Fiche technique LED ALFS2BD-C0PA07001L1-AM - Boîtier céramique CMS - Blanc froid 5850K / Ambre PC - 260 lm / 160 lm @ 700mA - Grade Automobile

1. Vue d'ensemble du produit

L'ALFS2BD-C0PA07001L1-AM est une LED à montage en surface haute performance, conçue spécifiquement pour les applications exigeantes d'éclairage extérieur automobile. Elle fait partie de la série EL ALFS et présente un boîtier céramique CMS robuste garantissant une excellente gestion thermique et une fiabilité à long terme dans des conditions environnementales sévères. Le dispositif est proposé en deux options de couleur distinctes : une variante Blanc Froid avec une température de couleur typique de 5850K, et une variante Ambre PC (à conversion par phosphore). Ses objectifs de conception principaux sont de fournir un rendement lumineux élevé, une performance de couleur constante et une fiabilité inébranlable pour les fonctions automobiles critiques pour la sécurité.

Les avantages fondamentaux de cette LED incluent sa conformité à la norme de qualification stricte AEC-Q102 pour les semi-conducteurs optoélectroniques discrets dans les applications automobiles. Ce processus de certification valide les performances et la longévité du composant sous des températures, une humidité et des contraintes mécaniques extrêmes. De plus, le produit respecte les réglementations RoHS, REACH et sans halogène, le rendant adapté aux marchés automobiles mondiaux aux restrictions environnementales et matérielles strictes. Sa robustesse au soufre est une caractéristique cruciale pour les applications exposées aux polluants atmosphériques pouvant corroder les boîtiers LED standard.

Le marché cible est exclusivement automobile, avec un accent sur les modules d'éclairage extérieur. Ses caractéristiques de performance sont adaptées pour répondre aux exigences élevées de luminosité et de fiabilité des systèmes d'éclairage de véhicules modernes.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et colorimétriques

Les performances de la LED sont caractérisées sous un courant de test standard de 700 mA. La version Blanc Froid délivre un flux lumineux typique de 260 lumens (lm), avec un minimum de 220 lm et un maximum de 300 lm, tenant compte des tolérances de production. La version Ambre PC fournit un rendement typique de 160 lm, allant de 120 lm à 200 lm. L'angle de vision pour les deux couleurs est large de 120 degrés, offrant une distribution lumineuse large et uniforme adaptée aux fonctions de signalisation.

Les métriques de couleur sont précisément définies. La variante Blanc Froid a une plage de température de couleur corrélée (CCT) de 5180K à 6680K, centrée autour d'une valeur typique de 5850K. La chromaticité de la variante Ambre PC est spécifiée par ses coordonnées CIE 1931 : typiquement x = 0,57 et y = 0,42. Cela la place fermement dans la région ambre de l'espace colorimétrique, essentielle pour les applications de clignotants et de feux de position où des réglementations de couleur spécifiques s'appliquent.

2.2 Paramètres électriques et thermiques

La tension directe (Vf) pour la LED Blanc Froid à 700 mA est typiquement de 3,35 V, avec une plage de 2,90 V à 3,80 V. La Vf de la version Ambre PC est comparable. Ces paramètres sont cruciaux pour la conception du pilote et la gestion de l'alimentation. Deux valeurs clés de résistance thermique sont fournies : la résistance thermique réelle (Rth JS réel) de la jonction semi-conductrice au point de soudure est typiquement de 4,6 K/W (max 9,0 K/W), tandis que la résistance thermique dérivée par méthode électrique (Rth JS él) est typiquement de 3,6 K/W (max 8,0 K/W). La valeur électrique inférieure indique souvent la performance du chemin thermique en conditions de fonctionnement, ce qui est vital pour prédire la température de jonction et gérer le maintien du flux lumineux.

2.3 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites opérationnelles au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Les limites clés incluent un courant direct maximal (IF) de 1500 mA, une dissipation de puissance maximale (Pd) de 5700 mW et une température de jonction maximale (Tj) de 150°C. Le dispositif est conçu pour une plage de température de fonctionnement (Topr) de -40°C à +125°C, confirmant son adéquation aux environnements automobiles. Il peut résister à un niveau de décharge électrostatique (ESD) allant jusqu'à 8 kV (modèle du corps humain), améliorant sa robustesse à la manipulation. La température maximale de soudage par refusion est de 260°C, conforme aux processus d'assemblage de PCB standard.

3. Analyse des courbes de performance

3.1 Distribution spectrale

Les graphiques fournis montrent la distribution spectrale de puissance relative pour les LED Blanc Froid et Ambre PC à 700 mA et 25°C. Le spectre Blanc Froid montre un large pic d'émission dans la région bleue provenant de la puce LED, combiné à une émission de phosphore jaune plus large, créant la lumière blanche. Le spectre Ambre PC est dominé par un pic unique et large dans la région jaune-ambre, résultant de la conversion par phosphore, avec une fuite de lumière bleue minimale, idéale pour les exigences de couleur ambre pure.

3.2 Relations courant vs performance

Le graphique Courant Direct vs Tension Directe montre une relation sous-linéaire, typique des LED. Les graphiques Flux Lumineux Relatif vs Courant Direct démontrent que le rendement lumineux augmente avec le courant mais commence à montrer des signes de saturation à des courants plus élevés (par exemple, au-dessus de 1000 mA), probablement en raison d'effets thermiques accrus et d'une baisse d'efficacité. Les graphiques Déplacement des Coordonnées de Chromaticité vs Courant Direct indiquent un changement minimal des coordonnées de couleur (ΔCIE x, ΔCIE y) sur la plage de courant de 300 mA à 1500 mA, ce qui est critique pour maintenir une sortie de couleur constante sous différentes conditions d'alimentation, comme l'atténuation.

3.3 Dépendance à la température

Le graphique Tension Directe Relative vs Température de Jonction montre un coefficient de température négatif ; la tension directe diminue linéairement à mesure que la température de jonction augmente, ce qui est une caractéristique standard des diodes semi-conductrices. Les graphiques Flux Lumineux Relatif vs Température de Jonction sont cruciaux pour la conception thermique. Ils montrent que le rendement lumineux diminue à mesure que la température de jonction augmente. Pour la LED Blanc Froid, le rendement à 125°C est d'environ 85 à 90 % de son rendement à 25°C. La version Ambre PC montre un comportement d'extinction thermique légèrement différent. Un dissipateur thermique efficace est donc essentiel pour maintenir la luminosité. Les graphiques Déplacement des Coordonnées de Chromaticité vs Température de Jonction montrent des déplacements très mineurs, indiquant une bonne stabilité de couleur sur la plage de température de fonctionnement.

4. Informations de classement (Binning)

La fiche technique inclut une section dédiée aux informations de classement (Section 4 dans le sommaire), bien que les critères spécifiques de classement (par exemple, classes de flux, classes de chromaticité, classes de Vf) ne soient pas détaillés dans l'extrait fourni. Pour les LED de grade automobile, le classement est typiquement très strict. Les composants sont triés en groupes serrés basés sur le flux lumineux, la tension directe et les coordonnées de chromaticité (CIE x, y ou CCT et Duv pour le blanc) pour assurer la cohérence et l'uniformité de couleur au sein d'un ensemble d'éclairage. Les concepteurs doivent consulter la table de classement complète pour sélectionner le suffixe de référence approprié répondant aux exigences d'uniformité spécifiques de leur application.

5. Caractéristiques mécaniques, assemblage et conditionnement

5.1 Dimensions mécaniques et empreinte de pastilles

Le dessin mécanique (Section 7) définit l'empreinte physique exacte du boîtier céramique CMS, incluant la longueur, la largeur, la hauteur et l'emplacement de la pastille thermique et des contacts électriques. L'empreinte de pastilles de soudure recommandée (Section 8) est fournie pour guider la conception du PCB. Cette empreinte est critique pour assurer une formation correcte des joints de soudure, la connexion électrique, et surtout, un transfert thermique optimal de la pastille thermique de la LED vers le plan de cuivre du PCB. Une conception de pastille incorrecte peut sérieusement limiter la dissipation thermique, entraînant une défaillance prématurée ou une réduction du rendement lumineux.

5.2 Soudage par refusion et manipulation

Un profil de soudage par refusion (Section 9) est spécifié, avec une température de pic de 260°C. Respecter ce profil est essentiel pour éviter un choc thermique au boîtier céramique et aux matériaux d'attache interne de la puce. La section "Précautions d'utilisation" (Section 11) contient probablement des instructions de manipulation vitales, telles que le niveau de sensibilité à l'humidité (MSL 2 est noté dans les caractéristiques), les conditions de stockage et les recommandations de nettoyage. Des précautions ESD appropriées doivent toujours être suivies pendant la manipulation et l'assemblage.

5.3 Conditionnement et commande

Les informations de conditionnement (Section 10) détaillent comment les LED sont fournies (par exemple, en bande et bobine), incluant les dimensions de la bobine et l'orientation des composants. Les informations de commande et la structure de la référence (Sections 5 & 6) expliquent comment décoder la référence (ALFS2BD-C0PA07001L1-AM) pour sélectionner la classe de flux, la couleur et autres caractéristiques optionnelles correctes pour l'achat.

6. Guide d'application et considérations de conception

6.1 Applications cibles

Les applications principales listées sont l'Éclairage Extérieur Automobile, spécifiquement les Feux de Jour (DRL) et les Clignotants. Pour les DRL, le flux lumineux élevé et la couleur blanc froid assurent une visibilité élevée. Pour les clignotants, la couleur Ambre PC répond aux exigences réglementaires pour la couleur des signaux de virage. La robustesse du dispositif le rend également adapté à d'autres fonctions extérieures comme les feux de position ou les feux arrière combinés.

6.2 Considérations de conception critiques

• Gestion thermique :C'est le facteur le plus critique. La résistance thermique réelle typique de 4,6 K/W signifie que pour chaque watt dissipé, la jonction sera 4,6°C plus chaude que le point de soudure. À 700 mA et une Vf typique de 3,35 V, la dissipation de puissance est d'environ 2,35 W. Cela crée une élévation de température d'environ 10,8°C de la carte à la jonction, en supposant un dissipateur thermique idéal. Le PCB doit avoir un chemin thermique correctement conçu (utilisant des vias, des couches de cuivre épaisses) pour maintenir la température du point de soudure basse, garantissant que la jonction reste bien en dessous de son maximum de 150°C, de préférence en dessous de 110-120°C pour une longue durée de vie.
• Courant d'alimentation :Bien que la LED puisse être pulsée jusqu'à 1500 mA, le point de fonctionnement recommandé pour une efficacité et une durée de vie optimales est probablement autour de 700 mA, comme utilisé pour les spécifications typiques. Fonctionner à des courants plus élevés augmente la génération de chaleur de manière exponentielle et accélère la dépréciation du flux lumineux.
• Conception optique :L'angle de vision de 120° nécessite des optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) pour façonner le faisceau pour des applications spécifiques comme les DRL ou les clignotants. Le système optique doit tenir compte du diagramme de rayonnement spatial de la LED.
• Conception électrique :Un pilote LED à courant constant est obligatoire pour assurer une sortie lumineuse stable et prévenir l'emballement thermique. Le pilote doit être conçu pour fonctionner dans toute la plage de tension automobile (par exemple, 9V-16V avec protection contre les surtensions de déconnexion de charge).

7. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux LED commerciales standard ou même de grade industriel, les principaux points de différenciation de ce dispositif sont sa qualification automobile (AEC-Q102) et sa robustesse matérielle (résistance au soufre, sans halogène). Comparé à d'autres LED automobiles, sa combinaison d'un boîtier céramique (performance thermique et fiabilité supérieures aux boîtiers plastique) et d'un flux de sortie élevé à la fois en blanc et en ambre depuis une seule plateforme de boîtier est un avantage significatif. Cela simplifie la nomenclature pour les modules d'éclairage nécessitant les deux couleurs.

8. Questions fréquemment posées (Basées sur les données techniques)

Q : Puis-je alimenter cette LED en continu à 1000 mA ?

R : Bien que la valeur maximale absolue soit de 1500 mA, les spécifications typiques sont données à 700 mA. Un fonctionnement continu à 1000 mA générera significativement plus de chaleur (~3,35 W contre ~2,35 W). Ceci n'est possible qu'avec une gestion thermique exceptionnelle pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres, et cela peut réduire la durée de vie de la LED. Reportez-vous aux courbes de déclassement.

Q : Comment interpréter les deux valeurs de résistance thermique différentes (Réelle vs Électrique) ?

R : La résistance thermique "réelle" (4,6 K/W) est souvent mesurée dans une condition de test thermique spécifique. La méthode "électrique" (3,6 K/W) utilise la tension directe de la LED elle-même comme capteur de température en conditions de fonctionnement et peut représenter une valeur in-situ plus pratique. Pour une conception conservatrice, il est recommandé d'utiliser la valeur "réelle" plus élevée pour calculer la pire élévation de température.

Q : Une lentille est-elle requise pour une application de clignotant ?

R : Oui. La LED elle-même a un diagramme d'émission de type Lambertien de 120°. Un clignotant nécessite un diagramme de faisceau spécifique et une visibilité angulaire définie par les réglementations (par exemple, ECE ou SAE). Une optique secondaire (lentille) est nécessaire pour collimater et façonner la lumière afin de répondre à ces exigences photométriques légales.

9. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un module de Feux de Jour (DRL) utilisant la version Blanc Froid de cette LED.

Étape 1 - Exigences optiques :Déterminer l'intensité lumineuse requise (candelas) à différents angles selon la réglementation automobile (par exemple, ECE R87).

Étape 2 - Nombre de LED & Alimentation :Basé sur le rendement typique de 260 lm de la LED et l'efficacité du système optique choisi, calculer le nombre de LED nécessaires pour atteindre l'intensité cible. Décider d'un courant d'alimentation (par exemple, 700 mA).

Étape 3 - Conception thermique :Calculer la dissipation de puissance totale (Nombre de LED * Vf * Courant). Concevoir le PCB à âme métallique ou le PCB standard avec des vias thermiques pour atteindre une température cible du point de soudure (par exemple, 85°C) dans la pire température ambiante (par exemple, 80°C dans le compartiment moteur). Utiliser la résistance thermique (Rth JS) pour s'assurer que la température de jonction reste en dessous de 110°C.

Étape 4 - Conception électrique :Sélectionner un pilote LED à courant constant qualifié AEC-Q100 pouvant fournir le courant total requis, gérer la plage de tension d'entrée automobile, et inclure l'atténuation PWM si nécessaire pour la fonctionnalité (par exemple, atténuation lorsque les phares sont allumés).

Étape 5 - Validation :Construire un prototype et mesurer la sortie photométrique, la couleur et la performance thermique (température de jonction via la méthode Vf) dans des conditions de fonctionnement à haute température pour valider la conception.

10. Principe de fonctionnement et tendances technologiques

10.1 Principe de fonctionnement de base

Cette LED est une source de lumière à l'état solide basée sur la physique des semi-conducteurs. Lorsqu'une tension directe est appliquée au dispositif, les électrons et les trous se recombinent dans la région active de la puce semi-conductrice (typiquement basée sur InGaN pour l'émission bleue), libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). Pour la version Blanc Froid, une partie de la lumière bleue est absorbée par un revêtement de phosphore (YAG:Ce est courant), qui la ré-émet sous forme de lumière jaune à large spectre. Le mélange du bleu restant et de la lumière jaune convertie est perçu comme blanc. Pour la version Ambre PC, une formulation de phosphore différente est utilisée pour absorber presque toute la lumière bleue et la ré-émettre dans la plage de longueur d'onde ambre.

10.2 Tendances de l'industrie

L'industrie de l'éclairage automobile évolue continuellement. Les tendances clés influençant des dispositifs comme cette LED incluent :

Augmentation de la luminance et de l'efficacité :Demande de sources lumineuses plus petites et plus brillantes pour permettre des designs d'éclairage élégants et stylisés.

Fonctionnalités avancées :Intégration de faisceaux adaptatifs (ADB) et d'éclairage pixellisé, ce qui pourrait orienter les futures versions vers des pas de pixel plus petits ou des capacités de pilote intégrées.

Réglage de couleur :Intérêt pour la lumière blanche réglable pour l'éclairage ambiant intérieur, bien que les feux extérieurs restent strictement réglementés sur la couleur.

Fiabilité et robustesse améliorées :Alors que les LED deviennent la source lumineuse unique pour des fonctions critiques, les exigences de longévité et de performance dans des conditions extrêmes (vibration, cyclage thermique, exposition chimique) continuent de se resserrer, renforçant le besoin de composants qualifiés comme celui-ci.