DEL Rouge PLCC4 3,5x2,8x1,85mm - Tension Directe 1,9-2,5V - Puissance 125mW - Intensité Lumineuse 1500-2800mcd - Qualifié AEC-Q102

1. Présentation du produit

Cette DEL rouge à haute luminosité est basée sur la technologie semi-conductrice AlGaInP et conditionnée dans un format PLCC4 compact mesurant 3,50 mm x 2,80 mm x 1,85 mm. Conçue pour les applications exigeantes d'éclairage intérieur et extérieur automobile, le composant est conforme à la norme de qualification aux tests de contrainte AEC-Q102, garantissant une robustesse fiable dans des conditions de fonctionnement sévères. La DEL offre une plage de longueurs d'onde dominantes de 627,5 nm à 635 nm avec un angle de vue typique de 120°, fournissant un éclairage uniforme sur une large zone. Avec une tension directe de 1,9 V à 2,5 V à 50 mA et une intensité lumineuse de 1500 mcd à 2800 mcd, elle équilibre efficacité et luminosité pour divers besoins d'éclairage de signalisation et d'indication.

2. Analyse des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques électriques et optiques

À un courant d'essai de 50 mA et une température ambiante de 25 °C, les paramètres électriques et optiques sont définis comme suit :

• Tension directe (VF) : minimum 1,9 V, valeur typique non fournie, maximum 2,5 V. Tolérance de mesure ±0,1 V.
• Courant inverse (IR) : sous tension inverse de 5 V, maximum 10 µA, garantissant une faible fuite.
• Longueur d'onde dominante (λD) : 627,5 nm à 635 nm, couvrant la région rouge profond. Tolérance de mesure ±0,005 nm.
• Intensité lumineuse (IV) : 1500 mcd à 2800 mcd, avec une tolérance de mesure de ±10 %.
• Angle de vue (2θ1/2) : 120° typique, offrant une large dispersion adaptée aux applications d'indication et de rétroéclairage.
• Résistance thermique (Rth JS réelle) : 160 °C/W typique, 180 °C/W maximum (jonction à soudure). La méthode de mesure électrique donne 80 °C/W typique, 90 °C/W maximum.

2.2 Valeurs maximales absolues

Le composant ne doit pas être utilisé au-delà des limites suivantes à une température de point de soudure de 25 °C :

• Dissipation de puissance : 175 mW
• Courant direct : 70 mA (continu), 100 mA crête (rapport cyclique 1/10, largeur d'impulsion 10 ms)
• Tension inverse : 5 V
• Décharge électrostatique (HBM) : 2000 V
• Température de fonctionnement : -40 °C à +100 °C
• Température de stockage : -40 °C à +100 °C
• Température de jonction : 120 °C

Il faut veiller à ce que la dissipation de puissance ne dépasse pas la valeur maximale absolue. Le courant maximal en fonctionnement doit être déterminé après mesure de la température du boîtier pour garantir que la température de jonction reste inférieure à la limite maximale.

3. Système de classification

3.1 Groupes de tension directe (IF=50 mA)

La tension directe est catégorisée en six groupes : B2 (1,9-2,0 V), C1 (2,0-2,1 V), C2 (2,1-2,2 V), D1 (2,2-2,3 V), D2 (2,3-2,4 V), E1 (2,4-2,5 V).

3.2 Groupes d'intensité lumineuse

Les groupes d'intensité sont définis comme M2 (1500-1800 mcd), N1 (1800-2300 mcd), N2 (2300-2800 mcd).

3.3 Groupes de longueur d'onde

Groupes de longueur d'onde dominante : F2 (627,5-630 nm), G1 (630-632,5 nm), G2 (632,5-635 nm).

Ces groupes permettent aux clients de sélectionner des composants avec des tolérances serrées pour une couleur et une luminosité cohérentes en production de masse. Le code de groupe sur l'étiquette du produit indique la combinaison exacte des rangs de VF, IV et longueur d'onde.

4. Courbes de performance

4.1 Tension directe en fonction du courant direct (courbe V-I)

La tension directe augmente de manière non linéaire avec le courant. À 1,9 V, le courant est presque nul ; à 2,5 V, le courant atteint environ 60 mA. La courbe indique une tension directe typique autour de 2,2 V à 50 mA.

4.2 Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct

L'intensité relative augmente presque linéairement avec le courant direct jusqu'à 60 mA. À 50 mA, l'intensité relative est d'environ 100 % (point de référence). La gradation par réduction de courant est efficace, mais noter que le décalage chromatique est minimal dans cette plage.

4.3 Effets de la température de jonction

Lorsque la température de jonction passe de -40 °C à 120 °C, l'intensité lumineuse relative diminue d'environ 20 % à 120 °C par rapport à la température ambiante. Le décalage de tension directe (ΔVF) est négatif avec la température, diminuant d'environ 0,2 V sur toute la plage. La longueur d'onde dominante se déplace légèrement (environ 4-5 nm) vers des longueurs d'onde plus longues lorsque la température augmente. Ces caractéristiques sont importantes pour la gestion thermique dans les environnements automobiles à haute température.

4.4 Dérating en fonction de la température de soudure

Le courant direct maximal doit être réduit lorsque la température du point de soudure augmente. À 100 °C de température de soudure, le courant admissible chute à environ 20 mA contre 70 mA à 25 °C.

4.5 Diagramme de rayonnement

Le diagramme de rayonnement montre un motif lambertien typique avec un angle de demi-puissance de ±60°, confirmant le large angle de vue de 120°. L'intensité est uniforme sur le cône d'émission.

4.6 Répartition spectrale

La répartition spectrale culmine à environ 630 nm avec une largeur totale à mi-hauteur (FWHM) d'environ 20-25 nm. Aucune émission secondaire n'est observée, garantissant la pureté de la couleur.

5. Informations mécaniques et sur le conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La DEL est encapsulée dans un boîtier PLCC4 de dimensions : longueur 3,50 mm, largeur 2,80 mm, hauteur 1,85 mm. Le boîtier comporte un repère de polarité (point) sur la vue de dessus indiquant la cathode. La vue de dessous montre quatre bornes : plot 1 (cathode), plot 2 (anode), plot 3 (anode), plot 4 (cathode) selon le schéma de polarité. La polarité est également indiquée par un chanfrein sur le coin du boîtier.

5.2 Configuration de plage de soudure recommandée

La configuration de plage PCB recommandée comprend quatre plages : deux plages d'anode internes (chacune 2,20 mm x 0,80 mm) et deux plages de cathode externes (chacune 2,60 mm x 0,80 mm). L'empreinte globale est de 4,60 mm x 1,60 mm avec un espacement de 0,70 mm entre les plages. Les tolérances sont de ±0,05 mm sauf indication contraire.

5.3 Bande transporteuse et bobine

Les composants sont fournis dans une bande transporteuse de 8 mm de large avec des trous d'entraînement au pas de 4 mm. Dimensions de la bande : largeur 8,00 mm, pas de poche 4,00 mm, taille de cavité 3,50 mm x 2,80 mm x 1,85 mm. Chaque bobine (diamètre 330 mm) contient 2000 pièces. Le moyeu de la bobine a un diamètre intérieur de 60 mm avec un trou de moyeu de 13,6 mm.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

Le profil de refusion recommandé (sans plomb) est le suivant :

• Vitesse de montée moyenne : 3 °C/s max de Tsmin (150 °C) à Tp
• Préchauffage : 150 °C à 200 °C pendant 60-120 secondes
• Temps au-dessus de 217 °C (TL) : 60 s max
• Température de crête (Tp) : 260 °C pendant 10 s max
• Descente de refroidissement : 6 °C/s max
• Temps de 25 °C à la crête : 8 min max

La soudure par refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois. Si plus de 24 heures s'écoulent entre deux soudures, les DEL peuvent absorber l'humidité et être endommagées. Ne pas appliquer de contrainte mécanique pendant le chauffage.

6.2 Soudure manuelle

Si une soudure manuelle est nécessaire, utiliser un fer à souder à moins de 300 °C pendant moins de 3 secondes, et une seule fois.

6.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Le niveau de sensibilité à l'humidité est de niveau 2. Avant d'ouvrir le sachet aluminium, stocker à ≤30 °C et ≤75 % HR jusqu'à un an à compter de la date de fabrication. Après ouverture, utiliser dans les 24 heures à ≤30 °C et ≤60 % HR. Si les conditions de stockage sont dépassées, un séchage à 60±5 °C pendant plus de 24 heures est requis.

7. Informations sur le conditionnement et la commande

Le produit est conditionné en bobines de 2000 pièces. Chaque bobine est scellée dans un sachet barrière à l'humidité avec un dessiccant et une carte indicatrice d'humidité. Le carton extérieur contient plusieurs bobines. Chaque bobine et sachet sont étiquetés avec le numéro de pièce, le numéro de spécification, le numéro de lot, le code de groupe, la quantité et le code de date. Le code de groupe encode les rangs spécifiques d'intensité lumineuse, de chromaticité (longueur d'onde) et de tension directe.

8. Recommandations d'application

8.1 Applications typiques

Éclairage intérieur automobile (indicateurs de tableau de bord, éclairage d'ambiance), éclairage extérieur (feux de freinage, clignotants, feux arrière), interrupteurs et indication de signal générale. Le large angle de vue et la haute luminosité le rendent adapté aux panneaux éclairés par les bords et au rétroéclairage.

8.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Compte tenu de la résistance thermique de 160 °C/W, un dissipateur thermique adéquat est nécessaire lors du fonctionnement proche du courant maximal. Maintenir la température du point de soudure en dessous de 100 °C pour garantir que la température de jonction reste inférieure à 120 °C.
• Limitation du courant :Toujours utiliser une résistance série ou un pilote à courant constant pour éviter les surintensités. De petites variations de tension provoquent de grandes variations de courant en raison de la pente raide de la courbe I-V.
• Protection contre les décharges électrostatiques :Le composant est évalué à 2 kV HBM. Utiliser des précautions ESD appropriées lors de la manipulation et de l'assemblage.
• Restrictions de soufre et d'halogènes :Maintenir la teneur en soufre en dessous de 100 ppm, le brome en dessous de 900 ppm, le chlore en dessous de 900 ppm et le total en dessous de 1500 ppm pour éviter la corrosion et la dégradation du flux lumineux.
• Composés organiques volatils (COV) :Éviter les adhésifs ou les composés d'enrobage qui dégagent des vapeurs organiques pouvant pénétrer l'encapsulant silicone et provoquer une décoloration.
• Nettoyage :L'alcool isopropylique est recommandé pour le nettoyage après soudure. Ne pas utiliser de nettoyage par ultrasons car cela pourrait endommager la DEL.

9. Comparaison technologique

Comparée aux DEL rouges conventionnelles basées sur GaAsP ou GaP, ce composant AlGaInP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée (typique 1500-2800 mcd à 50 mA) et une meilleure stabilité en température. Le boîtier PLCC4 monté en surface avec un large angle de vue de 120° offre une flexibilité de conception pour les modules automobiles à espace restreint. La qualification AEC-Q102 garantit qu'il répond aux exigences strictes de fiabilité automobile, y compris les chocs thermiques, les tests de durée de vie et le fonctionnement en haute humidité.

10. Foire aux questions

Q : Quel est le courant de fonctionnement maximal recommandé pour cette DEL ?
R : Le courant direct continu maximal absolu est de 70 mA, mais pour un fonctionnement fiable à long terme, un dérating doit être appliqué en fonction de la température ambiante et de la gestion thermique. Typiquement, 50 mA est un courant nominal sûr avec un dissipateur thermique adéquat.

Q : Cette DEL peut-elle être pilotée par un signal MLI ?
R : Oui, la DEL peut être modulée en largeur d'impulsion pour la gradation. S'assurer que le courant de crête ne dépasse pas 100 mA et que le rapport cyclique est limité pour maintenir la puissance moyenne en dessous de 175 mW.

Q : Quelle est la cohérence des couleurs entre les différents groupes de luminosité ?
R : Les groupes de longueur d'onde sont indépendants des groupes d'intensité. Les clients doivent sélectionner à la fois les groupes de longueur d'onde et d'intensité pour une couleur et une luminosité cohérentes. Le décalage typique de longueur d'onde avec le courant et la température est minime dans la plage spécifiée.

11. Cas d'utilisation pratiques

Cas 1 : Feu arrière combiné automobile
Les concepteurs ont utilisé 18 de ces DEL rouges dans une configuration 3 séries 6 parallèles pour un feu arrière. Chaque chaîne était pilotée à 40 mA avec un circuit intégré à courant constant. La simulation thermique a montré que la température de jonction restait inférieure à 85 °C sous une température ambiante de 50 °C. Le large angle de vue a éliminé le besoin d'optiques secondaires.

Cas 2 : Éclairage d'ambiance intérieur
Pour un éclairage d'accentuation de la console centrale, deux DEL ont été placées derrière un guide de lumière. L'angle d'émission de 120° a fourni un éclairage uniforme le long du guide. La faible tension directe a permis un pilotage direct à partir d'une alimentation de 3,3 V avec une résistance de 22 Ω par DEL, atteignant 1500 mcd par DEL à 30 mA.

12. Principe de fonctionnement

La DEL rouge utilise AlGaInP (Phosphure d'Aluminium, Gallium et Indium) comme matériau de couche active, qui est un semiconducteur à bande interdite directe. Lorsqu'elle est polarisée en direct, les électrons de la couche de type n se recombinent avec les trous de la couche de type p, libérant de l'énergie sous forme de photons. L'énergie de bande interdite de l'AlGaInP peut être ajustée en modifiant la composition d'indium pour émettre dans la région rouge (environ 630 nm). La structure multi-puits quantiques améliore l'efficacité de recombinaison, résultant en une intensité lumineuse élevée même à des courants modérés. Le substrat transparent et la conception optimisée de la puce améliorent l'extraction de la lumière.

13. Tendances de développement

La tendance pour les DEL rouges dans les applications automobiles est vers une efficacité plus élevée (lm/W) et des tailles de boîtier plus petites pour permettre des conceptions d'éclairage plus compactes. Les améliorations de la croissance épitaxiale de l'AlGaInP et de la mise en forme des puces continuent de pousser l'efficacité lumineuse au-delà de 100 lm/W pour le rouge. De plus, l'intégration de la protection ESD dans le boîtier devient courante. L'adoption de la norme AEC-Q102 et des normes similaires garantit que ces DEL peuvent résister aux environnements automobiles difficiles. Les développements futurs pourraient inclure des modules rouge-ambre-vert accordables à spectre complet utilisant plusieurs puces dans un seul boîtier PLCC.