DEL rouge 3,50x2,80x1,85mm PLCC4 - Tension directe 2,4V - Dissipation de puissance 196mW - Longueur d'onde 621nm - Spécifications techniques

1. Présentation du produit

1.1 Description générale

Ce produit est une diode électroluminescente (DEL) rouge haute performance fabriquée avec des couches épitaxiales AlGaInP sur un substrat. Elle est logée dans un boîtier standard PLCC-4 mesurant 3,50 mm × 2,80 mm × 1,85 mm. Le composant est conçu pour l'assemblage en technologie de montage en surface (SMT) et est qualifié selon les normes de qualité automobile (AEC-Q101), ce qui le rend adapté aux applications exigeantes telles que l'éclairage intérieur automobile et les interrupteurs. La DEL émet une couleur rouge profond avec une longueur d'onde dominante centrée autour de 621 nm et offre un angle de vue très large de 120°.

1.2 Caractéristiques

• Boîtier PLCC-4 (3,50 mm × 2,80 mm × 1,85 mm)
• Angle de vue extrêmement large (120°)
• Adapté à tous les procédés d'assemblage et de soudure SMT
• Disponible en bobine (2000 pièces/bobine)
• Niveau de sensibilité à l'humidité : Niveau 2 (selon IPC/JEDEC J-STD-020)
• Conformité aux directives RoHS et REACH
• Qualifié selon les tests de contrainte AEC-Q101 pour les semi-conducteurs discrets de qualité automobile
• Capacité de résistance aux décharges électrostatiques : 2000 V (HBM), avec un rendement >90%

1.3 Applications

• Éclairage intérieur automobile (plafonniers, liseuses, éclairage d'ambiance)
• Interrupteurs et voyants lumineux

2. Paramètres techniques

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

Le tableau suivant résume les principaux paramètres électriques et optiques mesurés à un courant direct de 50 mA (sauf indication contraire) :

La tension directe est mesurée avec une tolérance de ±0,1 V, et la tolérance d'intensité lumineuse est de ±10 %. Les coordonnées chromatiques (longueur d'onde dominante) ont une tolérance de ±0,5 nm.

2.2 Valeurs maximales absolues

Le composant ne doit pas être utilisé au-delà des valeurs maximales absolues indiquées ci-dessous. Le dépassement de ces limites peut entraîner des dommages permanents.

2.3 Plages de tri pour la tension directe, l'intensité lumineuse et la longueur d'onde dominante

Pour garantir des performances constantes, les DEL sont triées à un courant de test de 50 mA dans les catégories suivantes :

• Tension directe (V_F) :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), E2 (2,5–2,6 V), F1 (2,6–2,7 V), F2 (2,7–2,8 V).
• Intensité lumineuse (I_V) :N1 (1800–2300 mcd), N2 (2300–2800 mcd), O1 (2800–3500 mcd).
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :D2 (617,5–620 nm), E1 (620–622,5 nm), E2 (622,5–625 nm).

2.4 Caractéristiques thermiques

La résistance thermique de la jonction au point de soudure (R_{th J-S}) est au maximum de 130 °C/W. Une gestion thermique appropriée est essentielle pour maintenir la température de jonction en dessous de 120 °C. À des températures élevées, la tension directe diminue et l'intensité lumineuse chute. Les concepteurs doivent assurer un refroidissement adéquat, surtout lorsqu'ils fonctionnent à des courants proches de la valeur maximale (70 mA).

3. Courbes de performance

Les caractéristiques optiques et électriques typiques sont illustrées dans les figures suivantes (reportez-vous à la fiche technique pour les détails graphiques) :

• Tension directe en fonction du courant direct (Fig. 1-7) :La tension directe augmente de manière non linéaire avec le courant, passant d'environ 2,20 V à 0 mA à 2,60 V à 150 mA (condition impulsionnelle). Au courant de test de 50 mA, V_Fest typiquement de 2,4 V.
• Intensité relative en fonction du courant direct (Fig. 1-8) :L'intensité lumineuse relative augmente presque linéairement avec le courant direct jusqu'à 70 mA. À 70 mA, l'intensité est environ 80 % plus élevée qu'à 20 mA.
• Température de soudure en fonction de l'intensité relative (Fig. 1-9) :Lorsque la température ambiante ou du point de soudure augmente de 20 °C à 120 °C, l'intensité relative diminue d'environ 15 %. Un déclassement thermique est nécessaire pour un fonctionnement à haute température.
• Température de soudure en fonction du courant direct (Fig. 1-10) :Pour éviter de dépasser la température de jonction maximale, le courant direct doit être déclassé à mesure que la température de soudure augmente. À 100 °C, le courant maximal autorisé est d'environ 40 mA.
• Tension directe en fonction de la température de soudure (Fig. 1-11) :La tension directe diminue linéairement avec la température à un taux d'environ –2 mV/°C.
• Diagramme de rayonnement (Fig. 1-12) :Le composant présente un diagramme de rayonnement de type lambertien avec un angle de demi-intensité large de 120°, fournissant un éclairage uniforme.
• Courant direct en fonction de la longueur d'onde dominante (Fig. 1-13) :La longueur d'onde dominante se déplace légèrement vers des longueurs d'onde plus longues (décalage vers le rouge) lorsque le courant augmente. À 70 mA, le décalage est d'environ +2 nm par rapport à 10 mA.
• Distribution spectrale (Fig. 1-14) :Le spectre d'émission culmine à environ 621 nm avec une largeur totale à mi-hauteur (FWHM) d'environ 20 nm. La couleur est un rouge saturé.

4. Boîtier mécanique

4.1 Dimensions du boîtier

La DEL est conditionnée dans un boîtier PLCC-4 de 3,50 mm × 2,80 mm × 1,85 mm. La vue de dessus montre une forme rectangulaire avec une lentille en silicone transparent sur le dessus. La cathode et l'anode sont indiquées sur la vue de dessous par un coin chanfreiné (cathode) et un repère de positionnement. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance de ±0,2 mm sauf indication contraire.

4.2 Motif de soudure (motif de terre recommandé)

Le motif de terre recommandé pour la conception de circuits imprimés est fourni pour assurer une formation correcte des joints de soudure et une dissipation thermique. Le motif se compose de deux plots rectangulaires (2,40 mm × 1,60 mm) avec un pas de 4,60 mm entre eux. La surface totale de cuivre doit être maximisée pour améliorer les performances thermiques.

4.3 Identification de polarité

La cathode est indiquée par une petite encoche ou un chanfrein sur le corps du boîtier dans la vue de dessous. La configuration des broches est : broche 1 (anode) et broche 2 (cathode) d'un côté, et broche 3 (anode) et broche 4 (cathode) du côté opposé. Reportez-vous à la fiche technique pour l'orientation exacte.

5. Assemblage et soudure

5.1 Profil de soudure par refusion

La DEL est conçue pour résister à la soudure par refusion selon le profil suivant (basé sur JEDEC J-STD-020) :

La soudure par refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois. Si l'intervalle entre deux cycles de soudure dépasse 24 heures, les DEL doivent être cuites (60 °C, 24 h) pour éviter les dommages dus à l'humidité.

5.2 Soudure manuelle

Si une soudure manuelle est nécessaire, utilisez un fer à souder avec une température inférieure à 300 °C et un temps de maintien inférieur à 3 secondes. Une seule opération de soudure manuelle est autorisée.

5.3 Précautions de manipulation et de traitement

• N'appliquez pas de pression excessive sur la lentille en silicone. Utilisez des buses de pick-and-place conçues pour les DEL encapsulées en silicone.
• Évitez de monter la DEL sur des sections de PCB voilées ou non coplanaires.
• Après la soudure, laissez la carte refroidir progressivement ; ne refroidissez pas forcément avec de l'air ou du liquide.
• N'effectuez aucune flexion ou torsion du PCB après la soudure.
• Utilisez uniquement des solvants de nettoyage recommandés (alcool isopropylique). Le nettoyage par ultrasons n'est pas recommandé car il pourrait endommager la DEL.

6. Emballage et stockage

6.1 Spécification d'emballage

Les DEL sont fournies dans un emballage en bande et bobine avec les détails suivants :

• Quantité : 2000 pièces par bobine.
• Bande porteuse : largeur 8 mm, pas de poche 4,0 mm, avec bande de couverture.
• Bobine : diamètre 330 mm, diamètre du moyeu 100 mm, trou de broche 13 mm.

6.2 Informations sur l'étiquette

Chaque bobine porte une étiquette avec le numéro de pièce, le numéro de spécification, le numéro de lot, le code de tri (pour VF, IV, longueur d'onde), la quantité et le code de date.

6.3 Sac barrière à l'humidité et conditions de stockage

Les DEL sont scellées dans un sac barrière à l'humidité (MBB) avec un dessiccant. Conditions de stockage :

7. Tests de fiabilité

7.1 Éléments et conditions des tests

La DEL a été soumise aux tests de fiabilité suivants conformément aux normes indiquées. Chaque test a été effectué sur 20 échantillons avec un critère d'acceptation de 0 défaillance (0/1).

7.2 Critères de défaillance

Un composant est considéré comme défaillant s'il dépasse les limites suivantes après le test :

• Tension directe à 50 mA : > 1,1 × limite supérieure de spécification (L.S.S.)
• Courant inverse à 5 V : > 2,0 × L.S.S.
• Flux lumineux à 50 mA : <<0,7 × limite inférieure de spécification (L.I.S.)

8. Considérations de conception applicative

Pour obtenir des performances et une fiabilité optimales, les directives de conception suivantes doivent être suivies :

• Limitation de courant :Une résistance série est obligatoire pour limiter le courant direct à un maximum de 70 mA. Même une petite variation de la tension d'alimentation peut entraîner une grande variation de courant en raison de la courbe IV abrupte.
• Protection contre la tension inverse :La DEL a une tension inverse maximale de seulement 5 V. Assurez-vous que le circuit n'applique pas de polarisation inverse pendant le fonctionnement ou les transitoires de commutation.
• Gestion thermique :À 50 mA, la dissipation de puissance est d'environ 120 mW (V_Ftypique 2,4 V). Avec une résistance thermique de 130 °C/W, l'élévation de température de jonction est de 15,6 °C au-dessus du point de soudure. Pour les températures ambiantes élevées, déclassez le courant en conséquence.
• Protection ESD :Bien que la DEL puisse supporter 2000 V HBM, il est recommandé d'utiliser des dispositifs de protection ESD (par exemple, des diodes Zener) dans le circuit si le système est sujet aux décharges électrostatiques.
• Compatibilité chimique :Évitez d'utiliser des matériaux contenant du soufre, du brome, du chlore ou des composés organiques volatils (COV) qui peuvent dégazer et attaquer l'encapsulation en silicone. La concentration de soufre dans l'environnement ne doit pas dépasser 100 ppm, et les halogènes (Br, Cl) individuellement en dessous de 900 ppm, total en dessous de 1500 ppm.
• Nettoyage :Si un nettoyage est nécessaire après la soudure, utilisez de l'alcool isopropylique. N'utilisez pas de nettoyage par ultrasons car cela pourrait endommager les liaisons de fil.

9. Avantages comparatifs

Par rapport aux DEL rouges standard de taille de boîtier similaire, ce composant offre plusieurs avantages distincts :

• Angle de vue large :120° (contre 60°–90° typiques) le rend idéal pour un éclairage intérieur uniforme.
• Haute luminosité :Jusqu'à 3500 mcd à 50 mA, permettant une utilisation dans des applications visibles en plein jour.
• Qualification automobile :La conformité AEC-Q101 garantit la robustesse dans des conditions automobiles sévères (températures extrêmes, vibrations, humidité élevée).
• Faible résistance thermique :130 °C/W est compétitif pour un boîtier plastique, permettant un fonctionnement à courant plus élevé avec un refroidissement adéquat.
• Tolérance étroite de longueur d'onde :Le tri en lots de 2,5 nm assure une cohérence de couleur pour les voyants d'interrupteur.

10. Foire aux questions (FAQ)

1. Q : Quel est le courant direct continu maximal ?R : Le maximum absolu est de 70 mA. Pour un fonctionnement fiable à long terme, il est recommandé de rester en dessous de 60 mA dans les environnements à haute température.
2. Q : Puis-je alimenter la DEL sans résistance ?R : Non. Une résistance de limitation de courant est essentielle pour éviter l'emballement thermique. Même une source de tension constante n'est pas recommandée car V_Fvarie avec la température.
3. Q : Comment dois-je stocker les DEL non utilisées ?R : Conservez-les dans le sac barrière à l'humidité non ouvert à ≤30 °C et ≤75 % HR. Une fois ouvert, utilisez dans les 24 heures ou faites cuire avant l'assemblage.
4. Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde dominante et la longueur d'onde de crête ?R : La longueur d'onde dominante est la couleur perçue par l'humain (pour les DEL rouges, elle est généralement proche du pic). La longueur d'onde dominante est mesurée selon les normes CIE ; pour ce produit, elle va de 617,5 à 625 nm.
5. Q : Puis-je utiliser cette DEL pour l'éclairage automobile extérieur ?R : Ce composant est spécifié pour des applications intérieures. Pour une utilisation extérieure (par exemple, feux arrière), des tests environnementaux supplémentaires (UV, pénétration d'eau) peuvent être nécessaires.
6. Q : Pourquoi la lentille en silicone est-elle molle ?R : Le silicone est choisi pour son excellente transmission de la lumière et sa stabilité à haute température. Cependant, il est plus mou que l'époxy ; évitez de toucher la lentille avec des objets pointus.

11. Cas d'application pratiques

Cas 1 : Plafonnier automobile

Une seule DEL peut remplacer une ampoule à incandescence traditionnelle dans un plafonnier. Avec un courant de 50 mA, la DEL délivre ~2,9 cd, suffisant pour éclairer l'intérieur d'une petite voiture. Un angle de vue large assure une répartition uniforme de la lumière. Une résistance de 18 Ω (pour une alimentation de 12 V) limite le courant à ~50 mA, en supposant une V_Ftypique de 2,4 V. La DEL peut être montée sur un PCB à noyau d'aluminium (MCPCB) pour le refroidissement.

Cas 2 : Rétroéclairage d'interrupteur

Pour un interrupteur à bouton-poussoir, la DEL peut être placée derrière un bouton translucide. Avec un courant d'attaque plus faible (20 mA), l'intensité (~1,5 cd) est suffisante pour une indication ambiante. Cela réduit la consommation d'énergie et la génération de chaleur. Le petit boîtier PLCC-4 s'adapte bien aux PCB FR4 standard.

12. Principe de fonctionnement

La DEL est une source lumineuse à semi-conducteur basée sur le système de matériau AlGaInP (aluminium gallium indium phosphure). Lorsqu'une polarisation directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons de la face n se recombinent avec les trous de la face p dans la région active. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière) avec une longueur d'onde déterminée par l'énergie de bande interdite du composé AlGaInP. En contrôlant soigneusement la composition, l'émission est ajustée vers la partie rouge du spectre (~621 nm). Le boîtier PLCC-4 utilise une lentille en silicone transparente pour améliorer l'extraction de la lumière et fournir un diagramme de rayonnement large.

13. Tendances de développement

La tendance dans l'éclairage intérieur automobile est vers une efficacité plus élevée, des boîtiers plus petits et une meilleure cohérence des couleurs. Les développements futurs pourraient inclure :

- Intégration de plusieurs DEL dans un seul boîtier pour des solutions RGB ou blanc réglable.

- Amélioration de la résistance thermique grâce à des conceptions de boîtier avancées (par exemple, utilisation de grilles de connexion métalliques ou de substrats en céramique).

- Niveaux de luminosité plus élevés pour prendre en charge les écrans lisibles en plein jour.

- Tolérances de tri plus strictes comme exigé par les systèmes d'éclairage adaptatifs.

- Utilisation accrue des DEL dans l'éclairage centré sur l'humain (HCL) pour le contrôle de l'ambiance.

Ce produit, avec sa qualification AEC-Q101 et son émission à grand angle, est bien positionné pour la prochaine génération d'éclairage intérieur automobile.