Fiche technique LED Jaune PLCC-4 - Boîtier 3,5x2,8x1,9mm - Tension directe 2,2V - Intensité lumineuse 2300mcd - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED Jaune haute performance pour montage en surface, dans un boîtier PLCC-4 (Plastic Leaded Chip Carrier). Le composant est conçu principalement pour les applications exigeantes d'éclairage automobile, tant intérieur qu'extérieur. Ses principaux avantages incluent une intensité lumineuse typique élevée de 2300 millicandelas (mcd) sous un courant de commande standard de 50mA, un large angle de vision de 120 degrés pour une excellente dispersion de la lumière, et une construction robuste répondant aux normes de fiabilité de grade automobile.

La LED est qualifiée selon la norme AEC-Q102, garantissant son aptitude aux conditions environnementales sévères typiques de l'électronique automobile. Elle démontre également une robustesse au soufre (Classe A1), la rendant résistante à la corrosion dans des atmosphères contenant des composés soufrés. Le produit est conforme aux principales réglementations environnementales, notamment RoHS, REACH UE, et est fabriqué sans halogènes.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques optoélectroniques

Les principales métriques de performance sont définies dans une condition de test standard avec un courant direct (I_F) de 50mA. L'intensité lumineuse typique (I_V) est de 2300 mcd, avec un minimum spécifié de 1800 mcd et un maximum de 4500 mcd. La longueur d'onde dominante (λ_d) est centrée sur 591 nm (jaune), avec une plage de 585 nm à 594 nm, définissant son point de couleur précis. La tension directe (V_F) chute typiquement de 2,20V aux bornes du composant à 50mA, avec des limites comprises entre 2,00V et 2,75V. Le large angle de vision (φ) de 120 degrés (±5° de tolérance) est un paramètre critique pour les applications nécessitant un éclairage large plutôt qu'un faisceau focalisé.

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 absolu est de 70 mA. Le composant peut supporter un courant de surtension (I_FM) de 100 mA pour des impulsions ≤10 μs avec un très faible rapport cyclique (D=0,005). La dissipation de puissance maximale (P_d) est de 192,5 mW. La température de jonction (T_J) ne doit pas dépasser 125°C. La plage de température de fonctionnement (T_opr) est de -40°C à +110°C, confirmant sa résilience thermique de grade automobile. Le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse.

2.3 Caractéristiques thermiques

La gestion thermique est cruciale pour les performances et la longévité de la LED. La fiche technique spécifie deux valeurs de résistance thermique de la jonction au point de soudure : une résistance thermique réelle (R_{th JS real}) de 70 K/W (typique) et une résistance thermique électrique (R_{th JS el}) de 50 K/W (typique). La valeur électrique inférieure est dérivée du coefficient de température de la tension directe et est utilisée pour l'estimation in-situ de la température de jonction. Une conception thermique adéquate du PCB est nécessaire pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres, en particulier à des courants de commande plus élevés ou à des températures ambiantes élevées.

3. Explication du système de tri

Pour assurer l'uniformité de la production, les LED sont triées en catégories de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des critères minimums spécifiques pour leur application.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les LED sont catégorisées en fonction de leur intensité lumineuse minimale au courant typique. Par exemple, la catégorie 'BA' garantit une intensité minimale de 1800 mcd, 'BB' garantit 2240 mcd, et 'CA' garantit 2800 mcd. Les valeurs de flux lumineux correspondantes (en lumens) sont fournies pour référence.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante

L'uniformité de couleur est contrôlée via des catégories de longueur d'onde. La catégorie '8588' couvre les LED avec une longueur d'onde dominante entre 585 nm et 588 nm, '8891' couvre 588-591 nm, et '9194' couvre 591-594 nm. Cela garantit une sortie de couleur jaune étroitement contrôlée sur les lots de production.

3.3 Tri par tension directe

La tension directe est triée pour faciliter la conception de circuit, notamment pour le calcul de la résistance de limitation de courant et la conception de l'alimentation. Les catégories incluent '1720' (1,75-2,00V), '2022' (2,00-2,25V), '2225' (2,25-2,50V), et '2527' (2,50-2,75V).

4. Analyse des courbes de performance

Les graphiques fournis offrent un aperçu approfondi du comportement de la LED dans différentes conditions.

4.1 Courbe IV et intensité relative

Le graphique Courant Direct vs Tension Directe montre la relation exponentielle typique d'une diode. Le graphique Intensité Lumineuse Relative vs Courant Direct démontre que la sortie lumineuse augmente de manière sous-linéaire avec le courant, soulignant l'importance d'une commande de courant stable pour une luminosité constante.

4.2 Dépendance à la température

Le graphique Intensité Lumineuse Relative vs Température de Jonction montre un coefficient de température négatif ; la sortie lumineuse diminue lorsque la température de jonction augmente. Le graphique Longueur d'Onde Dominante vs Température de Jonction indique un décalage de couleur (typiquement vers des longueurs d'onde plus longues) avec l'augmentation de la température. Le graphique Tension Directe Relative vs Température de Jonction montre un coefficient négatif, qui est le principe utilisé pour la méthode électrique de mesure de la température de jonction.

4.3 Distribution spectrale et déclassement

Le graphique de Distribution Spectrale Relative confirme la sortie monochromatique jaune, culminant autour de 591 nm avec une émission minimale dans les autres bandes. La Courbe de Déclassement du Courant Direct est critique pour la conception : elle dicte le courant continu maximal autorisé en fonction de la température du plot de soudure (T_S). Par exemple, à une T_Sde 110°C, le I_Fcontinu maximal est de 57 mA. Le graphique de Capacité de Traitement d'Impulsion Permissible définit la relation entre la largeur d'impulsion, le rapport cyclique et le courant d'impulsion crête autorisé.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions mécaniques

La LED est logée dans un boîtier standard pour montage en surface PLCC-4. Les dimensions typiques du boîtier sont d'environ 3,5mm de longueur, 2,8mm de largeur et 1,9mm de hauteur (dôme inclus). La fiche technique inclut un dessin dimensionnel détaillé spécifiant toutes les longueurs, largeurs et tolérances critiques pour la conception de l'empreinte PCB.

5.2 Configuration recommandée des plots de soudure

Un modèle de pastilles est fourni pour assurer une soudure fiable et des performances thermiques optimales. Cela inclut la taille, la forme et l'espacement des pastilles de cuivre sur le PCB pour les quatre broches et la pastille thermique centrale (si applicable dans cette variante de boîtier). Suivre cette recommandation est essentiel pour la stabilité mécanique et un transfert de chaleur efficace de la jonction de la LED vers le PCB.

5.3 Identification de la polarité

Le boîtier PLCC-4 a une orientation spécifique. Le diagramme de la fiche technique indique les broches cathode et anode. Typiquement, le boîtier présente un coin chanfreiné ou un marquage (comme un point) sur le dessus pour désigner la broche 1 (souvent la cathode). Une orientation correcte lors de l'assemblage est obligatoire pour le fonctionnement du composant.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de température de soudage par refusion détaillé est spécifié pour éviter les dommages thermiques. Le profil définit les étapes de préchauffage, stabilisation, refusion et refroidissement. Un paramètre clé est la température de pic, qui ne doit pas dépasser 260°C, et le temps au-dessus de 260°C doit être limité à 30 secondes maximum. Ce profil est compatible avec les pâtes à souder sans plomb standard (SAC).

6.2 Précautions d'utilisation

Les précautions générales de manipulation incluent d'éviter les contraintes mécaniques sur la lentille en époxy, de protéger le composant des décharges électrostatiques (sensibilité ESD de 2kV HBM), et de s'assurer que les conditions de fonctionnement (courant, tension, température) restent toujours dans les limites des valeurs maximales absolues. Le composant ne doit pas être soumis à une tension inverse.

6.3 Conditions de stockage

La plage de température de stockage recommandée (T_stg) est de -40°C à +110°C. Les composants doivent être stockés dans un environnement sec et anti-statique dans leurs sacs barrières à l'humidité d'origine, surtout car ils ont un Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) de 2. Cela nécessite que le sac soit ouvert et les pièces utilisées dans l'année suivant la date de scellement du sac, ou qu'elles doivent être séchées avant la refusion pour éviter l'effet "pop-corn" pendant le soudage.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications d'emballage

Les LED sont fournies en bande et bobine pour l'assemblage automatique par pick-and-place. Les informations d'emballage détaillent les dimensions de la bobine, la largeur de la bande, l'espacement des alvéoles et l'orientation des composants sur la bande. Ces données sont nécessaires pour configurer l'équipement d'assemblage.

7.2 Décodage du numéro de pièce

Le numéro de pièce67-41-UY0501H-AMsuit une structure spécifique :

• 67-41: Nom de la famille de produits.
• UY: Code couleur pour le Jaune.
• 050: Courant de test typique en mA (50mA).
• 1: Type de cadre de sortie (1=Or).
• H: Niveau de luminosité (H=Haut).
• AM: Désigne une application Automobile.

Cette convention de dénomination permet une identification précise des attributs clés du composant.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Les applications principales sont dans l'éclairage automobile :

• Éclairage extérieur: Feux de jour (DRL), feux de position latéraux, troisième feu stop (CHMSL), et éclairage intérieur du coffre/zone de chargement.
• Éclairage intérieur: Rétroéclairage du tableau de bord, éclairage des commutateurs, éclairage des planchers, feux de panneaux de porte, et lampes de lecture.

Sa haute luminosité et son large angle de vision la rendent adaptée à la fois pour l'éclairage fonctionnel et l'éclairage d'ambiance esthétique.

8.2 Considérations de conception

Lors de la conception avec cette LED :

• Commande de courant: Utilisez toujours un pilote à courant constant ou une résistance de limitation de courant en série avec une source de tension. Ne connectez pas directement à une source de tension.
• Gestion thermique:
Concevez le PCB avec une surface de cuivre adéquate (dégagement thermique) connectée à la pastille/aux broches thermiques de la LED pour dissiper la chaleur. Utilisez la courbe de déclassement pour déterminer les courants de fonctionnement sûrs aux températures ambiantes attendues.
• Optique: L'angle de vision de 120 degrés peut nécessiter une optique secondaire (lentilles, guides de lumière) si un faisceau plus focalisé est requis.
• Protection ESD: Mettez en œuvre les précautions ESD standard pendant la manipulation et l'assemblage.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED PLCC-4 de grade commercial standard, les principaux points de différenciation de ce composant sont ses qualifications automobiles. La certification AEC-Q102 implique des tests rigoureux pour la durée de vie en fonctionnement à haute température (HTOL), le cyclage thermique, la résistance à l'humidité et autres contraintes, garantissant une fiabilité à long terme dans les environnements véhicules. La robustesse au soufre spécifiée (Classe A1) est un autre avantage critique pour l'usage automobile, où l'exposition aux gaz contenant du soufre provenant des pneus, des carburants ou des atmosphères industrielles peut corroder les composants à base d'argent dans les LED standard. La plage de température de fonctionnement étendue (-40°C à +110°C) dépasse également les plages industrielles typiques.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle est la différence entre l'intensité lumineuse (mcd) et le flux lumineux (lm) ?

R : L'intensité lumineuse mesure la luminosité d'une source lumineuse telle que perçue par l'œil humain dans une direction spécifique (candelas). Le flux lumineux mesure la quantité totale de lumière visible émise par une source dans toutes les directions (lumens). La fiche technique de cette LED fournit l'intensité (mcd) comme métrique principale, avec le flux (lm) donné comme référence pour les composants triés, car les boîtiers PLCC sont souvent caractérisés par l'intensité.

Q : Pourquoi recommander un pilote à courant constant plutôt qu'à tension constante ?

R : La tension directe d'une LED a une tolérance et varie avec la température. Une source de tension constante avec seulement une résistance en série peut entraîner de grandes variations de courant, provoquant une luminosité inconstante et une surcontrainte potentielle. Une source de courant constant maintient un courant stable, assurant une sortie lumineuse constante et protégeant la LED.

Q : Comment estimer la température de jonction dans mon application ?

R : La résistance thermique électrique (R_{th JS el}= 50 K/W) peut être utilisée. Mesurez la tension directe à un faible courant de détection à température ambiante (étalonnage). Ensuite, pendant le fonctionnement au courant de commande, basculez momentanément vers le faible courant de détection et mesurez à nouveau la tension directe. La variation de tension, en utilisant le coefficient du graphique, permet de calculer l'élévation de température de jonction : ΔT_J= ΔV_F/ k, où k est le coefficient de température de V_F.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un éclairage de poche de porte automobile

Un concepteur a besoin d'une lumière compacte et fiable pour éclairer la poche de porte d'une voiture. La lumière doit être suffisamment brillante pour être utile, avoir un large faisceau pour couvrir la zone de la poche, et survivre aux extrêmes de température et aux vibrations à l'intérieur d'une porte de voiture.

Solution: Cette LED Jaune PLCC-4 est sélectionnée. Son angle de vision de 120 degrés offre une excellente couverture de la poche sans nécessiter de diffuseur supplémentaire. L'intensité typique de 2300 mcd est suffisante pour un éclairage de zone localisé. Le composant est commandé à 30mA (en dessous des 50mA typiques) en utilisant un simple circuit à résistance de limitation de courant alimenté par le système 12V du véhicule, assurant longévité et réduisant la charge thermique. La qualification AEC-Q102 et la robustesse au soufre garantissent qu'il résistera à l'environnement. Le boîtier PLCC-4 est soudé directement sur un petit PCB flexible qui s'intègre dans l'assemblage du panneau de porte.

12. Principe de fonctionnement

Il s'agit d'une diode électroluminescente à semi-conducteur. 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 semi-conductrice (typiquement basée sur des matériaux comme l'AlInGaP pour la lumière jaune). Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique de la lumière jaune (environ 591 nm) est déterminée par l'énergie de bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé dans la construction de la puce. La lentille en époxy entourant la puce sert à la protéger, à façonner le faisceau lumineux de sortie (obtenant l'angle de 120 degrés) et à améliorer l'efficacité d'extraction de la lumière.

13. Tendances technologiques

Dans le secteur des LED automobiles, les tendances clés incluent :

• Efficacité accrue: Le développement continu de la technologie des puces et des boîtiers vise à offrir une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumens par watt), réduisant la consommation d'énergie et la charge thermique.
• Miniaturisation: Les boîtiers continuent de rétrécir tout en maintenant ou en augmentant la sortie lumineuse, permettant des conceptions d'éclairage plus compactes et stylisées.
• Boîtiers avancés: Utilisation de matériaux à conductivité thermique plus élevée et de structures optiques améliorées pour gérer plus efficacement la chaleur et la lumière.
• Intégration intelligente: Croissance des LED avec pilotes intégrés (LED à CI) ou interfaces de contrôle simples pour les applications d'éclairage adaptatif.
• Uniformité et stabilité de la couleur: Des spécifications de tri plus strictes et une technologie de phosphore améliorée (pour les couleurs blanches et converties) assurent une sortie de couleur constante sur la température et la durée de vie, ce qui est critique pour l'éclairage esthétique et de sécurité automobile.

Ce composant, avec sa fiabilité et ses performances de grade automobile, correspond à la demande de l'industrie pour des composants robustes et de haute qualité pour l'éclairage intérieur et extérieur des véhicules.