adéquate. Le flux lumineux de sortie augmente de manière sous-linéaire avec le courant direct. Bien qu'un courant plus élevé produise plus de lumière, il génère également plus de chaleur, ce qui peut réduire l'efficacité et la durée de vie. La courbe montre l'évolution relative du flux lumineux avec le courant jusqu'à 1500mA.

4.3 Température de couleur vs. courant et Dérating du courant

La température de couleur corrélée (CCT) peut légèrement varier avec le courant de commande, augmentant généralement lorsque le courant augmente. C'est une considération importante pour les applications critiques sur la couleur. La courbe de dérating du courant direct est cruciale pour la conception thermique. Elle montre le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température de la pastille de soudure. Pour maintenir la température de jonction en dessous de son maximum de 125°C, le courant de commande doit être réduit à mesure que la température ambiante ou de la carte augmente. Par exemple, à une température de pastille de 100°C, le courant continu maximal autorisé est nettement inférieur qu'à 25°C.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est logée dans un boîtier compact à montage en surface. Les dimensions clés du dessin de vue de dessus incluent une taille globale du boîtier d'environ 2.04 mm de longueur et 1.64 mm de largeur. Le centre optique est positionné par rapport aux bords du boîtier. La position de la puce est indiquée, ainsi que les pastilles d'anode et de cathode séparées pour la connexion électrique. Toutes les dimensions sont en millimètres, avec des tolérances standard de ±0.1mm sauf indication contraire.

5.2 Conception des pastilles et identification de la polarité

Le boîtier comporte deux pastilles de soudure clairement définies. Les pastilles d'anode et de cathode sont nettement séparées. Une identification correcte de la polarité est essentielle lors de l'assemblage pour éviter une connexion inverse, car l'appareil n'est pas conçu pour une polarisation inverse. Le dessin dimensionnel fournit la géométrie et l'espacement exacts des pastilles, ce qui est critique pour la conception du motif de pastilles sur le PCB afin d'assurer une bonne formation des joints de soudure et une stabilité mécanique.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

L'appareil est conçu pour le soudage par refusion avec une température de soudure maximale (TSol) de 260°C. Il est qualifié pour un maximum de deux cycles de refusion autorisés, ce qui est standard pour la plupart des composants SMT. Le niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) est de Classe 1, ce qui signifie que l'appareil peut être stocké indéfiniment dans des conditions ≤30°C / 85% HR sans nécessiter de pré-séchage avant refusion. Cela simplifie la logistique et la manipulation par rapport aux composants de MSL plus élevé. Lors du fonctionnement de la LED, il est conseillé d'éviter de dépasser la température de fonctionnement maximale pendant plus d'une heure consécutive pour garantir la fiabilité à long terme.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Scénarios d'application typiques

• Flash d'appareil photo mobile :La capacité de courant pulsé élevé (1500mA) et le flux lumineux élevé le rendent idéal pour les applications de flash/stroboscope dans les appareils mobiles. La conception doit se concentrer sur la gestion de la dissipation de puissance instantanée élevée.
• Torche pour caméscope :Adapté aux applications de torche à luminosité constante ou variable dans les équipements vidéo numériques, nécessitant une couleur et une sortie stables.
• Éclairage général :Peut être utilisé en réseaux pour l'éclairage intérieur, l'éclairage décoratif ou l'éclairage d'accent architectural. La gestion thermique sur le PCB (MCPCB - PCB à âme métallique) est primordiale pour les conceptions en réseau.
• Rétroéclairage TFT :Sa haute luminosité et sa petite taille permettent de l'utiliser dans des unités de rétroéclairage direct ou latéral, éventuellement avec des guides de lumière.
• Éclairage automobile :Pour les lumières de lecture intérieures, les lumières de porte ou les feux auxiliaires extérieurs, en tenant compte de la large plage de température de fonctionnement.

7.2 Considérations de conception critiques

• Gestion thermique :C'est le facteur le plus important. La fiche technique note que pour un fonctionnement à 1500mA, tous les tests de fiabilité ont été réalisés avec une "bonne gestion thermique" en utilisant un MCPCB de 1.0x1.0 cm². Les concepteurs doivent fournir un chemin thermique adéquat des pastilles de soudure vers un dissipateur thermique. La résistance thermique jonction-boitier de 10 °C/W indique que la chaleur doit être efficacement évacuée du boîtier.
• Alimentation en courant :Utiliser un pilote à courant constant, et non une source de tension constante, pour garantir une sortie lumineuse stable et éviter l'emballement thermique. Observer attentivement les valeurs maximales absolues pour les courants continu et pulsé.
• Conception optique :Le diagramme de rayonnement lambertien fournit un faisceau large. Pour les applications nécessitant une focalisation, des optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) seront nécessaires. L'emplacement du centre optique est fourni dans le dessin mécanique pour l'alignement optique.
• Protection ESD :Bien que l'appareil dispose d'une protection ESD de 8kV, les précautions standard de manipulation ESD lors de l'assemblage sont toujours recommandées.

8. Comparaison et différenciation technique

Bien qu'une comparaison directe nécessite des données spécifiques sur les concurrents, les principales caractéristiques différenciantes de cette LED peuvent être déduites de ses spécifications. La combinaison d'un flux lumineux relativement élevé (200 lm) dans un boîtier compact de 2.04x1.64mm est un avantage significatif pour les applications à espace limité comme les téléphones mobiles. La protection ESD spécifiée de 8kV est une caractéristique robuste qui peut dépasser l'offre de certains concurrents, améliorant le rendement d'assemblage et la fiabilité sur le terrain. La structure de classement détaillée pour le flux, la tension et la couleur fournit aux concepteurs des performances prévisibles, ce qui est crucial pour la production de masse où la cohérence est essentielle. La capacité à gérer des courants d'impulsion élevés (1500mA) la destine spécifiquement aux applications de flash d'appareil photo, un segment aux exigences strictes.

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

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

R : La fiche technique spécifie les caractéristiques électro-optiques à 1000mA dans des conditions d'impulsion de 50ms. Le courant continu maximal nominal est de 350 mA. Par conséquent, un fonctionnement continu à 1000mA dépasse la valeur maximale absolue et n'est pas recommandé, car cela surchaufferait et endommagerait probablement la LED. Pour un fonctionnement continu à haute luminosité, le courant doit être dératé selon la courbe de dérating thermique basée sur la température réelle de la pastille de soudure.

Q : Que signifie le paramètre "Faible courant faible VF@10 µA" ?

R : Ce paramètre indique la tension directe typique lorsqu'un très faible courant (10 microampères) est appliqué. Il est utile pour les concepteurs de circuits qui pourraient utiliser un petit courant pour détecter la présence de la LED ou pour des scénarios d'indicateur de veille à très faible puissance. Elle est nettement inférieure à la VF aux courants de fonctionnement.

Q : Comment interpréter la référence ELCH06-BJ4J6Z10-N0 ?

R : Bien que la convention de dénomination complète ne soit pas explicitement détaillée, d'après les tableaux de classement, "J6" fait probablement référence à la classe de flux lumineux (200-250 lm), et d'autres segments peuvent coder la classe de température de couleur, la classe de tension directe et d'autres variantes du produit. Le préfixe "CHIN Series" et "ELCH06" identifie la famille de produits.

Q : Pourquoi le test de fiabilité est-il basé sur 1000 heures avec une dégradation IV inférieure à 30% ?

R : Il s'agit d'un critère de référence de fiabilité standard de l'industrie pour les LED. Il indique qu'après 1000 heures de fonctionnement dans des conditions de test spécifiées, la dégradation du flux lumineux est garantie inférieure à 30%. Ce paramètre aide à estimer le maintien du flux lumineux et la durée de vie du produit en utilisation réelle.

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un module de flash pour appareil photo mobile

Un concepteur a pour mission d'intégrer un flash haute puissance dans un smartphone. Il sélectionne l'ELCH06-BJ4J6Z10-N0 pour sa sortie pulsée élevée et sa petite taille. Le processus de conception implique :

1. Conception du PCB :Créer un motif de pastilles thermiques sur le PCB correspondant aux pastilles de soudure de la LED, en utilisant de grands vias thermiques pour se connecter à une couche de cuivre interne ou à un substrat métallique dédié pour la diffusion de la chaleur.

2. Circuit pilote :Mettre en œuvre un circuit pilote à découpage ou à base de condensateurs capable de délivrer l'impulsion de 1500mA requise pendant 400ms, avec une logique de contrôle appropriée provenant du processeur de l'appareil photo du téléphone.

3. Élément optique :Concevoir ou sélectionner une lentille plastique ou un diffuseur placé sur la LED pour élargir ou façonner le faisceau afin d'éclairer adéquatement le champ de vision de l'appareil photo, en veillant à ce que le centre optique de la LED soit aligné avec la lentille.

4. Simulation thermique :Exécuter des simulations thermiques pour s'assurer que le boîtier du téléphone et les composants internes ne surchauffent pas lors d'une utilisation répétée du flash, en mettant potentiellement en place des limites logicielles sur la durée ou la fréquence du flash.

5. Tests :Vérifier la sortie lumineuse, la cohérence des couleurs et la fiabilité dans des conditions de chambre à haute température pour simuler une utilisation réelle.

11. Introduction au principe de fonctionnement

L'ELCH06-BJ4J6Z10-N0 est une LED blanche à conversion de phosphore. Son cœur est une puce semi-conductrice en Nitrure de Gallium-Indium (InGaN), qui émet de la lumière dans le spectre bleu lorsqu'un courant électrique la traverse (électroluminescence). Cette lumière bleue n'est pas utilisée directement. Au lieu de cela, elle frappe une couche de matériau phosphore (typiquement du Grenat d'Aluminium et d'Yttrium dopé au Cérium, ou YAG:Ce) qui est déposée sur ou autour de la puce. Le phosphore absorbe une partie des photons bleus et ré-émet de la lumière à des longueurs d'onde plus longues, principalement dans la région jaune. La combinaison de la lumière bleue restante non absorbée et de la lumière jaune émise se mélange pour produire la perception de la lumière blanche. La teinte exacte du blanc (température de couleur corrélée) est déterminée par le rapport entre la lumière bleue et jaune, qui est contrôlé par la composition et l'épaisseur du phosphore. Cette technologie permet la génération efficace d'une lumière blanche de haute qualité à partir d'un dispositif à semi-conducteurs.

12. Tendances technologiques et contexte

Cet appareil s'inscrit dans la tendance plus large du remplacement des sources lumineuses traditionnelles par l'éclairage à semi-conducteurs (SSL). Les tendances clés pertinentes incluent :

Augmentation de l'efficacité (lm/W) :Alors que cette LED offre 54 lm/W, l'industrie continue de pousser pour des efficacités plus élevées, réduisant la consommation d'énergie pour le même flux lumineux.

Qualité et cohérence des couleurs :L'accent est de plus en plus mis sur un Indice de Rendu des Couleurs (IRC) élevé et un classement des couleurs plus serré pour les applications où la reproduction fidèle des couleurs est vitale, comme l'éclairage de vente au détail ou la photographie.

Miniaturisation et densité de flux élevée :La volonté de concentrer plus de lumière dans des boîtiers plus petits, comme on le voit avec cette LED, se poursuit pour des applications comme les appareils mobiles, les phares automobiles et les écrans ultra-fins.

Fiabilité et durée de vie :Les améliorations des matériaux, du boîtier et de la gestion thermique prolongent constamment la durée de vie des LED et le maintien du flux lumineux, les rendant adaptées à des applications plus critiques et de longue durée.

Éclairage intelligent et connecté :Les LED sont la technologie habilitante pour les systèmes d'éclairage contrôlables numériquement. Bien qu'il s'agisse d'un dispositif au niveau composant, il constitue la base de systèmes pouvant ajuster dynamiquement la luminosité et la couleur.