Fiche technique LED Blanc Froid PLCC-2 - Grade Automobile - Intensité lumineuse 2240 mcd - Angle de vision 120° - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED à montage en surface haute performance en boîtier PLCC-2. Le dispositif émet une lumière blanc froid et est conçu pour la fiabilité et les performances dans des environnements exigeants. Son objectif de conception principal est les applications d'éclairage intérieur automobile, où une sortie lumineuse constante, de larges angles de vision et une construction robuste sont primordiaux. La LED répond aux normes de qualification automobile strictes, garantissant des performances à long terme dans des conditions thermiques et électriques variables.

1.1 Avantages principaux

La LED offre plusieurs avantages clés pour les ingénieurs de conception. L'intensité lumineuse typique de 2240 millicandelas (mcd) pour un courant de commande standard de 20mA procure un éclairage brillant. Un large angle de vision de 120 degrés assure une distribution lumineuse uniforme, ce qui est critique pour le rétroéclairage de panneaux et d'interrupteurs. Le dispositif est qualifié selon la norme AEC-Q102, confirmant son aptitude à un usage automobile. De plus, il est conforme aux principales réglementations environnementales incluant RoHS, REACH et les exigences sans halogène, soutenant les objectifs de fabrication mondiale et de durabilité. Il présente également une robustesse au soufre (Classe B1), améliorant sa longévité dans des environnements avec des contaminants atmosphériques.

1.2 Marché cible et applications

Le marché cible principal est le secteur de l'électronique automobile. Les applications spécifiques incluent l'éclairage d'ambiance intérieur, le rétroéclairage des combinés d'instruments et l'illumination de divers interrupteurs et panneaux de commande. La combinaison de performances optiques, de fiabilité et de conformité en fait un choix idéal pour ces applications.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

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

2.1 Caractéristiques photométriques et électriques

Le point de fonctionnement clé est défini à un courant direct (I_F) de 20mA. À ce courant, l'intensité lumineuse typique (I_V) est de 2240 mcd, avec un minimum de 1400 mcd et un maximum de 3550 mcd, indiquant la dispersion de production. La tension directe (V_F) mesure typiquement 3,1V, variant de 2,5V à 3,75V. La longueur d'onde dominante est caractérisée par les coordonnées de chromaticité CIE 1931, avec une valeur typique de (0,3 ; 0,3). L'angle de vision, où l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur maximale, est de 120 degrés avec une tolérance de ±5°.

2.2 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le courant direct continu maximal est de 80 mA. Le dispositif peut supporter un courant de surtension de 250 mA pour des impulsions très courtes (t ≤ 10 μs, rapport cyclique D=0,005). La dissipation de puissance maximale est de 300 mW. La température de jonction ne doit pas dépasser 125°C, avec une plage de température de fonctionnement de -40°C à +110°C. La sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD), testée selon le modèle du corps humain (HBM), est évaluée à 8 kV. La température maximale de soudure pendant le refusion est de 260°C pendant 30 secondes.

2.3 Caractéristiques thermiques

La gestion thermique est cruciale pour la longévité de la LED et la stabilité de sa sortie lumineuse. La fiche technique spécifie deux valeurs de résistance thermique : la résistance thermique réelle de la jonction au point de soudure (R_{th JS réel}) est un maximum de 130 K/W, tandis que la valeur dérivée par la méthode électrique (R_{th JS él}) est un maximum de 100 K/W. Les concepteurs doivent utiliser la valeur réelle pour une modélisation thermique précise. La courbe de déclassement du courant direct montre que le courant continu maximal autorisé diminue à mesure que la température du plot de soudure augmente, tombant à 31 mA à 110°C.

3. Explication du système de classement

Pour gérer les variations de production, les LED sont triées en classes (bins) en fonction de paramètres clés.

3.1 Classement par intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est classée à l'aide d'un système de codes alphanumériques (par ex., L1, M2, BA, CB). Les classes couvrent une large plage allant d'un minimum de 11,2 mcd (L1) à plus de 22 400 mcd (GA). La référence typique (2240 mcd) se situe dans la classe \"BA\", qui s'étend de 1800 mcd à 2240 mcd. Les classes mises en évidence dans le tableau de la fiche technique indiquent la plage de sortie possible pour ce produit spécifique.

3.2 Classement par coordonnées de chromaticité

La couleur blanc froid est définie dans des régions spécifiques du diagramme de chromaticité CIE 1931. La fiche technique fournit une structure graphique de classement et liste des codes de classe spécifiques (par ex., FK0, GK0, HK0, NK0, PK0, FL0) avec leurs limites de coordonnées correspondantes. Cela garantit une cohérence de couleur dans une tolérance définie pour les applications nécessitant un aspect uniforme.

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques donnent un aperçu du comportement de la LED dans différentes conditions de fonctionnement.

4.1 Courbe IV et intensité lumineuse relative

Le graphique Courant direct vs Tension directe montre la relation exponentielle typique des diodes. La courbe Intensité lumineuse relative vs Courant direct est sous-linéaire ; l'intensité augmente avec le courant mais pas proportionnellement, et l'efficacité peut diminuer à des courants plus élevés en raison de l'augmentation de la chaleur.

4.2 Dépendance à la température

Le graphique Tension directe relative vs Température de jonction a une pente négative, ce qui signifie que V_Fdiminue lorsque la température augmente, caractéristique de la bande interdite du semi-conducteur. Le graphique Intensité lumineuse relative vs Température de jonction montre que l'intensité diminue lorsque la température augmente, un phénomène appelé affaiblissement thermique. Le graphique Déplacement des coordonnées de chromaticité vs Température de jonction indique comment le point blanc peut légèrement changer avec la température, ce qui est important pour les applications critiques en termes de couleur.

4.3 Distribution spectrale et gestion des impulsions

Le graphique de Distribution spectrale relative représente le spectre d'émission de la LED blanc froid à conversion de phosphore, montrant un pic de pompe bleue et une large émission de phosphore jaune. Le tableau de Capacité de gestion d'impulsion admissible définit le courant d'impulsion non continu maximal autorisé pour différents rapports cycliques et largeurs d'impulsion, utile pour les applications de multiplexage ou de gradation PWM.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions mécaniques

La LED utilise un boîtier à montage en surface standard PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Le dessin dimensionnel fournit les mesures critiques incluant la longueur totale, la largeur, la hauteur, l'espacement des broches et les dimensions des plots. Le respect de ces dimensions est nécessaire pour la conception de l'empreinte PCB et l'assemblage automatisé.

5.2 Configuration recommandée des plots de soudure et polarité

Un motif de pastille recommandé (conception du plot de soudure) est fourni pour assurer des joints de soudure fiables et un bon alignement pendant le refusion. La polarité est indiquée par la morphologie du boîtier ; typiquement, une broche ou une encoche/découpe sur le corps du boîtier désigne la cathode. Une orientation correcte est essentielle pour le fonctionnement du circuit.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

Un profil de température de soudure par refusion détaillé est spécifié. La température de pic ne doit pas dépasser 260°C, et le temps au-dessus de 240°C (ou une température de liquidus similaire) doit être limité à la durée recommandée (par ex., 30 secondes) pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et à la puce interne ainsi qu'aux fils de liaison.

6.2 Précautions d'utilisation et de stockage

Les précautions générales de manipulation incluent d'éviter les contraintes mécaniques sur la lentille, de se protéger des décharges électrostatiques (ESD) en utilisant une mise à la terre appropriée, et de stocker dans un environnement sec et contrôlé. Le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse. La plage de température de stockage correspond à la plage de fonctionnement (-40°C à +110°C).

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications d'emballage

Les LED sont fournies dans un emballage standard de l'industrie en bande et bobine adapté aux machines de placement automatique. Les informations d'emballage détaillent les dimensions de la bobine, la largeur de la bande, l'espacement des alvéoles et l'orientation des composants dans la bande.

7.2 Numéro de pièce et code de commande

Le numéro de pièce de base est 67-11-C70202H-AM. Les informations de commande peuvent inclure des options pour spécifier différentes classes d'intensité lumineuse ou de coordonnées de chromaticité, permettant aux concepteurs de sélectionner le grade de performance précis requis pour leur application.

8. Recommandations de conception d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Pour une sortie lumineuse constante, alimentez la LED avec une source de courant constant, et non une tension constante. Une simple résistance en série peut être utilisée avec une alimentation stable, mais sa valeur doit être calculée sur la base de la tension d'alimentation, de la tension directe de la LED (en utilisant V_Fmax pour le calcul du pire cas de courant), et du courant souhaité (par ex., 20mA). Pour les applications automobiles, considérez une suppression de tension transitoire et une protection contre l'inversion de polarité sur l'entrée.

8.2 Considérations de gestion thermique

Pour maintenir les performances et la durée de vie, gérez la chaleur au niveau du plot de soudure. Utilisez la valeur de résistance thermique (R_{th JS réel}= 130 K/W max) pour calculer l'élévation de température de jonction : ΔT_J= P_D* R_{th JS}, où P_D= V_F* I_F. Assurez-vous que la T_Jcalculée reste inférieure à 125°C. Un pourcentage de cuivre adéquat sur le PCB sous et autour des plots de la LED agit comme un dissipateur thermique.

8.3 Considérations de conception optique

L'angle de vision de 120° est une valeur de largeur à mi-hauteur (FWHM). Pour les applications nécessitant un faisceau plus étroit, des optiques secondaires (lentilles) peuvent être nécessaires. Les coordonnées CIE typiques (0,3 ; 0,3) correspondent à un point blanc froid. Si plusieurs LED sont utilisées dans un réseau, sélectionnez des pièces de la même classe de chromaticité ou de classes adjacentes pour éviter un décalage de couleur visible.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED PLCC-2 génériques non automobiles, les principaux points de différenciation de ce dispositif sont sa qualification AEC-Q102, sa robustesse au soufre et ses performances garanties sur la plage de température automobile étendue (-40°C à +110°C). L'intensité lumineuse typique de 2240 mcd est compétitive pour sa taille de boîtier et son courant de commande. La structure de classement complète permet un contrôle plus strict des performances au niveau système.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quel est le courant de commande recommandé ?

La condition de test standard et de fonctionnement typique est de 20mA. Le courant continu maximal est de 80mA, mais un fonctionnement au-dessus de 20mA augmentera la température de jonction et peut réduire l'efficacité lumineuse et la fiabilité à long terme. Reportez-vous toujours à la courbe de déclassement lors d'un fonctionnement à des températures ambiantes élevées.

10.2 Comment interpréter le code de classe d'intensité lumineuse ?

Le code de classe (par ex., BA) définit une plage d'intensité lumineuse minimale et maximale. Lors de la commande, vous pouvez spécifier un code de classe pour vous assurer de recevoir des LED dont l'intensité se situe dans cette plage spécifique, ce qui est crucial pour obtenir une luminosité uniforme dans une conception multi-LED.

10.3 Cette LED peut-elle être utilisée pour la gradation PWM ?

Oui, la LED peut être atténuée en utilisant la Modulation de Largeur d'Impulsion (PWM). Le tableau de Capacité de gestion d'impulsion admissible doit être consulté pour s'assurer que le courant de crête et le rapport cyclique du signal PWM ne dépassent pas les limites spécifiées. La fréquence PWM doit être suffisamment élevée pour éviter le scintillement visible (typiquement >200 Hz).

11. Étude de cas de conception pratique

Considérez la conception du rétroéclairage pour un panneau de climatisation automobile utilisant 10 de ces LED. L'objectif de conception est une luminosité uniforme à une température ambiante allant jusqu'à 85°C. Étape 1 : Sélectionnez des LED de la même classe d'intensité lumineuse (par ex., BA) et de la même classe de chromaticité pour assurer la cohérence. Étape 2 : Concevez un circuit d'alimentation à courant constant fournissant 20mA par LED. Étape 3 : Effectuez une analyse thermique : À 20mA et V_Ftypique de 3,1V, la puissance par LED est de 62mW. Avec une R_{th JS réel}de 130 K/W, l'élévation de température du plot de soudure à la jonction est d'environ 8°C. Si la conception du PCB maintient le plot de soudure à 90°C (5°C au-dessus de l'ambiant max), la température de jonction serait d'environ 98°C, ce qui est dans la limite de 125°C. Étape 4 : Disposez le PCB avec suffisamment de cuivre pour la diffusion de la chaleur et suivez la configuration de plot recommandée pour une soudure fiable.

12. Principe de fonctionnement

Il s'agit d'une LED blanche à conversion de phosphore. La puce semi-conductrice centrale émet de la lumière bleue lorsqu'elle est polarisée en direct (électroluminescence). Cette lumière bleue excite un revêtement de phosphore jaune (ou jaune et rouge) sur ou près de la puce. La combinaison de la lumière bleue restante et de la lumière jaune à large spectre du phosphore se mélange pour produire la perception de la lumière blanche. Le rapport spécifique entre la lumière bleue et la lumière convertie par le phosphore détermine la température de couleur corrélée (CCT), résultant dans ce cas en l'apparence \"blanc froid\".

13. Tendances technologiques

La tendance générale dans l'éclairage LED automobile va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), un indice de rendu des couleurs (IRC) amélioré pour un meilleur attrait visuel, et une fiabilité accrue à des températures de jonction élevées. L'intégration de l'électronique de commande et de plusieurs puces LED dans un seul boîtier est également courante pour les modules d'éclairage avancés. De plus, l'accent est mis sur le développement de LED avec une résistance encore plus grande aux facteurs environnementaux sévères comme le soufre, l'humidité et les cycles thermiques pour répondre aux exigences évolutives des véhicules de nouvelle génération.