LED Rouge 3,0x3,0x0,55 mm – Tension directe 2,3 V – Puissance 1,09 W – Longueur d'onde dominante 612,5-625 nm – Fiche technique française

1. Présentation du produit

La RF-A4E31-R15H-S1 est une diode électroluminescente (LED) rouge haute performance conçue pour les applications exigeantes d'éclairage intérieur et extérieur automobile. Elle utilise une structure épitaxiale de pointe en AlGaInP (phosphure d'aluminium, de gallium et d'indium) déposée sur un substrat, offrant une luminosité et une fiabilité excellentes. Le composant est logé dans un boîtier EMC (Epoxy Molding Compound) compact de 3,0 mm × 3,0 mm × 0,55 mm, qui assure une gestion thermique supérieure et une robustesse mécanique.

Cette LED est qualifiée selon le test de contrainte AEC‑Q102 pour les semiconducteurs discrets de grade automobile, ce qui la rend adaptée aux environnements sévères. Elle offre un angle de vue extrêmement large de 120°, garantissant une distribution lumineuse uniforme. Le produit est conforme à la directive RoHS et possède un niveau de sensibilité à l'humidité de 2 (MSL‑2). Il est fourni sur bobine (4000 pièces par bobine) pour un assemblage en surface efficace.

2. Paramètres techniques

2.1 Caractéristiques électriques et optiques (à Ts=25 °C, IF=350 mA)

Le tableau suivant résume les principaux paramètres électriques et optiques mesurés en régime pulsé à 25 °C :

• Tension directe (VF_F) : Min 2,0 V, Typ 2,3 V, Max 2,6 V à IF=350 mA (tolérance de mesure ±0,1 V).
• Courant inverse (IR_R) : ≤10 µA à VR_R=5 V.
• Flux lumineux (ΦV) : Min 55,3 lm, Max 93,2 lm à IF=350 mA (tolérance ±10%).
• Longueur d'onde dominante (λD_D) : Min 612,5 nm, Max 625 nm à IF=350 mA.
• Angle de vue (2θ1/2_1/2) : Typ 120°.
• Résistance thermique (jonction à soudure) : Rth JS real_{Rth JS real} Typ 12 °C/W (Max 19 °C/W) ; Rth JS el_{Rth JS el} Typ 6 °C/W (Max 10 °C/W) – mesuré à 350 mA, 25 °C.

À 25 °C, le rendement de conversion photoélectrique ηe_eest de 47% (mode pulsé). La dissipation de puissance maximale est de 1092 mW, et le courant direct maximal est de 420 mA (700 mA en crête avec un rapport cyclique de 1/10, largeur d'impulsion 10 ms). La température de jonction ne doit pas dépasser 150 °C.

2.2 Valeurs maximales absolues

Le composant doit être utilisé dans les limites suivantes :

• Dissipation de puissance (Ptot_D): 1092 mW
• Courant direct (IF_F): 420 mA
• Courant direct de crête (IFM_FP): 700 mA
• Tension inverse (VR_R): 5 V
• ESD (HBM) : 2000 V
• Température de fonctionnement (Topr_OPR): −40 à +125 °C
• Température de stockage (Tstg_STG): −40 à +125 °C
• Température de jonction (Tj_J): 150 °C

3. Système de regroupement (binning)

3.1 Regroupement de tension directe et de flux lumineux (IF=350 mA)

La LED est classée dans des groupes basés sur la tension directe (VF_F) et le flux lumineux (ΦV) :

• V_FGroupes de tension (VF) : C0 (2,0–2,2), D0 (2,2–2,4), E0 (2,4–2,6).
• Groupes de flux lumineux (lm) : PA (55,3–61,2), PB (61,2–67,8), QA (67,8–75,3), QB (75,3–83,7), RA (83,7–93,2).
• Groupes de longueur d'onde (nm) : C2 (612,5–615), D1 (615–617,5), D2 (617,5–620), E1 (620–622,5), E2 (622,5–625).

Les clients peuvent spécifier les combinaisons de groupes requises pour garantir des performances cohérentes dans leurs applications.

4. Courbes de performance

Les caractéristiques optiques typiques suivantes sont fournies comme référence de conception. Toutes les courbes sont mesurées à 25 °C sauf indication contraire.

4.1 Tension directe en fonction du courant direct (Fig. 1‑6)

À faible courant, la tension directe augmente fortement d'environ 1,6 V à 0 mA à 2,0 V à 50 mA ; au-dessus de 100 mA, la courbe devient quasi linéaire. La tension directe typique à 350 mA est de 2,3 V.

4.2 Courant direct en fonction du flux lumineux relatif (Fig. 1‑7)

Le flux lumineux relatif augmente presque linéairement avec le courant direct jusqu'à 350 mA, atteignant 100% du flux relatif à 350 mA. Au-delà de 350 mA, la pente s'aplatit progressivement en raison des effets thermiques.

4.3 Température de jonction en fonction du flux lumineux relatif (Fig. 1‑8)

Lorsque la température de jonction augmente de −40 °C à 150 °C, le flux lumineux relatif diminue d'environ 40%. À 125 °C, le flux chute à environ 70% de la valeur à 25 °C.

4.4 Température de soudure en fonction du courant direct (Fig. 1‑9)

Pour éviter de dépasser la température de jonction maximale, le courant direct doit être réduit lorsque la température de soudure dépasse 25 °C. À une température de soudure de 125 °C, le courant maximal autorisé est d'environ 150 mA.

4.5 Variation de tension en fonction de la température de jonction (Fig. 1‑10)

La variation de tension directe (ΔVF_F) est approximativement linéaire avec la température : environ −0,3 V à 150 °C et +0,3 V à −40 °C par rapport à 25 °C.

4.6 Diagramme de rayonnement (Fig. 1‑11)

La LED émet une lumière avec une distribution large de type lambertien. L'intensité lumineuse relative à ±60° est d'environ 50% de l'intensité axiale, correspondant à une largeur à mi-hauteur (FWHM) de 120°.

4.7 Variation de la longueur d'onde dominante en fonction de la température de jonction (Fig. 1‑12)

La longueur d'onde dominante se déplace vers des longueurs d'onde plus longues lorsque la température augmente. À 150 °C, le décalage est d'environ +8 nm par rapport à 25 °C ; à −40 °C, le décalage est d'environ −7 nm.

4.8 Distribution spectrale (Fig. 1‑13)

La longueur d'onde d'émission maximale est d'environ 620 nm avec une largeur à mi-hauteur (FWHM) étroite d'environ 20 nm. Le spectre ne présente pas de pics secondaires significatifs, garantissant une couleur rouge pure.

5. Informations sur le boîtier mécanique

5.1 Dimensions du boîtier

Le composant est un boîtier de montage en surface de 3,0 mm × 3,0 mm avec une hauteur totale de 0,55 mm. La surface supérieure est en silicone optiquement transparent, tandis que le dessous comporte un plot métallique pour la connexion thermique et électrique. La polarité est indiquée par une encoche sur un coin (cathode).

5.2 Configuration recommandée des plages de soudure

Pour obtenir de bonnes performances thermiques et électriques, le motif de cuivre recommandé sur le PCB est de 2,4 mm × 2,3 mm pour la plage anodique et de 1,5 mm × 0,65 mm pour la plage cathodique, avec un espacement de 0,55 mm. Toutes les dimensions sont à ±0,2 mm.

6. Instructions d'assemblage et de soudure

6.1 Profil de soudure par refusion

La LED est compatible avec le soudage par refusion SMT standard. Un maximum de deux cycles de refusion est autorisé. Les paramètres de profil recommandés sont :

• Préchauffage : 150 °C → 200 °C, 60–120 s
• Temps au-dessus de 217 °C (TL_L): max 60 s
• Température de crête (TP_P): 260 °C, temps de maintien ≤10 s (à moins de 5 °C du pic, max 30 s)
• Vitesse de montée : ≤3 °C/s (de TSmax_Smaxà TP_P)
• Vitesse de refroidissement : ≤6 °C/s
• Temps total de 25 °C à TP_P: ≤8 min

Si plus de 24 h s'écoulent entre deux refusions, les LED doivent être ré-étuvées pour éviter les dommages dus à l'humidité.

6.2 Manipulation et nettoyage

L'encapsulation en silicone est souple ; évitez toute pression mécanique sur la lentille. Utilisez uniquement de l'alcool isopropylique pour le nettoyage. Le nettoyage par ultrasons est déconseillé. N'utilisez pas d'adhésifs qui dégagent des vapeurs organiques, car ils peuvent décolorer le silicone.

7. Informations sur l'emballage et la commande

Les LED sont conditionnées dans des sachets antistatiques barrière contre l'humidité. Chaque bobine contient 4000 pièces. La bande porteuse (largeur 8 mm) a les dimensions : A0₀= 3,30 mm, B0₀= 3,50 mm, K0₀= 0,90 mm. Le diamètre de la bobine est de 180 mm. Les étiquettes incluent le numéro de pièce, le numéro de lot, le code de groupe, la quantité et la date. Conditions de stockage avant ouverture du sachet : ≤30 °C et ≤75% HR jusqu'à 1 an. Après ouverture, utiliser dans les 24 h ou étuver à 60±5 °C pendant ≥24 h.

8. Notes d'application

8.1 Applications typiques

Cette LED rouge est idéale pour l'éclairage intérieur automobile (combiné d'instruments, éclairage d'ambiance) et l'éclairage extérieur (feux arrière, feux stop, clignotants). Sa luminosité élevée et son large angle de vue conviennent également aux applications d'indicateurs et de signalisation polyvalentes où la pureté de la couleur rouge est critique.

8.2 Gestion thermique

Étant donné que le flux lumineux et la longueur d'onde de la LED dépendent de la température de jonction, un dissipateur thermique approprié est essentiel. La résistance thermique du PCB et de tout dissipateur supplémentaire doit être conçue pour maintenir Tj_Jen dessous de 150 °C dans les conditions de fonctionnement les plus défavorables. Le plot de soudure doit être connecté à une grande surface de cuivre.

8.3 Réduction du courant

Lors du fonctionnement à des températures ambiantes élevées, le courant direct doit être réduit conformément à la courbe température de soudure en fonction du courant direct. Par exemple, à Ts_s= 100 °C, le courant direct maximal autorisé est d'environ 200 mA.

9. Comparaison technique

Par rapport aux LED rouges standard basées sur AlGaAs ou GaAsP, la technologie AlGaInP utilisée dans ce composant offre un rendement lumineux plus élevé et une meilleure stabilité en température. Le large angle de vue de 120° est significativement plus grand que celui de nombreuses LED rouges concurrentes de 3,0 mm × 3,0 mm qui ont généralement un angle à mi-hauteur de 90° à 100°. La qualification AEC‑Q102 offre une fiabilité accrue pour une utilisation automobile, avec des tests de contrainte plus stricts que les équivalents de qualité commerciale.

10. Foire aux questions

Q1 : Cette LED peut-elle être utilisée à des courants supérieurs à 420 mA ?
Non. La valeur maximale absolue pour le courant direct est de 420 mA (700 mA en crête avec rapport cyclique). Un fonctionnement au-dessus de cette limite entraînera des dommages permanents.

Q2 : Quelle est la durée de vie typique de cette LED ?
Bien qu'elle ne soit pas directement spécifiée dans la fiche technique, les LED qualifiées AEC‑Q102 ont généralement de très longues durées de vie (>50 000 h) lorsqu'elles sont utilisées dans les limites nominales et avec une gestion thermique appropriée.

Q3 : Comment gérer la sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD) ?
Le composant est classé pour 2 kV HBM. Utilisez les précautions ESD standard : bracelets de mise à la terre, postes de travail conducteurs et emballages antistatiques.

Q4 : Puis-je mélanger différents groupes de flux dans la même application ?
Le mélange de groupes peut entraîner des différences de luminosité visibles. Il est recommandé d'utiliser un seul groupe pour une apparence uniforme, sauf si l'application tolère une variation.

11. Étude de cas de conception

Feu arrière combiné automobile (RCL)
Un client a conçu un module de LED rouges pour un feu stop en utilisant 6 pièces de RF‑A4E31‑R15H‑S1. Les LED étaient disposées en 3 chaînes série de 2 parallèles (3S2P) pour obtenir une compatibilité 12 V. Chaque chaîne était alimentée à 350 mA total (175 mA par LED) avec un driver à courant constant dédié. Un PCB à noyau de cuivre (épaisseur 1,6 mm, cuivre 2 oz) a été utilisé pour maintenir la température de soudure en dessous de 85 °C. Le module a passé avec succès les tests de choc thermique (−40 °C à 125 °C, 1000 cycles) et les tests d'humidité (85 °C/85% HR, 1000 h) sans défaillance.

12. Principe de fonctionnement

La LED est basée sur une couche active AlGaInP à double hétérostructure déposée sur un substrat transparent (GaAs). Lorsqu'une polarisation directe est appliquée, les électrons et les trous se recombinent de manière radiative dans la région active, émettant des photons dont l'énergie correspond à la bande interdite du matériau (~2,0 eV, donnant une lumière rouge ~620 nm). Le boîtier EMC encapsule la puce et fournit une lentille pour extraire efficacement la lumière. La dissipation thermique se fait par le plot inférieur large et les pistes de cuivre du PCB.

13. Tendances technologiques et perspectives

La technologie AlGaInP continue de progresser en efficacité et en stabilité thermique. Les tendances futures incluent des groupes de flux plus élevés grâce à une croissance épitaxiale améliorée et une meilleure conception de la puce (par exemple, substrats texturés). Pour les applications automobiles, l'adoption de la qualification AEC‑Q102 devient la norme, et cette LED répond déjà à cette norme. La miniaturisation (par exemple, boîtiers 2,0 mm × 2,0 mm) est une tendance en cours, mais le format 3,0 mm × 3,0 mm reste populaire pour les LED rouges de forte puissance en raison de son équilibre entre la gestion de puissance et la surface d'extraction de lumière.