Fiche technique LED Jaune 2820-UY2001M-AM - Boîtier CMS 2.8x2.0mm - Tension directe 2.4V - Flux lumineux 33lm - Grade Automobile

1. Vue d'ensemble du produit

La série 2820-UY2001M-AM représente un composant LED à montage en surface de haute fiabilité, conçu spécifiquement pour les applications exigeantes d'éclairage automobile. Ce dispositif se caractérise par son empreinte compacte de boîtier CMS 2820, délivrant un flux lumineux typique de 33 lumens sous un courant de fonctionnement standard de 200mA. L'émission lumineuse principale se situe dans le spectre jaune, avec une longueur d'onde dominante centrée autour de 589nm. Un différenciateur clé de ce produit est sa conformité au standard de qualification rigoureux AEC-Q102 Rev A pour les semi-conducteurs optoélectroniques discrets dans les applications automobiles, garantissant des performances et une longévité sous les conditions environnementales sévères typiques de l'industrie automobile. Les certifications supplémentaires incluent l'adhésion aux critères RoHS, REACH et de fabrication sans halogène, en faisant un choix adapté pour les conceptions modernes et soucieuses de l'environnement.

1.1 Avantages fondamentaux et marché cible

Les avantages fondamentaux de cette série de LED sont ancrés dans sa robustesse de grade automobile et ses performances photométriques optimisées. Le dispositif présente une tolérance élevée aux décharges électrostatiques (ESD) de 2KV (HBM), améliorant sa fiabilité de manipulation et d'assemblage. Son large angle de vision de 120 degrés offre une excellente distribution spatiale de la lumière, ce qui est crucial pour des applications comme l'éclairage ambiant intérieur, l'illumination du tableau de bord et les feux de signalisation extérieurs où une luminosité uniforme est requise. Le marché cible principal est le secteur automobile, incluant les fournisseurs de rang 1 et les équipementiers développant des modules d'éclairage pour véhicules particuliers, camions et motos. Ses spécifications de fiabilité en font également un candidat pour d'autres marchés à haute fiabilité tels que les voyants industriels et la signalisation extérieure où la performance à long terme est critique.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Une compréhension approfondie des paramètres électriques, optiques et thermiques est essentielle pour une conception de circuit et une intégration système appropriées.

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Le paramètre photométrique central est le flux lumineux (Φ_v), spécifié avec une valeur typique de 33 lumens à I_F= 200mA. Les valeurs minimale et maximale sont respectivement de 27 lm et 45 lm, avec une tolérance de mesure de ±8%. La longueur d'onde dominante (λ_d) est typiquement de 589nm, avec une plage de 585nm à 594nm et une tolérance serrée de ±1nm. Ceci place l'émission fermement dans la région de couleur jaune. La distribution spatiale de la lumière est définie par un large angle de vision de 120 degrés, mesuré aux points de demi-intensité (où l'intensité lumineuse est à 50% de la valeur de crête). Ce paramètre a une tolérance de ±5°.

2.2 Caractéristiques électriques

La tension directe (V_F) est un paramètre critique pour la conception de l'alimentation et la gestion thermique. Au courant de fonctionnement typique de 200mA, V_Fest de 2.4V, avec une plage de 2.00V à 2.75V (tolérance ±0.05V). Le courant direct continu recommandé (I_F) est de 200mA, avec un maximum absolu de 250mA. Pour les conditions de surtension, le dispositif peut supporter un courant de crête (I_FM) de 1000mA pour des impulsions ≤10μs avec un très faible rapport cyclique (D=0.005). Il est important de noter que cette LED n'est pas conçue pour fonctionner en polarisation inverse.

2.3 Caractéristiques thermiques

Une dissipation thermique efficace est primordiale pour les performances et la durée de vie de la LED. La résistance thermique de la jonction semi-conductrice au point de soudure (R_thJS) est fournie en deux valeurs : 32 K/W (typique, mesure réelle) et 28 K/W (typique, mesure électrique). La température de jonction maximale admissible (T_J) est de 150°C. Le dispositif est spécifié pour une plage de température de fonctionnement (T_opr) de -40°C à +125°C, ce qui est standard pour les composants automobiles. La dissipation de puissance (P_d) est spécifiée à 687.5 mW maximum.

3. Explication du système de tri

Pour assurer la cohérence de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en bacs. La série 2820-UY2001M-AM utilise un système de tri tridimensionnel.

3.1 Tri du flux lumineux

Le flux lumineux est catégorisé en trois bacs : F1 (27-33 lm), F2 (33-39 lm), et F3 (39-45 lm). Le suffixe de référence "M" indique un niveau de luminosité Moyen, qui correspond typiquement au bac F1 ou à l'extrémité basse du bac F2.

3.2 Tri de la tension directe

La tension directe est triée pour faciliter l'appariement de courant dans les réseaux multi-LED. Les bacs sont : 2022 (2.00-2.25V), 2225 (2.25-2.50V), et 2527 (2.50-2.75V).

3.3 Tri de la longueur d'onde dominante

Les bacs de longueur d'onde dominante assurent l'uniformité de couleur : 8588 (585-588nm), 8891 (588-591nm), et 9194 (591-594nm). Le code couleur "UY" signifie le groupe jaune, qui englobe ces bacs.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs graphiques essentiels pour prédire les performances dans des conditions non standard.

4.1 Courbe IV et flux lumineux relatif

Le graphique Courant direct vs Tension directe montre une relation exponentielle typique de diode. À 200mA, la tension est regroupée autour de 2.4V. Le graphique Flux lumineux relatif vs Courant direct est sous-linéaire ; le flux augmente avec le courant mais commence à saturer à des courants plus élevés en raison des effets thermiques et de la baisse d'efficacité.

4.2 Dépendance à la température

Le graphique Tension directe relative vs Température de jonction montre un coefficient de température négatif ; V_Fdiminue linéairement lorsque la température augmente (environ -2 mV/°C). Ceci peut être utilisé pour l'estimation de la température de jonction. Le graphique Flux lumineux relatif vs Température de jonction montre une diminution significative de la sortie lumineuse lorsque la température augmente. À 125°C, le flux n'est qu'environ 60-70% de sa valeur à 25°C, soulignant le besoin critique d'une gestion thermique efficace. Le graphique Longueur d'onde relative vs Température de jonction indique un léger décalage vers le rouge (augmentation de la longueur d'onde) avec l'augmentation de la température.

4.3 Distribution spectrale et déclassement

Le graphique de Distribution spectrale relative confirme un pic d'émission monochromatique jaune autour de 589nm avec des composantes spectrales indésirables minimales. La Courbe de déclassement du courant direct dicte le courant continu maximal autorisé en fonction de la température du plot de soudure (T_S). À la T_Smaximale de 125°C, le courant doit être déclassé à 250mA (le maximum absolu). Pour un fonctionnement fiable, il est conseillé de fonctionner nettement en dessous de cette limite.

4.4 Capacité de traitement des impulsions

Le graphique de Traitement d'impulsion admissible définit le courant d'impulsion de crête (I_FP) autorisé pour une largeur d'impulsion (t_p) et un rapport cyclique (D) donnés. Pour des impulsions très courtes (par ex., 10μs), le courant peut dépasser largement le maximum en DC. Ceci est pertinent pour les applications de gradation PWM.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions physiques

La LED est logée dans un boîtier CMS 2820. Les dimensions nominales sont de 2.8mm de longueur et 2.0mm de largeur. La hauteur exacte et le dessin dimensionnel détaillé, incluant la forme de la lentille et le placement du cadre de connexion, sont fournis dans le dessin mécanique, avec des tolérances standard de ±0.1mm sauf indication contraire.

5.2 Empattement de soudure recommandé

Une conception d'empreinte de pastille est recommandée pour assurer une soudure fiable et des performances thermiques optimales. La disposition inclut des pastilles pour les deux anodes/cathodes électriques et une pastille thermique centrale pour l'évacuation de la chaleur. Respecter cette empreinte est crucial pour la stabilité mécanique et le transfert de chaleur de la pastille thermique de la LED vers le PCB.

5.3 Identification de la polarité

La polarité (anode et cathode) est marquée sur le dispositif, typiquement avec un indicateur visuel comme une encoche, un point ou un coin chanfreiné. Le dessin mécanique de la fiche technique spécifie ce marquage. La polarité correcte doit être observée pendant l'assemblage pour éviter tout dommage.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

Le composant est compatible avec les processus de soudure par refusion infrarouge ou convection standard. La température de soudure de crête maximale ne doit pas dépasser 260°C, et le temps au-dessus de 260°C doit être limité à 30 secondes maximum. Un profil standard de montée en température, préchauffage, refusion et refroidissement pour la soudure sans plomb (SnAgCu) est applicable. 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 la soudure sans nécessiter de séchage.

6.2 Précautions d'utilisation

Les précautions clés incluent : Éviter d'appliquer une tension inverse. Utiliser un circuit limiteur de courant ; ne pas alimenter directement depuis une source de tension. Mettre en œuvre des procédures de manipulation ESD appropriées pendant l'assemblage. S'assurer que la pastille thermique est correctement soudée au plan de cuivre du PCB pour une dissipation thermique efficace. Ne pas dépasser les valeurs maximales absolues pour le courant, la tension ou la température.

6.3 Conditions de stockage

La plage de température de stockage (T_stg) est de -40°C à +125°C. Pour un stockage à long terme dépassant la durée de vie en atelier MSL-2, les dispositifs doivent être stockés dans un environnement sec ou dans des sacs barrières à l'humidité avec dessiccant.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécification d'emballage

Les LED sont fournies en bande et bobine pour l'assemblage automatisé pick-and-place. Les informations d'emballage détaillent les dimensions de la bobine, la largeur de la bande, l'espacement des poches et l'orientation des composants sur la bande.

7.2 Système de numérotation des références

Le numéro de référence 2820-UY2001M-AM est décodé comme suit :

• 2820: Famille de produit et taille de boîtier (2.8mm x 2.0mm).
• UY: Couleur (Jaune).
• 200: Courant de test en milliampères (200mA).
• 1: Type de cadre de connexion (1 = Doré).
• M: Niveau de luminosité (M = Moyen).
• AM: Désigne le grade d'application Automobile.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

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

• Éclairage intérieur :Rétroéclairage du tableau de bord, éclairage des commutateurs, lampes de plancher, éclairage ambiant.
• Signalisation extérieure :Feux stop additionnels centraux (CHMSL), feux de position latéraux, indicateurs de clignotants (souvent en combinaison avec d'autres couleurs ou lentilles).
• Rétroéclairage d'affichage :Icônes du groupe d'instruments, boutons du système d'infodivertissement.

8.2 Considérations de conception

Gestion thermique :C'est l'aspect le plus critique. Utiliser un PCB avec des vias thermiques adéquats sous la pastille thermique connectés aux plans de masse internes ou à des dissipateurs thermiques dédiés. Calculer la température de jonction attendue en utilisant R_thJSet la dissipation de puissance (P_d= V_F* I_F). Maintenir T_Jnettement en dessous de 150°C pour une longue durée de vie.
Circuit d'alimentation :Utiliser un pilote à courant constant, et non une source de tension constante, pour assurer une sortie lumineuse stable et prévenir l'emballement thermique. Le pilote doit être spécifié pour la plage de tension automobile (typiquement 9-16V avec des transitoires de déconnexion de charge). Considérer la gradation PWM pour le contrôle de la luminosité, en se référant aux capacités de traitement des impulsions.
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 comme les voyants indicateurs.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED jaunes de grade commercial standard, la série 2820-UY2001M-AM offre des avantages distincts :

• Conformité AEC-Q102 :C'est le différenciateur clé, impliquant des tests rigoureux pour le cyclage thermique, l'humidité, la durée de vie en fonctionnement à haute température (HTOL) et d'autres facteurs de stress non requis pour les pièces grand public.
• Plage de température étendue :Le fonctionnement de -40°C à +125°C est essentiel pour les applications dans le compartiment moteur ou extérieures des véhicules.
• Résistance au soufre :La fiche technique spécifie le Critère de test au soufre Classe A1, indiquant une résistance aux atmosphères corrosives présentes dans certains environnements automobiles et industriels.
• Tri contrôlé :Un tri plus serré sur le flux, la tension et la longueur d'onde assure une meilleure cohérence dans les modules d'éclairage automobile, où l'appariement de couleur et de luminosité est critique.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Quelle est la tension directe typique à 200mA ?
R1 : La tension directe typique (V_F) est de 2.4 volts, avec une plage de 2.00V à 2.75V selon le bac de tension.

Q2 : Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 3.3V ?
R2 : Pas directement. Puisque V_Fest ~2.4V, une résistance limiteuse de courant en série ou, de préférence, un pilote à courant constant est nécessaire pour régler le courant à 200mA à partir d'une ligne 3.3V. Un calcul simple de résistance est R = (V_alimentation- V_F) / I_F.

Q3 : De combien la sortie lumineuse chute-t-elle à haute température ?
R3 : En se référant au graphique de performance, le flux lumineux relatif chute à environ 60-70% de sa valeur à 25°C lorsque la température de jonction atteint 125°C. Cela souligne le besoin d'une excellente conception thermique.

Q4 : Cette LED est-elle adaptée à la gradation PWM ?
R4 : Oui, elle est adaptée. Le graphique de Traitement d'impulsion admissible doit être consulté pour s'assurer que le courant de crête et la largeur d'impulsion utilisés dans le schéma PWM ne dépassent pas la zone de fonctionnement sûre. Les fréquences PWM typiques sont de l'ordre de quelques centaines de Hz à plusieurs kHz.

Q5 : Que signifie le suffixe "AM" ?
R5 : Le suffixe "AM" désigne explicitement que ce composant est qualifié et destiné aux applications Automobiles, répondant aux normes industrielles pertinentes (AEC-Q102).

11. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Concevoir un réseau multi-LED pour une bande d'éclairage ambiant intérieur automobile nécessitant un éclairage jaune uniforme.
Étapes de conception :
1. Conception électrique :Déterminer la configuration du réseau (série/parallèle). Pour un courant uniforme, une chaîne en série est préférable. Si 12V est disponible, jusqu'à 4 LED (4 * 2.4V = 9.6V) pourraient être placées en série avec une résistance limiteuse de courant ou un pilote linéaire à courant constant. Pour plus de LED, un pilote à courant constant à découpage est recommandé.
2. Conception thermique :Calculer la puissance totale : 4 LED * (2.4V * 0.2A) = 1.92W. Concevoir le PCB avec une grande surface de cuivre sur la couche où les pastilles thermiques des LED sont attachées, en utilisant plusieurs vias thermiques pour répartir la chaleur vers les autres couches.
3. Optique/Mécanique :Placer les LED avec un pas qui, combiné à leur faisceau de 120°, crée une ligne de lumière continue. Un couvercle diffuseur aidera à mélanger les points lumineux individuels des LED.
4. Sélection des composants :Spécifier les codes de bac exacts (par ex., F1 pour le flux, 8891 pour la longueur d'onde) dans le bon de commande pour assurer la cohérence de couleur et de luminosité sur toute la série de production.

12. Principe de fonctionnement

Cette LED est un dispositif photonique à semi-conducteur. Lorsqu'une tension directe dépassant son énergie de bande interdite est appliquée entre l'anode et la cathode, les électrons et les trous se recombinent dans la région active de la puce semi-conductrice (typiquement basée sur des matériaux comme InGaN ou AlInGaP pour la lumière jaune). Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de bande interdite du matériau semi-conducteur. La lumière est ensuite extraite à travers la lentille en époxy ou silicone du boîtier, qui fournit également une protection environnementale et détermine l'angle de vision.

13. Tendances technologiques

La tendance pour les LED automobiles comme cette série va vers :
Une efficacité plus élevée (lm/W) :Les améliorations continues des matériaux et des boîtiers visent à délivrer plus de lumens par watt, réduisant la charge électrique et les défis thermiques.
Une densité de puissance accrue :Des boîtiers plus petits délivrant un flux plus élevé, permettant des conceptions d'éclairage plus compactes et stylisées.
Une fiabilité et des tests améliorés :Des qualifications AEC plus strictes et l'introduction de nouveaux tests pour les modes de défaillance émergents (par ex., une résistance au soufre plus agressive).
Des solutions intégrées :La croissance des modules LED avec pilotes, contrôleurs et interfaces de communication intégrés (LIN, CAN) plutôt que des composants discrets. Bien que cette pièce soit un émetteur discret, elle s'intègre dans l'écosystème plus large de ces modules avancés.