Fiche technique de la LED blanche série T1D - Boîtier 10.0x10.0mm - 49.5V Typ - Courant de commande 360mA - Indice de rendu de couleur élevé - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

La série T1D représente un composant LED blanche haute performance, à vue de dessus, conçu pour des applications d'éclairage général exigeantes. Ce dispositif utilise une conception de boîtier thermiquement optimisée pour gérer efficacement la chaleur, permettant un fonctionnement stable à des courants de commande élevés. Ses objectifs de conception principaux sont de fournir un flux lumineux élevé tout en conservant d'excellentes propriétés de rendu des couleurs, ce qui le rend adapté aux applications où la qualité et l'intensité de la lumière sont critiques.

1.1 Avantages clés

• Flux lumineux élevé :Capable de délivrer plus de 2370 lumens (typique) à 360mA, selon la température de couleur corrélée (CCT).
• Excellente qualité de couleur :Caractérisée par un Indice de Rendu de Couleurs (IRC) élevé de Ra90, garantissant une reproduction des couleurs précise et vibrante sous son éclairage.
• Gestion thermique robuste :Le boîtier est conçu pour une dissipation thermique efficace, supportant un fonctionnement à courant élevé et contribuant à une fiabilité à long terme.
• Facteur de forme compact :L'empreinte de 10,0 mm x 10,0 mm permet une intégration flexible dans divers luminaires et conceptions.
• Large angle de vision :Un angle de vision typique (2θ1/2) de 120 degrés procure un éclairage large et uniforme.
• Fabrication fiable :Le composant est compatible avec les procédés de brasage sans plomb (Pb-free) par refusion et est conçu pour se conformer aux réglementations environnementales pertinentes.

1.2 Applications cibles

Cette LED est conçue pour un large éventail de solutions d'éclairage, notamment :

• Éclairage architectural et décoratif :Éclairage de façade, éclairage en niche et autres éclairages d'accentuation nécessitant une puissance élevée et une bonne qualité de couleur.
• Lampes de rénovation :Remplacement direct des sources lumineuses traditionnelles dans les luminaires existants, offrant des économies d'énergie et une qualité de lumière améliorée.
• Éclairage général :Éclairage principal pour les espaces résidentiels, commerciaux et industriels.
• Rétroéclairage pour signalétique :Panneaux de signalisation intérieurs et extérieurs nécessitant un rétroéclairage lumineux et uniforme.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse détaillée des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques qui définissent les performances de la LED série T1D.

2.1 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à un courant direct (IF) de 360mA et une température de jonction (Tj) de 25°C, les performances du dispositif sont les suivantes pour différentes températures de couleur :

• 2700K (Blanc chaud) :Flux lumineux minimum de 1900 lm, typique de 2150 lm.
• 3000K (Blanc chaud) :Flux lumineux minimum de 2000 lm, typique de 2260 lm.
• 4000K-6500K (Blanc neutre à froid) :Flux lumineux minimum de 2100 lm, typique de 2370 lm.

Notes importantes :La tolérance de mesure du flux lumineux est de ±7%, et la tolérance de mesure de l'IRC (Ra) est de ±2. La tension directe (VF) dans ces conditions est typiquement de 49,5V, avec une plage de 46V à 52V (tolérance ±3%).

2.2 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement doit toujours être maintenu dans ces limites.

• Courant direct continu (IF) :400 mA
• Courant direct en impulsion (IFP) :600 mA (Largeur d'impulsion ≤100μs, Rapport cyclique ≤1/10)
• Puissance dissipée (PD) :20800 mW
• Tension inverse (VR) :5 V
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +105°C
• Température de jonction (Tj) :120°C (maximum)

2.3 Caractéristiques électriques et thermiques

• Tension directe (VF) :46V (Min), 49,5V (Typ), 52V (Max) à IF=360mA.
• Courant inverse (IR) :Maximum 1 μA à VR=5V.
• Angle de vision (2θ1/2) :120° (Typique).
• Résistance thermique (Rth j-sp) :1 °C/W (Typique). Cette faible valeur indique un transfert de chaleur efficace de la jonction semi-conductrice au point de soudure sur la carte.
• Décharge électrostatique (ESD) :Résiste à 1000V (Modèle du corps humain).

3. Explication du système de tri

Pour garantir l'uniformité dans les projets d'éclairage, les LED sont triées (binned) selon des paramètres clés. La série T1D utilise un système de tri multidimensionnel.

3.1 Tri par flux lumineux

Les LED sont regroupées selon leur flux lumineux mesuré à 360mA. Chaque lot a une valeur de flux lumineux minimum et maximum définie. Par exemple, pour une LED 4000K CCT avec Ra90, le code de lot "3M" couvre 2100-2200 lm, "3N" couvre 2200-2300 lm, et ainsi de suite jusqu'à "3Q" pour 2400-2500 lm. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des niveaux de luminosité prévisibles.

3.2 Tri par tension directe

Pour faciliter la conception des pilotes et l'adaptation du courant dans les réseaux multi-LED, les dispositifs sont également triés par tension directe. Les codes incluent "6R" (46-48V), "6S" (48-50V) et "6T" (50-52V). Sélectionner des LED du même lot de tension peut aider à obtenir des performances plus uniformes.

3.3 Tri par chromaticité (Uniformité de couleur)

Les LED sont triées selon des normes d'uniformité de couleur très strictes. Les coordonnées chromatiques (x, y sur le diagramme CIE) pour chaque CCT (par exemple, 2700K, 4000K, 6500K) sont contrôlées dans une ellipse MacAdam à 5 pas. Cela signifie que la variation de couleur entre les LED d'un même lot est pratiquement imperceptible à l'œil nu, ce qui est crucial pour les applications nécessitant une lumière blanche uniforme. La norme suit les exigences de tri Energy Star pour la plage 2600K-7000K.

4. Analyse des courbes de performance

Les graphiques fournis offrent des informations essentielles sur le comportement de la LED dans différentes conditions de fonctionnement.

4.1 Distribution spectrale

Le graphique spectral pour les dispositifs Ra≥90 montre une émission large et continue sur toute la plage visible, caractéristique des LED blanches à conversion de phosphore à IRC élevé. L'absence de lacunes significatives dans le spectre est ce qui permet l'indice de rendu de couleur élevé, permettant aux objets d'apparaître naturels sous sa lumière.

4.2 Courant vs Flux lumineux relatif

Cette courbe illustre la relation entre le courant de commande et le flux lumineux. Initialement, le flux lumineux augmente presque linéairement avec le courant. Cependant, à des courants plus élevés, l'efficacité diminue généralement en raison de l'augmentation de la chaleur et d'autres effets (affaiblissement de l'efficacité). Fonctionner à ou en dessous du 360mA recommandé garantit une efficacité et une longévité optimales.

4.3 Dépendance à la température

Les graphiques montrant le flux lumineux relatif et la tension directe en fonction de la température du point de soudure (Ts) sont essentiels pour la conception thermique. Le flux lumineux diminue généralement lorsque la température augmente. La tension directe diminue également avec l'augmentation de la température. Comprendre ces relations est essentiel pour concevoir des dissipateurs thermiques efficaces et prédire le flux lumineux dans l'environnement d'application final.

4.4 Courant maximum vs Température ambiante

Cette courbe de déclassement définit le courant direct maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température ambiante augmente, la capacité de la LED à dissiper la chaleur diminue, donc le courant de fonctionnement maximal sûr doit être réduit pour éviter de dépasser la température de jonction maximale (Tj max). Ce graphique est crucial pour garantir la fiabilité dans les environnements à haute température.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED présente un boîtier carré à montage en surface de dimensions 10,0 mm x 10,0 mm. Le dessin dimensionnel fournit des vues de dessus, de côté et de dessous avec les mesures critiques. La vue de dessous montre clairement la disposition des pastilles de soudure et le marquage de polarité. La tolérance standard pour les dimensions non spécifiées est de ±0,1 mm.

5.2 Identification de la polarité et conception des pastilles de soudure

Le dessous du boîtier comporte des pastilles de soudure anode (+) et cathode (-) clairement définies. Le motif de pastille de soudure recommandé (land pattern) est fourni pour assurer une soudure fiable et une connexion thermique appropriée à la carte de circuit imprimé (PCB). Suivre cette empreinte recommandée est essentiel pour la stabilité mécanique et un transfert de chaleur optimal.

6. Recommandations de brasage et d'assemblage

6.1 Profil de brasage par refusion

Le composant est conçu pour les procédés de brasage par refusion sans plomb (Pb-free). Un profil thermique spécifique doit être suivi pour éviter tout dommage :

• Température maximale du corps du boîtier (Tp) :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus (TL=217°C) :60 à 150 secondes.
• Temps à moins de 5°C de la température de pic :Maximum 30 secondes.
• Taux de montée (jusqu'au pic) :Maximum 3°C/seconde.
• Taux de descente (depuis le pic) :Maximum 6°C/seconde.
• Temps total de 25°C au pic :Maximum 8 minutes.

Respecter ce profil évite les chocs thermiques, les défauts de soudure et les dommages potentiels à la puce LED interne et au phosphore.

7. Système de numérotation des pièces

Le numéro de pièce (par exemple, T1D**9G2R-*****) suit un code structuré qui transmet les attributs clés :

• Code type :"1D" indique un boîtier de 10,0 mm x 10,0 mm.
• Code CCT :Deux chiffres indiquant la température de couleur corrélée (par exemple, 27 pour 2700K, 40 pour 4000K).
• Code de rendu des couleurs :Un chiffre pour l'IRC (par exemple, 9 pour Ra90).
• Codes de configuration des puces :Indiquent le nombre de puces en série et en parallèle à l'intérieur du boîtier.
• Code couleur :Une lettre indiquant la norme de couleur (par exemple, ANSI).

Ce système permet une identification et une commande précises de la variante de LED souhaitée.

8. Considérations de conception d'application

8.1 Gestion thermique

Étant donné la puissance dissipée élevée (jusqu'à ~17,8W à 360mA, 49,5V), une gestion thermique efficace est le facteur de conception le plus important. Une carte PCB à âme métallique (MCPCB) de taille appropriée ou une autre solution de dissipation thermique est obligatoire pour maintenir la température du point de soudure (Ts) dans des limites sûres. Dépasser les spécifications thermiques entraînera une dépréciation accélérée des lumens, un décalage de couleur et, finalement, une défaillance du dispositif.

8.2 Alimentation électrique

Un pilote LED à courant constant est requis pour faire fonctionner ce dispositif. Le pilote doit être sélectionné pour fournir un courant stable de 360mA (ou un courant déclassé selon les conditions thermiques) et doit supporter la tension directe typique de ~49,5V par LED. Pour les conceptions utilisant plusieurs LED, elles peuvent être connectées en série, mais la tension de sortie du pilote doit pouvoir supporter la somme des tensions directes.

8.3 Intégration optique

Le large angle de vision de 120 degrés convient aux applications nécessitant un éclairage large sans optique secondaire. Pour les applications nécessitant un faisceau focalisé, des lentilles ou réflecteurs appropriés doivent être utilisés. Les concepteurs doivent tenir compte des variations potentielles de couleur en fonction de l'angle, bien qu'un tri serré minimise ce phénomène.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED de puissance moyenne standard (par exemple, boîtiers 2835, 3030), la série T1D offre un flux lumineux par dispositif significativement plus élevé, réduisant le nombre de composants nécessaires dans un luminaire haute puissance. Ses principaux points de différenciation sont la combinaison d'un flux très élevé, d'un IRC élevé (Ra90) et d'un boîtier robuste conçu pour les performances thermiques. Comparée à d'autres LED haute puissance COB (Chip-on-Board), elle offre un facteur de forme plus discret, semblable à une source ponctuelle, ce qui peut être avantageux pour le contrôle optique dans certaines applications.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED en continu à 400mA ?

R : La valeur maximale absolue pour le courant direct continu est de 400mA. Cependant, pour une durée de vie et une fiabilité optimales, il est recommandé de fonctionner à ou en dessous de la condition de test de 360mA, surtout après avoir pris en compte le déclassement thermique dans l'application réelle.

Q : Quel dissipateur thermique est nécessaire ?

R : Le dissipateur thermique requis dépend entièrement de la température ambiante de l'application, du courant de commande souhaité et de la température de jonction acceptable. En utilisant la résistance thermique (Rth j-sp = 1°C/W) et la courbe de déclassement, un ingénieur thermique peut calculer l'impédance thermique nécessaire du point de soudure à l'ambiant.

Q : Comment la couleur se décale-t-elle dans le temps et avec la température ?

R : Toutes les LED blanches subissent un certain décalage de couleur. Le graphique fourni (Fig 7. Ts vs. Décalage CIE x, y) montre la direction et l'amplitude du décalage des coordonnées chromatiques avec la température du point de soudure. Le maintien à long terme des lumens et le décalage de couleur sont influencés par la température de fonctionnement et le courant ; fonctionner dans les spécifications minimise ces effets.

11. Exemple de cas d'utilisation en conception

Scénario : Conception d'un luminaire industriel pour hauts plafonds.

Un concepteur a besoin d'un flux lumineux d'environ 25 000 lumens. En utilisant la LED T1D-4000K-Ra90 du lot "3P" (2300-2400 lm typique), il aurait besoin d'environ 10-11 LED. Celles-ci seraient montées sur un grand dissipateur thermique en aluminium refroidi activement pour maintenir une Ts basse. Les LED seraient disposées en série, nécessitant un pilote à courant constant avec une capacité de tension de sortie supérieure à 500V (11 LED * 49,5V) et une sortie stable de 360mA. Le large angle de vision fournirait une bonne couverture pour la zone à haut plafond, et l'IRC élevé améliorerait la visibilité et la sécurité dans l'espace de travail.

12. Principe de fonctionnement

Il s'agit d'une LED blanche à conversion de phosphore. Le cœur est une puce semi-conductrice émettant du bleu, généralement à base de nitrure de gallium-indium (InGaN). Lorsqu'un courant direct est appliqué, les électrons et les trous se recombinent dans la région active de la puce, émettant de la lumière bleue. Une partie de cette lumière bleue frappe une couche de matériau phosphore (par exemple, YAG:Ce) déposée sur ou près de la puce. Le phosphore absorbe certains photons bleus et réémet de la lumière sur un spectre plus large, principalement dans les régions jaune et rouge. Le mélange de la lumière bleue restante et de l'émission à large spectre du phosphore donne la perception de la lumière blanche. Le mélange spécifique de phosphores détermine la CCT et l'IRC de la sortie finale.

13. Tendances technologiques

Le développement de LED blanches haute puissance comme la série T1D est motivé par des améliorations continues dans plusieurs domaines :Efficacité (lm/W) :La recherche continue sur de nouveaux matériaux semi-conducteurs (par exemple, sur GaN non polaire/semi-polaire) et des conceptions de puces avancées vise à réduire l'affaiblissement de l'efficacité à courants élevés.Qualité de couleur :La tendance est vers des valeurs d'IRC encore plus élevées (Ra95, Ra98) et une meilleure uniformité de couleur (ellipses MacAdam plus serrées, comme 3 pas ou 2 pas). Cela est réalisé grâce à des mélanges de phosphores sophistiqués.Fiabilité et durée de vie :Des matériaux de boîtier améliorés, de meilleures interfaces thermiques et une stabilité améliorée du phosphore sous haute température et densité de flux prolongent la durée de vie des LED et le maintien des lumens.Intégration intelligente :Il y a une convergence croissante des boîtiers LED avec des capteurs intégrés, des pilotes et des interfaces de communication pour des systèmes d'éclairage intelligents et réglables.