Fiche technique LED rouge PLCC-4 - Boîtier 3,5x2,8x1,9mm - Tension 2,25V - Puissance 112,5mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED rouge haute performance pour montage en surface, dans un boîtier PLCC-4 (Plastic Leaded Chip Carrier). Le composant est conçu principalement pour les environnements exigeants de l'éclairage automobile, tant intérieur qu'extérieur. Ses principaux avantages incluent une intensité lumineuse typique élevée de 3550 millicandelas (mcd) sous un courant de commande standard de 50mA, un large angle de vision de 120 degrés pour une excellente visibilité, et une construction robuste conforme aux principales normes automobiles et environnementales.

La LED est qualifiée selon la norme AEC-Q102, garantissant sa fiabilité pour les composants électroniques automobiles. Elle présente également une robustesse au soufre (Classe A1), la rendant résistante aux atmosphères corrosives, et est conforme aux directives RoHS, REACH et sans halogène. Cette combinaison de rendement élevé, de fiabilité et de conformité en fait un choix adapté pour les systèmes d'éclairage modernes des véhicules.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et électriques

Les principaux paramètres de fonctionnement, mesurés dans des conditions typiques (T_s=25°C, I_F=50mA), définissent l'enveloppe de performance de la LED :

• Courant direct (I_F) :Le courant de fonctionnement recommandé est de 50mA, avec une valeur maximale absolue de 70mA. Un courant minimum de 5mA est spécifié pour un fonctionnement correct.
• Intensité lumineuse (I_V) :La valeur typique est de 3550 mcd, avec un minimum de 2240 mcd et un maximum de 5600 mcd à 50mA. La mesure du flux lumineux a une tolérance de ±8%.
• Tension directe (V_F) :Typiquement 2,25V, allant d'un minimum de 1,75V à un maximum de 2,75V à 50mA, avec une tolérance de mesure de ±0,05V.
• Angle de vision (2φ_½) :120 degrés, avec une tolérance de ±5 degrés. C'est l'angle total où l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur axiale maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Pour cette LED rouge, la longueur d'onde dominante se situe dans la plage de 612nm à 627nm, avec une tolérance de mesure de ±1nm.

2.2 Caractéristiques thermiques

La gestion thermique est cruciale pour les performances et la longévité de la LED. Deux valeurs de résistance thermique sont fournies :

• Résistance thermique réelle (R_{th JS réel}) :Typique 70 K/W, max 95 K/W. Elle est mesurée directement de la jonction au point de soudure.
• Résistance thermique électrique (R_{th JS él}) :Typique 50 K/W, max 67 K/W. Il s'agit d'une valeur dérivée électriquement utilisée pour certains modèles de calcul.
• Température de jonction (T_J) :La température de jonction maximale admissible est de 125°C.
• Température de fonctionnement (T_opr) :La plage de température ambiante pour le fonctionnement est de -40°C à +110°C.

2.3 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Elles ne doivent en aucun cas être dépassées.

• Dissipation de puissance (P_d) :192 mW.
• Courant de surtension (I_FM) :100 mA pour des impulsions ≤10μs avec un rapport cyclique (D) de 0,005.
• Tension inverse (V_R) :Ce composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse.
• Sensibilité aux décharges électrostatiques (HBM) :2 kV, testé selon le modèle du corps humain (R=1,5kΩ, C=100pF).
• Température de soudure :Résiste au soudage par refusion à 260°C pendant 30 secondes.

3. Analyse des courbes de performance

3.1 Caractéristiques spectrales et de rayonnement

Legraphique de distribution spectrale relativemontre que la LED émet principalement dans la région rouge du spectre, centrée autour de sa longueur d'onde dominante. Lediagramme caractéristique typique du rayonnementillustre la distribution spatiale de l'intensité, confirmant l'angle de vision de 120 degrés où l'intensité tombe à 50% du pic sur l'axe.

3.2 Courant vs. Tension et Intensité

Lacourbe Courant direct vs. Tension directe (I-V)présente la relation exponentielle typique d'une diode. À 50mA, la tension est d'environ 2,25V. Legraphique Intensité lumineuse relative vs. Courant directmontre que la sortie lumineuse augmente avec le courant mais peut devenir sous-linéaire à des courants plus élevés en raison des effets thermiques.

3.3 Dépendance à la température

Plusieurs graphiques détaillent les changements de performance avec la température :

• Tension directe relative vs. Température de jonction :La tension directe diminue linéairement avec l'augmentation de la température de jonction, une caractéristique utilisée pour la détection de température.
• Intensité lumineuse relative vs. Température de jonction :La sortie lumineuse diminue lorsque la température augmente. Maintenir une température de jonction basse est essentiel pour une luminosité constante.
• Décalage de la longueur d'onde dominante vs. Température de jonction :La longueur d'onde d'émission de pic se déplace avec la température, ce qui est important pour les applications critiques en termes de couleur.
• Courbe de déclassement du courant direct :Ce graphique crucial montre que le courant direct maximal admissible doit être réduit à mesure que la température du plot de soudure augmente. Par exemple, à la température maximale du plot de soudure de 110°C, le courant doit être déclassé à 57mA.

3.4 Fonctionnement en impulsion

Legraphique de capacité de traitement d'impulsion admissibledéfinit la zone de fonctionnement sûre pour le courant pulsé. Il montre que pour des largeurs d'impulsion très courtes (t_p), des courants de crête plus élevés (I_F) sont admissibles, en fonction du rapport cyclique (D).

4. Explication du système de classement (binning)

Pour garantir l'uniformité de la production, les LED sont triées en classes (bins) en fonction de paramètres clés.

4.1 Classes d'intensité lumineuse

Les LED sont regroupées selon leur intensité lumineuse mesurée au courant typique. Les classes vont de BB (2240-2800 mcd) à CB (3550-4500 mcd). La référence typique (3550 mcd) appartient à la classe CA (2800-3550 mcd). Les valeurs de flux lumineux correspondantes en lumens sont fournies pour référence.

4.2 Classes de longueur d'onde dominante

La longueur d'onde dominante est classée par pas de 3nm, de 1215 (612-615nm) à 2427 (624-627nm). Cela permet de sélectionner des LED avec des points de couleur très spécifiques.

4.3 Classes de tension directe

La tension directe est classée par pas de 0,25V, du code 1720 (1,75-2,00V) au code 2527 (2,50-2,75V). L'appariement des classes V_Fpeut aider à concevoir des chaînes de LED en parallèle équilibrées.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions mécaniques

La LED utilise un boîtier standard pour montage en surface PLCC-4. Les dimensions typiques sont d'environ 3,5mm de longueur, 2,8mm de largeur et 1,9mm de hauteur (dôme inclus). Les dessins dimensionnels détaillés avec tolérances se trouvent dans la section dédiée du dessin mécanique de la fiche technique complète.

5.2 Identification de la polarité

Le boîtier PLCC-4 possède un coin chanfreiné ou entaillé qui indique la broche cathode (négative). Une orientation correcte est essentielle pour le fonctionnement du circuit.

5.3 Schéma de pastilles de soudure recommandé

Un schéma de pastilles (land pattern) est recommandé pour assurer une soudure fiable, une dissipation thermique correcte et un alignement pendant le processus de refusion. Ce schéma inclut généralement des pastilles pour les quatre broches électriques et une pastille thermique centrale pour l'évacuation de la chaleur.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Le composant est compatible avec les procédés standards de soudage par refusion infrarouge ou à convection. Le profil spécifié comprend une zone de préchauffage, une zone de maintien, une zone de refusion avec une température de pointe ne dépassant pas 260°C pendant 30 secondes, et une zone de refroidissement contrôlé. Le respect de ce profil prévient le choc thermique et assure l'intégrité des joints de soudure.

6.2 Précautions d'utilisation

• Protection contre les décharges électrostatiques :Bien que classé pour 2kV HBM, les précautions standard de manipulation contre les décharges électrostatiques doivent être observées pendant l'assemblage.
• Limitation du courant :Toujours utiliser une résistance en série ou un pilote à courant constant pour limiter le courant direct à la valeur souhaitée, ne jamais connecter directement à une source de tension.
• Conception thermique :Mettre en œuvre une surface de cuivre sur le PCB ou un dissipateur thermique adéquat, en particulier lors d'un fonctionnement à fort courant ou à haute température ambiante, pour maintenir la température de jonction dans les limites.
• Nettoyage :Utiliser des solvants de nettoyage compatibles qui n'endommagent pas le boîtier plastique ou la lentille.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Décodage de la référence

La référence67-41-UR050 1H-AMest structurée comme suit :
67-41 : Famille de produits.
UR : Couleur (Rouge).
050 : Courant de test (50mA).
1 : Type de cadre de broches (1=Or).
H : Niveau de luminosité (Haut).
AM : Désigne une application Automobile.

7.2 Conditionnement standard

Les LED sont généralement fournies sur bande embossée et en bobine pour être compatibles avec les équipements d'assemblage automatiques pick-and-place. Les quantités standard par bobine sont conformes aux standards de l'industrie, par exemple 2000 ou 4000 pièces par bobine.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Éclairage automobile extérieur :Feux de jour (DRL), feux de position latéraux, troisième feu stop (CHMSL), et éclairage intérieur pour badges ou accents.
• Éclairage automobile intérieur :Rétroéclairage du tableau de bord, éclairage des commutateurs, éclairage des planchers, et éclairage d'ambiance.
• Applications générales d'indicateur :Indicateurs d'état dans les équipements industriels, l'électronique grand public, ou la signalisation nécessitant une haute luminosité et fiabilité.

8.2 Considérations de conception

• Sélection du pilote :Pour les applications automobiles, envisagez des pilotes capables de gérer les surtensions de décharge de batterie, la protection contre l'inversion de polarité, et l'atténuation PWM si nécessaire.
• Conception optique :Le large angle de vision peut nécessiter des optiques secondaires (lentilles, guides de lumière) pour façonner le faisceau pour des applications spécifiques comme les DRL.
• Configuration série/parallèle :Lors de la connexion de plusieurs LED, tenez compte du classement en tension pour les chaînes en parallèle et assurez-vous que le pilote peut fournir le courant et la tension totaux requis.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED PLCC-4 standard non automobiles, ce composant offre des avantages clés :

• Qualification automobile (AEC-Q102) :Subit des tests de contrainte rigoureux pour les cycles thermiques, l'humidité et la durée de vie opérationnelle, garantissant la fiabilité dans l'environnement automobile sévère.
• Robustesse au soufre (Classe A1) :Les matériaux et la construction résistent à la corrosion des atmosphères contenant du soufre, courantes dans certaines régions géographiques.
• Plage de température étendue :Qualifiée pour un fonctionnement de -40°C à +110°C, dépassant la plage des LED de qualité commerciale typique.
• Haute intensité lumineuse :La sortie typique de 3550 mcd à 50mA est supérieure à celle de nombreuses LED rouges PLCC-4 standard, fournissant plus de lumière pour un courant donné.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quel est le courant de fonctionnement recommandé ?

Le courant de fonctionnement typique est de 50mA. Il peut fonctionner de 5mA jusqu'au maximum absolu de 70mA, mais les paramètres de performance (intensité, tension) sont spécifiés à 50mA. Consultez toujours la courbe de déclassement si vous fonctionnez à haute température ambiante.

10.2 Comment calculer la valeur de la résistance série ?

Utilisez la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Pour une alimentation automobile de 12V et en utilisant la V_Ftypique de 2,25V à 50mA : R = (12V - 2,25V) / 0,05A = 195 Ohms. Choisissez la valeur standard la plus proche (par exemple, 200 Ohms) et assurez-vous que la puissance nominale de la résistance est suffisante (P = I²R = 0,5W).

10.3 Cette LED peut-elle être utilisée pour l'atténuation PWM ?

Oui, les LED sont idéales pour l'atténuation PWM. Assurez-vous que la fréquence PWM est suffisamment élevée pour éviter le scintillement visible (typiquement >200Hz). Le pilote doit être capable de commuter le courant requis à la fréquence choisie.

10.4 Pourquoi la gestion thermique est-elle importante ?

Une température de jonction excessive réduit la sortie lumineuse (dépréciation des lumens), raccourcit la durée de vie opérationnelle et peut provoquer un décalage de la longueur d'onde dominante. Un dissipateur thermique approprié maintient les performances et la fiabilité.

11. Cas pratiques de conception et d'utilisation

11.1 Cas de conception : Troisième feu stop central automobile (CHMSL)

Pour un CHMSL nécessitant une haute luminosité et une réponse rapide, plusieurs LED peuvent être disposées en ligne. L'utilisation d'un pilote à courant constant conçu pour la plage de tension automobile garantit une luminosité constante quelles que soient les fluctuations de la tension de la batterie. Le large angle de vision de 120 degrés assure une excellente visibilité depuis divers angles à l'arrière du véhicule. La qualification AEC-Q102 garantit que les feux fonctionneront de manière fiable tout au long de la vie du véhicule dans toutes les conditions climatiques.

11.2 Cas de conception : Panneau d'indicateurs d'état industriel

Dans un panneau de contrôle industriel, ces LED peuvent servir d'indicateurs d'état ou de défaut haute luminosité. Leur robustesse au soufre les rend adaptées aux environnements avec une exposition chimique potentielle. Le boîtier PLCC-4 permet une conception compacte en montage en surface sur le PCB. Les concepteurs peuvent sélectionner des classes de longueur d'onde spécifiques pour maintenir une couleur rouge uniforme sur tous les indicateurs du panneau.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Ce composant est une diode électroluminescente (LED). Il fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans un matériau semi-conducteur. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons et les trous se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). Les matériaux semi-conducteurs spécifiques utilisés déterminent la couleur de la lumière émise ; dans ce cas, des matériaux produisant une lumière rouge avec une longueur d'onde dominante entre 612 et 627nm. Le boîtier plastique intègre une lentille en époxy moulée qui façonne la sortie lumineuse et assure une protection environnementale.

13. Tendances technologiques

La tendance dans les LED automobiles et haute fiabilité continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par watt d'entrée électrique), une performance thermique améliorée permettant des courants de commande plus élevés dans des boîtiers plus petits, et une meilleure uniformité et saturation des couleurs. L'accent est également mis sur le développement de boîtiers facilitant un meilleur contrôle optique et l'intégration avec des optiques secondaires. La tendance à la miniaturisation persiste, parallèlement au besoin de boîtiers simplifiant la gestion thermique pour le concepteur final, comme ceux avec des pastilles thermiques exposées ou des matériaux de substrat avancés.