Fiche technique de la LED rouge Cube Light 2020 - 2.0x2.0x0.8mm - 2.3V - 0.115W - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La Cube Light 2020 est une LED à montage en surface (SMD) de haute fiabilité, conçue principalement pour les applications exigeantes d'éclairage automobile. Ce composant fait partie d'une famille de produits conçue pour répondre aux normes strictes de l'industrie automobile, y compris la qualification AEC-Q102. Le dispositif présente un encombrement compact 2020 (2,0 mm x 2,0 mm) et se caractérise par son émission de lumière rouge, ce qui le rend adapté à diverses fonctions de signalisation, d'indication et d'éclairage intérieur dans les véhicules. Ses principaux avantages incluent une construction robuste pour les environnements sévères, la conformité aux réglementations environnementales (RoHS, REACH, sans halogène) et des performances constantes sur une large plage de températures de fonctionnement.

2. Analyse des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et électriques

Les principales métriques de performance de la LED sont définies dans des conditions de fonctionnement typiques d'un courant direct (IF) de 50 mA et d'une température de plot thermique de 25°C. Le flux lumineux typique (IV) est de 8 lumens, avec un minimum de 5 lm et un maximum de 13 lm, soumis à une tolérance de mesure de 8 %. La longueur d'onde dominante (λd) est typiquement de 616 nm, la plaçant dans le spectre rouge, avec une plage de 612 nm à 627 nm (tolérance de ±1 nm). Le dispositif offre un large angle de vision (φ) de 120°, avec une tolérance de ±5°, assurant une bonne visibilité depuis des positions hors axe. Électriquement, la tension directe typique (VF) est de 2,3 V à 50 mA, allant de 1,75 V à 2,75 V (tolérance de ±0,05 V).

2.2 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le courant direct maximal absolu (IF) est de 75 mA. Le dispositif peut supporter un courant de surtension (IFM) de 400 mA pour des impulsions ≤10 μs avec un très faible rapport cyclique (D=0,005). La dissipation de puissance maximale (Pd) est de 206,25 mW. La température de jonction (TJ) ne doit pas dépasser 150°C. La plage de température de fonctionnement et de stockage est spécifiée de -40°C à +125°C, confirmant son adéquation aux environnements automobiles. La LED n'est pas conçue pour fonctionner en tension inverse. Elle a une sensibilité ESD (HBM) de 2 kV.

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\" (Rth JS réel) de 36 K/W (max 42 K/W) et une résistance thermique \"électrique\" (Rth JS él) de 25 K/W (max 29 K/W). La différence provient probablement de la méthode de mesure. La courbe de déclassement du courant direct montre clairement que le courant direct maximal admissible doit être réduit à mesure que la température du plot de soudure augmente au-dessus de 25°C pour éviter de dépasser la température de jonction maximale.

3. Explication du système de classement (binning)

La LED est triée en classes (bins) en fonction de trois paramètres clés pour assurer la cohérence des séries de production et l'appariement pour la conception.

3.1 Classement du flux lumineux

Les classes de flux sont désignées par les codes E2 à E5. Par exemple, la classe E3 couvre un flux lumineux de 6 lm à 8 lm, tandis que la classe E4 couvre 8 lm à 10 lm. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec une plage de luminosité spécifique pour leur application.

3.2 Classement de la tension directe

Les classes de tension, codées 1720, 2022, 2225 et 2527, catégorisent les LED en fonction de leur chute de tension directe. La classe 2022, par exemple, inclut les LED avec une VF entre 2,0 V et 2,25 V. Ceci est crucial pour concevoir des circuits d'alimentation efficaces et assurer une distribution de courant uniforme dans les réseaux multi-LED.

3.3 Classement de la longueur d'onde dominante

Les classes de longueur d'onde, codées de 1215 à 2427, regroupent les LED par leur teinte spécifique de rouge. La classe 1518, par exemple, inclut les LED avec une longueur d'onde dominante entre 615 nm et 618 nm. Cela assure la cohérence des couleurs dans les applications où la correspondance précise des teintes est importante.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs graphiques détaillant les performances dans des conditions variables.

4.1 Courbe IV et flux lumineux relatif

Le graphique Courant direct vs Tension directe montre une relation non linéaire, typique des LED. La tension augmente avec le courant. Le graphique Flux lumineux relatif vs Courant direct indique que la sortie lumineuse augmente de manière sous-linéaire avec le courant, soulignant l'importance de fonctionner à ou près du courant de test recommandé (50 mA) pour une efficacité optimale.

4.2 Dépendance à la température

Le graphique Tension directe relative vs Température de jonction montre que VF diminue linéairement lorsque la température augmente (coefficient de température négatif), ce qui peut être utilisé pour l'estimation de la température de jonction. Le graphique Flux lumineux relatif vs Température de jonction démontre que la sortie lumineuse diminue lorsque la température augmente, un facteur critique pour la conception thermique. Le graphique Décalage de longueur d'onde dominante vs Température de jonction montre un décalage positif (vers des longueurs d'onde plus longues) avec l'augmentation de la température.

4.3 Distribution spectrale et gestion des impulsions

Le graphique Caractéristiques de longueur d'onde montre un pic unique et étroit dans la région rouge (~616 nm), confirmant une source monochromatique. Le graphique Capacité de gestion d'impulsion admissible définit le courant de surtension maximal autorisé pour différentes largeurs d'impulsion et rapports cycliques, ce qui est vital pour concevoir des circuits pouvant subir des conditions transitoires.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions physiques

Le dessin mécanique spécifie les dimensions du boîtier de la LED. La taille du corps est de 2,0 mm x 2,0 mm avec une hauteur typique de 0,8 mm. Les tolérances sont généralement de ±0,1 mm sauf indication contraire. Le dessin inclut des détails sur la forme de la lentille et l'emplacement du plot thermique et des bornes électriques.

5.2 Configuration recommandée des plots de soudure

Un dessin séparé fournit l'empreinte optimale pour la conception de PCB. Il détaille les dimensions des plots pour l'anode, la cathode et le plot thermique central. Respecter cette configuration est essentiel pour une soudure fiable, une bonne conduction thermique vers le PCB et pour éviter le phénomène de \"tombstoning\" pendant le refusion.

5.3 Identification de la polarité

Bien que non explicitement détaillé dans le texte fourni, les LED SMD utilisent généralement un marquage (tel qu'un point, une encoche ou une taille/forme de plot différente) sur le boîtier ou dans le dessin d'empreinte pour indiquer la cathode. Le concepteur doit consulter le dessin mécanique complet pour cette information critique.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

Le dispositif est conçu pour une température de soudure par refusion de 260°C pendant 30 secondes. Cela fait référence à la température de pointe au niveau des joints de soudure. Un profil de refusion approprié avec des étapes de préchauffage, de maintien, de refusion et de refroidissement doit être suivi pour éviter le choc thermique et assurer des joints de soudure fiables sans endommager la puce LED ou le boîtier.

6.2 Précautions d'utilisation

Les précautions générales incluent d'éviter les contraintes mécaniques sur la lentille, de prévenir la contamination et d'utiliser des procédures de manipulation appropriées pour les dispositifs sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). Les conditions de stockage correspondent à la plage de température de fonctionnement (-40°C à +125°C) dans un environnement à faible humidité. Le niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) est classé au niveau 2, ce qui signifie que le boîtier peut être exposé aux conditions d'atelier jusqu'à un an avant de nécessiter un séchage avant refusion.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Informations sur l'emballage

Les LED sont fournies en bande et en bobine pour l'assemblage automatisé. Les détails d'emballage (largeur de bande, dimensions des alvéoles, taille de la bobine, quantité par bobine) seraient spécifiés dans la section complète des informations d'emballage, assurant la compatibilité avec les équipements standards de placement automatique.

7.2 Système de numérotation des pièces

Le numéro de pièce 2020-UR050DL-AM est décodé comme suit :2020 : Famille de produit / Taille de boîtier.UR : Couleur (Rouge).050 : Courant de test (50 mA).D : Type de cadre de connexion (Au + colle blanche).L : Niveau de luminosité (Faible).AM : Application automobile. Ce système permet une identification précise des attributs spécifiques du composant.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

L'application principale est l'éclairage automobile. Cela inclut les applications intérieures comme les indicateurs de tableau de bord, le rétroéclairage des commutateurs et l'éclairage d'ambiance. Elle peut également convenir pour des fonctions de signalisation extérieure telles que les feux stop centraux surélevés (CHMSL) ou d'autres applications non phares où un signal rouge est requis, à condition que la conception optique réponde aux exigences photométriques réglementaires.

8.2 Considérations de conception

Circuit d'alimentation :Un pilote à courant constant est obligatoire pour assurer une sortie lumineuse stable et prévenir l'emballement thermique. Le pilote doit être conçu pour fonctionner dans les limites des Valeurs Maximales Absolues, en tenant compte du déclassement à haute température.
Gestion thermique :Le PCB doit être conçu pour évacuer efficacement la chaleur du plot thermique de la LED. Cela peut impliquer l'utilisation de vias thermiques, d'une zone de cuivre ou d'une connexion à un noyau métallique ou un dissipateur thermique plus grand.
Conception optique :Des optiques secondaires (lentilles, guides de lumière) peuvent être nécessaires pour façonner le faisceau de 120° pour l'application spécifique.
Protection ESD :Bien que classée à 2 kV HBM, l'intégration d'une protection ESD de base sur le PCB est une bonne pratique pour la robustesse.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED standard de qualité commerciale, la variante AM de la Cube Light 2020 se distingue par saqualification automobile (AEC-Q102), qui implique des tests rigoureux pour le cyclage thermique, l'humidité, le fonctionnement à haute température et autres contraintes. Elle présente également unerésistance au soufre (Classe A1), ce qui est crucial dans les environnements automobiles où les gaz contenant du soufre peuvent corroder les composants à base d'argent. La large plage de températures de fonctionnement (-40°C à +125°C) et la structure de classement détaillée la distinguent davantage comme un composant conçu pour des applications haute fiabilité et longue durée de vie où la cohérence des performances est primordiale.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle est la différence entre la résistance thermique \"réelle\" et \"électrique\" ?
R : La résistance thermique \"réelle\" (Rth JS réel) est probablement mesurée en utilisant une méthode de détection de température directe sur la jonction. La résistance thermique \"électrique\" (Rth JS él) est généralement calculée en utilisant la variation de la tension directe avec la température (méthode du facteur K). La méthode électrique est souvent plus basse car elle peut ne pas capturer tous les chemins thermiques. Pour une conception thermique conservatrice, la valeur \"réelle\" plus élevée doit être utilisée.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une source de tension constante ?
R : C'est fortement déconseillé. Les LED sont des dispositifs à commande par courant. Un petit changement de tension directe (dû à la température ou à la variation de classe) peut provoquer un grand changement de courant avec une source de tension constante, pouvant entraîner un surcourant, une surchauffe et une défaillance. Utilisez toujours un pilote à courant constant ou une résistance de limitation de courant avec une alimentation en tension strictement régulée.

Q : Pourquoi y a-t-il une note \"Ne pas utiliser de courant inférieur à 5 mA\" sur la courbe de déclassement ?
R : À des courants très faibles, la sortie lumineuse de la LED devient extrêmement non linéaire et instable. Les paramètres photométriques et colorimétriques spécifiés (flux lumineux, longueur d'onde dominante) ne sont garantis qu'à ou près du courant de test de 50 mA. Un fonctionnement en dessous de 5 mA peut donner des performances imprévisibles et incohérentes.

Q : Comment interpréter les codes de classe lors de la commande ?
R : La combinaison spécifique de la Classe de Flux (ex. E4), de la Classe de Tension (ex. 2022) et de la Classe de Longueur d'Onde (ex. 1518) que vous recevez sur une bobine est déterminée par la distribution de production du fabricant. Pour les applications critiques de correspondance des couleurs ou de la luminosité, vous devrez peut-être spécifier des exigences de \"classe serrée\" ou de \"classe appariée\", ce qui peut affecter la disponibilité et le coût.

11. Étude de cas d'intégration

Scénario :Conception d'un réseau multi-LED pour un éclairage d'ambiance de poignée de porte intérieure automobile.
Exigences :Lueur rouge uniforme, luminosité stable sur une plage de température d'habitacle de -40°C à 85°C, durée de vie de 10 ans.
Processus de conception :
1. Sélection de la LED :La 2020-UR050DL-AM est choisie pour sa conformité AEC-Q102, sa résistance au soufre et sa large plage de températures.
2. Classement (Binning) :Pour assurer l'uniformité des couleurs et de la luminosité, des LED provenant des mêmes classes de Flux et de Longueur d'Onde ou de classes adjacentes sont demandées (ex. toutes de la Classe de Flux E3/E4 et de la Classe de Longueur d'Onde 1518).
3. Conception du circuit :Un seul circuit intégré pilote à courant constant alimente toutes les LED en série. La configuration en série garantit un courant identique à travers chaque LED, favorisant une luminosité uniforme. Le courant du pilote est réglé à 50 mA (typique) ou légèrement inférieur (ex. 45 mA) pour améliorer la longévité et fournir une marge thermique.
4. Conception thermique :Le PCB est une carte 2 couches avec une grande zone de cuivre sur la couche supérieure connectée au plot thermique de chaque LED via plusieurs vias thermiques vers la couche inférieure, qui agit comme un dissipateur thermique.
5. Validation :L'assemblage est testé pour l'uniformité de la sortie lumineuse à 25°C, 85°C et -30°C. Des tests de cyclage thermique sont effectués pour valider la fiabilité des joints de soudure et des composants.

12. Principe de fonctionnement

Cette LED est un dispositif à semi-conducteur basé sur une jonction p-n. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction (environ 1,75-2,75 V pour cette LED rouge) est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés à travers la jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent dans la région active du matériau semi-conducteur (généralement basé sur le phosphure d'aluminium-gallium-indium - AlGaInP pour les LED rouges), l'énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La composition spécifique des couches semi-conductrices détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. La lentille en époxy encapsule la puce, fournit une protection mécanique et façonne le faisceau lumineux de sortie.

13. Tendances technologiques

La tendance pour les LED SMD automobiles comme la Cube Light 2020 va vers uneefficacité plus élevée(plus de lumens par watt), permettant une consommation d'énergie réduite et une charge thermique moindre.Une meilleure cohérence des couleurs et un classement plus serrésont des priorités continues pour les applications esthétiques. Il y a également une poussée pour unefiabilité accrue et une durée de vie plus longuedans des conditions de fonctionnement de plus en plus sévères, y compris des températures de jonction nominales plus élevées. De plus, l'intégration avec uncontrôle intelligent(modulation de largeur d'impulsion pour l'atténuation, LED adressables) devient plus courante. Les matériaux semi-conducteurs sous-jacents et les technologies de conditionnement continuent d'évoluer pour répondre à ces demandes, avec des avancées dans la conception des puces, la technologie des phosphores (pour le blanc et autres couleurs) et les composés de moulage avancés pour de meilleures performances thermiques et environnementales.