Fiche technique de la série Shwo(F) LED 1W - Boîtier CMS - Courant de commande 350mA/1000mA/1500mA - Blanc froid/neutre/chaud - Documentation technique française

1. Vue d'ensemble du produit

La série Shwo(F) représente un dispositif LED haute puissance à montage en surface, conçu pour délivrer un flux lumineux élevé à partir d'un facteur de forme compact. Cette gamme de produits est élaborée pour répondre aux exigences rigoureuses des applications modernes d'éclairage à semi-conducteurs (SSL), en équilibrant performance et fiabilité. Le nom de la série, dérivé d'un mot signifiant « Scintillement », décrit avec justesse sa sortie lumineuse brillante et focalisée, comparable à des objets célestes.

L'avantage fondamental de cette série réside dans la combinaison d'un encombrement réduit et d'une efficacité lumineuse élevée. Cela en fait une solution idéale pour les applications où l'espace est limité mais où une forte intensité lumineuse est requise. Le dispositif est construit pour être robuste, avec une protection ESD intégrée, et est conforme aux principales normes environnementales et de sécurité.

1.1 Applications cibles

La polyvalence de la série Shwo(F) lui permet d'être déployée dans un large éventail de scénarios d'éclairage. Ses principales applications incluent :

• Éclairage général :Fourniture d'une lumière efficace et brillante pour un usage quotidien.
• Éclairage décoratif et de spectacle :Utilisé dans des environnements où des effets d'éclairage esthétiques sont souhaités.
• Luminaires de signalisation et de symboles :Idéal pour les panneaux de sortie, les marquages de marches et autres éclairages d'orientation ou de sécurité où une illumination claire et constante est cruciale.
• Éclairage agricole :Répondant aux besoins d'éclairage spécialisés en horticulture et en environnement agricole.
• Éclairage flash et spot :Adapté aux applications nécessitant des faisceaux lumineux dirigés et de haute intensité.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principales spécifications techniques qui définissent les performances et les limites opérationnelles des LED de la série Shwo(F).

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Un fonctionnement à ou près de ces limites n'est pas recommandé sur de longues périodes.

• Courant direct continu maximal (I_F) :La série Shwo(F) standard est spécifiée pour 1000mA à une température de pastille thermique de 25°C. Les variantes à luminosité « Élevée » et « Super Élevée » au sein de la série ont une spécification augmentée à 1500mA dans les mêmes conditions.
• Courant de crête pulsé maximal (I_Pulse) :Pour un fonctionnement en impulsions (cycle de service 1/10 @ 1kHz), la série standard peut supporter 1250mA, tandis que les versions à haute luminance sont spécifiées pour 1500mA.
• Température de jonction maximale (T_J) :La jonction du semi-conducteur ne doit pas dépasser 150°C. Une gestion thermique appropriée est essentielle pour rester en dessous de cette limite pendant le fonctionnement.
• Température de fonctionnement et de stockage (T_Opr, T_Stg) :Le dispositif est spécifié pour une plage de température ambiante de -40°C à +100°C.
• Résistance thermique (R_th) :Un paramètre clé de 5 °C/W indique l'élévation de température par watt de puissance dissipée. Des valeurs plus basses sont meilleures pour l'extraction de la chaleur.
• Protection ESD (V_B) :Le dispositif offre une protection contre les décharges électrostatiques jusqu'à 8000V (modèle du corps humain), améliorant la robustesse à la manipulation.
• Soudure :La température de soudure maximale autorisée pendant le refusion est de 260°C, avec un maximum de 2 cycles de refusion recommandés.

2.2 Caractéristiques photométriques et électriques

Les performances de la LED sont caractérisées dans des conditions de test spécifiques, typiquement avec la pastille thermique stabilisée à 25°C.

Flux lumineux :La fiche technique fournit un classement détaillé pour le flux lumineux minimum. Par exemple, les LED blanc froid sont proposées dans des classes allant de 130 lm (J41CX) jusqu'à 175 lm (JJ1CX) lorsqu'elles sont alimentées à 350mA. Les variantes blanc neutre et blanc chaud ont leurs propres classes de flux correspondantes, le blanc chaud affichant généralement des valeurs de sortie légèrement inférieures pour des courants de commande équivalents en raison de l'efficacité de conversion du phosphore.

Tension directe (V_F) :Bien que non listée dans l'extrait fourni, la nomenclature du produit inclut un code « V » pour le classement de la tension directe. Ce paramètre est crucial pour la conception du pilote, car il détermine la tension d'alimentation requise pour un courant donné.

Caractéristiques de couleur :Les LED blanches sont catégorisées par leur Température de Couleur Corrélée (TCC) : Blanc froid (4745-7050K), Blanc neutre (3710-4745K) et Blanc chaud (2580-3710K). L'extrait fourni mentionne également le Bleu royal (445-460nm) comme option de LED colorée. Le classement de chromaticité assure une cohérence de couleur dans une plage définie sur le diagramme de chromaticité CIE.

2.3 Gestion thermique

Un dissipateur thermique efficace est primordial pour les performances et la longévité des LED. La spécification de résistance thermique de 5 °C/W indique l'efficacité avec laquelle la chaleur se propage de la jonction de la LED vers la pastille thermique. Pour maintenir une température de jonction sûre, le chemin thermique de cette pastille vers l'environnement ambiant (via le PCB et éventuellement un dissipateur) doit être conçu avec une faible impédance thermique. Dépasser la température de jonction maximale accélérera la dépréciation du flux lumineux et peut conduire à une défaillance catastrophique.

3. Explication du système de classement

La série Shwo(F) utilise une structure de classement complète pour garantir des performances et une couleur constantes pour les utilisateurs finaux. Les classes sont des groupes de LED triées selon des paramètres mesurés spécifiques.

3.1 Classement du flux lumineux

Les LED sont triées en fonction de leur sortie lumineuse minimale à un courant de test standard (350mA). Le code de classe (par exemple, JJ, J8, JH pour le blanc froid) correspond directement à un flux lumineux minimum garanti en lumens. Cela permet aux concepteurs de sélectionner avec certitude le niveau de luminosité requis pour leur application.

3.2 Classement de couleur/chromaticité

Pour les LED blanches, le classement principal se fait par Température de Couleur Corrélée (TCC), comme défini dans le tableau « Offres de couleurs » (C, N, M). Au sein de chaque plage de TCC, un classement de chromaticité supplémentaire (le code « 1234 » dans le numéro de pièce) garantit que la lumière blanche émise se situe dans une zone étroitement contrôlée sur le diagramme de couleur, minimisant les différences de couleur visibles entre les LED individuelles dans un luminaire.

3.3 Classement de la tension directe

Les LED sont également classées par leur chute de tension directe à un courant spécifié. Ceci est indiqué par le code « V » dans le numéro de pièce. Le regroupement des LED par V_Faide à concevoir des circuits pilotes plus efficaces et constants, en particulier lorsque plusieurs LED sont connectées en série.

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques, bien que non entièrement détaillées dans l'extrait, sont essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions réelles.

4.1 Sortie lumineuse typique en fonction de la température de la pastille thermique

La sortie lumineuse de la LED diminue lorsque la température de la pastille thermique (et par conséquent de la jonction) augmente. Une courbe de déclassement montrerait typiquement le flux lumineux relatif passant de 100% à 25°C à un pourcentage inférieur à des températures élevées (par exemple, 85°C). Cette courbe est essentielle pour calculer la véritable sortie lumineuse dans une application où la LED ne peut être maintenue à 25°C.

4.2 Flux lumineux relatif typique en fonction du courant direct

Cette courbe montre comment la sortie lumineuse évolue avec le courant de commande. Bien que la sortie augmente généralement avec le courant, la relation n'est pas parfaitement linéaire, et l'efficacité (lumens par watt) diminue souvent à des courants plus élevés en raison de l'augmentation de la charge thermique et des effets de chute. La fiche technique fournit probablement ce graphique pour aider les concepteurs à optimiser le compromis entre luminosité et efficacité.

4.3 Courbes de déclassement du courant

Pour éviter la surchauffe, le courant direct maximal autorisé doit être réduit à mesure que la température ambiante ou de la pastille thermique augmente. Les courbes de déclassement spécifient le courant de fonctionnement sûr à des températures supérieures à 25°C, garantissant que la température de jonction maximale n'est jamais dépassée.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Configuration des pastilles

Le dispositif utilise une disposition de pastilles pour la Technologie de Montage en Surface (CMS). Bien qu'un dessin dimensionnel spécifique ne figure pas dans l'extrait, la configuration des pastilles est une partie critique de la fiche technique. Elle définit l'empreinte pour la conception du PCB, y compris l'emplacement et la taille des pastilles de connexion électrique et, crucialement, la grande pastille thermique. La pastille thermique est essentielle pour transférer la chaleur de la puce LED vers la carte de circuit imprimé.

5.2 Identification de la polarité

Les LED CMS doivent avoir des marquages de polarité clairs (généralement une marque de cathode) sur le boîtier ou dans le diagramme d'empreinte pour assurer une orientation correcte pendant l'assemblage. Une polarité incorrecte empêchera le dispositif de s'allumer.

5.3 Conditionnement de l'émetteur

Les LED sont fournies dans un emballage en bande et bobine adapté aux machines d'assemblage automatiques pick-and-place. Le code « P » dans le numéro de pièce désigne un conditionnement en « Bande ». Ce format protège les dispositifs et assure une manutention efficace pendant la fabrication en grande série.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudure par refusion

Le dispositif est spécifié pour une température de soudure maximale de 260°C et peut supporter un maximum de deux cycles de refusion. Les profils de refusion standard sans plomb (avec une température de pic typiquement entre 240-260°C) sont applicables. La masse thermique du boîtier, en particulier la pastille thermique, doit être prise en compte lors de l'élaboration du profil de refusion pour garantir que toutes les soudures refondent correctement.

6.2 Sensibilité à l'humidité

La série Shwo(F) est classée au Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) 1 selon les normes JEDEC. C'est le niveau le plus robuste, indiquant une durée de vie illimitée en stockage dans des conditions ≤30°C/85% HR. Aucun pré-séchage n'est requis avant utilisation si l'emballage est intact. Cela simplifie la logistique de stockage et de manutention.

6.3 Conditions de stockage

La température de stockage recommandée est comprise entre -40°C et +100°C. Bien que le MSL 1 soit indulgent, il est toujours recommandé de stocker les composants dans un environnement sec et contrôlé pour éviter toute contamination ou dégradation potentielle.

7. Informations de commande et étiquetage du produit

7.1 Nomenclature du numéro de modèle

Le numéro de pièce suit une structure détaillée : ELSWF–ABCDE–FGHIJ–V1234. Chaque segment transmet des informations spécifiques :

• AB :Code de flux lumineux ou de puissance rayonnante minimum.
• C :Diagramme de rayonnement (par exemple, « 1 » pour Lambertien).
• D :Code couleur (C, N, M, L).
• E :Puissance de fonctionnement proposée (« 1 » pour 1W).
• H :Type d'emballage (« P » pour Bande).
• V :Classe de tension directe.
• 1234 :Classe de chromaticité de couleur ou de TCC.

Ce système permet une sélection précise de la variante de LED exacte nécessaire pour une application.

7.2 Étiquetage du produit

La bobine et l'emballage en bande incluront des étiquettes avec le numéro de pièce complet, la quantité, le code date et d'autres informations de traçabilité pour assurer une manutention correcte des matériaux et un contrôle des stocks.

8. Considérations de conception d'application

8.1 Sélection du pilote

Un pilote à courant constant est obligatoire pour faire fonctionner les LED de puissance. Le courant de sortie du pilote doit correspondre au point de fonctionnement prévu de la LED (par exemple, 350mA, 700mA, ou jusqu'au courant nominal maximal). La plage de tension de conformité du pilote doit être suffisante pour s'adapter à la somme des tensions directes de toutes les LED dans la chaîne série, en tenant compte de la classe de tension (code V) et de l'effet de la température sur V_F.

8.2 Conception thermique

C'est l'aspect le plus critique de la conception des LED haute puissance. Le PCB doit être conçu pour agir comme un dissipateur thermique. Cela implique :

• Utiliser un PCB avec une épaisseur de cuivre suffisante (par exemple, 2 oz).
• Concevoir de grandes zones de cuivre connectées à la pastille thermique de la LED via de multiples vias thermiques.
• Fixer éventuellement le PCB à un dissipateur thermique externe en aluminium pour les applications haute puissance.
• Utiliser des matériaux d'interface thermique pour minimiser la résistance thermique entre les couches.

Il est fortement recommandé de simuler ou de mesurer la température de la pastille thermique de la LED dans les pires conditions de fonctionnement.

8.3 Conception optique

Le diagramme de rayonnement Lambertien fournit un angle de vision large et uniforme. Pour les applications nécessitant un faisceau focalisé, des optiques secondaires (lentilles ou réflecteurs) doivent être utilisées. La petite taille du boîtier de la série Shwo(F) permet des assemblages optiques compacts.

9. Conformité et normes environnementales

Le produit est conçu pour être conforme à plusieurs normes internationales clés :

• RoHS (Restriction des substances dangereuses) :Le dispositif est exempt de plomb, mercure, cadmium et autres matériaux restreints.
• Sans halogène :Conforme aux limites strictes sur le Brome (Br<900ppm), le Chlore (Cl<900ppm) et leur somme (Br+Cl<1500ppm).
• REACH UE :Conformité au règlement sur l'enregistrement, l'évaluation, l'autorisation et la restriction des produits chimiques.

Ces conformités sont essentielles pour les produits destinés à la vente sur les marchés mondiaux, en particulier en Europe.

10. Fiabilité et durée de vie opérationnelle

Bien que des chiffres spécifiques de durée de vie L70 ou L90 (temps jusqu'à 70% ou 90% de la sortie lumineuse initiale) ne soient pas fournis dans l'extrait, la longévité d'une LED est directement liée à ses conditions de fonctionnement. Le facteur principal est la température de jonction. Faire fonctionner la LED bien en deçà de ses valeurs maximales, notamment en maintenant une température de jonction basse grâce à une gestion thermique efficace, est l'action la plus importante pour garantir une longue durée de vie opérationnelle et une lente dépréciation du flux lumineux. La température de jonction maximale spécifiée de 150°C est une limite, pas un objectif ; une température plus basse est toujours meilleure pour la fiabilité.

11. Comparaison et différenciation techniques

La série Shwo(F) se positionne dans le paysage concurrentiel des LED haute puissance CMS grâce à plusieurs attributs clés :

• Haute luminosité dans un format compact :Elle offre un rapport lumen par surface de boîtier favorable.
• Protection ESD robuste :Une protection de 8kV HBM améliore la durabilité pendant la manipulation et l'assemblage par rapport aux dispositifs avec une protection inférieure ou inexistante.
• Classement complet :Un classement détaillé du flux, de la tension et de la chromaticité offre aux concepteurs une grande prévisibilité et constance.
• Sensibilité à l'humidité favorable :Un classement MSL 1 offre des avantages logistiques et de stockage significatifs par rapport aux composants avec des classements MSL plus élevés qui nécessitent un emballage sec et un pré-séchage.
• Conformité étendue :Le respect des normes RoHS, sans halogène et REACH dès la sortie simplifie le processus de conformité pour les fabricants de produits finis.

12. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une source de tension constante ?

R : Non. Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Une alimentation à tension constante ne régulera pas le courant, conduisant à un emballement thermique et à la destruction de la LED. Utilisez toujours un pilote à courant constant.

Q : La fiche technique montre les performances à 25°C. Quelle sortie puis-je attendre à 60°C ?

R : Vous devez consulter la courbe « Sortie lumineuse typique en fonction de la température de la pastille thermique ». La sortie lumineuse diminue avec la température. À 60°C, le flux lumineux relatif sera un pourcentage (par exemple, ~85-90%) de la valeur à 25°C. Votre conception thermique doit tenir compte de ce déclassement.

Q : Quelle est la différence entre les séries standard, haute et super haute luminosité ?

R : Les principales différences résident dans le courant de commande maximal autorisé (1000mA contre 1500mA) et les classes de flux lumineux correspondantes plus élevées disponibles. Les versions à haute luminosité utilisent probablement une technologie de puce ou un conditionnement plus avancé pour gérer des densités de puissance plus élevées.

Q : Un dissipateur thermique est-il toujours requis ?

R : Cela dépend du courant de commande et de l'environnement d'application. Au courant nominal complet (1000mA/1500mA), un dissipateur thermique dédié est presque certainement requis. À des courants plus faibles (par exemple, 350mA) et avec une bonne conception thermique du PCB, un dissipateur autonome pourrait ne pas être nécessaire, mais une analyse thermique minutieuse est toujours requise.

13. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

Exemple 1 : Luminaire de panneau de sortie

Un ingénieur conçoit un panneau de sortie de faible encombrement et économe en énergie. Il sélectionne une LED Shwo(F) en blanc neutre (par exemple, ELSWF-J71NX-...), alimentée à 350mA pour atteindre la luminosité requise avec une haute efficacité. Le boîtier CMS compact permet au moteur d'éclairage d'être très fin. Le classement MSL 1 simplifie le processus d'assemblage dans son usine. Il conçoit un PCB à deux couches avec un large plan de cuivre sur la couche inférieure connecté à la pastille thermique de la LED via un réseau de vias, assurant que la température de jonction reste basse pour une fiabilité à long terme.

Exemple 2 : Éclairage industriel haute baie

Pour un luminaire industriel à haute puissance, le concepteur choisit la variante de la série Super Haute Luminosité, alimentée à 1200mA. Plusieurs LED sont disposées sur un PCB à âme métallique (MCPCB) qui est ensuite fixé à un grand dissipateur thermique en aluminium extrudé. Le pilote est sélectionné pour fournir un courant constant de 1200mA, avec une plage de tension suffisamment élevée pour alimenter une chaîne de 12 LED en série. Le classement de chromaticité détaillé (le code « 1234 ») est spécifié pour être identique pour toutes les LED achetées, garantissant une lumière blanche uniforme sur tout le luminaire sans variation de couleur visible.

14. Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons et les trous se recombinent dans le matériau semi-conducteur, libérant de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur. Pour les LED blanches comme la série Shwo(F), une puce LED bleue est recouverte d'une couche de phosphore. Une partie de la lumière bleue est convertie par le phosphore en longueurs d'onde plus longues (jaune, rouge), et le mélange de lumière bleue et convertie est perçu par l'œil humain comme blanc. Le mélange spécifique de phosphores détermine la Température de Couleur Corrélée (TCC) de la lumière blanche.

15. Tendances et évolutions technologiques

L'industrie de l'éclairage à semi-conducteurs continue d'évoluer selon plusieurs trajectoires clés pertinentes pour des composants comme la série Shwo(F) :

• Efficacité accrue (Lumens par Watt) :Des améliorations continues dans la conception des puces LED, la technologie des phosphores et l'efficacité du conditionnement conduisent à une sortie lumineuse plus élevée pour la même puissance électrique d'entrée.
• Densité de puissance plus élevée :Les boîtiers deviennent capables de gérer des courants de commande plus élevés et de dissiper plus de chaleur à partir d'un encombrement réduit, comme on le voit dans les variantes « Haute » et « Super Haute ».
• Amélioration de la qualité et de la constance des couleurs :Un classement de chromaticité plus serré et le développement de phosphores pour un Indice de Rendu des Couleurs (IRC) élevé et des distributions spectrales de puissance spécifiques (par exemple, pour l'horticulture).
• Fiabilité et robustesse améliorées :Améliorations des matériaux et des techniques de conditionnement pour résister à des températures plus élevées et à des conditions environnementales plus sévères, prolongeant la durée de vie opérationnelle.
• Intégration et fonctionnalités intelligentes :Bien que non présentes dans ce composant discret, la tendance générale inclut des LED intégrées avec des pilotes, des capteurs et des interfaces de communication pour des systèmes d'éclairage intelligents.

La série Shwo(F), en se concentrant sur la haute luminosité, la protection robuste et le classement complet, correspond à la demande du marché pour des sources lumineuses fiables, performantes et constantes pour les applications d'éclairage professionnel.