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Fiche technique LED rouge PLCC-2 67-21-UR0200L-AM - Angle de vision de 120° - 300mcd @ 20mA - Grade Automobile - Document Technique Français

Fiche technique complète pour la LED rouge 67-21-UR0200L-AM en boîtier PLCC-2. Caractéristiques : intensité lumineuse typique de 300mcd, angle de vision de 120°, qualification AEC-Q101 et conformité RoHS/REACH pour applications d'éclairage intérieur automobile.
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1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes de la référence 67-21-UR0200L-AM, une LED rouge haute luminosité dans un boîtier montage en surface PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Conçue principalement pour l'industrie automobile, ce composant répond aux normes strictes de fiabilité et de performance requises pour les applications véhicules. Sa fonction principale est de fournir un éclairage rouge efficace et fiable pour les témoins du tableau de bord, l'éclairage intérieur et autres affichages d'état dans l'habitacle.

L'avantage principal de cette LED réside dans son association de performance et de robustesse. Elle délivre une intensité lumineuse typique de 300 millicandelas (mcd) pour un courant de commande standard de 20 milliampères (mA), garantissant une excellente visibilité. De plus, elle présente un large angle de vision de 120 degrés, la rendant adaptée aux applications où la source lumineuse doit être vue sous différents angles. Le composant est qualifié selon la norme AEC-Q101, la référence de l'industrie automobile pour les composants semiconducteurs discrets, garantissant sa capacité à résister aux conditions environnementales sévères (température, humidité, vibrations) typiques des environnements automobiles. La conformité aux réglementations RoHS (Restriction des substances dangereuses) et REACH (Enregistrement, évaluation, autorisation et restriction des produits chimiques) est également confirmée.

1.1 Marché cible et applications

Le marché cible principal de cette LED est le secteur de l'électronique automobile. Ses applications spécifiques se concentrent sur l'intérieur du véhicule, où la fiabilité et les performances à long terme sont critiques.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques définis dans la fiche technique. Comprendre ces valeurs est crucial pour une conception de circuit appropriée et pour garantir la fiabilité à long terme.

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Ces paramètres définissent la sortie lumineuse et les propriétés de couleur de la LED.

2.2 Caractéristiques électriques

Ces paramètres sont critiques pour concevoir le circuit de commande et garantir que la LED fonctionne dans sa zone de sécurité.

2.3 Caractéristiques thermiques

La gestion de la chaleur est vitale pour les performances et la durée de vie de la LED. Une température de jonction excessive réduit la sortie lumineuse et peut provoquer une défaillance prématurée.

3. Valeurs maximales absolues

Ce sont les limites de contrainte qui ne doivent en aucun cas être dépassées, même momentanément. Un fonctionnement au-delà de ces valeurs peut causer des dommages permanents.

  • Courant de surtension (IFM) :100 mA pour des impulsions ≤ 10 µs avec un très faible rapport cyclique (D=0,005). Cette valeur est pertinente pour résister à de brèves transitoires.
  • Tension inverse (VR) :Le composantn'est pas conçu pour fonctionner en inverse. L'application d'une tension inverse peut détruire instantanément la LED. Une protection (par exemple, une diode en parallèle) est nécessaire si une tension inverse est possible dans le circuit.
  • Décharge électrostatique (ESD) :Classée à 2 kV (Modèle du corps humain, HBM). Il s'agit d'un niveau modéré de protection ESD ; les précautions de manipulation ESD standard doivent toujours être suivies pendant l'assemblage.
  • Température de soudage par refusion :Le boîtier peut supporter une température de pointe de 260°C pendant 30 secondes pendant le processus de soudage par refusion.

4. Analyse des courbes de performance

Les graphiques de la fiche technique illustrent comment les paramètres clés changent avec les conditions de fonctionnement, fournissant des données essentielles pour la conception en conditions réelles.

4.1 Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)

Ce graphique fondamental montre la relation exponentielle entre le courant et la tension. Pour cette LED, à 20 mA, la tension est typiquement de 2,0V. La courbe est essentielle pour sélectionner une résistance limitatrice de courant appropriée ou concevoir un pilote à courant constant. La tension augmente de manière non linéaire avec le courant.

4.2 Intensité lumineuse relative vs. Courant direct

Ce graphique montre que la sortie lumineuse augmente avec le courant mais pas de manière parfaitement linéaire, surtout aux courants élevés. Il aide à déterminer le courant de commande nécessaire pour atteindre un niveau de luminosité souhaité tout en considérant l'efficacité.

4.3 Graphiques de dépendance à la température

Trois graphiques clés montrent l'impact de la température de jonction (TJ) :

  • Intensité lumineuse relative vs. TJ:La sortie lumineuse diminue lorsque la température augmente. C'est une considération critique pour les applications dans des environnements chauds comme les intérieurs automobiles.
  • Tension directe relative vs. TJ:La tension directe diminue linéairement avec l'augmentation de la température (typiquement -2 mV/°C pour les LED rouges). Cette propriété peut parfois être utilisée pour la détection de température.
  • Décalage de longueur d'onde relatif vs. TJ:La longueur d'onde dominante se décale légèrement (typiquement de quelques nanomètres) avec la température, ce qui peut affecter la perception des couleurs dans les applications critiques.

4.4 Courbe de déclassement du courant direct

C'est l'un des graphiques les plus importants pour la fiabilité. Il montre le courant direct continu maximal admissible en fonction de la température du plot de soudure (TS). Lorsque la température ambiante/du plot augmente, le courant maximal sûr diminue. Par exemple, à la température maximale du plot de soudure de 110°C, le courant continu maximal autorisé est de 30 mA. Les concepteurs doivent s'assurer que le courant de fonctionnement est en dessous de cette ligne déclassée en fonction de la température la plus défavorable de leur application.

4.5 Capacité de traitement des impulsions admissibles

Ce graphique définit le courant d'impulsion de crête admissible pour différentes largeurs d'impulsion (tp) et rapports cycliques (D). Il permet de piloter la LED avec de courtes impulsions à courant élevé pour obtenir une luminosité instantanée très élevée, à condition que les limites de puissance moyenne et de température de jonction ne soient pas dépassées.

5. Explication du système de classement (binning)

En raison des variations de fabrication, les LED sont triées en classes de performance. Cela permet aux clients de sélectionner des composants avec des caractéristiques spécifiques.

5.1 Classement par intensité lumineuse

La LED est triée en groupes basés sur son intensité lumineuse minimale à 20mA. La fiche technique liste les classes de L1 (11,2-14 mcd) jusqu'à GA (18000-22400 mcd). Pour la 67-21-UR0200L-AM, la classe typique est centrée autour de 300 mcd, ce qui se situe probablement dans les classes T1 (280-355 mcd) ou T2 (355-450 mcd). Les "classes de sortie possibles" sont mises en évidence, indiquant la plage d'intensité spécifique disponible pour cette référence.

5.2 Classement par longueur d'onde dominante

La LED est également classée par sa longueur d'onde dominante pour garantir une couleur constante. Les classes sont définies par pas de 3nm ou 4nm. Pour une longueur d'onde typique de 623 nm, les classes pertinentes sont 2124 (621-624 nm), 2427 (624-627 nm) et 2730 (627-630 nm). La classe spécifique pour une commande donnée détermine la teinte exacte de rouge.

6. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le composant utilise un boîtier montage en surface PLCC-2 standard. Ce boîtier a deux broches et comprend souvent une lentille plastique moulée. Les dimensions exactes, y compris la longueur, la largeur, la hauteur et l'espacement des broches, sont fournies dans le dessin mécanique (Section 7 du PDF). La disposition recommandée des plots de soudure (Section 8) est cruciale pour obtenir une soudure fiable et une bonne connexion thermique avec le PCB. Respecter ces dimensions aide à prévenir l'effet "tombstoning" et assure un bon dissipateur thermique.

7. Recommandations de soudage et d'assemblage

7.1 Profil de soudage par refusion

La fiche technique spécifie un profil de refusion avec une température de pointe de 260°C pendant 30 secondes. C'est un profil de refusion standard sans plomb (SnAgCu). Les vitesses de préchauffage, de maintien, de refusion et de refroidissement doivent être contrôlées selon les directives standard IPC/JEDEC pour éviter le choc thermique et assurer une bonne formation du joint de soudure.

7.2 Précautions d'utilisation

Les précautions générales de manipulation et de conception incluent :

  • Protection ESD :Utiliser des mesures anti-statiques standard pendant la manipulation et l'assemblage.
  • Contrôle du courant :Toujours faire fonctionner la LED avec un dispositif limitant le courant (résistance ou pilote). Ne pas la connecter directement à une source de tension.
  • Protection contre la tension inverse :Mettre en œuvre une protection du circuit si une polarisation inverse est possible.
  • Gestion thermique :Concevoir le PCB avec une surface de cuivre adéquate ou des vias thermiques pour dissiper la chaleur, surtout lors d'un fonctionnement à courant élevé ou à haute température ambiante.
  • Nettoyage :Utiliser des solvants de nettoyage appropriés compatibles avec le boîtier plastique.

8. Considérations de conception pour l'application

8.1 Conception du circuit de commande

La méthode de commande la plus simple est une résistance en série. La valeur de la résistance (R) est calculée comme R = (Valimentation- VF) / IF. Utiliser la VFmaximale de la fiche technique (2,75V) pour garantir que le courant ne dépasse pas le niveau souhaité même avec un composant à VFélevée. Par exemple, avec une alimentation de 5V et une cible de 20 mA : R = (5V - 2,75V) / 0,020A = 112,5Ω (utiliser une valeur standard de 110Ω ou 120Ω). La puissance nominale de la résistance doit être au moins P = I2* R. Pour une luminosité et une efficacité plus stables, surtout en fonction de la température, un pilote à courant constant est recommandé.

8.2 Conception thermique en environnement automobile

Les intérieurs automobiles peuvent connaître des températures extrêmes. La courbe de déclassement doit être appliquée avec soin. Si la LED est placée près d'une source de chaleur (par exemple, derrière un tableau de bord exposé au soleil), la température locale du PCB peut être nettement supérieure à la température de l'air de l'habitacle. Une simulation ou une mesure thermique est conseillée. Utiliser un PCB avec un plan de masse interne connecté au plot thermique de la LED (s'il est présent) améliore grandement la dissipation thermique.

8.3 Intégration optique

L'angle de vision de 120 degrés convient à un éclairage de grande surface. Pour des indicateurs focalisés, une optique secondaire (lentille ou guide de lumière) peut être nécessaire. Le matériau du boîtier plastique peut avoir des propriétés d'indice de réfraction spécifiques à considérer lors de la conception de guides de lumière ou de diffuseurs adjacents.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED rouges PLCC-2 génériques, les principaux points de différenciation de ce composant sont saqualification AEC-Q101et sesinformations de classement détaillées. La qualification AEC-Q101 implique une série de tests de contrainte (durée de vie en fonctionnement à haute température, cyclage thermique, résistance à l'humidité, etc.) que les composants génériques ne subissent pas. Cela fournit un niveau de confiance bien plus élevé dans la fiabilité à long terme pour les applications automobiles. Le classement étendu permet un contrôle plus strict de la luminosité et de la constance des couleurs dans les séries de production, ce qui est critique pour les combinés d'instruments automobiles où tous les témoins doivent correspondre.

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

Q : Puis-je piloter cette LED à 30 mA en continu ?

R : Vous ne pouvez la piloter à 30 mA en continu que si la température du plot de soudure (TS) est à ou en dessous de 30°C, selon la courbe de déclassement. À une température d'intérieur automobile plus réaliste de 85°C, le courant continu maximal est déclassé à environ 22-24 mA. Consultez toujours le graphique de déclassement pour la température spécifique de votre application.

Q : Quelle est la différence entre l'intensité lumineuse "Typique" et "Classée" ?

R : "Typique" (300 mcd) est une moyenne statistique de la fiche technique. Lorsque vous commandez, vous recevez des composants d'uneclassespécifique (par exemple, T1 : 280-355 mcd). Toutes les LED de votre commande auront une intensité minimale dans la plage de cette classe, garantissant l'uniformité. La valeur typique se situe dans la plage de la classe.

Q : Pourquoi la résistance thermique est-elle donnée sous deux valeurs différentes ?

R : La valeur "Réelle" (160 K/W) est mesurée directement. La valeur "Électrique" (125 K/W) est calculée à partir de la dépendance à la température de la tension directe. Pour une conception thermique conservatrice, utilisez toujours la valeur "Réelle" plus élevée.

Q : Un dissipateur thermique est-il nécessaire ?

R : Pour un fonctionnement continu à 20 mA dans un environnement modéré (≈ 25°C ambiant), la dissipation de puissance est d'environ 40 mW (20mA * 2,0V), ce qui est inférieur au maximum de 82 mW. Un plot de PCB basique est généralement suffisant. Cependant, dans un environnement automobile à haute température (par exemple, 85°C) ou à des courants plus élevés, améliorer le chemin thermique en utilisant un plot de cuivre plus grand sur le PCB ou des vias thermiques devient nécessaire pour maintenir la température de jonction en dessous de 125°C.

11. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un témoin rouge "Porte ouverte" pour le combiné d'instruments d'une voiture. La LED sera pilotée par le système 12V du véhicule (nominal, mais pouvant varier de 9V à 16V). La température maximale attendue du PCB à l'emplacement du combiné est de 85°C.

Étapes de conception :

  1. Sélection du courant :Vérifier la courbe de déclassement à TS= 85°C. Le courant continu maximal est d'environ 22 mA. Pour prévoir une marge et garantir une longue durée de vie, sélectionner un courant de commande de 15 mA.
  2. Circuit de commande :Utiliser une résistance en série pour la simplicité. Utiliser la VFmaximale (2,75V) et la tension d'alimentation minimale (9V pendant le démarrage du moteur) pour le calcul du courant dans le pire des cas. R = (9V - 2,75V) / 0,015A = 416,7Ω. Utiliser une résistance standard de 430Ω. Vérifier le courant à l'alimentation maximale (16V) : I = (16V - 1,75VVF min) / 430Ω = 33,1 mA. Cela dépasse la valeur maximale absolue ! Par conséquent, une simple résistance n'est pas sûre avec cette large plage de tension.
  3. Conception révisée :Un régulateur linéaire à courant constant ou un petit pilote LED à découpage est nécessaire pour maintenir un courant stable de 15 mA sur la plage d'entrée de 9V-16V. Cela garantit une luminosité constante et protège la LED.
  4. Conception thermique :La dissipation de puissance dans la LED à 15 mA est d'environ 30 mW. Même à 85°C, c'est bien dans les limites. L'attention de la conception thermique se porte alors sur le régulateur de courant.
  5. Sélection de la classe :Spécifier une classe d'intensité lumineuse (par exemple, T1) pour garantir que tous les témoins "Porte ouverte" dans différentes voitures aient une luminosité similaire.

12. Principe de fonctionnement

Il s'agit d'une diode électroluminescente (LED) semiconductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant son seuil caractéristique (environ 1,8V pour le rouge) est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active du semiconducteur (typiquement en phosphure d'aluminium indium gallium, AlInGaP, pour le rouge). Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique des couches semiconductrices détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Le boîtier plastique PLCC encapsule la puce semiconductrice, fournit une protection mécanique et intègre une lentille moulée qui façonne la sortie lumineuse pour obtenir l'angle de vision de 120 degrés.

13. Tendances technologiques

La tendance pour les LED automobiles va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), ce qui réduit la consommation d'énergie et la charge thermique. Cela permet des affichages plus lumineux ou une utilisation d'énergie plus faible. Il y a également une tendance à la miniaturisation des boîtiers tout en maintenant ou en augmentant la sortie lumineuse. De plus, la demande d'une constance de couleur et de luminosité plus stricte (classement plus étroit) augmente à mesure que les affichages automobiles deviennent plus sophistiqués et haut de gamme. L'intégration de l'électronique de commande et de plusieurs puces LED dans des modules uniques et intelligents est une autre tendance en cours, simplifiant la conception pour les constructeurs automobiles.

Terminologie des spécifications LED

Explication complète des termes techniques LED

Performance photoelectrique

Terme Unité/Représentation Explication simple Pourquoi important
Efficacité lumineuse lm/W (lumens par watt) Sortie de lumière par watt d'électricité, plus élevé signifie plus économe en énergie. Détermine directement le grade d'efficacité énergétique et le coût de l'électricité.
Flux lumineux lm (lumens) Lumière totale émise par la source, communément appelée "luminosité". Détermine si la lumière est assez brillante.
Angle de vision ° (degrés), par exemple 120° Angle où l'intensité lumineuse tombe à moitié, détermine la largeur du faisceau. Affecte la portée d'éclairage et l'uniformité.
CCT (Température de couleur) K (Kelvin), par exemple 2700K/6500K Chaleur/fraîcheur de la lumière, valeurs inférieures jaunâtres/chaudes, supérieures blanchâtres/fraîches. Détermine l'atmosphère d'éclairage et les scénarios appropriés.
CRI / Ra Sans unité, 0–100 Capacité à restituer avec précision les couleurs des objets, Ra≥80 est bon. Affecte l'authenticité des couleurs, utilisé dans des lieux à forte demande comme les centres commerciaux, musées.
SDCM Étapes d'ellipse MacAdam, par exemple "5 étapes" Métrique de cohérence des couleurs, des étapes plus petites signifient une couleur plus cohérente. Garantit une couleur uniforme sur le même lot de LED.
Longueur d'onde dominante nm (nanomètres), par exemple 620nm (rouge) Longueur d'onde correspondant à la couleur des LED colorées. Détermine la teinte des LED monochromes rouges, jaunes, vertes.
Distribution spectrale Courbe longueur d'onde vs intensité Montre la distribution d'intensité sur les longueurs d'onde. Affecte le rendu des couleurs et la qualité.

Paramètres électriques

Terme Symbole Explication simple Considérations de conception
Tension directe Vf Tension minimale pour allumer la LED, comme "seuil de démarrage". La tension du pilote doit être ≥Vf, les tensions s'ajoutent pour les LED en série.
Courant direct If Valeur du courant pour le fonctionnement normal de la LED. Habituellement entraînement à courant constant, le courant détermine la luminosité et la durée de vie.
Courant pulsé max Ifp Courant de crête tolérable pour de courtes périodes, utilisé pour le gradation ou le flash. La largeur d'impulsion et le cycle de service doivent être strictement contrôlés pour éviter les dommages.
Tension inverse Vr Tension inverse max que la LED peut supporter, au-delà peut provoquer une panne. Le circuit doit empêcher la connexion inverse ou les pics de tension.
Résistance thermique Rth (°C/W) Résistance au transfert de chaleur de la puce à la soudure, plus bas est meilleur. Une résistance thermique élevée nécessite une dissipation thermique plus forte.
Immunité ESD V (HBM), par exemple 1000V Capacité à résister à la décharge électrostatique, plus élevé signifie moins vulnérable. Des mesures anti-statiques nécessaires en production, surtout pour les LED sensibles.

Gestion thermique et fiabilité

Terme Métrique clé Explication simple Impact
Température de jonction Tj (°C) Température de fonctionnement réelle à l'intérieur de la puce LED. Chaque réduction de 10°C peut doubler la durée de vie; trop élevée provoque une dégradation de la lumière, un décalage de couleur.
Dépréciation du lumen L70 / L80 (heures) Temps pour que la luminosité tombe à 70% ou 80% de l'initiale. Définit directement la "durée de vie" de la LED.
Maintien du lumen % (par exemple 70%) Pourcentage de luminosité conservé après le temps. Indique la rétention de luminosité sur une utilisation à long terme.
Décalage de couleur Δu′v′ ou ellipse MacAdam Degré de changement de couleur pendant l'utilisation. Affecte la cohérence des couleurs dans les scènes d'éclairage.
Vieillissement thermique Dégradation du matériau Détérioration due à une température élevée à long terme. Peut entraîner une baisse de luminosité, un changement de couleur ou une défaillance en circuit ouvert.

Emballage et matériaux

Terme Types communs Explication simple Caractéristiques et applications
Type de boîtier EMC, PPA, Céramique Matériau de boîtier protégeant la puce, fournissant une interface optique/thermique. EMC: bonne résistance à la chaleur, faible coût; Céramique: meilleure dissipation thermique, durée de vie plus longue.
Structure de puce Avant, Flip Chip Agencement des électrodes de puce. Flip chip: meilleure dissipation thermique, efficacité plus élevée, pour haute puissance.
Revêtement phosphore YAG, Silicate, Nitrure Couvre la puce bleue, convertit une partie en jaune/rouge, mélange en blanc. Différents phosphores affectent l'efficacité, CCT et CRI.
Lentille/Optique Plat, Microlentille, TIR Structure optique en surface contrôlant la distribution de la lumière. Détermine l'angle de vision et la courbe de distribution de la lumière.

Contrôle qualité et classement

Terme Contenu de tri Explication simple But
Bac de flux lumineux Code par exemple 2G, 2H Regroupé par luminosité, chaque groupe a des valeurs lumen min/max. Assure une luminosité uniforme dans le même lot.
Bac de tension Code par exemple 6W, 6X Regroupé par plage de tension directe. Facilite l'appariement du pilote, améliore l'efficacité du système.
Bac de couleur Ellipse MacAdam 5 étapes Regroupé par coordonnées de couleur, garantissant une plage étroite. Garantit la cohérence des couleurs, évite les couleurs inégales dans le luminaire.
Bac CCT 2700K, 3000K etc. Regroupé par CCT, chacun a une plage de coordonnées correspondante. Répond aux différentes exigences CCT de scène.

Tests et certification

Terme Norme/Test Explication simple Signification
LM-80 Test de maintien du lumen Éclairage à long terme à température constante, enregistrant la dégradation de la luminosité. Utilisé pour estimer la vie LED (avec TM-21).
TM-21 Norme d'estimation de vie Estime la vie dans des conditions réelles basées sur les données LM-80. Fournit une prévision scientifique de la vie.
IESNA Société d'ingénierie de l'éclairage Couvre les méthodes de test optiques, électriques, thermiques. Base de test reconnue par l'industrie.
RoHS / REACH Certification environnementale Assure l'absence de substances nocives (plomb, mercure). Exigence d'accès au marché internationalement.
ENERGY STAR / DLC Certification d'efficacité énergétique Certification d'efficacité énergétique et de performance pour l'éclairage. Utilisé dans les achats gouvernementaux, programmes de subventions, améliore la compétitivité.