Fiche technique LED rouge PLCC-2 - Angle de vision 120° - 3550mcd @ 50mA - 2,2V - Grade Automobile - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED rouge haute performance, à montage en surface, dans un boîtier PLCC-2. Le composant est conçu principalement pour des applications exigeantes dans l'éclairage intérieur automobile, offrant une combinaison de rendement lumineux élevé, d'angle de vision large et d'une fiabilité robuste. Ses principaux avantages incluent la conformité aux normes automobiles strictes comme l'AEC-Q102, une excellente résistance au soufre (Classe A1), et l'adhésion aux directives environnementales telles que RoHS, REACH et les exigences sans halogène. Le marché cible est l'électronique automobile, spécifiquement pour l'éclairage d'ambiance intérieur, le rétroéclairage des commutateurs et autres fonctions d'indicateur où la fiabilité et des performances constantes dans des conditions difficiles sont primordiales.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et électriques

Les principales métriques de performance de la LED sont définies dans des conditions de test standard. La tension directe typique (V_F) est de 2,20V pour un courant direct (I_F) de 50mA, avec une plage spécifiée de 1,75V (Min) à 2,75V (Max). L'intensité lumineuse (I_V) est évaluée à 3550 millicandelas (mcd) typique dans la même condition de 50mA, avec un minimum de 2800 mcd et un maximum de 5600 mcd. La longueur d'onde dominante (λ_d) est centrée sur 615nm, définissant sa couleur rouge, avec une tolérance de ±1nm. Le dispositif présente un angle de vision (φ) très large de 120 degrés, assurant une bonne visibilité depuis des positions hors axe. Le courant direct absolu maximum est de 70mA, et le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en tension inverse.

2.2 Caractéristiques thermiques et fiabilité

La gestion thermique est cruciale pour la longévité de la LED. La résistance thermique jonction-soudure (R_{th JS}) a deux valeurs : 85 K/W (typique, réelle) et 60 K/W (typique, électrique). La température de jonction maximale admissible (T_J) est de 125°C, tandis que la plage de température de fonctionnement (T_opr) s'étend de -40°C à +110°C. Le dispositif peut supporter une température de soudage par refusion de 260°C pendant jusqu'à 30 secondes. Pour la protection contre les décharges électrostatiques (ESD), il est classé pour 2kV (Modèle du corps humain). La dissipation de puissance (P_d) est limitée à 192 mW.

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).

3.1 Classement par intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est catégorisée selon une structure de classement alphanumérique détaillée. Les classes vont de L1 (11,2-14 mcd) jusqu'à des classes à haut rendement comme GA (18000-22400 mcd). Le dispositif spécifique couvert par cette fiche technique, basé sur son classement typique de 3550 mcd, appartiendrait à la classe CA (2800-3550 mcd). Ce système permet aux concepteurs de sélectionner des composants avec des niveaux de luminosité étroitement contrôlés pour des applications d'éclairage uniforme.

3.2 Classement par longueur d'onde dominante

La longueur d'onde dominante, qui détermine la couleur perçue, est également classée. Les classes sont définies par des codes à quatre chiffres représentant les longueurs d'onde minimale et maximale en nanomètres. Par exemple, la classe '1215' couvre les longueurs d'onde de 612nm à 615nm. La longueur d'onde typique de 615nm du dispositif le place dans la classe '1518' (615-618 nm) ou potentiellement la classe '1215', selon le lot de production spécifique. Ce classement précis est crucial pour les applications nécessitant des points de couleur spécifiques ou du mélange de couleurs.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Courbe courant direct vs tension directe (Courbe I-V)

Le graphique fourni montre la relation entre le courant direct et la tension directe à 25°C. La courbe est caractéristique d'une diode, montrant une augmentation exponentielle du courant une fois que la tension directe dépasse un seuil (environ 1,7V pour cette LED). Cette courbe est essentielle pour concevoir le circuit de limitation de courant afin d'assurer un fonctionnement stable.

4.2 Caractéristiques thermiques

Plusieurs graphiques illustrent la variation des performances avec la température. Le graphiqueIntensité lumineuse relative vs Température de jonctionmontre que le rendement lumineux diminue lorsque la température augmente, un comportement typique des LED. Le graphiqueTension directe relative vs Température de jonctiondémontre que V_Fa un coefficient de température négatif, diminuant linéairement avec l'augmentation de la température. Les graphiquesLongueur d'onde dominante vs Température de jonctionetLongueur d'onde relative vs Température de jonctionmontrent un léger décalage de la longueur d'onde (typiquement quelques nanomètres) avec la température, ce qui est important pour les applications critiques en termes de couleur.

4.3 Distribution spectrale et diagramme de rayonnement

Le graphique deDistribution spectrale relativeconfirme la sortie monochromatique rouge, avec un pic autour de 615nm et très peu d'émission dans d'autres parties du spectre. LeDiagramme caractéristique typique de rayonnement(non entièrement détaillé dans l'extrait) montrerait typiquement la distribution spatiale de la lumière, illustrant l'angle de vision de 120° où l'intensité tombe à la moitié de sa valeur de crête.

4.4 Dérating et gestion des impulsions

LaCourbe de dérating du courant directest cruciale pour la fiabilité. Elle montre le courant direct continu maximal admissible en fonction de la température du plot de soudure (T_S). Par exemple, à une T_Sde 110°C, le I_Fmaximal est déclassé à 55mA. Le graphique deCapacité de gestion d'impulsion admissibledéfinit le courant d'impulsion maximal admissible non répétitif ou répétitif pour différentes largeurs d'impulsion (t_p) et cycles de service (D), ce qui est utile pour le gradateur PWM ou les conditions transitoires.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

La LED utilise un boîtier standard PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) pour montage en surface. Bien que les dimensions mécaniques exactes (longueur, largeur, hauteur) soient référencées dans la section 7 de la fiche technique mais non fournies dans l'extrait, ce type de boîtier est largement utilisé et permet un assemblage automatisé par pick-and-place. Le dispositif aura des marquages clairs d'anode et de cathode pour une orientation correcte sur le PCB. Un schéma de plots de soudure recommandé est fourni pour assurer une formation correcte des joints de soudure et une dissipation thermique pendant la refusion.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

Le dispositif est adapté aux procédés de soudage par refusion. Le profil spécifié permet une température de pic de 260°C pendant un maximum de 30 secondes. Les concepteurs doivent respecter ce profil pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique ou à la puce semi-conductrice. Les précautions d'utilisation incluent probablement des procédures de manipulation standard pour éviter les contraintes mécaniques sur les broches, la protection contre l'humidité (Niveau MSL 2) et l'évitement des décharges électrostatiques excessives. Les conditions de stockage appropriées doivent correspondre à la plage de température de stockage spécifiée de -40°C à +110°C dans un environnement sec.

7. Conditionnement et informations de commande

La référence de ce dispositif est 57-21R-UR0501H-AM. Les informations de commande et les détails de conditionnement (par exemple, spécifications de la bande et de la bobine, quantité par bobine) sont couverts dans les sections 6 et 10 de la fiche technique. La structure de la référence peut encoder des informations telles que la couleur (R pour Rouge), le type de boîtier et éventuellement les codes de classement, permettant une commande précise du niveau de performance requis.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

L'application principale estl'éclairage intérieur automobile. Cela inclut le rétroéclairage du tableau de bord, l'éclairage d'ambiance des planchers, le rétroéclairage des boutons de commande et des commutateurs, et les indicateurs d'état sur les consoles centrales. Sa qualification AEC-Q102 et sa robustesse au soufre la rendent particulièrement adaptée à l'environnement difficile à l'intérieur d'un véhicule, qui peut impliquer des températures élevées, des cycles thermiques et une exposition à des gaz corrosifs.

8.2 Considérations de conception

Lors de la conception avec cette LED, les ingénieurs doivent considérer plusieurs facteurs :
1. Alimentation en courant :Un pilote à courant constant est recommandé pour maintenir un rendement lumineux stable, car la luminosité de la LED est fonction du courant, et non de la tension. Le circuit doit limiter I_Fà 50mA pour un fonctionnement typique et ne jamais dépasser 70mA.
2. Gestion thermique :La conception du PCB doit faciliter la dissipation de la chaleur depuis les plots de soudure pour empêcher la température de jonction de dépasser 125°C, en particulier dans des environnements à température ambiante élevée. L'utilisation du schéma de plots recommandé et éventuellement de vias thermiques est conseillée.
3. Protection ESD :Bien que classé pour 2kV HBM, la mise en œuvre d'une protection ESD de base sur les lignes d'entrée est une bonne pratique, en particulier pendant la manipulation et l'assemblage.
4. Conception optique :L'angle de vision de 120° fournit une émission large. Pour une lumière focalisée, des optiques secondaires (lentilles) peuvent être nécessaires.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux LED de grade commercial standard, les principaux points de différenciation de ce dispositif sont ses certifications de fiabilité de grade automobile. La qualification AEC-Q102 implique une série de tests rigoureux pour le fonctionnement à haute température, les chocs thermiques, la résistance à l'humidité et la longévité. Le classement de robustesse au soufre Classe A1 indique une résistance supérieure aux atmosphères contenant du soufre, qui est un mode de défaillance courant dans les environnements automobiles en raison de certains composés de caoutchouc et de lubrifiant. La large plage de température de fonctionnement (-40°C à +110°C) dépasse celle des LED grand public typiques, garantissant la fonctionnalité dans toutes les conditions climatiques qu'un véhicule peut rencontrer.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED directement avec une alimentation 3,3V ?
R : Non. La tension directe typique est de 2,2V, mais elle peut être aussi basse que 1,75V. La connecter directement à une source 3,3V sans résistance de limitation de courant ou pilote provoquerait un courant excessif, risquant de dépasser la valeur absolue maximale de 70mA et de détruire la LED. Une résistance en série ou un pilote à courant constant est obligatoire.

Q : Comment le rendement lumineux change-t-il si je l'alimente à 30mA au lieu de 50mA ?
R : En se référant au graphiqueIntensité lumineuse relative vs Courant direct, la sortie n'est pas proportionnelle linéairement au courant. À 30mA, l'intensité relative est d'environ 0,6 (ou 60%) de sa valeur à 50mA. Par conséquent, l'intensité lumineuse serait d'environ 2130 mcd (0,6 * 3550 mcd).

Q : Cette LED est-elle adaptée au gradateur PWM ?
R : Oui, les LED sont idéales pour le gradateur PWM. Le graphique deCapacité de gestion d'impulsion admissibledoit être consulté pour s'assurer que le courant de crête choisi, la largeur d'impulsion et le cycle de service sont dans les limites de fonctionnement sûres. Typiquement, pour des fréquences de gradation supérieures à 100Hz, le graphique permet des courants d'impulsion supérieurs au maximum en DC, mais la puissance moyenne doit toujours être gérée.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un rétroéclairage de commutateur automobile.Un concepteur doit éclairer une rangée de 5 boutons-poussoirs sur une console centrale. Chaque commutateur nécessite un éclairage rouge uniforme et de faible niveau. Le concepteur sélectionne cette LED pour sa fiabilité. En utilisant une alimentation automobile 12V, un circuit est conçu où chaque LED est pilotée par un régulateur à courant constant dédié réglé à 50mA. Les LED sont placées sur le PCB derrière un guide de lumière pour distribuer uniformément le faisceau de 120° sur l'icône du commutateur. L'analyse thermique confirme que dans le pire cas de température d'habitacle de 85°C, la température du plot de soudure reste inférieure à 100°C, maintenant le courant direct dans la limite déclassée du graphique, assurant ainsi une fiabilité à long terme.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons du matériau de type n se recombinent avec les trous du matériau de type p dans la région active. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par le gap énergétique des matériaux semi-conducteurs utilisés dans la construction de la puce LED. Dans cette LED rouge, des matériaux comme l'Arséniure de Gallium-Aluminium (AlGaAs) ou des composés similaires sont typiquement utilisés pour produire des photons avec une longueur d'onde autour de 615nm, que l'œil humain perçoit comme rouge.

13. Tendances et évolutions technologiques

La tendance dans l'éclairage LED automobile va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), ce qui réduit la consommation d'énergie et la charge thermique. Il y a également une évolution vers des tailles de boîtier plus petites avec une densité de puissance plus élevée, permettant des conceptions plus compactes et stylées. De plus, l'intégration de l'électronique de contrôle directement avec le boîtier LED (par exemple, pilotes LED, circuits de protection) devient plus courante, simplifiant la conception du système pour les ingénieurs. La demande pour des gammes de couleurs encore plus larges et des indices de rendu des couleurs (IRC) plus élevés pour l'éclairage d'ambiance intérieur pousse également les avancées dans la technologie des phosphores et les conceptions multi-puces, bien que ce dispositif particulier soit une LED rouge monochromatique. Les normes de fiabilité continuent d'évoluer, avec des exigences de durée de vie plus longues et des tests pour de nouveaux facteurs de stress environnementaux.