Fiche technique LED bleue PLCC2 3,5x2,8x1,84 mm - Tension directe 3,0 V - Puissance 102 mW - 465-475 nm

1. Aperçu du produit

Le RF-BNRA30TS-BB est une LED bleue haute performance conçue pour des applications exigeantes telles que l'éclairage intérieur automobile et les commutateurs. Il utilise la technologie GaN sur substrat pour fournir une longueur d'onde dominante de 465-475 nm avec une tension directe typique de 3,0 V à 20 mA. Le composant est logé dans un boîtier PLCC2 compact mesurant 3,50 mm x 2,80 mm x 1,84 mm, ce qui le rend adapté à l'assemblage CMS automatisé. Avec un angle de vue extrêmement large de 120 degrés et un niveau de sensibilité à l'humidité de niveau 2, cette LED offre une excellente flexibilité de conception. Il est entièrement conforme aux directives RoHS et REACH et a passé les tests de qualification basés sur les directives AEC-Q101 pour les semi-conducteurs discrets de qualité automobile.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques électriques

À une condition de test de IF = 20 mA et Ts = 25 °C, la tension directe (VF) varie de 2,8 V (minimum) à 3,4 V (maximum) avec une valeur typique de 3,0 V. Le courant inverse (IR) à VR = 5 V est limité à un maximum de 10 μA. L'intensité lumineuse (IV) varie de 430 mcd (minimum) à 800 mcd (maximum) dans les mêmes conditions de test, avec une valeur typique de 600 mcd. La longueur d'onde dominante (Wd) est spécifiée entre 465 nm et 475 nm, avec une valeur typique à 467 nm.

2.2 Caractéristiques maximales absolues

La LED ne doit pas dépasser les caractéristiques maximales absolues suivantes : puissance dissipée (PD) 102 mW, courant direct (IF) 30 mA, courant direct de crête (IFP) 100 mA (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 10 ms), tension inverse (VR) 5 V, décharge électrostatique (ESD) 2000 V (HBM), température de fonctionnement (TOPR) -40 à +100 °C, température de stockage (TSTG) -40 à +100 °C et température de jonction (TJ) 120 °C. Le dépassement de ces valeurs peut entraîner des dommages permanents.

2.3 Caractéristiques thermiques

La résistance thermique de la jonction au point de soudure (RthJ-S) est spécifiée à un maximum de 300 °C/W. Une gestion thermique adéquate est essentielle pour maintenir la température de jonction en dessous de 120 °C et garantir une fiabilité à long terme.

3. Système de tri par catégories

3.1 Catégories de tension directe

À IF = 20 mA, la tension directe est divisée en six catégories : G1 (2,8-2,9 V), G2 (2,9-3,0 V), H1 (3,0-3,1 V), H2 (3,1-3,2 V), I1 (3,2-3,3 V), I2 (3,3-3,4 V). Ce tri permet aux clients de sélectionner des LED avec une tolérance VF serrée pour une distribution uniforme du courant dans des configurations en série ou en parallèle.

3.2 Catégories d'intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est classée en J20 (430-530 mcd), K10 (530-650 mcd) et K20 (650-800 mcd). Cela garantit une luminosité constante dans les applications nécessitant une sortie lumineuse appariée.

3.3 Catégories de longueur d'onde dominante

La longueur d'onde dominante est classée en D10 (465-467,5 nm), D20 (467,5-470 nm), E10 (470-472,5 nm) et E20 (472,5-475 nm). Cela permet un contrôle strict des couleurs pour l'éclairage intérieur automobile où la cohérence des couleurs est critique.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Tension directe en fonction du courant direct

Comme le montrent les figures 1-7, le courant direct augmente de manière exponentielle avec la tension directe. À 3,0 V, le courant est d'environ 20 mA ; à 3,2 V, il atteint environ 120 mA. Cela souligne la nécessité de résistances de limitation de courant ou d'une commande à courant constant.

4.2 Intensité relative en fonction du courant direct

La figure 1-8 montre que l'intensité lumineuse relative augmente presque linéairement avec le courant direct jusqu'à 30 mA. À 20 mA, l'intensité relative est d'environ 80 %, et à 30 mA, elle atteint environ 100 %.

4.3 Température de soudure en fonction de l'intensité relative et du courant direct

Les figures 1-9 et 1-10 montrent que lorsque la température de soudure passe de 25 °C à 100 °C, l'intensité relative chute à environ 85 % de sa valeur à 25 °C, et le courant direct maximal admissible diminue de 30 mA à environ 10 mA. La dératation thermique est essentielle pour un fonctionnement fiable à des températures ambiantes élevées.

4.4 Tension directe en fonction de la température de soudure

D'après la figure 1-11, la tension directe diminue linéairement avec l'augmentation de la température à un taux d'environ -2 mV/°C. Ce coefficient de température négatif doit être pris en compte dans la conception du convertisseur.

4.5 Diagramme de rayonnement

Le diagramme de rayonnement (figure 1-12) montre une distribution de type lambertien avec un angle de demi-puissance d'environ 120 degrés, confirmant la caractéristique d'angle de vue large.

4.6 Spectre et longueur d'onde en fonction du courant

La figure 1-13 illustre que la longueur d'onde dominante se déplace légèrement (dans les ±3 nm) lorsque le courant direct varie de 0 à 80 mA. Le spectre (figure 1-14) est un pic étroit centré autour de 467 nm avec une largeur totale à mi-hauteur d'environ 25 nm, typique des LED bleues InGaN.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier de la LED mesure 3,50 mm x 2,80 mm x 1,84 mm (longueur x largeur x hauteur). La vue de dessus montre une zone émettrice de lumière rectangulaire d'environ 2,40 mm x 2,18 mm. La vue de dessous révèle deux plots de soudure avec un marquage de polarité : le plot d'anode est plus grand (2,0 mm x 1,25 mm) et le plot de cathode est plus petit (0,75 mm x 1,25 mm). Des plots de soudure recommandés (figure 1-5) sont fournis avec un pas de 4,45 mm entre les centres des plots pour assurer une bonne formation des joints de soudure. Toutes les dimensions sont en millimètres avec des tolérances de ±0,2 mm sauf indication contraire.

5.2 Polarité et manipulation

La LED comporte un marquage de polarité clair (un petit point ou encoche sur le boîtier) indiquant le côté cathode. Il faut veiller à aligner le marquage de polarité avec le sérigraphie du circuit imprimé. L'encapsulant en silicone est mou ; évitez d'appliquer une pression directement sur la surface de la lentille lors de la manipulation ou des opérations de pick-and-place.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Le profil de soudage par refusion recommandé suit les normes JEDEC : préchauffage de 150 °C à 200 °C pendant 60-120 secondes, montée en température jusqu'à 217 °C avec une pente maximale de 3 °C/s, maintien au-dessus de 217 °C pendant 60 secondes maximum, température de crête 260 °C pendant 10 secondes maximum (avec un maximum de 30 secondes dans les 5 °C de la crête), et refroidissement à une vitesse ne dépassant pas 6 °C/s. Le temps total de 25 °C à la crête doit être inférieur à 8 minutes. Ne pas effectuer plus de deux refusions, et si plus de 24 heures s'écoulent entre les refusions, les LED doivent être cuites avant réutilisation.

6.2 Soudage manuel

Pour le soudage manuel, utilisez un fer à souder réglé en dessous de 300 °C et effectuez la soudure en moins de 3 secondes. Une seule opération de soudage manuel est autorisée par LED.

6.3 Stockage et cuisson

Les sacs barrière contre l'humidité non ouverts doivent être stockés à ≤30 °C et ≤75 % d'humidité relative, et utilisés dans l'année suivant la date de scellage. Après ouverture, utiliser dans les 24 heures sous ≤30 °C et ≤60 % HR. Si les conditions de stockage sont dépassées ou si l'indicateur de dessiccant a changé de couleur, cuire les LED à 60±5 °C pendant ≥24 heures avant utilisation.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Bande transporteuse et bobine

Les LED sont fournies en emballage bande et bobine avec 2000 pièces par bobine. La bande transporteuse a une largeur de 8,0 mm, avec un pas de 4,0 mm (typique pour PLCC2). Le diamètre de la bobine est de 178 mm, le diamètre du moyeu de 60 mm et le diamètre du noyau de 13,0 mm. La bande est dotée d'une bande de couverture thermoscellée sur le dessus.

7.2 Informations sur l'étiquette

Chaque bobine porte une étiquette contenant : le numéro de pièce (PART NO.), le numéro de spécification (SPEC NO.), le numéro de lot (LOT NO.), le code de catégorie (BIN CODE), le flux lumineux (Ф), la catégorie chromatique (XY), la tension directe (VF), la longueur d'onde (WLD), la quantité (QTY) et la date de fabrication (DATE). Le code de catégorie est essentiel pour commander des combinaisons spécifiques de VF/IV/Wd.

7.3 Sac barrière contre l'humidité et boîte

Les bobines sont scellées dans un sac barrière contre l'humidité avec un dessiccant et une carte indicatrice d'humidité. Le sac est ensuite emballé dans des boîtes en carton pour l'expédition. La boîte extérieure porte des avertissements de manipulation tels que « Attention : Observer les précautions de manipulation des dispositifs sensibles aux décharges électrostatiques. »

8. Recommandations d'application

8.1 Applications typiques

Cette LED bleue est idéale pour l'éclairage intérieur automobile, comme l'éclairage du tableau de bord, l'éclairage d'ambiance et l'indication des commutateurs. Elle peut également être utilisée dans les indicateurs d'état, le rétroéclairage et la signalisation générale où une source lumineuse bleue à spectre étroit est requise.

8.2 Considérations de conception

• Incluez toujours une résistance de limitation de courant ou utilisez un driver à courant constant pour éviter les surintensités dues aux variations de VF.
• Maintenez la température de jonction en dessous de 120 °C en fournissant un dissipateur thermique adéquat ou en dératant le courant direct à des températures ambiantes élevées.
• Dans les réseaux en série/parallèle, assurez-vous que chaque LED reçoit un courant presque égal en faisant correspondre les catégories de VF ou en utilisant des sources de courant individuelles.
• Évitez l'exposition à des composés contenant du soufre au-dessus de 100 ppm, du brome au-dessus de 900 ppm, du chlore au-dessus de 900 ppm ou des halogènes totaux au-dessus de 1500 ppm dans l'environnement environnant ou les matériaux en contact.
• Minimisez les composés organiques volatils (COV) provenant des adhésifs, mastics ou plastiques à proximité pour éviter la décoloration du silicone et la dégradation de la sortie lumineuse.
• Mettez en place des mesures de protection contre les décharges électrostatiques (par exemple, postes de travail mis à la terre, ioniseurs) car la LED est sensible aux décharges électrostatiques (seuil ESD 2 kV HBM).

9. Comparaison technologique

Comparée aux LED PLCC2 standard, la RF-BNRA30TS-BB offre un angle de vue plus large (120° contre 90° typique) et un tri plus serré des longueurs d'onde (par pas de 2,5 nm). Sa qualification AEC-Q101 la rend adaptée aux conditions de contrainte automobile (cycles de température, humidité élevée, etc.) que les composants grand public peuvent ne pas supporter. La résistance thermique de 300 °C/W est typique pour ce boîtier mais nécessite une gestion thermique soignée dans les applications à haute puissance.

10. Foire aux questions

10.1 Puis-je utiliser cette LED en continu à 30 mA ?

Oui, le courant direct maximal absolu est de 30 mA. Cependant, à ce courant, la température de jonction peut augmenter considérablement en fonction de l'environnement thermique. Il est recommandé de dérater à des températures de soudure élevées comme indiqué dans la courbe de dératation. Pour une fiabilité à long terme, un fonctionnement à 20-25 mA est préférable.

10.2 Quelle est la luminosité typique à 20 mA ?

L'intensité lumineuse typique est de 600 mcd à IF=20 mA. Selon la catégorie, elle peut varier de 430 à 800 mcd.

10.3 Comment nettoyer la LED après soudage ?

Utilisez de l'alcool isopropylique comme solvant de nettoyage. Évitez le nettoyage par ultrasons car il pourrait endommager la LED. Assurez-vous que le solvant de nettoyage n'attaque pas l'encapsulant en silicone.

11. Exemple de cas d'application

Considérez une bande lumineuse d'ambiance intérieure automobile contenant 20 LED en série. Chaque LED a une VF typique de 3,0 V à 20 mA. En supposant un système électrique de 14 V, la chute de tension en série est de 60 V, ce qui dépasse l'alimentation. Une configuration en parallèle avec des résistances de limitation de courant individuelles est plus pratique. Pour une seule LED, une résistance de (14 V – 3,0 V) / 0,02 A = 550 Ω (utilisez une valeur standard de 560 Ω) limiterait le courant à environ 19,6 mA. Si plusieurs LED sont utilisées, chacune doit avoir sa propre résistance pour éviter l'accaparement du courant en raison des différences de catégorie de VF.

12. Principe de fonctionnement

La LED bleue est basée sur du nitrure de gallium (GaN) épitaxié sur un substrat de saphir ou de silicium. Lorsqu'elle est polarisée en direct, les électrons et les trous se recombinent dans la région du puits quantique, émettant des photons avec une énergie correspondant à la bande interdite du matériau InGaN. La longueur d'onde dominante est contrôlée par la composition d'indium. La sortie lumineuse est extraite à travers le boîtier transparent et la lentille en silicone, qui façonne également le diagramme de rayonnement.

13. Tendances de développement

Les LED bleues continuent d'évoluer vers une efficacité (lm/W) plus élevée et une meilleure stabilité des couleurs en fonction de la température et de la durée de vie. L'industrie automobile exige des normes de fiabilité plus élevées telles que AEC-Q102, et les futures versions de ce produit pourraient intégrer une gestion thermique améliorée et une plage de température de fonctionnement plus large. La miniaturisation (par exemple, le boîtier 2835 reste populaire) et l'intégration avec un contrôle intelligent (par exemple, l'éclairage matriciel) sont des tendances en cours.