Fiche technique LED 3011-SR0201H-AM - Boîtier PLCC-2 - Super Rouge - 580mcd @20mA - Angle de vision 120° - Document technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La 3011-SR0201H-AM est une LED micro latérale haute performance, conçue principalement pour les applications d'éclairage intérieur automobile où l'espace est limité. Elle utilise un boîtier monté en surface PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier), offrant un encombrement compact adapté aux assemblages électroniques modernes. Le dispositif émet une lumière Super Rouge avec une intensité lumineuse typique de 580 millicandelas (mcd) lorsqu'il est alimenté par un courant direct standard de 20 milliampères (mA). Une caractéristique clé est son large angle de vision de 120 degrés, assurant une distribution lumineuse uniforme. Le composant est qualifié selon la norme stricte AEC-Q101 pour les semiconducteurs discrets de qualité automobile, garantissant une fiabilité dans les conditions environnementales sévères du secteur automobile. Il est également conforme aux réglementations RoHS (Restriction des Substances Dangereuses) et REACH, et possède une robustesse au soufre, le rendant résistant aux atmosphères corrosives couramment rencontrées dans les environnements automobiles.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent son format compact PLCC-2, sa haute luminosité pour sa taille, d'excellentes caractéristiques thermiques dues à la conception de son boîtier, et une fiabilité éprouvée pour une utilisation automobile. Son marché cible principal est l'industrie automobile, spécifiquement pour l'éclairage d'ambiance intérieur et le rétroéclairage des commutateurs, boutons et combinés d'instruments. Le large angle de vision est particulièrement bénéfique pour les applications où la lumière doit être visible sous différents angles à l'intérieur de l'habitacle du véhicule.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et électriques

Les performances électriques et optiques sont définies dans des conditions de test spécifiques, typiquement à une température de jonction (Tj) de 25°C. Le courant direct (IF) a une plage de fonctionnement de 7 mA à 70 mA, 20 mA étant le point de test standard et de fonctionnement recommandé. À ce courant, la tension directe typique (VF) est de 1,9 volts, avec un minimum de 1,75V et un maximum de 2,75V. L'intensité lumineuse (IV) est spécifiée avec une valeur typique de 580 mcd, allant d'un minimum de 450 mcd à un maximum de 900 mcd. La longueur d'onde dominante (λd) est typiquement de 629 nanomètres (nm), dans une plage de 627 nm à 636 nm, définissant son point de couleur Super Rouge. L'angle de vision (2θ½) est de 120 degrés, mesuré comme l'angle total où l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur maximale.

2.2 Valeurs maximales absolues et gestion thermique

Les valeurs maximales absolues définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le courant direct continu maximal est de 70 mA. Le dispositif peut supporter un courant de surtension (IFM) de 300 mA pour des impulsions très courtes (≤10 μs) avec un faible rapport cyclique. La température de jonction maximale (Tj) est de 125°C. La plage de température de fonctionnement (Topr) est de -40°C à +110°C, ce qui est standard pour les composants automobiles. La gestion thermique est cruciale pour la longévité et les performances de la LED. La résistance thermique de la jonction au point de soudure (Rth JS) est spécifiée. La méthode électrique l'estime à 220 K/W, tandis que la méthode de mesure réelle donne une valeur de 250 K/W. Ce paramètre indique l'efficacité avec laquelle la chaleur est évacuée de la puce LED ; une valeur plus basse est meilleure. Une conception thermique de la carte de circuit imprimé (PCB) appropriée est essentielle pour maintenir une température basse au plot de soudure, surtout lors d'un fonctionnement à des courants plus élevés.

3. Analyse des courbes de performance

3.1 Courant direct vs. Tension directe (Courbe IV)

La courbe IV montre une relation non linéaire. Lorsque le courant direct augmente de 0 à 70 mA, la tension directe augmente d'environ 1,7V à 2,3V. Cette courbe est essentielle pour concevoir le circuit de limitation de courant (généralement une résistance ou un pilote à courant constant) afin de garantir que la LED fonctionne à la luminosité souhaitée sans dépasser ses valeurs maximales.

3.2 Intensité lumineuse relative vs. Courant direct

Ce graphique démontre que la sortie lumineuse n'est pas parfaitement linéaire avec le courant. Bien que l'intensité augmente avec le courant, l'efficacité (lumens par watt) peut diminuer à des courants plus élevés en raison d'une génération de chaleur accrue. La courbe aide les concepteurs à choisir un point de fonctionnement optimal qui équilibre luminosité, efficacité et durée de vie du dispositif.

3.3 Dépendance à la température

Plusieurs graphiques illustrent l'impact de la température. L'intensité lumineuse relative diminue lorsque la température de jonction augmente. Par exemple, à 100°C, l'intensité est d'environ 70 à 80 % de sa valeur à 25°C. La tension directe a un coefficient de température négatif, diminuant linéairement avec l'augmentation de la température (environ -1,5 mV/°C). La longueur d'onde dominante se décale également avec la température, augmentant généralement (décalage vers le rouge) d'environ 0,07 nm/°C. Ces caractéristiques sont vitales pour les applications subissant de larges variations de température, comme dans les intérieurs automobiles.

3.4 Déclassement du courant direct et gestion des impulsions

La courbe de déclassement est cruciale pour la fiabilité. Elle montre le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température du plot de soudure (Ts). Par exemple, à une Ts de 78°C, le courant maximal est de 70 mA. À 110°C, le courant maximal chute à 22 mA. Fonctionner au-dessus de cette courbe risque une surchauffe et une réduction de la durée de vie. Le graphique de capacité de gestion des impulsions montre le courant d'impulsion crête admissible pour différentes largeurs d'impulsion (tp) et rapports cycliques (D), utile pour les applications de multiplexage ou de clignotement.

4. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en classes (bins).

4.1 Classement de l'intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est classée à l'aide d'un code alphanumérique (par exemple, L1, L2, M1... GA). Chaque classe couvre une plage spécifique d'intensité lumineuse minimale et maximale mesurée en millicandelas (mcd). Les classes suivent une progression logarithmique, où chaque étape représente une augmentation d'un facteur d'environ la racine carrée de 2. Pour la 3011-SR0201H-AM, la sortie typique de 580 mcd se situe dans la classe U1 (450-560 mcd) ou U2 (560-710 mcd). Les concepteurs peuvent spécifier une classe plus étroite pour les applications nécessitant une luminosité très uniforme.

4.2 Classement de la longueur d'onde dominante

La longueur d'onde dominante, qui définit la couleur perçue, est également classée. Les classes sont identifiées par des codes à quatre chiffres (par exemple, 2730, 3033). Les deux premiers chiffres représentent la longueur d'onde minimale en dizaines de nanomètres, et les deux derniers représentent le maximum. Pour une longueur d'onde typique de 629 nm, les classes pertinentes sont 2730 (627-630 nm) et 3033 (630-633 nm). Spécifier une classe de longueur d'onde est critique pour les applications où l'accord des couleurs entre plusieurs LED est important.

5. Informations mécaniques, d'emballage et d'assemblage

5.1 Dimensions mécaniques et polarité

La LED est fournie dans un boîtier PLCC-2 standard. La fiche technique inclut un dessin dimensionnel détaillé montrant la longueur, la largeur, la hauteur du boîtier, l'espacement des broches et les dimensions des plots de soudure. Le composant possède un indicateur de polarité intégré, typiquement une encoche ou un coin chanfreiné sur le boîtier, qui doit être aligné avec le marquage correspondant sur la sérigraphie du PCB pour assurer une orientation correcte (anode vs. cathode).

5.2 Patron de pastilles de soudure recommandé

Un agencement recommandé des pastilles de soudure (patron de pastilles) est fourni pour la conception du PCB. Ce patron est optimisé pour une soudure fiable, une bonne résistance mécanique et une dissipation thermique efficace depuis le plot thermique (s'il est présent) au fond du boîtier PLCC. Suivre cette recommandation aide à prévenir le phénomène de "tombstoning" et les défauts de soudure pendant le refusion.

5.3 Profil de soudure par refusion et précautions

La fiche technique spécifie un profil de soudure par refusion compatible avec la soudure sans plomb (Pb-free). Les paramètres clés incluent une zone de préchauffage, une montée en température, une zone de température de pic (ne dépassant pas 260°C pendant 30 secondes) et une zone de refroidissement. Respecter ce profil prévient le choc thermique et les dommages à la LED. Les précautions générales incluent d'éviter les contraintes mécaniques sur la lentille, de prévenir la contamination, et d'utiliser des procédures de manipulation ESD (Décharge Électrostatique) appropriées, car le dispositif est classé pour une protection ESD de 2 kV selon le modèle du corps humain (HBM).

6. Guide d'application et considérations de conception

6.1 Circuits d'application typiques

La méthode d'alimentation la plus courante est une résistance de limitation de courant en série. La valeur de la résistance (R) est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Valim - VF) / IF, où VF est la tension directe de la LED au courant souhaité IF. Pour une alimentation automobile de 12V et un courant cible de 20 mA avec VF=1,9V, R = (12 - 1,9) / 0,02 = 505 Ohms. Une résistance de 510 Ohms serait un choix standard. Pour une meilleure régulation du courant face aux variations de température et de tension d'alimentation, un circuit intégré pilote à courant constant est recommandé.

6.2 Considérations de conception thermique

Un dissipateur thermique efficace est primordial. Le chemin principal de la chaleur va de la jonction de la LED, à travers le boîtier, vers les plots de soudure, puis dans les pistes de cuivre du PCB. Utiliser un PCB avec une épaisseur et une surface de cuivre suffisantes connectées au plot thermique aide à abaisser la température du plot de soudure (Ts). La courbe de déclassement doit être consultée pour s'assurer que le courant de fonctionnement est sûr pour la Ts maximale attendue dans l'environnement d'application.

6.3 Considérations de conception optique

L'angle de vision de 120 degrés correspond à une distribution naturelle de type Lambertienne. Pour les applications nécessitant un faisceau plus focalisé, des optiques secondaires telles que des lentilles ou des guides de lumière peuvent être utilisées. La couleur Super Rouge est idéale pour les indicateurs d'état et les feux d'avertissement en raison de sa haute visibilité. Les concepteurs doivent considérer le mélange potentiel des couleurs si elle est utilisée avec d'autres LED colorées.

7. Comparaison et guide de sélection

Lors de la sélection d'une LED latérale, les points de comparaison clés incluent la taille du boîtier (3011 fait référence à un encombrement de 3,0mm x 1,1mm), la luminosité (cote mcd à un courant spécifique), l'angle de vision, la couleur (longueur d'onde), la plage de température de fonctionnement et les normes de qualification (par exemple, AEC-Q101). La 3011-SR0201H-AM se distingue par sa fiabilité de qualité automobile, sa robustesse au soufre et ses performances équilibrées dans un boîtier compact. Pour des environnements non automobiles ou moins exigeants, des équivalents de qualité commerciale sans qualification AEC-Q101 peuvent être une alternative économique.

8. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quel est le courant minimum requis pour que cette LED s'allume ?

R : Le dispositif est caractérisé jusqu'à 7 mA, mais il peut émettre de la lumière visible à des courants inférieurs. Cependant, pour des performances stables et spécifiées, un fonctionnement entre 7 mA et 70 mA est recommandé.

Q : Puis-je piloter cette LED avec un signal PWM pour le gradation ?

R : Oui, la modulation de largeur d'impulsion (PWM) est une méthode de gradation efficace. La fréquence doit être suffisamment élevée pour éviter le scintillement visible (typiquement >100 Hz). Reportez-vous au graphique de capacité de gestion des impulsions pour vous assurer que le courant crête dans chaque impulsion ne dépasse pas les valeurs nominales.

Q : Comment interpréter la référence 3011-SR0201H-AM ?

R : Bien que la convention de dénomination exacte de l'entreprise puisse varier, elle se décompose typiquement ainsi : \"3011\" (taille/style de boîtier), \"SR\" (Super Rouge), \"02\" (probablement lié au classement de performance), \"01H\" (pourrait indiquer des attributs spécifiques comme l'angle de vision), \"AM\" (désigne souvent le marché automobile ou une révision spécifique).

Q : Un dissipateur thermique est-il requis ?

R : Pour un fonctionnement continu à des courants proches du maximum (70 mA), une conception de PCB bien pensée avec suffisamment de cuivre agissant comme dissipateur thermique est nécessaire. Un dissipateur thermique métallique séparé n'est généralement pas requis pour ce type de boîtier si la conception thermique du PCB est bonne.

9. Exemple d'application pratique

Scénario : Rétroéclairage d'un panneau de commande de climatisation automobile.

Une conception nécessite 10 LED indicateurs rouges pour le rétroéclairage de boutons. La tension du système est de 12V (batterie du véhicule). L'objectif est une luminosité uniforme à une température ambiante pouvant atteindre 85°C.

Étapes de conception :

1. Sélection du courant :Pour assurer la longévité à haute température, déclasser le courant. D'après la courbe de déclassement, à une Ts estimée de 90°C, le courant max est d'environ 50 mA. Choisir 15 mA offre une bonne marge de sécurité et une luminosité suffisante.

2. Conception du circuit :Utiliser une résistance en série pour chaque LED. R = (12V - 1,9V) / 0,015A ≈ 673 Ohms. Utiliser une résistance standard de 680 Ohms.

3. Conception thermique :Concevoir le PCB avec de larges zones de cuivre connectées au plot thermique de la LED pour dissiper la chaleur.

4. Classement (Binning) :Spécifier auprès du fournisseur une classe d'intensité lumineuse étroite (par exemple, U1 ou U2) et une classe de longueur d'onde étroite (par exemple, 2730) pour garantir que les 10 commutateurs aient une couleur et une luminosité correspondantes.

5. Validation :Tester le prototype sur toute la plage de température de fonctionnement du véhicule (-40°C à +85°C) pour vérifier les performances.

10. Principes techniques et tendances

10.1 Principe de fonctionnement

Cette LED est une diode semiconductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant son énergie de bande interdite est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active de la puce semiconductrice (typiquement basée sur le Phosphure d'Aluminium Gallium Indium - AlGaInP pour les couleurs rouge/orange/jaune). Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique du matériau détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Le boîtier plastique encapsule la puce, fournit une protection mécanique et incorpore une lentille moulée qui façonne la sortie lumineuse pour obtenir l'angle de vision de 120 degrés.

10.2 Tendances de l'industrie

La tendance pour les LED d'éclairage intérieur automobile va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), des tailles de boîtier plus petites permettant des designs plus fins, une meilleure cohérence et saturation des couleurs, et l'intégration de plusieurs puces (RGB) dans un seul boîtier pour un éclairage couleur dynamique. Il y a également une poussée vers les boîtiers \"à l'échelle de la puce\" et les conceptions \"flip-chip\" qui offrent de meilleures performances thermiques et un encombrement encore plus réduit. La demande de composants fiables, à longue durée de vie, qualifiés selon des normes automobiles comme l'AEC-Q102 (pour l'optoélectronique) continue de croître à mesure que les véhicules intègrent plus d'éclairage d'ambiance et fonctionnel.