Fiche technique LED ALFS1H-C010001H-AM - Boîtier CMS Céramique - 450lm @ 1000mA - 3.3V - Angle de vision 120° - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED CMS haute performance conçue pour les applications exigeantes d'éclairage automobile. Le composant est logé dans un boîtier céramique robuste, offrant une gestion thermique et une fiabilité supérieures. Sa conception est principalement axée sur les systèmes d'éclairage extérieur automobile où une performance constante, une longue durée de vie et une résistance aux conditions environnementales sévères sont primordiales.

1.1 Avantages principaux

Cette LED offre plusieurs avantages clés aux ingénieurs de conception automobile :

• Haut rendement lumineux :Délivre un flux lumineux typique de 450 lumens pour un courant de commande de 1000mA, permettant des sources lumineuses brillantes et efficaces.
• Large angle de vision :Caractérisée par un angle de vision de 120 degrés, offrant une excellente distribution spatiale de la lumière adaptée à diverses fonctions d'éclairage.
• Fiabilité de grade automobile :Qualifiée selon la norme AEC-Q102, garantissant qu'elle répond aux exigences strictes de qualité et de fiabilité pour les composants électroniques automobiles.
• Robustesse environnementale :Démontre une haute résistance aux décharges électrostatiques (ESD jusqu'à 8kV HBM) et à la corrosion sulfurique (Classe A1), essentielle pour un fonctionnement à long terme dans les environnements automobiles.
• Conformité :Le produit est conforme aux directives RoHS, REACH et sans halogène, soutenant les réglementations environnementales mondiales.

1.2 Marché cible & Applications

Cette LED est spécifiquement destinée au marché de l'éclairage extérieur automobile. Ses caractéristiques de performance la rendent idéale pour plusieurs applications clés :

• Phares :Peut être utilisée dans les systèmes de feux de route, de croisement ou de faisceaux adaptatifs.
• Feux de jour (DRL) :Offre une haute visibilité et un style distinctif.
• Feux antibrouillard :Assure une performance robuste dans des conditions météorologiques défavorables.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques spécifiés dans la fiche technique.

2.1 Caractéristiques photométriques & électriques

La performance principale est définie dans une condition de test de IF=1000mA, avec le plot thermique maintenu à 25°C.

• Flux lumineux (Φv) :La valeur typique est de 450 lm, avec un minimum de 400 lm et un maximum de 500 lm. Une tolérance de mesure de ±8% s'applique. Ce paramètre dépend fortement de la température de jonction.
• Tension directe (VF) :Typiquement 3,30V, variant de 2,90V à 3,80V à 1000mA. La tolérance de mesure de ±0,05V est importante pour la conception précise de l'alimentation et l'homogénéité du classement.
• Courant direct (IF) :Le composant est conçu pour un courant direct continu jusqu'à 1500mA en valeur absolue maximale, avec un point de fonctionnement typique de 1000mA. Un fonctionnement en dessous de 50mA n'est pas recommandé.
• Angle de vision (φ) :L'angle nominal de 120° a une tolérance de ±5°. Cela définit l'étalement angulaire où l'intensité lumineuse est au moins la moitié de sa valeur de crête.
• Température de couleur corrélée (CCT) :La plage de température de couleur est spécifiée de 5391K à 6893K, la classant comme une LED blanc froid.

2.2 Caractéristiques thermiques

Une gestion thermique efficace est cruciale pour maintenir les performances et la longévité.

• Résistance thermique (Rth JS) :Deux valeurs sont données : une résistance thermique "réelle" (jonction au point de soudure) de 4,4 K/W max, et une équivalente "électrique" de 3,4 K/W max. La valeur électrique plus basse est typiquement utilisée pour l'estimation de la température de jonction dans les simulations de circuit. Cette faible résistance est permise par le boîtier céramique.
• Température de jonction (TJ) :La température de jonction maximale admissible est de 150°C.
• Température de fonctionnement & de stockage :Le composant peut fonctionner et être stocké dans une large plage de température de -40°C à +125°C.

2.3 Valeurs maximales absolues

Des contraintes au-delà de ces limites peuvent causer des dommages permanents.

• Dissipation de puissance (Pd) :5700 mW maximum.
• Tension inverse (VR) :Le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse.
• Sensibilité ESD (HBM) :Résiste jusqu'à 8 kV, ce qui est robuste pour les applications automobiles.
• Température de soudure par refusion :Peut supporter une température de crête de 260°C pendant l'assemblage.

3. Explication du système de classement (Binning)

La LED est triée en classes (bins) en fonction de paramètres de performance clés pour assurer l'homogénéité au sein d'un lot de production.

3.1 Classement du flux lumineux

Le flux lumineux est regroupé sous "Groupe C" avec quatre classes (6, 7, 8, 9). Par exemple, la classe 7 couvre une plage de flux de 425 lm à 450 lm. Cela permet aux concepteurs de sélectionner les LED en fonction du niveau de luminosité requis.

3.2 Classement de la tension directe

La tension directe est classée en trois codes : 1A (2,90V-3,20V), 1B (3,20V-3,50V) et 1C (3,50V-3,80V). L'appariement des classes VF dans un réseau aide à obtenir une distribution de courant uniforme lorsque les LED sont connectées en parallèle.

3.3 Classement des coordonnées de couleur

Les LED blanc froid sont classées sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. Plusieurs classes sont définies (ex. : 63M, 61M, 58M, 56M, 65L, 65H, 61L, 61H), chacune représentant une petite zone quadrilatérale dans l'espace colorimétrique x,y. Une tolérance serrée de ±0,005 garantit une variation de couleur minimale au sein d'une classe. Le diagramme de structure des classes montre les limites de coordonnées spécifiques pour chaque classe.

4. Analyse des courbes de performance

Les graphiques fournissent un aperçu critique du comportement de la LED dans différentes conditions de fonctionnement.

4.1 Distribution spectrale & Diagramme de rayonnement

Legraphique de Distribution Spectrale Relativemontre un pic dans la région des longueurs d'onde bleues, typique d'une LED blanche à conversion de phosphore. LeDiagramme caractéristique typique du rayonnementillustre la distribution spatiale de l'intensité, confirmant l'angle de vision de 120° où l'intensité tombe à 50% du pic.

4.2 Courant vs. Tension (I-V) et Efficacité

Lacourbe Courant Direct vs. Tension Directeest non linéaire, montrant la relation exponentielle typique d'une diode. Lacourbe Flux Lumineux Relatif vs. Courant Directmontre que la sortie lumineuse augmente avec le courant mais peut présenter une saturation ou une baisse d'efficacité à des courants très élevés (au-delà de 1000mA).

4.3 Dépendance à la température

Les graphiques montrent clairement l'impact significatif de la température :

• Tension Directe Relative vs. Température de Jonction :La tension directe diminue linéairement avec l'augmentation de la température (coefficient de température négatif), ce qui peut être utilisé pour la surveillance de la température de jonction.
• Flux Lumineux Relatif vs. Température de Jonction :La sortie lumineuse diminue lorsque la température augmente. Maintenir une température de jonction basse est essentiel pour une sortie lumineuse stable.
• Décalage de Chromaticité vs. Température de Jonction :Les coordonnées de couleur (CIE x, y) se déplacent avec la température, ce qui est important pour les applications nécessitant des points de couleur stables.
• Décalage de Chromaticité vs. Courant Direct :La couleur se déplace également légèrement avec le courant de commande, soulignant la nécessité d'utiliser des pilotes à courant constant.

4.4 Courbe de déclassement du courant direct

Il s'agit d'un graphique crucial pour la conception thermique. Il trace le courant direct maximal admissible en fonction de la température du plot de soudure (Ts). Lorsque Ts augmente, le courant maximal autorisé doit être réduit pour éviter de dépasser la limite de température de jonction de 150°C. Par exemple, à Ts=125°C, le courant maximal est de 1200mA ; à Ts=110°C, il est de 1500mA.

5. Informations mécaniques & sur le boîtier

Le boîtier CMS céramique assure une stabilité mécanique et une excellente conduction thermique.

5.1 Dimensions mécaniques

La fiche technique inclut un dessin mécanique détaillé (Section 7) spécifiant la longueur, la largeur, la hauteur du boîtier, l'espacement des broches et les tolérances. Ces informations sont vitales pour la conception de l'empreinte PCB et les vérifications de dégagement d'assemblage.

5.2 Configuration recommandée des pastilles de soudure

La Section 8 fournit le motif de pastilles PCB recommandé (géométrie et dimensions des pastilles) pour assurer la formation fiable des joints de soudure pendant la soudure par refusion et optimiser le transfert de chaleur du plot thermique de la LED vers le PCB.

5.3 Identification de la polarité

Le dessin mécanique indique les bornes anode et cathode. La polarité correcte doit être respectée pendant l'assemblage pour éviter tout dommage.

6. Recommandations de soudure & d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

La Section 9 spécifie le profil de température de soudure par refusion recommandé. Le profil comprend les phases de préchauffage, stabilisation, refusion et refroidissement, avec une température de crête ne dépassant pas 260°C. Le respect de ce profil prévient les chocs thermiques et assure des connexions de soudure fiables.

6.2 Précautions d'utilisation

Des notes générales de manipulation et d'application sont fournies (Section 11), couvrant des sujets tels que l'évitement des contraintes mécaniques sur la lentille, la prévention de la contamination et le respect des précautions ESD appropriées pendant la manipulation.

6.3 Conditions de stockage

Le composant doit être stocké dans la plage de température spécifiée (-40°C à +125°C) et dans un environnement contrôlé en humidité. Le Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) est classé au Niveau 2.

7. Informations sur l'emballage & la commande

7.1 Informations sur l'emballage

Les détails sur la façon dont les LED sont fournies se trouvent dans la Section 10. Cela inclut généralement le type de bobine, la largeur de la bande, les dimensions des alvéoles et l'orientation des composants sur la bobine pour les machines de placement automatique.

7.2 Numéro de pièce & Informations de commande

Les Sections 5 et 6 détaillent la structure du numéro de pièce et les codes de commande. Le numéro de pièce complet "ALFS1H-C010001H-AM" encode des informations spécifiques telles que la série du produit, la classe de flux, la classe de tension et la classe de couleur. Comprendre cette nomenclature est essentiel pour se procurer le composant exact avec les caractéristiques de performance souhaitées.

8. Suggestions pour la conception d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Cette LED nécessite un pilote à courant constant pour un fonctionnement stable. Le pilote doit être conçu pour fournir le courant requis (ex. : 1000mA) tout en s'adaptant à la plage de tension directe de la classe sélectionnée. La gestion thermique est critique ; le PCB doit avoir une surface de cuivre suffisante ou un réseau de vias thermiques sous le plot thermique de la LED pour dissiper efficacement la chaleur, en maintenant la température de jonction aussi basse que possible.

8.2 Considérations de conception

• Conception thermique :Utilisez la courbe de déclassement et la résistance thermique pour calculer le dissipateur thermique nécessaire. La faible Rth JS est un avantage mais n'élimine pas le besoin d'un bon chemin thermique vers l'ambiant.
• Conception optique :L'angle de vision de 120° peut nécessiter des optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) pour façonner le faisceau pour des applications spécifiques comme les phares.
• Conception électrique :Prenez en compte le classement de la tension directe lors de la conception de chaînes en parallèle pour assurer l'équilibre du courant. Implémentez une protection contre l'inversion de polarité sur la carte.
• Fiabilité :Les qualifications AEC-Q102 et de robustesse au soufre sont essentielles pour l'usage automobile, mais les tests environnementaux spécifiques de l'application (vibrations, cyclage thermique) doivent encore être validés.

9. Comparaison & Différenciation technique

Bien qu'une comparaison directe avec des concurrents ne soit pas fournie dans la fiche technique, les principaux points de différenciation de ce produit peuvent être déduits :

• Boîtier céramique vs. plastique :Le boîtier céramique offre une conductivité thermique et une fiabilité à long terme supérieures par rapport aux boîtiers CMS plastique standard, en particulier dans des conditions de haute puissance et haute température.
• Orientation automobile :La qualification complète AEC-Q102 et la résistance au soufre (Classe A1) ne sont pas toujours présentes dans les LED haute puissance grand public, ce qui rend ce composant spécifiquement adapté à l'environnement automobile sévère.
• Équilibre des performances :La combinaison d'un flux élevé (450lm), d'un angle de vision relativement large (120°) et d'une construction robuste présente une solution équilibrée pour l'éclairage extérieur.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED en continu à 1500mA ?

R : Seulement si la température du plot de soudure (Ts) est maintenue à ou en dessous de 110°C, selon la courbe de déclassement. À des températures ambiantes plus élevées, le courant doit être réduit (ex. : à 1200mA à Ts=125°C) pour éviter de dépasser la température de jonction maximale.

Q : Quelle est la différence entre Rth JS réel et Rth JS el ?

R : Rth JS réel est la résistance thermique mesurée de la jonction au point de soudure. Rth JS el est une valeur équivalente dérivée électriquement, souvent plus basse, couramment utilisée dans les modèles SPICE pour la simulation de température. Pour la conception thermique pratique, la valeur "réelle" (4,4 K/W max) doit être utilisée pour des calculs conservateurs.

Q : Quelle est l'importance de la sélection de la classe pour mon application ?

R : Cruciale pour l'homogénéité. Pour les applications avec plusieurs LED (ex. : une bande DRL), spécifier la même classe de flux, de tension et de couleur garantit une luminosité, une couleur et un comportement électrique uniformes sur toutes les unités.

Q : Un dissipateur thermique est-il nécessaire ?

R : Oui, absolument. Malgré la faible résistance thermique du boîtier, la dissipation totale de puissance (jusqu'à ~3,3W à 1000mA) nécessite un système de gestion thermique efficace, impliquant généralement un PCB à renfort thermique et éventuellement un dissipateur externe, pour maintenir les performances et la longévité.

11. Étude de cas pratique de conception

Scénario : Conception d'un module de feux de jour (DRL).

Un concepteur sélectionne cette LED pour sa luminosité et sa fiabilité de grade automobile. Il choisit la classe 7 pour le flux (425-450lm) et la classe 1B pour la tension (3,20-3,50V) pour assurer un bon rendement. Le module utilise 6 LED en série. Le pilote est spécifié pour un courant constant de 1000mA avec une plage de tension de sortie couvrant 6 * VF_max (env. 21V). Le PCB est une carte en cuivre 2oz avec une grande zone de plot exposé connectée à un plan de masse interne pour l'étalement de la chaleur. Des vias thermiques sous le plot de la LED transfèrent la chaleur vers l'arrière du PCB, qui est fixé au boîtier métallique du véhicule. En utilisant la courbe de déclassement et en estimant la résistance thermique du système, le concepteur confirme que la température de jonction restera en dessous de 110°C dans le pire cas de température ambiante, permettant d'alimenter les LED à pleine puissance de 1000mA.

12. Principe de fonctionnement

Il s'agit d'une LED blanche à conversion de phosphore. Le cœur est une puce semi-conductrice (typiquement à base d'InGaN) qui émet de la lumière bleue lorsqu'elle est polarisée en direct (électroluminescence). Cette lumière bleue frappe une couche de phosphore déposée sur ou autour de la puce. Le phosphore absorbe une partie de la lumière bleue et la ré-émet sous forme d'un spectre plus large de longueurs d'onde plus longues (jaune, rouge). Le mélange de la lumière bleue restante et de la lumière jaune/rouge convertie par le phosphore est perçu par l'œil humain comme de la lumière blanche. Le mélange spécifique de phosphores détermine la température de couleur corrélée (CCT), qui pour ce composant est dans la plage du blanc froid (5391K-6893K).

13. Tendances technologiques

Le marché de l'éclairage LED automobile continue d'évoluer avec des tendances claires :

• Efficacité accrue (lm/W) :Les améliorations continues de la technologie des puces et de l'efficacité des phosphores conduisent à une efficacité lumineuse plus élevée, permettant des lumières plus brillantes ou une consommation d'énergie réduite.
• Densité de puissance plus élevée :Des composants sont développés pour délivrer plus de lumière à partir de boîtiers plus petits, permettant des conceptions de lampes plus compactes et stylisées.
• Fonctionnalités avancées :L'intégration de l'électronique de contrôle (ex. : pour le modelage adaptatif du faisceau) directement avec les boîtiers LED est un domaine en développement.
• Réglage & Qualité de la couleur :L'accent est mis sur l'amélioration de l'indice de rendu des couleurs (IRC) et sur l'ajustement dynamique de la température de couleur, en particulier pour l'éclairage intérieur.
• Standardisation & Fiabilité :L'adhésion à des normes comme l'AEC-Q102 devient encore plus critique à mesure que les LED pénètrent des applications critiques pour la sécurité comme les phares. Des tests pour de nouveaux facteurs de stress (comme la lumière laser des systèmes LIDAR) pourraient émerger.