Spécification LED RF-A4E27-R15E-R4 Rouge - Taille 2.7x2.0x0.6mm - Tension directe 2.0V à 2.6V - Puissance 520mW - Fiche technique française

1. Présentation du produit

Le RF-A4E27-R15E-R4 est une diode électroluminescente (LED) rouge haute performance basée sur la technologie semi-conductrice AlGaInP sur substrat. Il est logé dans un boîtier EMC (Epoxy Molding Compound) compact mesurant 2,7 mm x 2,0 mm x 0,6 mm, conçu pour un assemblage en technologie de montage en surface (SMT). Cette LED offre un angle de vision extrêmement large de 120 degrés, ce qui la rend idéale pour les applications nécessitant une distribution lumineuse uniforme. Elle est qualifiée selon les directives de test de contrainte AEC-Q102 pour les semi-conducteurs discrets de qualité automobile, garantissant la fiabilité dans des environnements exigeants. Le produit est conforme à la directive RoHS et a un niveau de sensibilité à l'humidité de 2 (MSL 2).

1.1 Caractéristiques

• Boîtier EMC pour des performances mécaniques et thermiques robustes
• Angle de vision extrêmement large (2θ_1/2= 120°)
• Adapté à tous les processus d'assemblage SMT et de soudure
• Disponible sur bande et bobine pour le placement automatique
• Niveau de sensibilité à l'humidité : Niveau 2
• Conforme à la directive RoHS
• Qualifié selon les directives AEC-Q102

1.2 Applications

Éclairage automobile pour applications intérieures et extérieures, y compris les indicateurs de tableau de bord, les lumières de courtoisie, l'éclairage ambiant, les feux arrière et autres fonctions de signalisation.

2. Spécifications techniques

2.1 Caractéristiques électriques et optiques (à Ts=25°C, IF=150mA)

2.2 Valeurs maximales absolues (à Ts=25°C)

Notes : - Toutes les mesures sont effectuées dans des conditions standardisées chez Refond. - Le courant maximal doit être déterminé après avoir mesuré la température du boîtier pour garantir que la température de jonction ne dépasse pas 150°C. - À 25°C, le test en mode impulsionnel donne un rendement de conversion photoélectrique ηe = 45%.

3. Système de classement (binning)

Pour garantir des performances cohérentes, chaque LED est triée en lots (bins) en fonction de la tension directe, du flux lumineux et de la longueur d'onde dominante. Les plages de bins à IF=150mA et Ts=25°C sont les suivantes :

3.1 Bins de tension directe

3.2 Bins de flux lumineux

3.3 Bins de longueur d'onde dominante

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend plusieurs courbes typiques de caractéristiques optiques et électriques mesurées à 25°C sauf indication contraire. Comprendre ces courbes est essentiel pour une conception de circuit et une gestion thermique appropriées.

4.1 Tension directe en fonction du courant direct (Fig. 1-6)

Cette courbe montre la relation exponentielle entre VF et IF. À 150 mA, la tension directe est typiquement d'environ 2,3 V (point milieu de la plage de bin). La courbe aide à prédire les variations de courant dues aux changements de tension.

4.2 Courant direct en fonction du flux lumineux relatif (Fig. 1-7)

Le flux lumineux relatif augmente avec le courant direct mais de manière non linéaire. À faibles courants, l'efficacité est plus élevée ; la courbe sature au-dessus de 150 mA. Cela indique qu'un fonctionnement près du courant nominal offre une bonne efficacité lumineuse tout en restant dans les limites thermiques sûres.

4.3 Température de jonction en fonction du flux lumineux relatif (Fig. 1-8)

Lorsque la température de jonction augmente, la LED devient moins efficace. À Tj=125°C, le flux relatif chute à environ 85 % de la valeur à 25°C. Cela nécessite un dissipateur thermique adéquat dans les environnements automobiles à haute température.

4.4 Température de soudure en fonction du courant direct (Fig. 1-9)

Cette courbe de déclassement montre le courant direct maximal autorisé en fonction de la température du point de soudure. Par exemple, à Ts=100°C, le courant admissible diminue à environ 150 mA. Les concepteurs doivent s'assurer que le point de fonctionnement réel se situe en dessous de cette courbe.

4.5 Variation de tension en fonction de la température de jonction (Fig. 1-10)

La tension directe diminue d'environ 0,2 V lorsque la température passe de -40°C à 125°C. Ce coefficient de température négatif doit être pris en compte dans les pilotes à courant constant pour éviter une augmentation du courant à haute température.

4.6 Diagramme de rayonnement (Fig. 1-11)

La LED a un diagramme de rayonnement large avec un angle de demi-intensité de ±60° (total 120°). L'intensité est relativement uniforme sur le faisceau, ce qui la rend adaptée à l'éclairage de zone sans optique secondaire dans certains cas.

4.7 Décalage de la longueur d'onde dominante en fonction de la température de jonction (Fig. 1-12)

La longueur d'onde dominante se déplace vers des longueurs d'onde plus longues (décalage vers le rouge) lorsque la température augmente. Le décalage est d'environ +8 nm de -40°C à 125°C. Ce décalage de couleur doit être pris en compte dans les applications critiques en termes de couleur.

4.8 Distribution spectrale (Fig. 1-13)

Le spectre d'émission culmine autour de 620 nm avec une largeur à mi-hauteur (FWHM) d'environ 20 nm. La pureté est élevée, ce qui est typique des LED rouges AlGaInP.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier de la LED a des dimensions de 2,70 mm (longueur) × 2,00 mm (largeur) × 0,60 mm (hauteur). La vue de dessus montre une zone émettrice de lumière de 1,70 mm × 2,40 mm. La vue de dessous indique deux plots d'anode et deux plots de cathode pour une connexion thermique et électrique optimisée. Les motifs de soudure recommandés incluent un plot central pour la dissipation thermique.

5.2 Bande transporteuse et bobine

Les LED sont fournies dans une bande transporteuse de 8 mm de large avec un pas de 4 mm, enroulée sur une bobine de 180 mm de diamètre. Chaque bobine contient 4000 pièces. La bande comprend une bande de couverture et est scellée dans un sac barrière à l'humidité avec un dessiccant et une carte indicatrice d'humidité.

5.3 Informations sur l'étiquette

Chaque bobine est étiquetée avec le numéro de pièce, le numéro de spécification, le numéro de lot, le code de bin (flux lumineux, chromaticité, tension directe, longueur d'onde), la quantité et la date de fabrication.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion SMT

La LED est conçue pour résister à deux cycles de refusion avec une température de crête de 260°C (max 10 s à la crête). Le profil de refusion recommandé :

• Préchauffage : 150°C à 200°C pendant 60–120 s
• Temps au-dessus de 217°C : max 60 s
• Température de crête : 260°C
• Taux de refroidissement : max 6°C/s
• Temps total de 25°C à la crête : max 8 minutes

N'effectuez pas plus de deux cycles de refusion. Si l'intervalle entre les cycles dépasse 24 heures, les LED peuvent absorber l'humidité et nécessiter un séchage.

6.2 Réparation et manipulation

La réparation des LED soudées n'est pas recommandée. Si elle est inévitable, utilisez un fer à souder à deux pointes. N'appliquez pas de contrainte mécanique sur l'encapsulant en silicone pendant ou après la soudure. Évitez un refroidissement rapide et le gauchissement du circuit imprimé.

7. Précautions de manipulation

• Contrôle du soufre et des halogènes :L'environnement et les matériaux en contact doivent contenir moins de 100 ppm de soufre et moins de 900 ppm de brome ou de chlore individuellement, et un total Br+Cl inférieur à 1500 ppm.
• Dégazage :Les composés organiques volatils peuvent pénétrer dans la lentille en silicone et provoquer une décoloration. Utilisez des adhésifs qui ne dégazent pas de vapeurs organiques.
• Manipulation mécanique :Utilisez une pince sur les surfaces latérales. Ne touchez pas et n'appuyez pas sur la lentille en silicone, car cela pourrait endommager les circuits internes.
• Protection contre les décharges électrostatiques :La LED est sensible aux décharges électrostatiques (HBM 2000V). Utilisez une mise à la terre appropriée et des précautions antistatiques.
• Conception thermique :Assurez-vous toujours que la température de jonction ne dépasse pas 150°C. Utilisez des simulations thermiques ou des mesures pour vérifier un dissipateur thermique adéquat.
• Nettoyage :Si un nettoyage est nécessaire, utilisez de l'alcool isopropylique. N'utilisez pas de nettoyage par ultrasons, car cela pourrait endommager la LED.
• Stockage :Sacs non ouverts :<30°C,<75 % d'humidité, utiliser dans l'année. Après ouverture, utiliser dans les 24 heures sous<30°C et<60 % d'humidité. Si dépassé, sécher à 60±5°C pendant au moins 24 heures avant utilisation.

8. Considérations d'application

Lors de la conception avec le RF-A4E27-R15E-R4, faites attention aux points suivants :

• Régulation du courant :Utilisez un pilote à courant constant pour éviter l'emballement thermique. La variation de la tension directe (2,0 V à 2,6 V) nécessite un pilote capable de s'adapter à la plage.
• Gestion thermique :La résistance thermique de la LED (Rth JS réel = 40°C/W typique) signifie qu'à 150 mA, avec une tension directe de 2,3 V, la dissipation de puissance est d'environ 345 mW, entraînant une élévation de température jonction-soudure d'environ 13,8°C. Dans un environnement à 85°C, la jonction serait d'environ 99°C, ce qui est sûr. Cependant, si de nombreuses LED sont placées à proximité, un dissipateur thermique supplémentaire est nécessaire.
• Conception optique :Le large angle de vision de 120° peut être avantageux pour l'éclairage général, mais pour des faisceaux focalisés, des optiques externes telles que des lentilles ou des réflecteurs doivent être envisagées. Le spectre ne contient pas de composants UV ou IR, donc aucun filtrage spécial n'est nécessaire.
• Conformité automobile :La qualification AEC-Q102 couvre les tests de contrainte tels que les chocs thermiques, les tests de durée de vie et la forte humidité. Cependant, les concepteurs doivent toujours valider la LED dans leur environnement de montage spécifique, en particulier en ce qui concerne les vibrations et l'exposition chimique.

9. Fiabilité et assurance qualité

Le plan de test de qualification du produit suit les directives AEC-Q102. Les tests de fiabilité comprennent :

• Refusion (260°C, 10 s, 2 cycles) : 0/1 défaillance autorisée
• MSL 2 (85°C/60%RH, 168 h) : 0/1 défaillance
• Choc thermique (-40°C à 125°C, 1000 cycles) : 0/1 défaillance
• Test de durée de vie (Ta=105°C, IF=150 mA, 1000 h) : 0/1 défaillance
• Haute température haute humidité (85°C/85%RH, IF=150 mA, 1000 h) : 0/1 défaillance

Critères de défaillance : tension directe > 1,1 × USL, courant inverse > 2 × USL, flux lumineux<0,7 × LSL.

Notez que ces tests sont effectués dans de bonnes conditions de dissipation thermique sur des LED individuelles. Dans les applications en réseau, un déclassement peut être nécessaire.

10. Principes de fonctionnement

La LED utilise une structure multi-puits quantiques en AlGaInP (Aluminium Gallium Indium Phosphure) développée sur un substrat GaAs. Ce système de matériaux est bien connu pour son rendement élevé dans la gamme spectrale rouge à ambre. Le boîtier EMC offre une rigidité mécanique et une bonne conductivité thermique, permettant à la LED de fonctionner à des courants plus élevés que les boîtiers époxy traditionnels. Le large angle de vision est obtenu par la forme de l'encapsulation et la conception de la puce.

11. Comparaison avec les technologies alternatives

Par rapport aux LED rouges traversantes conventionnelles, le RF-A4E27-R15E-R4 offre une empreinte beaucoup plus petite, un profil plus bas et une compatibilité avec l'assemblage SMT automatisé. Son boîtier EMC offre une meilleure résistance à l'humidité et une fiabilité plus élevée sous cycles thermiques. La qualification AEC-Q102 le rend adapté à une utilisation automobile, ce qui n'est pas toujours disponible pour les LED génériques. Cependant, le coût par lumen peut être plus élevé que celui de certaines LED grand public, mais il est justifié pour les applications critiques.

12. Foire aux questions

Q : Cette LED peut-elle être utilisée avec une alimentation à tension constante ?
R : Il est recommandé d'utiliser un pilote à courant constant car la tension directe varie. Une tension constante peut entraîner un dépassement du courant maximal si la tension se situe dans la partie haute du bin.

Q : Quelle est la durée de vie typique à 150 mA ?
R : Bien qu'aucune donnée spécifique L70/B10 ne soit fournie dans cette fiche technique, le test de durée de vie AEC-Q102 à 105°C pendant 1000 heures sans défaillance suggère une bonne longévité. Pour les applications automobiles intérieures, des durées de vie >10 000 heures sont attendues avec une gestion thermique appropriée.

Q : Puis-je utiliser ces LED en parallèle ?
R : La mise en parallèle est possible mais doit être effectuée avec des résistances d'équilibrage de courant ou une source de courant constant partagée pour éviter l'accaparement du courant dû à la variation de VF.

Q : Ces LED sont-elles compatibles avec la soudure sans plomb ?
R : Oui, la température de crête de 260°C est compatible avec les profils sans plomb typiques.

Q : Comment dois-je sécher les LED avant utilisation si le sac barrière à l'humidité a été ouvert trop longtemps ?
R : Séchez à 60±5°C pendant au moins 24 heures. Ne dépassez pas 48 heures pour éviter tout dommage.

13. Exemple de conception pratique

Considérez un module de feu de jour (DRL) nécessitant 50 lm par unité. En utilisant le bin le plus élevé (MB : 33.4-37.0 lm), deux LED en série atteindraient ~70 lm à 150 mA. Avec un VF typique de 2,3 V chacune, la tension directe totale est de 4,6 V. Un pilote à courant constant de type boost avec une entrée de 12 V (bus automobile) peut piloter efficacement la chaîne. Le circuit imprimé doit inclure un plot thermique connecté au noyau métallique de la carte pour maintenir la température de jonction en dessous de 100°C dans un environnement sous capot (température ambiante jusqu'à 85°C). La simulation optique à l'aide du diagramme de rayonnement montre qu'un diffuseur simple peut obtenir le motif photométrique requis sans réflecteurs secondaires.

14. Tendances de l'industrie

L'industrie de l'éclairage automobile continue d'évoluer vers des solutions entièrement semi-conductrices, les LED rouges remplaçant les ampoules à incandescence pour les feux stop/arrière et les clignotants. La qualification AEC-Q102 devient une exigence de base. Les développements futurs incluent une efficacité plus élevée (objectif > 150 lm/W pour le rouge) et une intégration avec des pilotes intelligents pour un éclairage adaptatif. Le RF-A4E27-R15E-R4 représente une option mature et fiable qui répond aux exigences automobiles actuelles avec de bonnes performances et une facilité d'assemblage.