Fiche technique LED 2020-PA0501L-AM - Boîtier CMS - Ambre par conversion de phosphore - 12lm @ 50mA - 3.0V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La 2020-PA0501L-AM est une LED à montage en surface (CMS) conçue spécifiquement pour les applications exigeantes d'éclairage automobile. Son offre principale est une source lumineuse fiable de couleur ambre par conversion de phosphore, répondant aux normes industrielles strictes en matière de performance et de résistance aux environnements difficiles. Le marché cible principal est constitué des systèmes d'éclairage intérieur et extérieur automobiles, où une sortie de couleur constante, une fiabilité à long terme dans des conditions sévères et un facteur de forme compact sont des exigences critiques.

Les principaux avantages de cette LED incluent sa qualification selon la norme AEC-Q102 pour les dispositifs optoélectroniques discrets, garantissant sa capacité à résister aux contraintes thermiques, mécaniques et environnementales rigoureuses de l'environnement automobile. Elle est également conforme aux directives RoHS, REACH et sans halogène, ce qui en fait un choix de composant respectueux de l'environnement. Le flux lumineux typique de 12 lumens pour un courant de commande de 50mA fournit une luminosité suffisante pour diverses fonctions de signalisation et d'éclairage.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et électriques

Les paramètres de fonctionnement fondamentaux sont définis dans des conditions de test spécifiques, typiquement à une température de jonction (Tj) de 25°C et un courant direct (IF) de 50mA. LeFlux lumineux typique (IV)est de 12 lm, avec un minimum de 8 lm et un maximum de 17 lm. Cette variation est gérée par le système de classement détaillé plus loin. LaTension directe (VF)a une valeur typique de 3,0V, avec une plage de 2,50V à 3,50V. Les concepteurs doivent tenir compte de cette plage de tension lors de la conception du circuit d'alimentation pour assurer une régulation de courant constante.

L'Angle de visionest spécifié à 120°, ce qui décrit l'étendue angulaire où l'intensité lumineuse est au moins la moitié de sa valeur maximale. Cet angle de vision large est bénéfique pour les applications nécessitant un éclairage large et uniforme plutôt qu'un faisceau très focalisé.

2.2 Caractéristiques thermiques et valeurs maximales absolues

La gestion thermique est cruciale pour la longévité et la stabilité des performances de la LED. La fiche technique fournit deux valeurs pour laRésistance thermique (Rth JS) : une valeur 'Réelle' de 58 K/W (typ.) et une valeur 'Électrique' de 41 K/W (typ.). La valeur 'Électrique', dérivée du coefficient de température de la tension directe, est typiquement utilisée pour l'estimation de la température de jonction dans les applications pratiques. Une résistance thermique plus faible indique une meilleure dissipation de la chaleur de la jonction de la LED vers le point de soudure.

Les valeurs maximales absoluesdéfinissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Les limites clés incluent unCourant direct maximal (IF)de 120 mA, uneTempérature de jonction maximale (TJ)de 150°C, et une plage de température de fonctionnement (Topr) de -40°C à +125°C. Le dispositif est classé pour unesensibilité ESD (HBM)de 8 kV, ce qui est important pour les processus de manipulation et d'assemblage. LaDissipation de puissance maximale admissible (Pd)est de 420 mW.

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). Ce dispositif utilise trois critères de classement distincts.

3.1 Classes de flux lumineux

Les LED sont catégorisées en fonction de leur flux lumineux mesuré à 50mA :
• Classe E4 :8 lm (Min) à 10 lm (Max)
• Classe E5 :10 lm (Min) à 13 lm (Max)
• Classe E6 :13 lm (Min) à 17 lm (Max)

La classe spécifique pour un lot de production donné doit être confirmée lors de la commande.

3.2 Classes de tension directe

Les LED sont également classées par leur chute de tension directe au courant de test :
• Classe 2527 :2.50V (Min) à 2.75V (Max)
• Classe 2730 :2.75V (Min) à 3.00V (Max)
• Classe 3032 :3.00V (Min) à 3.25V (Max)
• Classe 3235 :3.25V (Min) à 3.50V (Max)

Sélectionner des LED dans une classe de tension étroite peut simplifier la conception du pilote en réduisant la plage de tension d'alimentation nécessaire.

3.3 Structure du classement couleur

La fiche technique inclut un diagramme de chromaticité (CIE 1931) montrant les coordonnées de couleur cibles pour l'ambre par conversion de phosphore. Deux classes principales,YAetYB, sont définies avec des limites spécifiques de coordonnées CIE x et CIE y. La longueur d'onde dominante typique pour cette couleur ambre se situe dans la plage de 590-595 nm. Le classement serré (tolérance ±0,005) garantit une variation de couleur minimale entre différentes LED dans un assemblage, ce qui est critique pour l'éclairage esthétique et fonctionnel automobile.

4. Analyse des courbes de performance

Les graphiques fournissent des informations essentielles sur le comportement de la LED dans des conditions variables.

4.1 Distribution spectrale et diagramme de rayonnement

Le graphique deDistribution spectrale relativemontre un pic large et unique caractéristique d'une LED à conversion de phosphore, avec l'émission principale dans la région ambre/jaune du spectre visible. LeDiagramme caractéristique typique de rayonnementillustre la distribution spatiale de l'intensité, confirmant l'angle de vision de 120° avec un motif quasi-Lambertien.

4.2 Dépendances électriques et thermiques

La courbeCourant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)montre la relation exponentielle typique d'une diode. La courbeFlux lumineux relatif vs. Courant directest sous-linéaire ; augmenter le courant donne des rendements lumineux décroissants tout en générant plus de chaleur.

Le graphiqueFlux lumineux relatif vs. Température de jonctionest critique : le flux lumineux diminue lorsque la température de jonction augmente. Un dissipateur thermique efficace est nécessaire pour maintenir la luminosité. La courbeTension directe relative vs. Température de jonctiona un coefficient négatif, d'environ -2 mV/°C, qui peut être utilisé pour la détection de température.

LaCourbe de déclassement du courant directdicte le courant continu maximal autorisé en fonction de la température de la pastille de soudure. Par exemple, à la température maximale de fonctionnement de la pastille de soudure de 125°C, le courant direct doit être réduit à 120 mA. Le graphiqueCapacité de traitement d'impulsion admissibledéfinit le courant de crête (IFM) que la LED peut supporter pour de courtes durées d'impulsion à différents cycles de service, ce qui est utile pour les applications de gradation PWM ou de stroboscopie.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions mécaniques

La LED utilise un empreinte de boîtier standard "2020", qui fait généralement référence à des dimensions d'environ 2,0mm x 2,0mm. Le dessin mécanique exact dans la fiche technique fournit toutes les dimensions critiques, y compris la longueur, la largeur et la hauteur globales, ainsi que la taille et l'emplacement de la pastille thermique et des contacts électriques. Les tolérances sont généralement de ±0,1mm sauf indication contraire.

5.2 Configuration recommandée des pastilles de soudure

Un modèle de pastilles (land pattern) est fourni pour la conception du PCB. Cela inclut les dimensions des pastilles de soudure pour l'anode, la cathode et la pastille thermique centrale. Suivre cette configuration recommandée est essentiel pour obtenir des soudures fiables, une conduction thermique appropriée vers le PCB et pour éviter le phénomène de "tombstoning" pendant la refusion. La pastille thermique est cruciale pour la dissipation de la chaleur et doit être correctement connectée à une zone de cuivre sur le PCB.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Le composant est classé pour une température de soudure maximale de 260°C pendant 30 secondes. Un profil de refusion standard sans plomb est applicable. Des précautions doivent être prises pour éviter un choc thermique excessif. Le Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) est classé au Niveau 2, ce qui signifie que le dispositif peut être exposé aux conditions d'atelier jusqu'à un an avant soudure sans nécessiter de pré-séchage. Si cette durée est dépassée, un pré-séchage selon les normes IPC/JEDEC est nécessaire pour éviter le phénomène de "popcorning" pendant la refusion.

6.2 Précautions d'utilisation

• Polarité :Le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en inverse. L'application d'une tension inverse peut causer des dommages immédiats.
• Protection ESD :Bien que classé à 8kV HBM, les procédures standard de manipulation ESD doivent être suivies pendant l'assemblage.
• Contrôle du courant :Les LED sont des dispositifs commandés en courant. Elles doivent être utilisées avec un pilote à courant constant, et non une source de tension constante, pour éviter l'emballement thermique.
• Contamination :Le dispositif a une classification de test au soufre A1, indiquant une bonne résistance aux atmosphères contenant du soufre, mais l'exposition à d'autres contaminants doit tout de même être minimisée.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Décodage de la référence

La référence2020-PA0501L-AMest structurée comme suit :
• 2020 :Nom de la famille de produits (taille du boîtier).
• PA :Code couleur pour Ambre par conversion de phosphore.
• 50 :Courant de test en milliampères (50 mA).
• 1 :Type de cadre de connexion (1 = Doré).
• L :Niveau de luminosité (L = Faible, relatif aux autres classes de cette série).
• AM :Désigne le grade d'application Automobile.

7.2 Spécifications d'emballage

Les LED sont fournies en bande et en bobine pour l'assemblage automatisé. La section d'informations sur l'emballage détaillerait les dimensions de la bobine, la largeur de la bande, l'espacement des alvéoles et l'orientation des composants sur la bande. Ces données sont essentielles pour programmer les machines de placement.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

L'application principale estl'Éclairage Automobile. Les utilisations spécifiques incluent :
• Extérieur :Clignotants, feux de position latéraux, feux de jour (DRL) en ambre, troisième feu stop (CHMSL).
• Intérieur :Rétroéclairage du tableau de bord, éclairage des commutateurs, éclairage d'ambiance, témoins d'avertissement et indicateurs.

8.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Le PCB doit avoir des vias thermiques adéquats sous la pastille thermique, connectés à des plans de masse internes ou à des dissipateurs thermiques dédiés, pour maintenir une température de jonction basse, assurant ainsi une longue durée de vie et un flux lumineux stable.
• Conception optique :Des lentilles ou des guides de lumière peuvent être nécessaires pour façonner le faisceau de 120° pour des applications spécifiques.
• Choisir un circuit intégré pilote LED de grade automobile capable de fournir un courant stable de 50mA (ou selon besoin) sur toute la plage de tension automobile (par exemple, 9V-16V avec protection contre les surtensions de déconnexion). Une capacité de gradation PWM est souvent souhaitable.Configuration Série/Parallèle :
• Pour piloter plusieurs LED, une connexion en série est préférable car elle garantit un courant identique à travers chaque unité, assurant une luminosité uniforme. Les connexions en parallèle nécessitent un appariement minutieux de la tension directe ou une limitation de courant individuelle.9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED de grade commercial standard, les principaux points de différenciation de la 2020-PA0501L-AM sont sa

qualification AEC-Q102et saplage de température de fonctionnement étendue (-40°C à +125°C). Cela la rend adaptée aux applications dans le compartiment moteur ou à l'extérieur où les températures extrêmes sont courantes. La technologie d'ambre par conversion de phosphore offre généralement une meilleure stabilité et cohérence de couleur dans le temps et avec la température par rapport aux anciennes LED ambre à résine teintée. La classification ESD 8kV et la résistance au soufre offrent une robustesse supplémentaire pour les environnements automobiles difficiles.10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Quelle est la différence entre la résistance thermique 'Réelle' et 'Électrique' ?

R1 : La résistance thermique 'Réelle' (Rth JS réel) est mesurée à l'aide d'un capteur de température physique. La résistance thermique 'Électrique' (Rth JS el) est calculée à partir du changement de tension directe avec la température, une méthode plus pratique pour l'estimation in-situ de la température de jonction dans un circuit en fonctionnement.
Q2 : Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 3,3V ?

R2 : Pas directement. La LED nécessite un contrôle de courant. Une simple résistance depuis une alimentation 3,3V est possible mais inefficace et la luminosité variera en fonction de la classe de tension directe de la LED. Un pilote à courant constant dédié est fortement recommandé pour des performances stables.
Q3 : Comment interpréter les codes de classement lors de la commande ?

R3 : Vous devez spécifier la Classe de Flux Lumineux requise (ex. : E5), la Classe de Tension Directe (ex. : 2730) et la Classe Couleur (ex. : YA) en fonction de la tolérance de variation de votre application. Le fabricant fournira des pièces répondant aux trois critères de classe spécifiés.
Q4 : Cette LED est-elle adaptée à la gradation PWM ?

R4 : Oui, les LED sont idéales pour la gradation PWM. Le graphique de capacité de traitement d'impulsion doit être consulté pour s'assurer que le courant de crête dans la forme d'onde PWM ne dépasse pas les limites pour la largeur d'impulsion et le cycle de service choisis.
11. Étude de cas pratique de conception

Scénario :

Conception d'un feu de position latéral ambre pour un véhicule.Exigences :
Respecter les normes automobile CEM/EMI, fonctionner de 9V à 16V, survivre aux cycles de température, et maintenir une couleur et une luminosité constantes.Mise en œuvre :
Un schéma inclurait un filtre d'entrée, un circuit intégré pilote LED abaisseur-élévateur ou linéaire de grade automobile, réglé pour délivrer 50mA. Quatre LED 2020-PA0501L-AM seraient connectées en série à la sortie du pilote. Le PCB aurait une zone de pastille thermique solide sur la couche supérieure sous les LED, connectée via de multiples vias thermiques à un large plan de masse interne pour la diffusion de la chaleur. Le circuit intégré pilote inclurait une entrée de gradation PWM connectée au module de contrôle de carrosserie du véhicule. Tous les composants seraient sélectionnés parmi des familles qualifiées AEC-Q.12. Principe de fonctionnement

La 2020-PA0501L-AM est une source lumineuse à semi-conducteur basée sur une puce, typiquement en nitrure de gallium-indium (InGaN) ou matériaux similaires, qui émet de la lumière bleue lorsqu'elle est polarisée en direct. Cette lumière bleue est absorbée par une couche de phosphore (la partie "conversion de phosphore") déposée directement sur la puce. Le phosphore ré-émet de la lumière à des longueurs d'onde plus longues, principalement dans la région ambre. La combinaison de la lumière bleue résiduelle et de l'émission ambre à large spectre du phosphore produit la couleur ambre finale perçue par l'œil humain. Cette méthode permet un contrôle précis du point de couleur et une haute efficacité.

13. Tendances technologiques

La tendance dans l'éclairage LED automobile va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une densité de puissance plus élevée et une fiabilité améliorée. Cela stimule le développement de nouvelles technologies de puces, de phosphores avancés avec une meilleure résistance au quenching thermique, et de conceptions de boîtiers améliorées avec une résistance thermique plus faible. Il y a également une évolution vers des modules intégrés qui combinent plusieurs LED, des pilotes et des optiques en une seule unité. De plus, la demande pour des systèmes d'éclairage intelligents et adaptatifs augmente, nécessitant des LED pouvant être contrôlées numériquement avec rapidité et précision. La technologie sous-jacente continue d'évoluer pour offrir un meilleur rendu des couleurs, des durées de vie plus longues et des coûts système plus bas pour les constructeurs automobiles.

The trend in automotive LED lighting is towards higher efficiency (more lumens per watt), higher power density, and improved reliability. This drives the development of new chip technologies, advanced phosphors with better thermal quenching resistance, and improved package designs with lower thermal resistance. There is also a move towards integrated modules that combine multiple LEDs, drivers, and optics into a single unit. Furthermore, the demand for smart, adaptive lighting systems is increasing, requiring LEDs that can be digitally controlled with high speed and precision. The underlying technology continues to evolve to provide better color rendering, longer lifetimes, and lower system costs for automotive manufacturers.