Fiche technique LED Rouge 2820 - Boîtier CMS 2.8x2.0mm - 2.4V Typ - 70lm @ 350mA - Grade Automobile

1. Vue d'ensemble du produit

La série 2820 représente une LED rouge à montage en surface (CMS) de haute luminosité, conçue spécifiquement pour les applications exigeantes d'éclairage automobile. Ce composant est conçu pour répondre aux normes strictes de l'industrie automobile, offrant des performances fiables dans un boîtier CMS compact. Son application principale est l'éclairage de signalisation et intérieur automobile, où une sortie de couleur constante, une haute fiabilité et une longue durée de vie opérationnelle sont des exigences critiques.

Les avantages principaux de cette LED incluent sa qualification selon la norme AEC-Q102 Révision A, garantissant qu'elle répond aux exigences rigoureuses de qualité et de fiabilité du secteur automobile. Elle est également conforme aux directives environnementales RoHS et REACH et est exempte d'halogènes, la rendant adaptée aux conceptions modernes soucieuses de l'écologie. Le boîtier est classé MSL 2, indiquant une sensibilité modérée à l'humidité, ce qui est standard pour de nombreux composants CMS.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et électriques

Les principales métriques de performance sont définies dans une condition de test standard avec un courant direct (I_F) de 350mA. Le flux lumineux typique est de 70 lumens (lm), avec un minimum de 60 lm et un maximum de 90 lm, soumis à une tolérance de mesure de ±8%. Cette sortie élevée est obtenue avec une tension directe typique (V_F) de 2,4 volts, allant de 2,00V à 2,75V (tolérance ±0,05V). La longueur d'onde dominante (λ_d) est typiquement de 614 nanomètres (nm), définissant sa couleur rouge, avec une plage de 612 nm à 624 nm (tolérance ±1nm). Le dispositif offre un large angle de vision de 120 degrés (φ), avec une tolérance de ±5°, fournissant un éclairage large et uniforme.

2.2 Caractéristiques thermiques et valeurs maximales absolues

La gestion thermique est cruciale pour la longévité de la LED. La résistance thermique de la jonction au point de soudure (R_{th JS}) est spécifiée par deux méthodes : une mesure réelle de 12,8 K/W (typ) et une mesure par méthode électrique de 10 K/W (typ). Les valeurs maximales absolues définissent les limites opérationnelles : une dissipation de puissance maximale (P_d) de 1375 mW, un courant direct continu maximal (I_F) de 500 mA, et un courant de surtension (I_FM) de 1500 mA pour des impulsions ≤10 μs avec un rapport cyclique de 0,005. La température de jonction maximale (T_J) est de 150°C, tandis que la plage de température de fonctionnement et de stockage est de -40°C à +125°C, adaptée aux environnements automobiles. Le dispositif peut résister à une sensibilité ESD de 2 kV (HBM, R=1,5kΩ, C=100pF) et à une température de soudure par refusion de 260°C pendant 30 secondes.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en classes (bins). Ce produit utilise un système de classement tridimensionnel.

3.1 Classes de flux lumineux

Les LED sont catégorisées par leur flux lumineux à 350mA :
• Classe F6 : 60 lm (Min) à 70 lm (Max)
• Classe F7 : 70 lm (Min) à 80 lm (Max)
• Classe F8 : 80 lm (Min) à 90 lm (Max)

3.2 Classes de tension directe

Les LED sont triées selon leurs caractéristiques électriques :
• Classe 2022 : 2,00V (Min) à 2,25V (Max)
• Classe 2225 : 2,25V (Min) à 2,50V (Max)
• Classe 2527 : 2,50V (Min) à 2,75V (Max)

3.3 Classes de longueur d'onde dominante

Les LED sont regroupées par leur point de couleur rouge précis :
• Groupe 1215 : 612 nm (Min) à 615 nm (Max)
• Groupe 1518 : 615 nm (Min) à 618 nm (Max)
• Groupe 1821 : 618 nm (Min) à 621 nm (Max)
• Groupe 2124 : 621 nm (Min) à 624 nm (Max)

Toutes les mesures de classement ont des tolérances spécifiées : ±8% pour le flux lumineux, ±0,05V pour la tension directe, et ±1nm pour la longueur d'onde dominante, en utilisant une impulsion de courant de 25ms.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Distribution spectrale et diagramme de rayonnement

Le graphique de distribution spectrale relative montre un pic dans la région rouge autour de 614 nm, avec une émission minimale dans les autres bandes spectrales, confirmant une couleur rouge pure. Le diagramme de rayonnement illustre la distribution spatiale typique de la lumière, corrélée avec la spécification d'angle de vision de 120° où l'intensité chute de moitié à ±60° par rapport à l'axe central.

4.2 Relations Courant-Tension (I-V) et Courant-Flux lumineux

Le graphique Courant direct vs. Tension directe présente la courbe exponentielle caractéristique d'une diode. Au point de fonctionnement typique de 350mA, la tension est d'environ 2,4V. Le graphique Flux lumineux relatif vs. Courant direct montre que la sortie lumineuse augmente de manière sous-linéaire avec le courant, soulignant l'importance d'une alimentation à courant constant pour une luminosité stable.

4.3 Dépendance à la température

Le graphique Tension directe relative vs. Température de jonction montre un coefficient de température négatif ; V_Fdiminue lorsque la température augmente, ce qui est typique pour les LED. Le graphique Flux lumineux relatif vs. Température de jonction indique que la sortie lumineuse diminue lorsque la température de jonction augmente, soulignant le besoin critique d'une gestion thermique efficace pour maintenir la luminosité. Le graphique Décalage de longueur d'onde relatif vs. Température de jonction montre un léger décalage de la longueur d'onde dominante (typiquement quelques nanomètres) avec la température, ce qui est important pour les applications critiques en termes de couleur.

4.4 Dégradation et gestion des impulsions

La Courbe de dégradation du courant direct dicte le courant continu maximal autorisé en fonction de la température du plot de soudure (T_S). Par exemple, à la T_Smaximale de 125°C, le I_Fmaximal est de 500 mA. Le graphique spécifie également un courant de fonctionnement minimal de 50 mA. Le graphique Capacité de gestion d'impulsion admissible définit le courant d'impulsion crête (I_F) autorisé pour une largeur d'impulsion (t_p) et un rapport cyclique (D) donnés à 25°C, utile pour les schémas d'alimentation pulsés ou multiplexés.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est fournie dans un boîtier à montage en surface (CMS) avec la désignation industrielle 2820, correspondant à des dimensions approximatives de 2,8mm de longueur et 2,0mm de largeur. Le dessin mécanique détaillé dans la fiche technique fournit toutes les dimensions critiques, y compris la hauteur totale, l'espacement des broches et l'emplacement des plots. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0,1mm sauf indication contraire.

5.2 Empattement de soudure recommandé

Un diagramme d'empattement dédié est fourni pour guider la conception du PCB. Respecter cet empattement recommandé est essentiel pour obtenir des soudures fiables, une dissipation thermique correcte depuis le plot thermique et un alignement correct de la LED. Le diagramme inclut les dimensions pour l'ouverture du masque de soudure et le plot de cuivre, assurant une formation optimale du cordon de soudure et une stabilité mécanique.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

Le composant est compatible avec les processus standards de soudure par refusion infrarouge ou à convection. La fiche technique inclut un profil de refusion spécifiant les paramètres critiques : une température de pic maximale de 260°C, que le boîtier peut supporter jusqu'à 30 secondes. Le profil détaille les étapes de préchauffage, stabilisation, refusion et refroidissement pour éviter les chocs thermiques et assurer des connexions de soudure fiables sans endommager la puce LED ou le boîtier.

6.2 Précautions d'utilisation

Les principales précautions de manipulation et d'utilisation incluent : éviter les contraintes mécaniques sur la lentille de la LED, prévenir la contamination de la surface optique, garantir le respect des procédures de manipulation ESD en raison de la classification 2kV HBM, et respecter le niveau de sensibilité à l'humidité (MSL 2) en séchant les composants si le sac barrière à l'humidité a été ouvert plus longtemps que le temps spécifié avant la refusion.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Système de numérotation des références

Le numéro de référence 2820-UR3501H-AM est décodé comme suit :
• 2820 : Famille de produit et taille de boîtier.
• UR : Code couleur pour Rouge.
• 350 : Courant de test en milliampères (350mA).
• 1 : Type de cadre de connexion (1 = Doré).
• H : Niveau de luminosité (H = Haut).
• AM : Désigne la série d'application Automobile.

La fiche technique fournit également une liste complète des autres codes couleur disponibles (par ex., UB pour Bleu, UG pour Vert, UA pour Ambre, diverses températures de blanc) pour la plateforme 2820.

7.2 Spécifications d'emballage

Les LED sont fournies en bande et bobine pour une compatibilité avec les équipements d'assemblage automatique pick-and-place. La section d'information sur l'emballage détaille les dimensions de la bobine, la largeur de la bande, l'espacement des alvéoles et l'orientation des composants sur la bande, ce qui est crucial pour configurer correctement les lignes d'assemblage.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

L'application principale et déclarée estl'éclairage automobile. Cela englobe un large éventail d'utilisations :
• Signalisation extérieure : Feux arrière combinés (feux de position/freins), troisième feu stop (CHMSL), feux de gabarit latéraux.
• Éclairage intérieur : Rétroéclairage du tableau de bord, éclairage des commutateurs, éclairage d'ambiance, lampes de lecture.
• Sa qualification AEC-Q102, sa large plage de température et sa résistance au soufre (Classe A1) la rendent robuste pour l'environnement automobile sévère avec exposition aux cycles thermiques, aux vibrations et aux atmosphères potentiellement corrosives.

8.2 Considérations de conception

• Circuit d'alimentation : Utilisez toujours un pilote à courant constant pour assurer une sortie lumineuse stable et prévenir l'emballement thermique. La classe de tension directe doit être prise en compte pour la conception du pilote.
• Gestion thermique :** La faible résistance thermique (10-13 K/W) est de la jonction au point de soudure. La température de jonction réelle dépend fortement de la conception thermique du PCB (surface de cuivre, vias, matériau de la carte). Utilisez la courbe de dégradation pour concevoir une solution de dissipation thermique adéquate via le PCB pour maintenir T_Jdans des limites sûres, en particulier à haute température ambiante.
• Conception optique : L'angle de vision de 120° est utile pour les applications nécessitant un éclairage large. Pour une lumière plus focalisée, des optiques secondaires (lentilles) seraient nécessaires.
• Résistance au soufre : La classification des critères de test au soufre Classe A1 indique un certain degré de résistance aux atmosphères contenant du soufre, ce qui est bénéfique pour les applications dans certaines régions géographiques ou environnements industriels, bien que principalement ciblé pour l'automobile.

9. Comparaison et différenciation techniques

Bien que de nombreuses LED rouges CMS existent, cette série 2820 se différencie par saqualification de grade automobile (AEC-Q102). Ce n'est pas qu'un terme marketing ; cela signifie que le composant a passé une série de tests de stress rigoureux définis par l'industrie automobile pour une fiabilité à long terme dans des conditions extrêmes. Comparée aux LED de grade commercial, cette série offre des performances garanties sur la plage spécifiée de -40°C à +125°C, une tolérance au courant de surtension plus élevée et une résistance au soufre documentée. La combinaison d'un flux lumineux élevé (70lm typ), d'un large angle de vision et de ce package de fiabilité en fait un candidat de choix pour les concepteurs automobiles qui ne peuvent pas transiger sur les taux de défaillance des composants.

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

Q : Quel est le courant de fonctionnement recommandé pour cette LED ?
R : La fiche technique caractérise les performances à 350mA, ce qui est considéré comme le point de fonctionnement typique. Elle peut fonctionner de 50mA jusqu'à son maximum absolu de 500mA en courant continu, mais la luminosité et l'efficacité varieront. Consultez toujours la courbe de dégradation si vous fonctionnez à haute température ambiante.

Q : Comment interpréter le classement du flux lumineux (F6, F7, F8) ?
R : Cela vous permet de sélectionner le grade de luminosité pour votre application. Par exemple, commander dans la classe F7 garantit que la LED produira entre 70 et 80 lumens lorsqu'elle est alimentée à 350mA dans des conditions de test standard. Cela assure la cohérence de la luminosité de votre produit final.

Q : La classe de tension directe est 2225. Qu'est-ce que cela signifie pour la conception de mon pilote ?
R : Cela signifie que le V_Fde vos LED sera compris entre 2,25V et 2,50V à 350mA. Votre pilote à courant constant doit être capable de fournir le courant requis tout en délivrant une tension égale ou supérieure au V_Fmaximal dans la chaîne (en considérant les connexions en série) plus une marge pour le pilote lui-même.

Q : Un dissipateur thermique est-il nécessaire ?
R : Bien que la LED elle-même n'ait pas de dissipateur thermique attaché, une gestion thermique efficace estessentielle. La chaleur doit être évacuée des plots de soudure via le PCB. Pour un fonctionnement à courant nominal complet (350-500mA) ou à haute température ambiante, un PCB avec une surface de cuivre thermique significative (agissant comme un dissipateur) est fortement recommandé pour maintenir la fiabilité à long terme et prévenir la dégradation du flux lumineux.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un feu stop automobile haute luminosité.
1. Exigence : Un groupe de LED pour un feu stop doit répondre à des réglementations photométriques d'intensité spécifiques, survivre aux cycles thermiques automobiles (-40°C à 85°C ambiant) et avoir une durée de vie dépassant 10 000 heures.
2. Sélection du composant : La 2820-UR3501H-AM est choisie pour sa qualification AEC-Q102, son flux lumineux élevé (70lm typ) et sa capacité à fonctionner à une température de jonction de 125°C.
3. Conception thermique : Le PCB est conçu avec une couche de cuivre de 2 onces sur le dessus et le dessous, connectée par de multiples vias thermiques sous le plot thermique de la LED. Une simulation thermique est réalisée pour s'assurer que la température de jonction reste inférieure à 110°C lorsque le frein est appliqué en continu à la température maximale de l'habitacle.
4. Conception électrique : Les LED sont arrangées en configuration série-parallèle. Un circuit intégré pilote LED à courant constant en mode Buck est sélectionné, capable de gérer la plage de tension d'entrée (9-16V) et de fournir une sortie stable de 350mA, avec sa tension nominale dépassant la somme du V_Fmaximal (Classe 2527) pour la chaîne en série.
5. Résultat : L'assemblage final passe tous les tests de fiabilité automobile (cyclage thermique, humidité, vibration) et fournit une sortie de lumière rouge vive et constante tout au long de la vie du véhicule.

12. Principe de fonctionnement

Ce dispositif est une diode électroluminescente (LED). Son fonctionnement est basé sur l'électroluminescence dans un matériau semi-conducteur. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode (environ 2,0V pour cette LED rouge) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active depuis les couches semi-conductrices de type n et p, respectivement. Ces porteurs de charge se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise, dans ce cas le rouge autour de 614 nm, est déterminée par l'énergie de la bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés dans la région active de la puce LED. La lumière est ensuite extraite à travers la lentille en époxy du boîtier, qui est façonnée pour obtenir l'angle de vision souhaité de 120 degrés.

13. Tendances technologiques

Le développement des LED pour l'éclairage automobile suit plusieurs tendances claires. Il y a une poussée continue pour uneefficacité lumineuse plus élevée(plus de lumens par watt) pour réduire la charge électrique et améliorer l'efficacité énergétique, cruciale pour les véhicules électriques.Une meilleure cohérence et stabilité des couleurssur la température et la durée de vie reste importante, surtout avec l'adoption des systèmes d'aide à la conduite avancés (ADAS) basés sur caméra qui doivent détecter de manière fiable les feux de signalisation.La miniaturisationse poursuit, permettant des conceptions de lampes plus fines et plus stylisées. De plus, l'intégration defonctionnalités intelligentes, telles que l'éclairage adaptatif et la communication par la lumière (Li-Fi), est un domaine émergent, bien qu'il implique généralement des modules emballés plus complexes plutôt que des LED discrètes comme la 2820. La série 2820 s'inscrit dans la tendance de fournir des composants discrets robustes et performants qui servent de blocs de construction fiables pour ces systèmes d'éclairage avancés.