Spécification technique LED rouge - Boîtier PLCC-4 (3.50mm x 2.80mm) - Tension directe 2.0V-2.6V - Puissance 182mW - Fiche technique

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques d'une diode électroluminescente (LED) rouge haute luminosité. Le composant est fabriqué à partir d'un matériau semi-conducteur AlGaInP (Phosphure d'Aluminium, de Gallium et d'Indium) déposé par épitaxie sur un substrat, une technologie standard pour produire des LED rouges, orange et jaunes efficaces. Ce composant est principalement destiné au secteur automobile, où la fiabilité et les performances dans des conditions difficiles sont primordiales.

1.1 Positionnement et avantages clés

Cette LED se positionne comme une solution robuste pour l'éclairage intérieur et extérieur automobile, ainsi que pour le rétroéclairage des commutateurs et indicateurs. Ses principaux avantages découlent de sa conception et de sa qualification :

• Haute fiabilité pour l'automobile :Le plan de test de qualification du produit est basé sur la norme AEC-Q102, qui définit les exigences de test de stress pour les semi-conducteurs optoélectroniques discrets dans les applications automobiles. Cela garantit que la LED peut résister aux températures extrêmes, aux vibrations et aux exigences de fonctionnement à long terme d'un véhicule.
• Angle de vision large :La conception du boîtier produit un angle de vision extrêmement large, assurant un éclairage uniforme et une visibilité depuis diverses positions, ce qui est crucial pour les feux de signalisation et les voyants.
• Compatible SMT :Le composant est entièrement compatible avec les procédés d'assemblage standard par technologie de montage en surface (SMT) et de refusion, permettant un assemblage automatisé et haute vitesse sur carte de circuit imprimé.
• Conformité environnementale :Le dispositif est conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses) et présente un niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) de Niveau 2, indiquant qu'il nécessite une étape de séchage (baking) s'il est exposé à l'air ambiant pendant plus d'un an avant le brasage.

1.2 Marché cible et applications

Le marché cible principal est l'industrie automobile. Les applications spécifiques incluent, sans s'y limiter :

• Éclairage extérieur automobile :Feu stop additionnel central (CHMSL), feux de position latéraux, et autres fonctions de signalisation nécessitant une couleur rouge.
• Éclairage intérieur automobile :Indicateurs de tableau de bord, rétroéclairage de commutateurs et éclairage d'ambiance.
• Rétroéclairage général de commutateurs :Applicable dans divers appareils électroniques et panneaux de contrôle au-delà de l'automobile.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques (Ts=25°C, IF=50mA)

Les métriques de performance clés définissent la sortie lumineuse et la couleur de la LED dans des conditions de test standard. Toutes les mesures sont généralement prises avec un courant pulsé pour minimiser les effets de chauffage.

• Longueur d'onde dominante (λD) :S'étend de 612,5 nm à 625 nm. Ceci place la sortie de la LED fermement dans la partie rouge du spectre visible. La longueur d'onde spécifique affecte la teinte perçue de la lumière rouge.
• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend de 2300 mcd (millicandela) à 4300 mcd à 50mA. C'est une mesure de la luminosité de la LED telle que perçue par l'œil humain. La haute intensité la rend adaptée aux applications nécessitant une grande visibilité, même en plein jour.
• Angle de vision (2θ1/2) :L'angle de vision total typique à mi-intensité est de 120 degrés. Cet angle large est caractéristique du boîtier PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) avec une lentille en dôme, qui diffuse efficacement la lumière.

2.2 Caractéristiques électriques et thermiques

Comprendre les limites électriques et le comportement thermique est crucial pour une conception de circuit fiable et pour garantir la longévité de la LED.

• Tension directe (VF) :Entre 2,0V et 2,6V pour un courant direct (IF) de 50mA. Cette chute de tension relativement faible est efficace et simplifie la circuiterie d'alimentation. Les concepteurs doivent tenir compte de cette plage lors de la sélection de résistances de limitation de courant ou de la conception d'alimentations à courant constant.
• Valeurs maximales absolues :Ce sont des limites de contrainte qui ne doivent jamais être dépassées, même momentanément.
  • Courant direct continu (IF) :70 mA.
  • Courant direct de crête (IFP) :100 mA (à un rapport cyclique de 1/10, largeur d'impulsion de 10 ms).
  • Dissipation de puissance (PD) :182 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut gérer, calculée comme VF * IF.
  • Tension inverse (VR) :5 V. Le dépassement de cette valeur peut endommager instantanément la jonction de la LED.
  • Température de fonctionnement/de stockage (TOPR / TSTG) :-40°C à +110°C.
  • Température de jonction (TJ) :Maximum 125°C. Il s'agit de la température au cœur de la puce semi-conductrice elle-même.
• Résistance thermique (Rth) :Ce paramètre indique l'efficacité avec laquelle la chaleur se propage de la jonction semi-conductrice au point de soudure. Une valeur inférieure est meilleure.
  • Rth JS (réel) :Typique 150 °C/W, Max 170 °C/W. Il s'agit de la résistance thermique dans des conditions de fonctionnement réelles.
  • Rth JS (électrique) :Typique 80 °C/W, Max 90 °C/W. Il s'agit d'une valeur mesurée dans des conditions de test électriques spécifiques (50mA, ambiance 25°C).

Implication pour la conception :La fiche technique avertit explicitement que le courant de fonctionnement maximal doit être déterminé après avoir mesuré la température du boîtier en fonctionnement pour garantir que la température de jonction (TJ) ne dépasse pas 125°C. Une mauvaise conception thermique de la carte (par exemple, une surface de cuivre insuffisante pour dissiper la chaleur) peut entraîner une défaillance prématurée due à la surchauffe, même si le courant électrique est dans les limites spécifiées.

3. Explication du système de classement (bins)

Les LED sont triées en groupes de performance, ou "bins", en fonction des paramètres clés mesurés pendant la production. Cela garantit une cohérence pour l'utilisateur final. Ce produit utilise un système de classement tridimensionnel.

3.1 Classement par tension directe (VF)

Les LED sont triées en six bins de tension (C1, C2, D1, D2, E1, E2), chacun représentant une plage de 0,1V de 2,0V à 2,6V. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des tolérances de tension plus serrées pour les applications nécessitant une luminosité uniforme lorsqu'elles sont alimentées par une source à tension constante.

3.2 Classement par intensité lumineuse (Iv)

La sortie lumineuse est triée en trois bins d'intensité (N2, O1, O2) au courant de test de 50mA :

• N2 : 2300 - 2800 mcd
• O1 : 2800 - 3500 mcd
• O2 : 3500 - 4300 mcd

Ce classement est crucial pour les applications où plusieurs LED sont utilisées ensemble et doivent avoir une luminosité équilibrée, comme dans les barres ou les matrices lumineuses.

3.3 Classement par longueur d'onde (WD)

La longueur d'onde dominante est triée en cinq bins (C2, D1, D2, E1, E2), chacun couvrant 2,5 nm de 612,5 nm à 625 nm. Cela garantit la cohérence des couleurs au sein d'un lot de LED, ce qui est particulièrement important pour les applications esthétiques et de signalisation.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que la fiche technique fasse référence à des "Courbes caractéristiques optiques typiques", les tableaux fournis permettent une analyse logique des tendances de performance attendues.

4.1 Caractéristique courant-tension (I-V)

Sur la base de la spécification de tension directe, la courbe I-V de cette LED AlGaInP présentera un seuil de conduction net aux alentours de 1,8V à 2,0V, puis une montée rapide vers le point de fonctionnement défini à 50mA (entre 2,0V et 2,6V). La courbe est non linéaire et dépend de la température ; la tension diminue généralement lorsque la température de jonction augmente pour un courant donné.

4.2 Température vs. Intensité lumineuse

Comme toutes les LED, la sortie lumineuse de ce dispositif diminue lorsque la température de jonction augmente. C'est ce qu'on appelle l'extinction thermique (thermal quenching). La courbe exacte de déclassement n'est pas fournie, mais les concepteurs doivent en tenir compte, en particulier dans les environnements à haute température comme les compartiments moteur automobiles ou les boîtiers mal ventilés. Maintenir une faible résistance thermique entre la LED et l'environnement est la clé pour préserver la luminosité.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions et dessins du boîtier

Le composant utilise un boîtier PLCC-4 (Plastic Leaded Chip Carrier, 4 broches). Les dimensions clés issues des dessins sont :

• Dimensions globales du boîtier : 3,50 mm (Longueur) x 2,80 mm (Largeur) x 1,85 mm (Hauteur). Toutes les tolérances sont de ±0,05 mm sauf indication contraire.
• Dimensions des plots de connexion (lead frame) : Les plots inférieurs mesurent 2,60 mm x 1,60 mm.
• Dimensions de la cavité / lentille : L'ouverture supérieure a un diamètre de 2,40 mm.

5.2 Identification de la polarité et empreinte de soudure

Le boîtier inclut un marquage de polarité, généralement un coin chanfreiné ou un point sur la face supérieure, pour identifier la broche 1. L'empreinte de soudure recommandée sur carte (PCB land pattern) est fournie pour garantir une formation correcte des joints de soudure et une stabilité mécanique pendant la refusion. Suivre cette empreinte est essentiel pour un auto-alignement correct pendant le procédé de soudage et pour une connexion thermique et électrique fiable.

6. Instructions de brasage et d'assemblage

6.1 Instructions pour le brasage par refusion SMT

La LED convient à tous les procédés SMT. En tant que composant MSL Niveau 2, elle doit être utilisée dans les 12 mois suivant la date de scellage du sachet, ou être séchée avant soudage si elle est exposée au-delà de cette période. Un profil de refusion standard sans plomb (SnAgCu) est recommandé, avec une température de pic ne dépassant généralement pas 260°C pendant un temps très court (par exemple, 10-30 secondes au-dessus de 240°C). Le profil exact doit être vérifié selon les spécifications du fabricant de la pâte à souder.

6.2 Précautions de manipulation et de stockage

Les précautions clés incluent :

• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Le composant a une tenue ESD de 2000V (HBM). Des précautions ESD standard (bracelets, tapis conducteurs, équipements mis à la terre) doivent toujours être utilisées pendant la manipulation.
• Contrôle de l'humidité :Respectez les procédures de manipulation MSL Niveau 2 pour empêcher l'effet "popcorn" (fissuration du boîtier) pendant la refusion, causé par la vaporisation de l'humidité piégée.
• Éviter les contraintes mécaniques :N'appliquez pas de force sur la lentille en dôme, car elle pourrait se fissurer ou se détacher.
• Nettoyage :Si un nettoyage est nécessaire après le brasage, utilisez des solvants compatibles qui n'endommagent pas le boîtier plastique ou la lentille. Consultez le fabricant pour les agents de nettoyage recommandés.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine (Tape & Reel)

Le produit est fourni sur bande et bobine pour un assemblage automatisé par pick-and-place. Les dimensions de la bande porteuse (taille de la poche, pas) et de la bobine (diamètre, taille du moyeu) sont spécifiées pour être compatibles avec les chargeurs d'équipements SMT standards.

7.2 Sachet barrière à l'humidité et étiquetage

Les bobines sont conditionnées dans des sachets barrières à l'humidité avec déshydratant pour maintenir la classification MSL. Les spécifications de l'étiquette extérieure incluent des informations critiques telles que le numéro de pièce, la quantité, le code date et les codes de bin pour l'intensité lumineuse, la tension et la longueur d'onde.

8. Considérations de conception pour l'application

8.1 Conception du circuit d'alimentation

Pour des performances et une longévité optimales, alimentez la LED avec une source de courant constant plutôt qu'une source de tension constante avec une résistance série, en particulier dans les applications automobiles où la tension d'alimentation (par exemple, 12V) peut varier considérablement. Un driver à courant constant garantit une luminosité stable et protège la LED des surintensités. Si une résistance est utilisée, calculez sa valeur sur la base de la tension d'alimentation maximale et de la tension directe minimale du bin choisi pour éviter de dépasser la valeur de courant maximale absolue.

8.2 Gestion thermique sur carte PCB

Pour gérer la résistance thermique et maintenir une température de jonction basse :

• Utilisez l'empreinte de soudure recommandée.
• Connectez le plot thermique (s'il est électriquement relié à une broche) à une grande zone de cuivre sur la carte PCB. Ce cuivre agit comme un dissipateur thermique.
• Utilisez plusieurs vias thermiques pour transférer la chaleur de la couche supérieure vers les couches de cuivre internes ou inférieures.
• Dans les applications haute puissance ou à température ambiante élevée, envisagez d'utiliser une carte PCB à âme métallique (MCPCB) pour une dissipation thermique supérieure.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée à une LED rouge PLCC standard non qualifiée pour l'automobile, les principaux points de différenciation de ce produit sont :

• Qualification AEC-Q102 :C'est l'avantage le plus significatif, impliquant une série de tests rigoureux (durée de vie en fonctionnement à haute température, cyclage thermique, résistance à l'humidité, etc.) qui garantissent la fiabilité dans les environnements automobiles.
• Plage de température étendue :Fonctionnement de -40°C à +110°C, adapté aux applications d'éclairage moteur (under-hood) et extérieur.
• Contrôle et classement des paramètres plus strict :Bénéficie probablement de procédés de fabrication et de tri plus contrôlés pour répondre aux exigences des constructeurs automobiles (OEM) en termes de cohérence.

10. Foire aux questions (FAQ)

Q : Puis-je alimenter cette LED directement depuis une alimentation de 5V ou 12V ?
R : Non. Vous devez utiliser un mécanisme de limitation du courant. Pour une alimentation 5V, une résistance série est courante. Pour 12V (automobile), une résistance peut être utilisée mais elle est inefficace et la luminosité variera avec la tension ; un driver à courant constant ou un convertisseur abaisseur (buck) est fortement recommandé.

Q : Que signifie "Niveau de sensibilité à l'humidité 2" pour ma production ?
R : Cela signifie que les LED, une fois retirées de leur sachet barrière scellé, doivent être soudées dans l'année suivant leur conditionnement en usine, sous des conditions ambiantes (<30°C/60% HR). Si ce délai est dépassé, elles nécessitent un séchage (par exemple, 125°C pendant 24 heures) avant la refusion pour éliminer l'humidité absorbée.

Q : Comment interpréter les codes de bin sur l'étiquette (par exemple, O1, D2, E1) ?
R : Reportez-vous au Tableau 1-3 de la fiche technique. "O1" indique le bin d'intensité lumineuse (2800-3500 mcd), "D2" indique le bin de tension directe (2,3-2,4V), et "E1" indique le bin de longueur d'onde (620-622,5 nm).

11. Exemple pratique d'application

Scénario : Conception d'un feu stop additionnel central (CHMSL)
Étapes de conception :

1. Exigence de luminosité :Déterminer l'intensité lumineuse requise par LED. Sélectionner un bin Iv approprié (par exemple, O2 pour une luminosité maximale).
2. Cohérence des couleurs :Pour une apparence rouge uniforme, spécifier un bin de longueur d'onde serré (par exemple, D2 uniquement : 617,5-620 nm).
3. Conception du circuit :Concevoir un circuit d'alimentation à courant constant qui délivre 50mA à chaque chaîne série/parallèle de LED, en tenant compte de l'alimentation automobile 12V (nominal) qui peut varier de 9V à 16V.
4. Conception du PCB (layout) :Utiliser l'empreinte de soudure recommandée. Concevoir la carte avec de grandes surfaces de cuivre connectées aux plots de la LED pour servir de dissipateur thermique. Placer les LED avec un espacement adéquat pour éviter les interférences thermiques (crosstalk).
5. Vérification thermique :Réaliser un prototype de la carte et mesurer la température du boîtier des LED dans les pires conditions (température ambiante élevée, tension d'alimentation maximale). S'assurer que la température de jonction calculée (TJ = Tboîtier + (Rth JS * Puissance)) reste inférieure à 125°C.

12. Principe technologique

Cette LED est basée sur la technologie semi-conductrice AlGaInP. La région active est constituée de couches d'alliages de Phosphure d'Aluminium, de Gallium et d'Indium déposées sur un substrat (probablement GaAs). Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlGaInP détermine l'énergie de la bande interdite et donc la longueur d'onde de la lumière émise, qui dans ce cas se situe dans le spectre rouge (612-625 nm). Le boîtier PLCC intègre une coupelle réfléchissante pour diriger la lumière vers le haut et une lentille en résine époxy moulée pour façonner le faisceau et fournir un large angle de vision.

13. Tendances de l'industrie

Le marché de l'éclairage automobile continue d'évoluer, avec des tendances qui impactent les composants comme cette LED :

• Pénétration accrue des LED :Les LED remplacent les ampoules à incandescence dans davantage de fonctions du véhicule en raison de leur efficacité, leur longévité et leur flexibilité de conception.
• Demande de fiabilité plus élevée :Comme les LED sont utilisées dans davantage d'applications critiques pour la sécurité (par exemple, phares, feux de route adaptatifs), la demande pour des composants qualifiés AEC-Q102 avec des données de fiabilité à long terme prouvées est croissante.
• Miniaturisation :Il existe une pression constante pour des boîtiers plus petits avec une puissance lumineuse égale ou supérieure afin de permettre des designs d'éclairage plus élégants et intégrés.
• Éclairage intelligent :L'intégration des LED avec des capteurs et de l'électronique de commande pour des systèmes d'éclairage adaptatifs et communicants est une tendance clé, bien que ce composant soit un élément émetteur de base au sein d'un tel système.