Fiche technique LED rouge 2020 Cube Light - Boîtier CMS - 2,2V Typ - 140mA - 26 lm - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications de la LED 2020 Cube Light, une diode électroluminescente (DEL) rouge à haute luminosité en boîtier CMS (Surface-Mount Device) conçue principalement pour les environnements exigeants de l'éclairage automobile. Le composant se caractérise par son empreinte compacte 2020, sa construction robuste et ses paramètres de performance adaptés à une fiabilité dans des conditions de fonctionnement sévères. Ses principaux avantages incluent la conformité aux normes de qualification automobile strictes, un large angle de vision pour un éclairage uniforme et des certifications de conformité environnementale.

Le marché cible principal est l'industrie automobile, où elle convient à diverses fonctions d'éclairage de signalisation intérieures et extérieures. La conception privilégie la stabilité à long terme, les performances thermiques et la résistance aux contraintes environnementales couramment rencontrées dans les applications véhicules.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

La performance photométrique clé de la LED est définie à un courant de test standard de 140mA. Le flux lumineux typique est de 26 lumens (lm), avec un minimum spécifié de 23 lm et un maximum de 39 lm, tenant compte du classement en production. La longueur d'onde dominante est typiquement de 614 nm, la plaçant fermement dans le spectre rouge, avec une plage de 612 nm à 627 nm. Un large angle de vision de 120 degrés (avec une tolérance de ±5°) assure un diagramme de rayonnement étendu, ce qui est bénéfique pour les applications nécessitant un éclairage de grande surface ou une visibilité sous plusieurs angles.

2.2 Paramètres électriques

La tension directe (Vf) dans la condition de test à 140mA a une valeur typique de 2,2V, avec une plage allant d'un minimum de 1,75V à un maximum de 2,75V. Le courant direct continu absolu maximum est de 250 mA. Pour les conditions de surtension (largeur d'impulsion ≤10 μs, rapport cyclique 0,005), le composant peut supporter un courant de surtension (IFM) allant jusqu'à 1000 mA. Il est crucial de noter que cette LED n'est pas conçue pour fonctionner en polarisation inverse.

2.3 Caractéristiques thermiques et fiabilité

La gestion thermique est essentielle pour la longévité de la LED. La résistance thermique jonction-point de soudure est spécifiée avec deux valeurs : un résultat par méthode électrique de 16-18 K/W et un résultat par méthode réelle de 23-26 K/W. La température de jonction maximale admissible (Tj) est de 150°C. Le composant est conçu pour une plage de température de fonctionnement de -40°C à +125°C, correspondant aux extrêmes requis pour l'usage automobile. Il dispose d'une protection contre les décharges électrostatiques (ESD) de 2 kV (Modèle du corps humain). Le composant est également qualifié pour le soudage par refusion sans plomb avec une température de pic de 260°C pendant 30 secondes.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour assurer l'uniformité de la production, les LED sont triées en classes de performance. Comprendre ces classes est essentiel pour la cohérence de la conception.

3.1 Classement par flux lumineux

Les LED sont regroupées en fonction de leur flux lumineux à 140mA. Les classes principales sont E9 (23-27 lm), F1 (27-33 lm) et F2 (33-39 lm). La valeur typique de 26 lm se situe dans la classe E9.

3.2 Classement par tension directe

Les composants sont également classés selon leur chute de tension directe. Les classes clés incluent 1720 (1,75-2,0V), 2022 (2,0-2,25V), 2225 (2,25-2,5V) et 2527 (2,5-2,75V). La valeur typique de 2,2V correspond à la classe 2022.

3.3 Classement par longueur d'onde dominante

La couleur (longueur d'onde) est étroitement contrôlée via des classes telles que 1215 (612-615 nm), 1518 (615-618 nm), jusqu'à 2427 (624-627 nm). La valeur typique de 614 nm se trouve dans la classe 1215.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Courbe IV et flux lumineux relatif

Le graphique Courant direct vs Tension directe montre une relation exponentielle caractéristique. La courbe Flux lumineux relatif vs Courant direct indique que le flux lumineux augmente avec le courant mais finit par saturer, ce qui peut dégrader l'efficacité et la durée de vie à des courants plus élevés que recommandés.

4.2 Influence de la température

Le graphique Flux lumineux relatif vs Température de jonction est crucial pour la conception thermique. Il montre que le flux lumineux diminue lorsque la température de jonction augmente. Le graphique Décalage de longueur d'onde dominante vs Température de jonction indique que la couleur se déplace (typiquement vers des longueurs d'onde plus longues) avec l'augmentation de la température, ce qui doit être pris en compte dans les applications critiques sur la couleur.

4.3 Distribution spectrale et déclassement

Le graphique de Distribution spectrale relative confirme un pic d'émission rouge à bande étroite. La Courbe de déclassement du courant direct impose de réduire le courant continu maximal autorisé lorsque la température du plot de soudure augmente, afin d'éviter de dépasser la température de jonction maximale. Par exemple, à une température de plot de 125°C, le courant doit être déclassé à 250 mA.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le composant utilise un boîtier CMS 2020 standard (empreinte 2,0mm x 2,0mm). Le dessin mécanique spécifie les dimensions exactes, y compris la hauteur totale, les détails du cadre de connexion et la géométrie de la lentille. Les tolérances sont typiquement de ±0,1mm sauf indication contraire. Un schéma de plots de soudure recommandé est fourni pour assurer une bonne formation des joints de soudure, un transfert thermique et une stabilité mécanique pendant la refusion et le fonctionnement. La polarité est indiquée par un marquage spécifique ou une configuration des broches sur le corps du composant, qui doit être respectée lors du placement.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

La LED est compatible avec les procédés standards de soudage par refusion sans plomb. Un profil de soudage par refusion détaillé est fourni, spécifiant les paramètres critiques : pente de préchauffage, temps et température de maintien, temps au-dessus du liquidus (TAL), température de pic (260°C max pendant 30 secondes) et vitesse de refroidissement. Le respect de ce profil est essentiel pour éviter les chocs thermiques, les défauts de soudure ou les dommages au boîtier de la LED. Les précautions générales incluent l'utilisation d'une protection ESD appropriée lors de la manipulation, l'évitement des contraintes mécaniques sur la lentille et la garantie d'un environnement de soudage exempt de contaminants comme le soufre.

7. Conditionnement et informations de commande

Les pièces sont fournies dans un conditionnement standard en bande et bobine adapté aux machines d'assemblage automatiques pick-and-place. Les informations de conditionnement détaillent les dimensions de la bobine, l'espacement des poches et l'orientation. La référence suit une structure spécifique :2020 - UR - 140 - D - M - AM.
- 2020: Famille de produit.
- UR: Couleur (Rouge).
- 140: Courant de test en mA.
- D: Type de cadre de connexion (Or + colle blanche).
- M: Niveau de luminosité (Moyen).
- AM: Désignation pour application automobile.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

L'application principale est l'éclairage automobile. Cela inclut, sans s'y limiter, le troisième feu stop central (CHMSL), les feux arrière combinés (feux de position/stop), les feux de gabarit latéraux et l'éclairage d'ambiance intérieur. Sa qualification AEC-Q102 et sa large plage de température la rendent adaptée à ces environnements sévères.

8.2 Considérations de conception

Circuit de commande (Driver) :Un driver à courant constant est fortement recommandé pour assurer un flux lumineux stable et éviter l'emballement thermique, car la tension directe de la LED a un coefficient de température négatif.
Gestion thermique :Le routage du PCB doit faciliter la dissipation thermique. Utilisez le schéma de plots de soudure recommandé, assurez une surface de cuivre adéquate connectée au plot thermique, et considérez le chemin thermique global du système pour maintenir la température du plot de soudure dans des limites sûres pour le courant de fonctionnement souhaité.
Conception optique :L'angle de vision de 120° peut nécessiter des optiques secondaires (lentilles, guides de lumière) pour façonner le faisceau pour des applications spécifiques. Le décalage potentiel de longueur d'onde avec la température doit être évalué pour les usages sensibles à la couleur.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED commerciales génériques, les principaux points de différenciation de ce composant sont ses qualifications de grade automobile (AEC-Q102), sa plage de température de fonctionnement étendue (-40°C à +125°C) et ses tests de fiabilité spécifiques (ex : Test Soufre Classe A1). Il est également conforme aux exigences sans halogène, ce qui est de plus en plus important pour des raisons environnementales et de fiabilité dans l'électronique automobile. La combinaison d'un niveau de luminosité moyen (26 lm typ) avec une construction robuste offre une solution équilibrée pour les applications où la fiabilité est prioritaire sur la luminosité ultime.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED en continu à son courant absolu maximum de 250mA ?
A : Pas nécessairement. Le courant de 250mA est l'absolu maximum dans des conditions spécifiques. Le courant de fonctionnement continu sûr dépend de la conception thermique. Vous devez utiliser la courbe de déclassement du courant direct en fonction de la température mesurée ou estimée de votre plot de soudure (Ts). Par exemple, si Ts est à 100°C, le courant continu maximal autorisé est nettement inférieur à 250mA.

Q : Quelle est la différence entre la résistance thermique réelle et électrique (Rth JS) ?
A : La méthode électrique utilise les paramètres électriques sensibles à la température de la LED pour estimer la température de jonction, tandis que la méthode réelle peut utiliser un capteur physique. La valeur de la méthode réelle (23-26 K/W) est généralement considérée comme plus conservative et fiable pour les calculs de conception thermique.

Q : La fiche technique mentionne un Test Soufre. Pourquoi est-ce important ?
A : Les atmosphères contenant du soufre (par exemple, provenant de certains caoutchoucs, joints ou environnements industriels) peuvent corroder les cadres de connexion à base d'argent, entraînant une défaillance. Une classification Test Soufre Classe A1 indique que le dispositif a réussi des tests spécifiques de résistance à la corrosion sulfurique, ce qui est crucial pour la fiabilité à long terme dans les assemblages automobiles fermés.

11. Étude de cas pratique de conception

Prenons l'exemple de la conception d'un module de feu stop arrière utilisant cette LED. Un groupe de 10 LED en série nécessiterait un driver capable de fournir 140mA à environ 22V (10 * 2,2V typique), plus une marge. Le PCB doit être conçu avec des vias thermiques sous le plot thermique de chaque LED, connectés à un large plan de masse interne pour la diffusion de la chaleur. La courbe de déclassement doit être consultée : si la température du PCB près des LED atteint 80°C dans le pire cas d'environnement ambiant, le courant maximal admissible par LED doit être vérifié et potentiellement réduit par rapport à 140mA pour garantir que la température de jonction reste inférieure à 150°C. Une simulation optique serait utilisée pour disposer les LED et concevoir un diffuseur afin de répondre aux normes de distribution d'intensité lumineuse et d'uniformité requises pour les feux stop automobiles.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Il s'agit d'une diode électroluminescente à base de semi-conducteur. Lorsqu'une tension directe supérieure à sa tension directe caractéristique (Vf) est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active de la puce semi-conductrice, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition matérielle spécifique du semi-conducteur (probablement basée sur AlInGaP pour l'émission rouge) détermine la longueur d'onde dominante de la lumière émise. Le boîtier CMS intègre un cadre de connexion pour la connexion électrique et la conduction thermique, une lentille en silicone pour protéger la puce et façonner le faisceau lumineux, et une cavité réfléchissante blanche pour améliorer l'efficacité d'extraction de la lumière.

13. Tendances technologiques

La tendance dans l'éclairage LED automobile continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une densité de puissance accrue et une fiabilité améliorée. Cela permet des modules d'éclairage plus petits et plus économes en énergie. Il y a également un accent sur les fonctionnalités avancées comme les faisceaux adaptatifs (ADB) et la communication par la lumière (Li-Fi), bien que celles-ci nécessitent généralement des composants plus complexes. Pour les fonctions de signalisation standard, l'accent reste mis sur des composants optimisés en coût, très fiables et qualifiés comme celui décrit, avec des améliorations continues des performances thermiques et de la durée de vie en fonctionnement à haute température.