Fiche technique de la LED blanche 5050 série T5C - Dimensions 5,0x5,0x1,9mm - Tension 25V - Puissance 4W - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La série T5C représente une LED blanche à vue de dessus, haute performance, conçue pour des applications d'éclairage général exigeantes. Utilisant un boîtier à dissipation thermique améliorée, ce composant au format 5050 délivre un flux lumineux élevé et est capable de supporter des courants de commande importants. Son facteur de forme compact et son large angle de vision la rendent adaptée à une variété de conceptions d'éclairage où l'espace et l'efficacité sont critiques. Le produit est compatible avec les procédés de brasage sans plomb par refusion et respecte les normes RoHS, garantissant une responsabilité environnementale dans la fabrication et l'utilisation finale.

1.1 Applications cibles

Cette LED est conçue pour une large applicabilité dans le secteur de l'éclairage. Ses principaux cas d'usage incluent l'éclairage intérieur pour les espaces résidentiels et commerciaux, la modernisation des luminaires existants vers la technologie LED, l'éclairage à usage général, ainsi que l'éclairage architectural ou décoratif où la performance et l'esthétique sont importantes. Sa conception robuste assure un fonctionnement fiable dans ces environnements divers.

2. Analyse des paramètres techniques

Une compréhension approfondie des paramètres du dispositif est essentielle pour une conception de système optimale. Les sections suivantes détaillent les principales caractéristiques électriques, optiques et thermiques.

2.1 Caractéristiques électro-optiques

Dans des conditions de test standard (Courant direct, IF = 160mA et Température de jonction, Tj = 25°C), la LED présente des métriques de performance spécifiques corrélées à sa Température de Couleur Corrélée (CCT) et son Indice de Rendu des Couleurs (Ra). Par exemple, une LED 4000K avec Ra70 a un flux lumineux typique de 655 lumens (lm), avec une valeur minimale spécifiée de 600 lm. Lorsque la CCT diminue (par ex. à 2700K) ou que le rendu des couleurs augmente (par ex. à Ra90), le flux lumineux typique diminue généralement, reflétant les compromis de la technologie des phosphores. Toutes les mesures de flux lumineux ont une tolérance de ±7%, tandis que les mesures de Ra ont une tolérance de ±2.

2.2 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le courant direct absolu maximum (IF) est de 240 mA, avec un courant direct pulsé (IFP) de 360 mA dans des conditions spécifiques (largeur d'impulsion ≤ 100µs, rapport cyclique ≤ 1/10). La dissipation de puissance maximale (PD) est de 6480 mW. Le dispositif peut supporter une tension inverse (VR) allant jusqu'à 5V. La plage de température de fonctionnement (Topr) est de -40°C à +105°C, et la plage de température de stockage (Tstg) est de -40°C à +85°C. La température de jonction maximale admissible (Tj) est de 120°C. Pour l'assemblage, la température de brasage (Tsld) est spécifiée pour les procédés par refusion : 230°C ou 260°C pendant un maximum de 10 secondes.

2.3 Caractéristiques électriques/optiques à Tj=25°C

Cette section détaille les paramètres de fonctionnement typiques. La tension directe (VF) varie d'un minimum de 23V à un maximum de 27V, avec une valeur typique de 25V à IF=160mA (tolérance ±3%). Le courant inverse (IR) est d'un maximum de 10 µA à VR=5V. L'angle de vision (2θ1/2), défini comme l'angle hors axe où l'intensité est la moitié de la valeur de crête, est typiquement de 120 degrés. Un paramètre critique pour la gestion thermique est la résistance thermique de la jonction LED au point de soudure sur un MCPCB (Rth j-sp), qui est typiquement de 2,5 °C/W. Le dispositif a un niveau de tenue aux décharges électrostatiques (ESD) de 1000V (Modèle du Corps Humain).

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en classes (bins). La série T5C utilise un système de classement multidimensionnel couvrant le flux lumineux, la tension directe et la chromaticité.

3.1 Classement par flux lumineux

Les LED sont regroupées en fonction de leur flux lumineux mesuré à 160mA. Chaque combinaison CCT et IRC a des classes de flux spécifiques désignées par des codes à deux lettres (par ex., GL, GM, GN). Par exemple, une LED 4000K Ra70 peut être classée en GN (600-650 lm min), GP (650-700 lm), GQ (700-750 lm), ou GR (750-800 lm). Les versions à IRC plus élevé (Ra90) pour la même CCT ont généralement des classes de flux inférieures, commençant à GK (450-500 lm). Cela permet aux concepteurs de sélectionner le grade de luminosité approprié pour leur application.

3.2 Classement par tension directe

La tension directe est également classée pour faciliter la conception de circuits de régulation de courant. Les classes sont codées 6D (22-24V), 6E (24-26V) et 6F (26-28V), toutes mesurées à IF=160mA. Connaître la classe VF aide à calculer plus précisément les besoins de l'alimentation et la charge thermique.

3.3 Classement par chromaticité (Cohérence des couleurs)

Les LED sont classées à l'intérieur d'une ellipse de MacAdam à 5 pas sur le diagramme de chromaticité CIE, qui est une norme pour définir les différences de couleur perceptibles. Chaque CCT (par ex., 2700K, 3000K) a un centre de coordonnées défini (x, y) et une ellipse définie par des paramètres (a, b, Φ). Par exemple, la classe 4000K (40R5) est centrée sur x=0,3875, y=0,3868. Ce classement serré garantit que les LED d'une même classe apparaîtront presque identiques en couleur à l'œil nu, ce qui est crucial pour les luminaires multi-LED. La norme de classement Energy Star est appliquée à tous les produits de 2600K à 7000K.

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques donnent un aperçu du comportement de la LED dans des conditions variables.

4.1 Distribution spectrale

La fiche technique inclut les spectres de couleur pour les versions Ra70, Ra80 et Ra90. Ces graphiques montrent l'intensité relative en fonction des longueurs d'onde. Les LED à IRC élevé (Ra90) présentent généralement un spectre plus rempli, en particulier dans la région rouge, par rapport aux LED Ra70, ce qui explique leur meilleur rendu des couleurs mais souvent une efficacité globale légèrement inférieure.

4.2 Angle de vision et intensité

Le tracé de distribution de l'angle de vision confirme le large motif d'émission, typiquement lambertien, avec un demi-angle de 120 degrés. Cela procure un éclairage uniforme sur une large zone, adapté à l'éclairage général.

4.3 Courant vs. Caractéristiques

La courbe Courant direct vs. Intensité relative montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, généralement de manière sous-linéaire aux courants élevés en raison de la baisse d'efficacité (droop). La courbe Courant direct vs. Tension directe illustre la relation exponentielle V-I de la diode, vitale pour concevoir des pilotes à courant constant.

4.4 Dépendance à la température

Les graphiques clés illustrent les changements de performance avec la température ambiante (Ta). La courbe Température ambiante vs. Flux lumineux relatif montre la sortie lumineuse diminuant avec l'augmentation de la température, un facteur critique pour la gestion thermique. La courbe Température ambiante vs. Tension directe relative montre VF diminuant avec l'augmentation de la température (coefficient de température négatif). Le tracé Ta vs. Déplacement CIE x, y démontre comment le point de couleur émis peut dériver avec la température. Enfin, le graphique Courant direct maximum vs. Température ambiante définit la ligne de déclassement ; à mesure que la température ambiante augmente, le courant de commande maximal admissible doit être réduit pour éviter de dépasser la limite de température de jonction.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED a un empreinte 5050, ce qui signifie que les dimensions de son boîtier sont d'environ 5,0mm x 5,0mm. La hauteur totale est de 1,9mm. Des dessins mécaniques détaillés montrent les vues de dessus et de dessous, incluant la forme de la lentille et la disposition des pastilles. Les dimensions critiques incluent les tailles et espacements des pastilles, essentiels pour la conception du layout du PCB afin d'assurer un brasage et une conduction thermique corrects.

5.2 Conception des pastilles de soudure et polarité

La vue de dessous indique clairement les pastilles anode et cathode. Le motif de soudure est conçu pour la stabilité et un transfert de chaleur efficace depuis la puce LED. La cathode est typiquement marquée ou a une forme de pastille spécifique (par ex., une encoche ou une pastille plus grande) pour identification. La fiche technique spécifie les dimensions recommandées des pastilles de soudure sur le PCB pour obtenir une soudure fiable et des performances thermiques optimales.

6. Recommandations de brasage et d'assemblage

Le dispositif est adapté au brasage sans plomb par refusion. Le profil de température de brasage maximum est spécifié : les températures de pic de 230°C ou 260°C ne doivent pas être dépassées pendant plus de 10 secondes. Il est crucial de suivre les profils de refusion recommandés pour éviter les chocs thermiques ou les dommages au boîtier LED et aux matériaux internes. Les précautions incluent d'éviter les contraintes mécaniques pendant le placement et de s'assurer que le PCB et la LED sont propres et exempts d'humidité avant le brasage (envisager un pré-séchage si nécessaire). Le stockage doit se faire dans un environnement sec et contrôlé, dans la plage de température spécifiée (-40°C à +85°C).

7. Informations de commande et numérotation des modèles

Le numéro de pièce suit un système structuré : T5C***81C-R****. Un détail explique chaque segment (X1 à X10). Les paramètres sélectionnables clés incluent : Code Type (X1, par ex. '5C' pour 5050), Code CCT (X2, par ex. '40' pour 4000K), Code de rendu des couleurs (X3, par ex. '8' pour Ra80), nombre de puces en série et en parallèle (X4, X5), et un Code Couleur (X7) qui indique des standards de performance comme ANSI ou ERP. Ce système permet de commander précisément la classe de performance souhaitée.

8. Considérations de conception d'application

8.1 Gestion thermique

Étant donné la puissance élevée (jusqu'à 4W typique à 160mA, 25V) et la résistance thermique typique de 2,5 °C/W, un dissipateur thermique efficace est primordial. La température de jonction maximale de 120°C ne doit pas être dépassée. Les calculs de conception doivent prendre en compte la température ambiante, le chemin thermique de la jonction au dissipateur, et le courant de commande. L'utilisation de la courbe de déclassement (Courant direct max vs. Température ambiante) est essentielle pour les environnements à haute température.

8.2 Alimentation électrique

Un pilote à courant constant est fortement recommandé pour assurer une sortie lumineuse stable et une longue durée de vie. Le pilote doit être choisi en fonction de la classe de tension directe et du courant de fonctionnement souhaité (jusqu'au maximum absolu de 240mA DC). Une protection contre la tension inverse et les pics de tension transitoires est également conseillée. La sensibilité aux ESD (1000V HBM) nécessite des précautions de manipulation ESD standard pendant l'assemblage.

8.3 Intégration optique

Le large angle de vision de 120 degrés peut nécessiter des optiques secondaires (lentilles ou réflecteurs) pour obtenir des faisceaux spécifiques pour des applications comme les spots ou les downlights. La conception à vue de dessus facilite l'émission directe dans de telles optiques.

9. Comparaison et différenciation technique

La série T5C se différencie par sa combinaison d'un flux lumineux élevé dans un boîtier 5050 compact et d'une caractéristique de tension directe élevée (typique 25V), ce qui peut être avantageux pour réduire les exigences en courant dans les configurations en série. La conception du boîtier à dissipation thermique améliorée, mise en évidence par la résistance thermique spécifiée, vise une meilleure fiabilité et durabilité des performances par rapport aux boîtiers standards. Le classement complet sur le flux, la tension et les ellipses de chromaticité serrées offre aux concepteurs un haut niveau de cohérence pour des produits d'éclairage de qualité.

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

Q : Quelle est l'efficacité typique de cette LED ?

R : L'efficacité (lumens par watt) peut être calculée. Pour une LED 4000K Ra70 avec 655 lm typique à 160mA et 25V (4W d'entrée), l'efficacité typique est d'environ 164 lm/W. L'efficacité réelle du système sera inférieure en raison des pertes du pilote et des effets thermiques.

Q : Comment choisir la bonne classe pour mon projet ?

R : Choisissez la CCT (X2) et l'IRC (X3) en fonction des besoins d'éclairage de l'application. Ensuite, sélectionnez une classe de flux lumineux (dans le tableau de classement) qui répond à vos besoins de luminosité. La classe de tension (6D/E/F) peut être sélectionnée en fonction de la plage de tension de votre pilote.

Q : Puis-je alimenter cette LED à son courant maximum absolu de 240mA en continu ?

R : Ceci n'est possible que si la gestion thermique est exceptionnellement efficace, maintenant la température de jonction bien en dessous de 120°C. Dans la plupart des conceptions pratiques, il est plus sûr de fonctionner à ou en dessous du courant de test de 160mA pour garantir la longévité et maintenir l'efficacité. Reportez-vous toujours à la courbe de déclassement pour la température ambiante spécifique.

Q : Que signifie "ellipse de MacAdam à 5 pas" pour la cohérence des couleurs ?

R : Cela signifie que toutes les LED de cette classe ont des coordonnées de chromaticité si proches que la différence de couleur est imperceptible ou à peine perceptible pour la plupart des observateurs dans des conditions de vision standard. Une ellipse à 5 pas est une norme industrielle courante pour un mélange de couleurs de haute qualité.

11. Étude de cas de conception pratique

Considérons la conception d'un panneau lumineux LED de haute qualité 4000K Ra80. Le concepteur choisit la série T5C pour son rendement élevé et sa cohérence. À partir du tableau de classement, il spécifie la classe de flux GN (600-650 lm min) pour atteindre la luminosité cible du panneau. Il choisit la classe de tension 6E (24-26V) pour correspondre à la plage de tension de sortie de son pilote à courant constant. Un PCB à âme métallique (MCPCB) est conçu avec des pastilles correspondant aux recommandations de la fiche technique. La conception thermique calcule la taille de dissipateur requise en fonction du nombre de LED, de la Rth j-sp de 2,5 °C/W, de la température ambiante attendue de 45°C, et d'un courant de commande choisi de 150mA (légèrement en dessous du courant de test pour une marge). Le pilote est sélectionné pour fournir une sortie stable de 150mA avec une plage de tension couvrant la tension série totale de toutes les LED. Cette approche systématique, basée sur les paramètres de la fiche technique, garantit un produit d'éclairage fiable, efficace et cohérent.

12. Principe de fonctionnement

Une LED blanche fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans un matériau semi-conducteur, typiquement du nitrure de gallium-indium (InGaN) pour l'émission bleue. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière bleue). Cette lumière bleue frappe ensuite un revêtement de phosphore déposé sur ou près de la puce semi-conductrice. Le phosphore absorbe une partie de la lumière bleue et la ré-émet sous forme de lumière sur un spectre plus large, principalement dans les régions jaune et rouge. La combinaison de la lumière bleue restante et de la lumière jaune/rouge convertie par le phosphore donne la perception de la lumière blanche. Les proportions exactes de lumière bleue et convertie déterminent la Température de Couleur Corrélée (CCT), tandis que l'étendue et la composition du spectre d'émission du phosphore influencent l'Indice de Rendu des Couleurs (IRC).

13. Tendances technologiques

L'industrie de l'éclairage à semi-conducteurs continue d'évoluer avec plusieurs tendances clés. L'efficacité (lumens par watt) augmente régulièrement grâce aux améliorations de l'efficacité quantique interne, de l'extraction de la lumière et de la technologie des phosphores. L'accent est fortement mis sur l'amélioration de la qualité des couleurs, allant au-delà du Ra (IRC) vers des métriques comme le R9 (rendu du rouge saturé) et le TM-30 (Rf, Rg) pour une évaluation plus précise des couleurs. La miniaturisation persiste, permettant des densités plus élevées et des conceptions plus flexibles. L'éclairage intelligent et connecté, intégrant capteurs et contrôles, devient plus répandu. De plus, la fiabilité et la durée de vie dans des conditions de fonctionnement réelles (incluant haute température et humidité) restent des domaines de développement critiques, tout comme la poussée vers des procédés et matériaux de fabrication plus durables.