Fiche technique LED blanche 7070 - Format 7,0x7,0x2,8mm - Tension 26-30V - Puissance 10,5W - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications de la série T7C de diodes électroluminescentes (LED) blanches haute puissance. Cette série est conçue autour d'un format de boîtier 7070, indiquant une taille physique de 7,0 mm x 7,0 mm. Ces LED sont conçues pour des applications nécessitant un flux lumineux élevé et de solides performances thermiques. La philosophie de conception centrale met l'accent sur un équilibre entre une capacité de courant élevée et une dissipation thermique efficace, les rendant adaptées aux environnements d'éclairage exigeants.

Le positionnement principal de cette gamme de produits se situe sur les marchés de l'éclairage général et architectural. Ses principaux avantages incluent un encombrement compact par rapport à sa gestion de puissance, un large angle de vision pour un éclairage diffus, et la conformité aux normes modernes de fabrication et environnementales telles que le brasage sans plomb par refusion et les directives RoHS. Les applications cibles sont variées, allant du rétroéclairage de signalisation intérieure et extérieure à l'éclairage d'accent architectural et aux rénovations d'éclairage général, où la fiabilité et une production lumineuse constante sont critiques.

2. Analyse des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques électro-optiques

La performance fondamentale de la LED est définie dans des conditions de test standard d'un courant direct (IF) de 300 mA et d'une température de jonction (Tj) de 25 °C. Le flux lumineux est directement corrélé à la Température de Couleur Corrélée (CCT) et à l'Indice de Rendu des Couleurs (IRC). Par exemple, une LED 4000K avec un IRC de 70 (Ra70) a un flux lumineux typique de 1410 lumens, avec une valeur minimale garantie de 1300 lumens. Lorsque l'IRC augmente à 90 (Ra90), la sortie typique diminue à 1170 lumens, avec un minimum de 1000 lumens, illustrant le compromis typique entre la qualité de couleur et l'efficacité lumineuse. Toutes les mesures de flux lumineux ont une tolérance déclarée de ±7 %, et les mesures d'IRC ont une tolérance de ±2.

2.2 Cotes électriques et thermiques

Les cotes maximales absolues établissent les limites opérationnelles pour une utilisation sûre et fiable. Le courant direct continu maximal (IF) est de 350 mA, avec un courant pulsé plus élevé (IFP) de 480 mA autorisé dans des conditions spécifiques (largeur d'impulsion ≤100 μs, rapport cyclique ≤1/10). La dissipation de puissance maximale (PD) est de 10,5 Watts. Le composant peut supporter une tension inverse (VR) allant jusqu'à 5V. La plage de température de fonctionnement (Topr) est spécifiée de -40°C à +105°C, tandis que la température de stockage (Tstg) va de -40°C à +85°C. La température de jonction maximale admissible (Tj) est de 120°C. Le profil de température de brasage est critique pour l'assemblage, avec un pic de 230°C ou 260°C maintenu pendant un maximum de 10 secondes pendant la refusion.

Dans des conditions électriques standard (IF=300mA), la tension directe (VF) se situe typiquement entre 26V et 30V, avec une tolérance de ±3 %. La résistance thermique de la jonction au point de soudure (Rth j-sp) est un paramètre clé pour la conception de la gestion thermique, avec une valeur typique de 1,5 °C/W. Cette faible valeur est indicative de la conception du boîtier à performance thermique améliorée, facilitant le transfert de chaleur loin de la puce LED. L'angle de vision (2θ1/2), défini comme l'angle où l'intensité est la moitié de la valeur de crête, est de 120 degrés, fournissant un faisceau large.

3. Explication du système de binnage

3.1 Binnage du flux lumineux et de la CCT/IRC

Le produit est trié en classes de performance pour assurer la cohérence pour l'utilisateur final. La structure de binnage est multidimensionnelle, couvrant le flux lumineux, la tension directe et la chromaticité. Pour le flux lumineux, les classes sont définies par un code lettre (par exemple, 3C, 3D, 3E) avec des plages de lumens minimum et maximum spécifiques. Ces plages varient en fonction de la combinaison CCT et IRC. Par exemple, une LED 3000K, Ra80 a des classes allant de 3B (1100-1200 lm) à 3E (1400-1500 lm). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec une luminosité étroitement contrôlée pour des applications d'éclairage uniforme.

3.2 Binnage de la tension directe et de la chromaticité

La tension directe est classée en deux codes : 6F (26-28V) et 6G (28-30V). Sélectionner des LED de la même classe de tension peut simplifier la conception de l'alimentation et améliorer l'efficacité du système. La chromaticité est contrôlée dans une ellipse MacAdam à 5 pas pour chaque CCT, garantissant une différence de couleur perceptible minimale entre les LED. Les coordonnées du centre (x, y) et les paramètres d'ellipse (a, b, Φ) sont fournis pour les CCT standard comme 2700K, 4000K et 6500K. Le document note que les normes de binnage Energy Star sont appliquées à tous les produits dans la plage de 2600K à 7000K, ce qui est une exigence courante pour les projets d'éclairage commerciaux.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend plusieurs représentations graphiques des performances. La relation entre le courant direct et le flux lumineux relatif montre comment la production lumineuse augmente avec le courant, mais implique également la nécessité d'une gestion thermique à des courants plus élevés. Les graphiques de spectre pour différents niveaux d'IRC (Ra70, Ra80, Ra90) démontrent visuellement le spectre plus complet et plus continu associé aux valeurs d'IRC plus élevées, ce qui est crucial pour un rendu des couleurs précis. Le tracé de distribution de l'angle de vision confirme le modèle d'émission de type Lambertien avec un demi-angle de 120 degrés.

Les caractéristiques thermiques sont détaillées plus avant dans des courbes montrant le flux lumineux relatif et la tension directe en fonction de la température du point de soudure (Ts). Ces courbes sont essentielles pour prédire les performances dans des conditions réelles où la LED fonctionne au-dessus de 25°C. Le graphique du courant direct maximal admissible en fonction de la température ambiante fournit une ligne directrice de déclassement pour éviter la surchauffe. De plus, un tracé montre le déplacement des coordonnées de chromaticité CIE avec l'augmentation de la température ambiante, ce qui est important pour les applications où la stabilité des couleurs est critique.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le boîtier est un composant monté en surface (CMS) avec des dimensions de 7,00 mm (±0,1 mm) en longueur et largeur, et une hauteur de 2,80 mm (±0,1 mm). Un dessin coté détaillé est fourni, incluant des caractéristiques clés telles que la disposition des pastilles de soudure, qui mesurent 6,10 mm x 6,10 mm. L'agencement des puces dans le boîtier est spécifié comme 9 en série et 2 en parallèle, ce qui explique la tension directe typique relativement élevée de 28V. Un marquage de polarité clair est indiqué, identifiant les pastilles cathode et anode pour éviter une installation incorrecte. Le motif de pastilles recommandé pour la conception de PCB est également illustré, montrant une pastille de 7,50 mm x 7,50 mm avec un espace de 6,01 mm entre les sections anode et cathode.

6. Recommandations de brasage et d'assemblage

La LED est compatible avec les procédés de brasage par refusion sans plomb. La température de brasage maximale absolue est clairement indiquée : le composant peut supporter une température de pic de 230°C ou 260°C pendant une durée maximale de 10 secondes. Il est crucial pour les techniciens d'assemblage de respecter ce profil pour éviter d'endommager la lentille en silicone interne, la couche de phosphore ou les fils de liaison. Les conditions de stockage sont également spécifiées, nécessitant un environnement entre -40°C et +85°C pour maintenir la fiabilité à long terme avant utilisation. Il faut prendre des précautions lors de la manipulation pour éviter les décharges électrostatiques (ESD), car le composant a une tenue ESD de 1000V (Modèle du Corps Humain).

7. Emballage et informations de commande

Le système de numérotation des pièces est alphanumérique et détaillé dans un tableau. La structure du code permet de spécifier plusieurs paramètres. La première position (X1) indique le type de boîtier, où "7C" correspond au boîtier 7070. La deuxième position (X2) définit la CCT ou la couleur (par exemple, 27 pour 2700K, 40 pour 4000K, BL pour Bleu). La troisième position (X3) indique l'Indice de Rendu des Couleurs (7 pour Ra70, 8 pour Ra80, 9 pour Ra90). Les positions suivantes spécifient le nombre de puces en série et en parallèle, les codes de composants et les classifications internes. Un numéro de pièce typique suivant cette convention serait T7C***92R-*****, où les chiffres et lettres spécifiques définissent sa classe de performance exacte et ses caractéristiques.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

En raison de son flux lumineux élevé et de sa capacité de puissance, cette série de LED est bien adaptée à plusieurs applications. Dans l'éclairage architectural et décoratif, elle peut être utilisée pour le lavage de murs, l'éclairage en niche ou la mise en valeur d'éléments structurels. Pour les projets de rénovation, elle peut remplacer les sources lumineuses traditionnelles à haute puissance dans les downlights ou les panneaux lumineux, offrant des économies d'énergie et une durée de vie plus longue. Sa production la rend efficace pour l'éclairage général dans des environnements commerciaux ou industriels. Le large angle de vision est particulièrement bénéfique pour le rétroéclairage des panneaux de signalisation intérieurs et extérieurs, assurant un éclairage uniforme sur toute la surface du panneau.

8.2 Considérations de conception

Une mise en œuvre réussie nécessite une conception minutieuse. La gestion thermique est primordiale ; la faible résistance thermique de 1,5 °C/W n'est efficace que si la LED est montée sur un PCB à âme métallique (MCPCB) correctement conçu avec un dissipateur thermique adéquat. L'alimentation doit être capable de fournir un courant constant jusqu'à 350 mA et de gérer la tension directe élevée (jusqu'à 30V). Les concepteurs doivent se référer à la courbe de déclassement pour le courant direct maximal afin d'assurer la fiabilité à des températures ambiantes élevées. Pour les applications critiques en termes de couleur, spécifier une classe de chromaticité serrée (5 pas MacAdam) et comprendre le décalage de couleur avec la température (comme montré dans la Fig. 9) est nécessaire.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED de boîtier plus petits (par exemple, 3030, 5050), le boîtier 7070 offre une dissipation de puissance maximale (10,5W) et un flux lumineux significativement plus élevés, en faisant un choix pour des applications de plus haute intensité sans avoir besoin de peupler densément une carte avec de nombreuses LED de faible puissance. La conception du boîtier à performance thermique améliorée, mise en évidence par la faible Rth j-sp, est un élément différenciateur clé qui supporte un fonctionnement à courant élevé soutenu. La configuration intégrée de puces en série-parallèle (9S2P) entraîne une tension de fonctionnement plus élevée, ce qui peut être un avantage dans certaines topologies d'alimentation en réduisant les exigences en courant pour le même niveau de puissance.

10. Questions Fréquemment Posées (FAQ)

Q : Quelle est la différence entre les valeurs "Typ" et "Min" pour le flux lumineux ?

R : La valeur "Typ" (Typique) représente la production moyenne de la fabrication. La valeur "Min" (Minimum) est la limite inférieure garantie ; toute LED expédiée dans cette classe répondra ou dépassera cette valeur. Les concepteurs doivent utiliser la valeur "Min" pour une conception de système conservatrice.

Q : Puis-je alimenter cette LED à 350 mA en continu ?

R : Bien que 350 mA soit la cote maximale absolue, un fonctionnement continu à ce courant nécessite une excellente gestion thermique pour maintenir la température de jonction bien en dessous de 120°C. Se référer à la courbe de déclassement (Fig. 10) est essentiel. Un fonctionnement à ou en dessous du courant de test de 300 mA est recommandé pour une durée de vie et une fiabilité optimales.

Q : Comment interpréter le diagramme de chromaticité CIE et l'ellipse à 5 pas ?

R : Le diagramme CIE représente la couleur dans un espace 2D. L'ellipse définit la zone dans laquelle les coordonnées de couleur de la LED se situeront. Une ellipse MacAdam à 5 pas est une mesure standard de la cohérence des couleurs ; les LED à l'intérieur de la même ellipse apparaîtront presque identiques en couleur à l'œil humain dans des conditions de vision typiques.

11. Étude de cas d'application pratique

Considérons la conception d'un luminaire LED haute baie pour un entrepôt industriel. L'objectif est de remplacer des luminaires aux halogénures métalliques de 400W. Une conception utilisant plusieurs LED 7070 pourrait être développée. Le concepteur sélectionnerait une classe 5000K, Ra80 (par exemple, 3E pour 1300-1400 lm) pour un équilibre entre efficacité et qualité de couleur. Les LED seraient montées sur un grand MCPCB en aluminium servant de répartiteur de chaleur, lui-même fixé au boîtier en aluminium du luminaire. Une alimentation à courant constant dimensionnée pour la tension totale (nombre de LED en série * VF) et le courant (~300 mA par série) serait utilisée. Le large angle de faisceau de 120 degrés aiderait à réduire le nombre de luminaires nécessaires en fournissant une couverture large depuis chaque point. La conception serait validée par des tests thermiques pour s'assurer que les températures de jonction restent dans des limites sûres sous la température ambiante maximale de l'entrepôt.

12. Introduction au principe technique

Une LED blanche utilise typiquement une puce semi-conductrice en nitrure de gallium-indium (InGaN) émettant du bleu. Une partie de la lumière bleue est convertie en longueurs d'onde plus longues (jaune, rouge) par une couche de phosphore recouvrant la puce. Le mélange de lumière bleue non convertie et de lumière émise par le phosphore résulte en la perception de lumière blanche. La Température de Couleur Corrélée (CCT) est contrôlée par la composition du phosphore, déplaçant le point blanc du chaud (2700K, plus rouge/jaune) au froid (6500K, plus bleu). L'Indice de Rendu des Couleurs (IRC) mesure la précision avec laquelle la LED restitue les couleurs par rapport à une source lumineuse de référence ; un IRC plus élevé nécessite un mélange de phosphore qui émet un spectre plus continu sur toute la plage visible, ce qui absorbe souvent plus de la lumière bleue initiale, réduisant l'efficacité globale (lumens par watt).

13. Tendances et évolutions de l'industrie

Le marché des LED haute puissance continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une qualité de couleur améliorée (IRC plus élevé avec moins de pénalité d'efficacité) et une plus grande fiabilité. Il y a une tendance pour les boîtiers comme le 7070 à offrir des courants d'attaque maximaux et une dissipation de puissance accrus à mesure que la technologie des puces s'améliore. Une autre tendance significative est la standardisation du binnage des couleurs et du flux pour simplifier les chaînes d'approvisionnement des grands fabricants d'éclairage. De plus, il y a une intégration croissante d'optiques secondaires et même de composants d'alimentation dans le boîtier LED pour réduire la complexité du système. L'accent mis sur les performances thermiques, comme on le voit dans la spécification de faible Rth j-sp de cette fiche technique, reste un domaine d'intérêt critique, permettant des solutions d'éclairage plus petites, plus puissantes et plus durables.