Fiche technique LED rouge PLCC-2 - Angle de vision de 120° - 2,0V typ. - 40mW - Grade Automobile - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED rouge haute performance pour montage en surface, encapsulée dans un boîtier PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Le composant est conçu principalement pour l'environnement exigeant de l'électronique automobile, offrant une combinaison de rendement lumineux élevé, d'angle de vision large et de certifications de fiabilité robustes.

Les avantages principaux de ce composant incluent sa qualification selon la norme AEC-Q102 pour les dispositifs optoélectroniques discrets, garantissant son adéquation aux applications automobiles. Il présente une robustesse au soufre classée A1, le rendant résistant aux atmosphères corrosives. De plus, le produit est conforme aux directives RoHS, REACH et sans halogène, s'alignant sur les réglementations environnementales et de sécurité mondiales. Ses marchés cibles principaux sont les systèmes d'éclairage automobile intérieur et extérieur, incluant, sans s'y limiter, les combinés d'instruments, les témoins lumineux et diverses fonctions d'éclairage à l'intérieur du véhicule.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

La performance photométrique clé de la LED est définie sous un courant direct typique (I_F) de 20mA. L'intensité lumineuse typique (I_V) est de 1400 millicandelas (mcd), avec une plage spécifiée allant d'un minimum de 900 mcd à un maximum de 2240 mcd selon la sélection de binning. Cette haute luminosité est atteinte tout en maintenant un angle de vision (φ) très large de 120 degrés, défini comme l'angle hors axe où l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur maximale. La longueur d'onde dominante (λ_d) se situe dans le spectre rouge, allant de 612 nm à 627 nm, ce qui détermine la couleur perçue de la lumière émise.

2.2 Paramètres électriques et thermiques

Les caractéristiques électriques sont centrées sur une tension directe typique (V_F) de 2,00 volts à 20mA, avec des limites admissibles comprises entre 1,75V et 2,75V. Les valeurs maximales absolues définissent les limites opérationnelles : un courant direct continu maximal (I_F) de 50 mA, une dissipation de puissance maximale (P_d) de 137 mW, et une capacité de courant de surtension (I_FM) de 100 mA pour des impulsions ≤ 10 µs. Le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse.

La gestion thermique est cruciale pour la performance et la longévité de la LED. La résistance thermique de la jonction au point de soudure est spécifiée via deux méthodes : une mesure réelle (R_{th JS réel}) avec une valeur typique de 120 K/W (max 160 K/W) et une mesure électrique (R_{th JS él}) avec une valeur typique de 100 K/W (max 120 K/W). La température de jonction maximale admissible (T_J) est de 125°C, avec une plage de température de fonctionnement (T_opr) de -40°C à +110°C.

3. Explication du système de binning

Pour assurer la cohérence dans la conception des applications, les LED sont triées en bins selon des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences de tolérance spécifiques pour leurs circuits.

3.1 Binning de l'intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est regroupée en quatre bins principaux : V2 (900-1120 mcd), AA (1120-1400 mcd), AB (1400-1800 mcd) et BA (1800-2240 mcd). Les plages de flux lumineux correspondantes sont également fournies pour référence, mesurées avec une tolérance de ±8%.

3.2 Binning de la longueur d'onde dominante

La longueur d'onde dominante, qui définit le point de couleur, est triée par pas de 3 nanomètres. Les bins sont étiquetés 1215 (612-615 nm), 1518 (615-618 nm), 1821 (618-621 nm), 2124 (621-624 nm) et 2427 (624-627 nm), avec une tolérance de mesure de ±1 nm.

3.3 Binning de la tension directe

La tension directe est catégorisée en quatre bins pour faciliter la conception des pilotes et l'appariement des courants dans les réseaux multi-LED : 1720 (1,75-2,00V), 2022 (2,00-2,25V), 2225 (2,25-2,50V) et 2527 (2,50-2,75V). La tolérance de mesure est de ±0,05V.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs graphiques essentiels pour comprendre le comportement de la LED dans différentes conditions de fonctionnement.

4.1 Courbe IV et intensité relative

Le graphique Courant Direct vs. Tension Directe montre la relation exponentielle typique des diodes. La courbe Intensité Lumineuse Relative vs. Courant Direct démontre que la sortie lumineuse augmente de manière super-linéaire avec le courant avant de potentiellement saturer, soulignant l'importance d'une commande à courant constant.

4.2 Dépendance à la température

Des graphiques clés illustrent la sensibilité de la LED à la température. La courbe Intensité Lumineuse Relative vs. Température de Jonction montre une diminution de la sortie lumineuse lorsque la température augmente. Inversement, le graphique Tension Directe Relative vs. Température de Jonction montre un coefficient de température négatif, où V_Fdiminue linéairement avec l'augmentation de la température. Cette propriété peut parfois être utilisée pour la détection de température. Le graphique Décalage de la Longueur d'Onde Dominante vs. Température de Jonction indique un décalage vers des longueurs d'onde plus longues (décalage vers le rouge) lorsque la température augmente.

4.3 Distribution spectrale et déclassement

Le graphique de Distribution Spectrale Relative confirme la sortie monochromatique rouge avec un pic dans la région des ~625 nm. La Courbe de Déclassement du Courant Direct est cruciale pour la conception thermique, montrant le courant continu maximal admissible en fonction de la température de la pastille de soudure. Par exemple, à la température maximale de la pastille de soudure de 110°C, le courant direct doit être déclassé à 34 mA. Le graphique de Capacité de Traitement des Impulsions Admissible définit la zone de fonctionnement sûre pour les courants pulsés à différents cycles de service.

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

5.1 Dimensions mécaniques et polarité

Le composant utilise un boîtier standard pour montage en surface PLCC-2. Le dessin mécanique spécifique (impliqué par la référence de section) détaillerait la longueur, la largeur, la hauteur et l'espacement des broches. La référence du composant inclut un "R" indiquant une configuration de polarité inversée ; la cathode est généralement indiquée par une encoche ou un coin marqué sur le boîtier. Les concepteurs doivent consulter le dessin de dimensions détaillé pour les mesures exactes et l'empreinte.

5.2 Conception des pastilles de soudure et profil de refusion

Une disposition recommandée des pastilles de soudure est fournie pour assurer une formation correcte des joints de soudure, un dégagement thermique et une stabilité mécanique. Le profil de soudure par refusion est spécifié avec une température de pic de 260°C pendant 30 secondes, ce qui est cohérent avec les procédés de soudure standard sans plomb (Pb-free). Le respect de ce profil est nécessaire pour éviter les dommages thermiques au boîtier de la LED ou à la fixation de la puce.

5.3 Emballage et précautions de manipulation

Le dispositif a un Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) de 2. Cela signifie que le composant peut être stocké jusqu'à un an à ≤ 30°C / 60% d'humidité relative avant de nécessiter un séchage avant la soudure par refusion. Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées, car le dispositif est classé pour 2 kV selon le modèle du corps humain (HBM). Les informations d'emballage détaillent les spécifications de la bobine et de la bande pour l'assemblage automatisé.

6. Guide d'application et considérations de conception

6.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED est explicitement conçue pour les applications automobiles :
Éclairage intérieur :Rétroéclairage du tableau de bord, éclairage des commutateurs, éclairage d'ambiance et indicateurs du système d'infodivertissement.
Éclairage extérieur :Feux stop centraux surélevés (CHMSL), feux de position latéraux et autres fonctions de signalisation où une haute luminosité et un large angle sont bénéfiques.
Combinés d'instruments :Témoins d'avertissement, indicateurs de rappel et éclairage des jauges.

6.2 Considérations de conception critiques

• Commande de courant :Utilisez toujours un pilote à courant constant ou une résistance de limitation de courant. Le point de fonctionnement typique est de 20mA, mais la conception doit garantir que le courant ne dépasse jamais le maximum absolu de 50mA dans aucune condition, en tenant compte du déclassement pour la température.
• Gestion thermique :Le chemin de résistance thermique passe par les pastilles de soudure. Assurez-vous que le PCB a une surface de cuivre adéquate ou des vias thermiques pour dissiper la chaleur, en particulier lors d'un fonctionnement à des températures ambiantes ou des courants élevés.
• Protection ESD :Mettez en œuvre des mesures de contrôle ESD standard pendant la manipulation et l'assemblage. Bien que classé pour 2kV HBM, une protection supplémentaire sur le PCB peut être nécessaire si la LED est exposée à des interfaces accessibles à l'utilisateur.
• Conception optique :L'angle de vision de 120 degrés fournit un faisceau très large. Pour les applications nécessitant un faisceau plus focalisé, des optiques secondaires (lentilles) seront requises.

7. Informations de commande et décodage de la référence

La référence suit une structure spécifique :67-21R-UR0201H-AM.
67-21 :Famille de produits.
R :Polarité inversée.
UR :Code couleur (Rouge).
020 :Courant de test (20 mA).
1 :Type de cadre de broches.
H :Niveau de luminosité (Élevé). Les autres niveaux incluent M (Moyen) et L (Faible).
AM :Désigne le grade d'application automobile.

Lors de la commande, des codes de bin spécifiques pour l'intensité lumineuse, la longueur d'onde et la tension directe peuvent devoir être spécifiés pour obtenir les caractéristiques de performance souhaitées.

8. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux LED PLCC-2 de grade commercial standard, les principaux points de différenciation de ce dispositif sont ses qualifications automobiles. La certification AEC-Q102 implique des tests de contrainte rigoureux pour le cyclage thermique, l'humidité, la durée de vie en fonctionnement à haute température et d'autres conditions spécifiques aux environnements automobiles. La robustesse au soufre (Classe A1) est une autre caractéristique critique pour l'usage automobile, où l'exposition aux gaz contenant du soufre provenant des pneus, des carburants ou de la pollution atmosphérique peut corroder les composants argentés et entraîner une défaillance. La large plage de température de fonctionnement (-40°C à +110°C) dépasse également les spécifications commerciales typiques.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quel est le courant direct minimum pour cette LED ?
R : La fiche technique spécifie un courant direct minimum de 5 mA. Un fonctionnement en dessous de ce courant n'est pas recommandé selon le graphique de déclassement.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 3,3V sans résistance ?
R : Non. Avec un V_Ftypique de 2,0V, la connecter directement à 3,3V provoquerait un courant excessif, dépassant probablement la valeur maximale et détruisant la LED. Une résistance de limitation de courant en série ou un pilote à courant constant est toujours requis.

Q : Comment l'intensité lumineuse change-t-elle avec la température ?
R : Comme le montrent les graphiques de performance, l'intensité lumineuse diminue lorsque la température de jonction augmente. À la température de jonction maximale de 125°C, l'intensité lumineuse relative est significativement inférieure qu'à 25°C. La conception thermique est cruciale pour maintenir la luminosité.

Q : Que signifie "MSL : 2" pour mon processus de production ?
R : MSL 2 signifie que les composants sont emballés dans un sac barrière à l'humidité avec une carte indicateur d'humidité. Une fois le sac ouvert, les composants doivent être soudés dans l'année s'ils sont stockés à ≤ 30°C/60% HR. S'ils sont exposés à une humidité plus élevée ou si la durée de vie au sol est dépassée, un séchage est requis avant la refusion pour éviter les dommages de type "pop-corn" pendant la soudure.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un témoin d'avertissement de tableau de bord haute fiabilité.
Un concepteur a besoin d'un témoin d'avertissement rouge "Vérification moteur" clairement visible depuis une large gamme de positions du conducteur, fonctionnant de manière fiable sur la durée de vie de 15 ans du véhicule et opérationnel dans des climats extrêmes.

Sélection du composant :Cette LED qualifiée AEC-Q102 est choisie pour sa fiabilité, son large angle de vision de 120° assurant la visibilité et sa construction robuste.
Conception du circuit :La LED est pilotée par le système 12V du véhicule via un circuit intégré pilote à courant constant réglé sur 20mA. Le pilote assure une protection contre les transitoires de décharge de charge et les événements de polarité inversée courants dans les systèmes électriques automobiles.
Conception thermique :Le PCB est conçu avec une pastille thermique connectée à un large plan de cuivre pour dissiper la chaleur, maintenant la température de la pastille de soudure bien en dessous de 110°C même dans un environnement d'habitacle chaud.
Conception optique :Une lentille diffuseuse simple est placée sur la LED pour adoucir le point lumineux et l'intégrer esthétiquement dans le panneau du combiné.
Cette approche exploite les spécifications clés de la LED pour créer une solution durable et haute performance répondant aux normes automobiles.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Ce dispositif est une Diode Électroluminescente (LED), une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode est appliquée, les électrons de la région de type n se recombinent avec les trous de la région de type p au sein de la couche active. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition matérielle spécifique du semi-conducteur (généralement basée sur le Phosphure d'Aluminium Gallium Indium - AlGaInP pour les LED rouges) détermine la longueur d'onde, et donc la couleur, de la lumière émise. Le boîtier PLCC-2 abrite la puce semi-conductrice, fournit les connexions électriques via des cadres de broches et inclut une lentille en époxy moulée qui façonne la sortie lumineuse et protège la puce.

12. Tendances et évolutions technologiques

La tendance dans l'éclairage LED automobile continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une densité de puissance accrue et une plus grande intégration. Bien que ce composant soit un dispositif discret, l'utilisation de boîtiers multi-puces et de modules LED intégrant l'électronique de pilotage et l'optique est croissante. De plus, les avancées dans la technologie des phosphores et des semi-conducteurs à émission directe élargissent les gammes de couleurs et améliorent la restitution des couleurs pour l'éclairage d'ambiance intérieur. La demande d'une fiabilité accrue, de durées de vie plus longues et de performances sous des capots à températures plus élevées (pour les applications extérieures) continue de stimuler la science des matériaux et l'innovation en matière de boîtiers pour les LED de grade automobile.