Fiche technique de la LED Super Rouge 2820-SR3501H-AM - Format 2.8x2.0mm - Tension 2.45V - Puissance 0.86W - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La série 2820-SR3501H-AM est une LED Super Rouge à montage en surface de haute luminosité, spécifiquement conçue pour les applications exigeantes d'éclairage automobile. Ce composant fait partie d'une famille de produits conçue pour répondre aux normes strictes de fiabilité et de performance de qualité automobile. Sa fonction principale est de fournir une source de lumière rouge intense, efficace et fiable pour diverses fonctions de signalisation et d'éclairage à l'intérieur d'un véhicule.

Les avantages principaux de cette LED incluent sa qualification selon les normes AEC-Q102, garantissant sa robustesse pour l'environnement automobile, et son flux lumineux élevé de 45 lumens typique à un courant de commande standard. Le dispositif présente un angle de vision large de 120 degrés, le rendant adapté aux applications nécessitant une distribution angulaire étendue de la lumière. Il est conforme aux directives RoHS, REACH et sans halogène, reflétant les réglementations environnementales et de sécurité modernes.

Le marché cible est exclusivement l'éclairage automobile, y compris, mais sans s'y limiter, l'éclairage d'ambiance intérieur, les feux stop de hauteur centrale (CHMSL), les feux arrière combinés et autres fonctions de signalisation où une couleur rouge distincte et une haute fiabilité sont primordiales.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

La performance photométrique est centrée sur un flux lumineux typique (Φ_v) de 45 lumens lorsqu'elle est alimentée à 350 mA. Cette mesure a une tolérance de ±8% et est prise avec la pastille thermique stabilisée à 25°C. La longueur d'onde dominante (λ_d) est typiquement de 632 nm, définissant son point de couleur Super Rouge, avec une plage spécifiée de 627 nm à 639 nm et une tolérance de mesure de ±1 nm. La distribution spatiale de la lumière est caractérisée par un angle de vision large (2φ) de 120 degrés, avec une tolérance de ±5 degrés. Ce faisceau large est idéal pour les applications nécessitant une bonne visibilité sous différents angles.

2.2 Caractéristiques électriques

La tension directe (V_F) est un paramètre électrique clé, typiquement de 2,45 V à 350 mA, avec une plage de 2,00 V à 2,75 V et une tolérance de mesure de ±0,05 V. Le dispositif est conçu pour un courant direct continu (I_F) allant jusqu'à 500 mA, avec un maximum absolu de 1500 mA pour les conditions de surtension (largeur d'impulsion ≤10 μs, rapport cyclique 0,005). Il est crucial de noter que cette LED estnon conçue pour fonctionner en inverse; l'application d'une tension inverse peut causer des dommages immédiats.

2.3 Caractéristiques thermiques

La gestion thermique est critique pour la performance et la longévité de la LED. La résistance thermique jonction-point de soudure (R_thJS) est spécifiée via deux méthodes : une mesure réelle donnant 12,8 K/W typique (max 16,2 K/W) et une mesure électrique donnant 10 K/W typique (max 13 K/W). La température de jonction maximale admissible (T_J) est de 150°C. Le dispositif peut fonctionner et être stocké dans une plage de température ambiante de -40°C à +125°C. Un dissipateur thermique approprié est essentiel pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres, en particulier lors d'un fonctionnement à des courants plus élevés.

2.4 Fiabilité et spécifications environnementales

La LED répond à plusieurs critères de fiabilité clés. Elle a une sensibilité ESD de 2 kV (Modèle du Corps Humain, HBM), ce qui est standard pour les composants automobiles. Elle est qualifiée selon AEC-Q102 Révision A, la norme mondiale pour les semi-conducteurs optoélectroniques discrets dans les applications automobiles. De plus, elle répond aux critères de test au soufre Classe A1, indiquant une résistance aux environnements sulfurés corrosifs. Le composant est également conforme à RoHS, REACH, et est sans halogène (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm). Son Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) est 2.

3. Explication du système de tri

Pour assurer la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en lots. Le 2820-SR3501H-AM utilise trois critères de tri indépendants.

3.1 Tri par flux lumineux

Les LED sont regroupées en fonction de leur flux lumineux à 350 mA. Le lot standard pour cette série est F3, avec une plage de flux lumineux de 39 lm (min) à 45 lm (max). D'autres lots disponibles incluent F4 (45-52 lm) et F5 (52-60 lm). Cela permet aux concepteurs de sélectionner un niveau de luminosité adapté à leur application.

3.2 Tri par tension directe

La tension directe est triée pour faciliter la conception du circuit et l'adaptation de l'alimentation. Les lots incluent 2022 (2,00-2,25 V), 2225 (2,25-2,50 V) et 2527 (2,50-2,75 V). Connaître le lot V_Faide à prédire plus précisément la consommation d'énergie et la charge thermique.

3.3 Tri par longueur d'onde dominante

La couleur (longueur d'onde dominante) est étroitement contrôlée par le tri. Les groupes sont définis comme 2730 (627-630 nm), 3033 (630-633 nm), 3336 (633-636 nm) et 3639 (636-639 nm). Cela garantit un décalage de couleur minimal entre les LED individuelles d'un réseau, ce qui est critique pour les applications esthétiques et de signalisation.

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. À 350 mA, la V_Ftypique est de 2,45V. La courbe Flux Lumineux Relatif vs. Courant Direct démontre que le flux lumineux est sous-linéaire à faible courant et devient plus linéaire à mesure que le courant augmente, approchant un plateau près du courant nominal maximal. Cela souligne l'importance d'alimenter la LED à ou près de son courant recommandé pour une efficacité optimale.

4.2 Dépendance à la température

Les graphiques de performance montrent clairement l'impact de la température. La courbe Tension Directe Relative vs. Température de Jonction a une pente négative, ce qui signifie que V_Fdiminue lorsque la température augmente (typiquement -2 mV/°C pour les LED rouges). Cela peut être utilisé pour la surveillance de la température de jonction. La courbe Flux Lumineux Relatif vs. Température de Jonction montre que le flux lumineux diminue significativement avec l'augmentation de la température, un phénomène connu sous le nom d'affaiblissement thermique. La courbe Longueur d'Onde Relative vs. Température de Jonction indique un léger décalage de la longueur d'onde dominante (typiquement 0,03-0,05 nm/°C pour les LED rouges AlInGaP) avec la température, ce qui est généralement minimal pour ce système de matériaux.

4.3 Dérating du courant direct et gestion des impulsions

La Courbe de Dérating du Courant Direct est critique pour la conception thermique. Elle montre le courant direct continu maximal admissible en fonction de la température de la pastille de soudure (T_S). À la T_Sde fonctionnement maximale de 125°C, le I_Fmax est de 500 mA. Le courant doit être réduit à des températures de pastille plus élevées pour éviter de dépasser la limite de jonction de 150°C. Le graphique Capacité de Gestion d'Impulsion Permissible fournit des conseils pour le fonctionnement en impulsions, montrant le courant d'impulsion crête (I_FP) admissible pour une largeur d'impulsion (t_p) et un rapport cyclique (D) donnés, avec le point de soudure à 25°C.

4.4 Distribution spectrale

Le graphique de Distribution Spectrale Relative confirme la nature monochromatique de cette LED Super Rouge. L'émission est concentrée dans une bande étroite centrée autour de 632 nm, avec pratiquement aucune émission dans les régions bleue ou verte. Cela résulte en une couleur rouge hautement saturée, idéale pour les fonctions de signalisation automobile où la pureté de la couleur est réglementée.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions physiques

La LED utilise un boîtier CMS (Composant Monté en Surface) 2820. Le nom indique les dimensions approximatives : 2,8 mm de longueur et 2,0 mm de largeur. Le dessin mécanique exact fournit les dimensions détaillées, y compris la hauteur totale, la géométrie de la lentille et le placement du cadre de connexion. Les tolérances sont typiquement de ±0,1 mm sauf indication contraire. Le boîtier est conçu pour être compatible avec les équipements d'assemblage automatisés de type pick-and-place.

5.2 Schéma recommandé des pastilles de soudure

Un motif de pastilles (empreinte) dédié est fourni pour la conception de PCB. Ce motif est optimisé pour la formation fiable de joints de soudure pendant la soudure par refusion et pour un transfert de chaleur efficace de la pastille thermique de la LED vers le PCB. Respecter cette disposition recommandée est essentiel pour la stabilité mécanique, la performance électrique et, surtout, la gestion thermique. La conception des pastilles inclut des vias thermiques exposés ou un remplissage de cuivre pour servir de dissipateur thermique.

5.3 Identification de la polarité

Le dessin mécanique de la fiche technique indique les bornes anode et cathode. Typiquement, le boîtier peut avoir un marquage tel qu'une encoche, un point ou un coin chanfreiné pour identifier la cathode. La polarité correcte doit être respectée pendant l'assemblage, car une connexion inverse empêchera le fonctionnement et endommagera probablement le dispositif.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

Un profil de soudure par refusion détaillé est fourni pour assurer une fixation fiable sans endommager la LED. Le profil spécifie les paramètres clés : pente de préchauffage, temps et température de maintien, temps au-dessus du liquidus (TAL), température de pic et vitesse de refroidissement. La température de soudure maximale absolue est de 260°C pendant 30 secondes. Suivre ce profil est critique pour éviter les chocs thermiques, le délaminage ou les défauts de joint de soudure.

6.2 Précautions d'utilisation

Les précautions générales incluent : éviter les contraintes mécaniques sur la lentille, prévenir la contamination de la surface optique, utiliser des procédures de manipulation ESD appropriées (car elle est classée pour 2kV HBM) et s'assurer que le dispositif est stocké dans un environnement sec selon sa classification MSL 2 avant utilisation. La LED ne doit pas être utilisée en dessous de 50 mA comme indiqué sur la courbe de dérating.

6.3 Conditions de stockage

Les composants doivent être stockés dans leur sac barrière à l'humidité d'origine avec un dessiccant, à des températures comprises entre -40°C et +125°C, dans un environnement non corrosif. Une fois le sac ouvert, les composants classés MSL 2 doivent être assemblés dans un délai spécifique (typiquement 1 an à<30°C/60% HR) ou être re-séchés selon les instructions du fabricant pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de conditionnement

Les LED sont fournies en bande et bobine, ce qui est le standard pour l'assemblage CMS automatisé. Les informations de conditionnement détaillent les dimensions de la bobine, la largeur de la bande, l'espacement des poches et l'orientation des composants. Cela assure la compatibilité avec les systèmes d'alimentation standard des lignes d'assemblage.

7.2 Système de numérotation des pièces

Le numéro de pièce 2820-SR3501H-AM est déchiffré comme suit :

• 2820 : Famille de produit et taille du boîtier (2,8mm x 2,0mm).
• SR : Couleur (Super Rouge).
• 350 : Courant de test en milliampères (350 mA).
• 1 : Type de cadre de connexion (1 = Doré).
• H : Niveau de luminosité (H = Haut).
• AM : Désigne le grade d'application Automobile.

Cette convention de nommage permet une identification précise des attributs clés du composant.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

L'application principale est l'éclairage automobile. Les utilisations spécifiques incluent :

• Signalisation extérieure : Feux arrière, feux stop, feux stop de hauteur centrale (CHMSL), clignotants.
• Éclairage intérieur : Rétroéclairage du tableau de bord, éclairage des commutateurs, éclairage d'ambiance, témoins d'avertissement.

Sa qualification AEC-Q102 et sa résistance au soufre la rendent adaptée aux emplacements extérieurs ou sous le capot difficiles où les températures extrêmes, l'humidité et l'exposition chimique sont des préoccupations.

8.2 Considérations de conception

Circuit de commande : Un pilote à courant constant est fortement recommandé plutôt qu'une source à tension constante pour assurer un flux lumineux stable et prévenir l'emballement thermique. Le pilote doit être conçu pour s'adapter à la plage de lots V_F.

La gestion thermiqueest l'aspect le plus critique de la conception. Le PCB doit fournir un chemin thermique adéquat des pastilles de soudure de la LED vers un dissipateur thermique ou le plan de masse de la carte. Utilisez la résistance thermique fournie (R_thJS) et la courbe de dérating pour calculer la conception thermique nécessaire pour maintenir T_Jen dessous de 150°C dans les pires conditions.

Conception optique : L'angle de vision de 120 degrés peut nécessiter des optiques secondaires (lentilles, guides de lumière) pour façonner le faisceau pour des applications spécifiques comme créer une apparence lumineuse uniforme ou un signal focalisé.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED rouges standard de qualité commerciale, la série 2820-SR3501H-AM offre des avantages distincts pour l'usage automobile :

• Fiabilité : La qualification AEC-Q102 implique des tests de stress rigoureux (durée de vie à haute température, cyclage thermique, résistance à l'humidité, etc.) bien au-delà des spécifications commerciales.
• Plage de température étendue : Le fonctionnement de -40°C à +125°C est essentiel pour les environnements automobiles, alors que les LED commerciales atteignent typiquement +85°C.
• Tri par couleur et flux : Un tri plus serré assure la cohérence de l'apparence et de la performance sur toutes les unités d'un ensemble d'éclairage de véhicule.
• Résistance au soufre : La conformité au test de soufre Classe A1 protège contre la corrosion par les gaz contenant du soufre présents dans certains environnements automobiles (par ex., des pneus ou certains joints).
• Traçabilité : Les composants de qualité automobile ont généralement des exigences de traçabilité plus strictes tout au long de la chaîne d'approvisionnement.

Son principal différentiateur est cette robustesse certifiée pour l'écosystème automobile.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Puis-je alimenter cette LED directement depuis une batterie automobile 12V ?

R : Non. La LED nécessite un pilote à courant constant. La connecter directement au 12V causerait un surcourant catastrophique et une défaillance immédiate. Un circuit de commande (linéaire ou à découpage) qui régule le courant à 350 mA (ou un autre niveau souhaité dans les spécifications) est obligatoire.

Q : Quel est l'objectif du cadre de connexion doré (Type "1") ?

R : Le placage or offre une résistance supérieure à la corrosion et une excellente soudabilité dans le temps, ce qui est important pour la fiabilité à long terme dans les environnements automobiles difficiles. Il assure également une connexion électrique stable et à faible résistance.

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

R : La valeur "Réelle" (12,8 K/W) est mesurée directement par une méthode de test thermique. La valeur "Électrique" (10 K/W) est dérivée de la caractéristique de tension directe sensible à la température. Pour une conception thermique conservatrice, il est conseillé d'utiliser la valeur "Réelle" plus élevée ou la valeur maximale spécifiée (16,2 K/W) dans les calculs.

Q : Un dissipateur thermique est-il toujours nécessaire ?

R : Cela dépend du courant de commande, de la température ambiante et de la conception du PCB. Au courant maximal de 500 mA et/ou à des températures ambiantes élevées, un chemin thermique efficace (via le PCB vers un dissipateur ou une grande zone de cuivre) est absolument nécessaire pour rester dans la limite de température de jonction. À des courants plus faibles et dans des environnements frais, le PCB lui-même peut suffire.

11. Étude de cas pratique de conception

Scénario : Conception d'un réseau de feux stop de hauteur (CHMSL).

Un concepteur doit créer un CHMSL utilisant 10 LED. L'objectif est une luminosité et une couleur uniformes, fonctionnant à partir du système 12V du véhicule, avec une température maximale du point de soudure de 100°C.

Étapes :

1. Conception électrique : Choisir un pilote à courant constant capable de fournir ~3,5A au total (10 x 350mA). La tension de sortie du pilote doit être supérieure à la somme des V_Fmax de la chaîne en série. Pour 10 LED en série avec V_F(max)=2,75V, le pilote a besoin d'une sortie >27,5V. Alternativement, utiliser des chaînes parallèles avec des résistances de ballast ou des pilotes individuels.
2. Conception thermique : En utilisant la courbe de dérating, à T_S=100°C, le I_Fcontinu max est ~520 mA, donc 350 mA est sûr. Calculer l'impédance thermique requise de la jonction à l'ambiant : ΔT = T_J(max)- T_S= 150°C - 100°C = 50°C. Puissance par LED P_D≈ I_F* V_F= 0,35A * 2,45V = 0,8575W. R_thJArequise ≤ ΔT / P_D= 50°C / 0,8575W ≈ 58,3 K/W. Puisque R_thJSest ~12,8 K/W, le PCB et l'environnement doivent fournir R_thSA≤ 45,5 K/W.
3. Optique/Mécanique : Placer les LED sur le PCB selon le schéma de pastilles recommandé. Concevoir un guide de lumière ou un diffuseur pour mélanger la lumière des 10 sources discrètes en une seule barre de lumière uniforme comme requis par les réglementations.
4. Tri : Spécifier des lots serrés pour le flux lumineux (par ex., F3 ou F4) et la longueur d'onde dominante (par ex., 3033) pour s'assurer que les 10 LED correspondent étroitement.

12. Principe de fonctionnement

Le 2820-SR3501H-AM est basé sur un système de matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium Indium Gallium (AlInGaP). Lorsqu'une tension directe dépassant l'énergie de la bande interdite du matériau est appliquée à travers la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active. Leur recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique des couches AlInGaP est conçue pour produire des photons avec une longueur d'onde centrée autour de 632 nm, que l'œil humain perçoit comme une couleur rouge saturée. La lentille en époxy encapsule la puce semi-conductrice, fournit une protection environnementale et façonne la lumière émise en l'angle de vision de 120 degrés.

13. Tendances technologiques

La tendance dans l'éclairage LED automobile, y compris pour les fonctions de signalisation rouge, va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une densité de puissance accrue (boîtiers plus petits avec un flux lumineux plus élevé) et une fiabilité améliorée. Il y a également une évolution vers des pilotes LED intelligents intégrés avec des capacités de diagnostic et de communication (par ex., via bus LIN ou CAN). De plus, la poussée vers des modules d'éclairage standardisés et évolutifs influence la conception des boîtiers et de l'optique. Le boîtier 2820 représente une plateforme mature et fiable, tandis que les nouvelles conceptions peuvent se concentrer sur les boîtiers à l'échelle de la puce (CSP) ou les modules multi-puces intégrés pour une flexibilité et une performance de conception encore plus grandes.