LED Orange PLCC2 2,2x1,4x1,3mm - Tension directe 1,8V - Puissance 69mW - Longueur d'onde dominante 605nm - Fiche technique

1. Présentation du produit

La RF-AURB14TS-AA-B est une LED montée en surface haute performance dans un boîtier PLCC2, conçue pour les applications automobiles et industrielles exigeantes. Le dispositif utilise la technologie épitaxiale avancée AlGaInP (Aluminium Gallium Indium Phosphure) sur un substrat pour générer une lumière orange saturée avec une longueur d'onde dominante centrée à 605 nm. Le boîtier compact mesure 2,2 mm × 1,4 mm × 1,3 mm, ce qui le rend adapté aux conceptions à espace limité tout en offrant une excellente dissipation thermique via le plot thermique inférieur.

Les caractéristiques clés incluent un angle de vue extrêmement large de 120°, une compatibilité avec tous les processus d'assemblage SMT, et la conformité aux directives RoHS et REACH. Le plan de test de qualification du produit est basé sur le test de qualification de contrainte AEC-Q101 pour les semi-conducteurs discrets de qualité automobile, garantissant une fiabilité robuste dans des conditions difficiles. Le niveau de sensibilité à l'humidité est classé au niveau 2, nécessitant une manipulation prudente après ouverture de l'emballage scellé.

1.1 Caractéristiques

• Boîtier standard PLCC2 pour un montage automatique facile
• Angle de vue extrêmement large de 120° pour une répartition uniforme de la lumière
• Adapté à tous les processus d'assemblage et de soudure SMT (refusion, vague, soudure manuelle)
• Disponible en bande et bobine pour la fabrication automatisée
• Niveau de sensibilité à l'humidité : Niveau 2 (selon J-STD-033)
• Conforme aux normes environnementales RoHS et REACH
• Qualifié selon AEC-Q101 pour les applications automobiles

1.2 Applications

Application principale : éclairage intérieur automobile, y compris les indicateurs du tableau de bord, le rétroéclairage du système d'infodivertissement, les bandes d'éclairage ambiant et l'éclairage des boutons. L'angle de vue large et l'intensité lumineuse élevée (jusqu'à 120 mcd à 5 mA) garantissent une excellente visibilité et un attrait esthétique dans l'habitacle du véhicule.

2. Paramètres techniques

Toutes les caractéristiques électriques et optiques sont mesurées à une température de soudure de 25°C sauf indication contraire. La LED est conçue pour fonctionner à un courant direct de 5 mA pour les applications typiques, avec une valeur maximale absolue de 30 mA DC.

La tension directe de cette LED est relativement faible par rapport aux technologies concurrentes, avec une valeur typique de 1,8 V à 5 mA. Cette basse tension permet un pilotage direct à partir de rails d'alimentation basse tension et réduit la dissipation de puissance dans la LED elle-même. Le courant inverse est limité à 10 µA sous 5 V de polarisation inverse, garantissant une fuite négligeable en conditions de polarité inverse.

L'intensité lumineuse est classée en lots de 65 à 120 mcd à 5 mA, fournissant trois grades d'intensité (F1, F2, G1). La longueur d'onde dominante est strictement contrôlée dans une plage de 7,5 nm (602,5–610 nm), avec un centre à 605 nm, correspondant à une teinte orange saturée. L'angle de vue large de 120° rend la LED idéale pour les applications nécessitant un éclairage de grande surface sans points chauds.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues ne doivent jamais être dépassées pendant le fonctionnement. La LED peut supporter un courant direct de crête de 100 mA avec un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 10 ms, ce qui est utile pour les schémas de pilotage multiplexés. La limite de température de jonction de 120°C nécessite une gestion thermique appropriée ; la résistance thermique (jonction au plot de soudure) est spécifiée à 300°C/W maximum, donc pour une dissipation de puissance de 69 mW, l'élévation de température au-dessus du point de soudure est d'environ 20,7°C. Cela permet à la LED de fonctionner en toute sécurité même à des températures ambiantes élevées allant jusqu'à 100°C.

3. Système de classement pour la tension directe, l'intensité lumineuse et la longueur d'onde dominante

Pour garantir des performances optiques et électriques cohérentes, cette LED est triée en lots en fonction de la tension directe, de l'intensité lumineuse et de la longueur d'onde dominante. Le système de classement permet aux clients de sélectionner des dispositifs aux caractéristiques étroitement appariées pour un éclairage uniforme dans les applications multi-LED.

3.1 Lots de tension directe (à IF=5mA)

La tension directe est divisée en six lots : A2 (1,7–1,8 V), B1 (1,8–1,9 V), B2 (1,9–2,0 V), C1 (2,0–2,1 V), C2 (2,1–2,2 V) et D1 (2,2–2,3 V). La tension typique de 1,8 V se trouve dans le lot B1. Le choix d'un lot de tension étroit réduit la variation du partage de courant lorsque les LED sont connectées en parallèle.

3.2 Lots d'intensité lumineuse (à IF=5mA)

Trois lots d'intensité sont définis : F1 (65–80 mcd), F2 (80–100 mcd) et G1 (100–120 mcd). La valeur typique de 100 mcd se situe à la limite de F2 et G1. Pour une luminosité maximale, sélectionnez G1 ; pour les applications sensibles au coût, F1 peut suffire.

3.3 Lots de longueur d'onde dominante (à IF=5mA)

Trois lots de longueur d'onde couvrent le spectre orange : A2 (602,5–605 nm), B1 (605–607,5 nm) et B2 (607,5–610 nm). La valeur typique de 605 nm est la limite inférieure du lot B1. Un contrôle serré de la longueur d'onde assure la cohérence des couleurs d'un lot de production à l'autre.

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes typiques des caractéristiques optiques fournies dans la fiche technique donnent un aperçu du comportement de la LED dans diverses conditions de fonctionnement. La compréhension de ces courbes est essentielle pour une conception de circuit et une gestion thermique appropriées.

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

La figure 1-6 montre la relation exponentielle typique des LED. À 1,5 V, le courant est négligeable ; à 1,7 V, le courant augmente fortement jusqu'à environ 2 mA ; à 1,9 V, le courant atteint environ 10 mA. Cette pente raide souligne la nécessité d'une régulation du courant plutôt que d'un pilotage en tension. Une petite variation de tension (0,2 V) peut entraîner une variation quintuple du courant, dépassant potentiellement la valeur maximale absolue.

4.2 Courant direct en fonction de l'intensité relative

La figure 1-7 illustre la relation quasi linéaire entre le courant direct et le rendement lumineux relatif jusqu'à 8 mA. Doubler le courant de 2 mA à 4 mA double approximativement le rendement lumineux. Au-delà de 5 mA, la courbe commence à saturer légèrement, indiquant que le rendement maximal se produit à des courants modérés.

4.3 Effets de la température sur le rendement lumineux et la tension directe

La figure 1-8 montre que lorsque la température de soudure augmente de la température ambiante à 120°C, le flux lumineux relatif chute d'environ 40 %. Cette chute thermique est typique des LED AlGaInP et doit être prise en compte dans les environnements à haute température tels que les intérieurs automobiles. La figure 1-10 indique que la tension directe diminue linéairement avec la température (environ -2 mV/°C). Ce coefficient de température négatif aide à réduire la dissipation de puissance à haute température mais nécessite également une limitation de courant prudente.

4.4 Courant direct maximal en fonction de la température de soudure

La figure 1-9 fournit une courbe de déclassement : à une température de soudure de 25°C, le courant direct maximal est de 30 mA ; à 100°C, il se réduit à environ 12 mA. Ce déclassement garantit que la température de jonction ne dépasse jamais 120°C. Les concepteurs doivent utiliser cette courbe pour déterminer le courant de fonctionnement sûr à la température ambiante prévue.

4.5 Diagramme de rayonnement et spectre

Le diagramme de rayonnement (figure 1-11) confirme un large motif d'émission lambertien avec un angle de demi-puissance de ±60°. Le spectre (figure 1-13) montre un pic d'émission étroit à environ 605 nm avec une largeur à mi-hauteur (FWHM) d'environ 20 nm, fournissant une couleur orange pure.

5. Dimensions mécaniques et conditionnement

5.1 Dessin du boîtier

Le boîtier de la LED est au format standard PLCC2 : 2,2 mm × 1,4 mm × 1,3 mm (L×l×H). La vue de dessus montre une fenêtre optique rectangulaire ; la vue de côté révèle l'épaisseur du boîtier. La vue de dessous indique deux plots d'anode et de cathode ainsi qu'un plot thermique central. La polarité est marquée par une encoche sur le boîtier (voir figure 1-4). Le motif de soudure recommandé (figure 1-5) comprend des plots de cuivre généreux pour la dissipation de chaleur et un alignement correct.

5.2 Conditionnement en bande et bobine

Les composants sont fournis dans une bande transporteuse de 8 mm de large sur des bobines de 178 mm de diamètre avec 3000 pièces par bobine. Les dimensions de la bande transporteuse (A0 = 1,50 mm, B0 = 2,35 mm, K0 = 1,48 mm) assurent une rétention sûre dans les poches. La bobine a un diamètre de moyeu de 60 mm et une épaisseur totale de 13 mm. Chaque bobine est scellée dans un sac barrière à l'humidité avec un dessiccant et une carte indicatrice d'humidité. Les conditions de stockage exigent une température ≤30°C et une humidité ≤60% HR. Après ouverture, les LED doivent être utilisées dans les 24 heures ; sinon, un étuvage à 60±5°C pendant au moins 24 heures est recommandé.

6. Guide de soudure par refusion SMT

Un soudage correct est essentiel pour maintenir la fiabilité de la LED. Le profil de refusion recommandé suit JEDEC J-STD-020 avec une température de crête de 260°C (max). La zone de préchauffage (150–200°C) doit durer 60–120 secondes. Le temps au-dessus de 217°C ne doit pas dépasser 60 secondes, avec la température de crête maintenue pendant 10 secondes maximum. La vitesse de refroidissement ne doit pas dépasser 6°C/s. Deux cycles de refusion sont autorisés, à condition que l'intervalle entre eux soit inférieur à 24 heures ; sinon, la sensibilité à l'humidité peut se dégrader.

Le soudage manuel est autorisé avec une température de panne inférieure à 300°C pendant un maximum de 3 secondes par joint, et une seule reprise est autorisée. Les travaux de réparation à l'aide d'un fer à souder à double panne doivent être vérifiés pour ne pas endommager la LED. L'encapsulation en silicone est molle ; évitez toute pression mécanique sur la lentille pendant le soudage ou la manipulation. Ne déformez pas le PCB après le soudage et n'appliquez pas de refroidissement rapide.

7. Tests de fiabilité et qualification

La LED a subi des tests de qualification approfondis basés sur les normes AEC-Q101. Le tableau 2-3 répertorie cinq tests clés : Refusion (260°C, 10 s, 2 cycles), préconditionnement MSL2 (85°C/60%HR, 168 h), choc thermique (-40°C à 125°C, maintien 15 min, 1000 cycles), test de durée de vie (Ta=105°C, IF=5mA, 1000 h) et test de durée de vie à haute température et haute humidité (85°C/85%HR, IF=5mA, 1000 h). Tous les tests acceptent zéro défaillance sur 20 échantillons. Les critères de réussite/échec sont : dérive de tension directe ≤1,1× USL, courant inverse ≤2,0× USL, et intensité lumineuse ≥0,7× LSL.

8. Précautions de manipulation et considérations de conception

Pour garantir une fiabilité à long terme, plusieurs précautions de conception et de manipulation doivent être observées :

• Contrôle du soufre et des halogènes :La teneur en soufre dans l'environnement et les matériaux en contact ne doit pas dépasser 100 ppm. Les teneurs en brome et en chlore doivent être chacune inférieures à 900 ppm, et leur total inférieur à 1500 ppm. Les composés organiques volatils (COV) peuvent pénétrer dans l'encapsulant en silicone et provoquer une décoloration ; par conséquent, les adhésifs et les matériaux de remplissage doivent être testés pour leur compatibilité de dégazage.
• Protection ESD :La LED est classée à 2000 V HBM avec un rendement >90%, mais la manipulation dans des zones protégées contre les ESD est obligatoire. Utilisez des postes de travail mis à la terre, des ioniseurs et des outils conducteurs.
• Régulation du courant :Utilisez toujours une résistance de limitation de courant ou un driver à courant constant. Ne dépassez pas 30 mA DC. Dans des conditions pulsées, respectez les limites du rapport cyclique.
• Gestion thermique :Prévoyez une surface de cuivre adéquate et des vias thermiques sous le plot de la LED. La température de jonction doit rester inférieure à 120°C. Tenez compte du déclassement en température ambiante conformément à la figure 1-9.
• Nettoyage :Si un nettoyage est nécessaire, utilisez de l'alcool isopropylique. N'utilisez pas de nettoyage par ultrasons car cela pourrait endommager les fils de liaison de la LED.
• Stockage :Suivez les conditions de stockage des dispositifs sensibles à l'humidité. Un étuvage est nécessaire si la carte indicatrice d'humidité montre >30% HR ou si le temps d'exposition dépasse 24 heures.

9. Comparaison technologique : AlGaInP vs autres technologies LED

La RF-AURB14TS-AA-B utilise du matériau AlGaInP sur un substrat (probablement GaAs), ce qui offre un rendement élevé dans le spectre rouge-orange-jaune. Comparée aux LED à base d'InGaN pour le bleu/vert, l'AlGaInP offre une tension directe très faible (1,8 V typique contre 2,8–3,2 V pour l'InGaN), permettant un fonctionnement direct sur batterie. Cependant, l'AlGaInP a une chute thermique plus élevée, donc le déclassement est essentiel. Le boîtier PLCC2 est largement adopté dans les applications automobiles en raison de son faible encombrement et de sa compatibilité avec l'assemblage automatisé.

10. Étude de cas de conception : éclairage ambiant intérieur automobile

Considérons une bande d'éclairage ambiant sur le tableau de bord nécessitant 10 LED orange avec une luminosité uniforme. L'utilisation du lot d'intensité G1 (100–120 mcd) et du lot de longueur d'onde B1 (605–607,5 nm) garantit une correspondance serrée des couleurs et de la luminosité. Les LED sont pilotées à 5 mA via un circuit intégré à courant constant. Une résistance en série avec chaque LED compense les variations de tension directe. L'analyse thermique montre qu'à 5 mA et 25°C ambiant, l'élévation de température de jonction n'est que d'environ 4,5°C (0,009 W × 300°C/W = 2,7°C plus marge ambiante), bien dans la plage de sécurité. L'angle de vue large de 120° fournit un éclairage uniforme sans points chauds visibles.

11. Foire aux questions

Q1 : Puis-je piloter cette LED à 20 mA directement à partir d'une alimentation 3,3 V sans résistance ?
R : Non. La tension directe à 20 mA est d'environ 2,0 V (voir la courbe I-V). Une alimentation de 3,3 V entraînerait un courant excessif (plus de 30 mA) et endommagerait la LED. Utilisez toujours une résistance de limitation de courant (par ex., (3,3–2,0)/0,02 = 65 Ω) ou un driver à courant constant.

Q2 : Quelle est la durée de vie typique de cette LED ?
R : Basée sur le test de durée de vie AEC-Q101 à 105°C et 5 mA pendant 1000 heures sans défaillance, la durée de vie extrapolée est typiquement >50 000 heures à des températures plus basses. La durée de vie réelle dépend des conditions de fonctionnement.

Q3 : Puis-je connecter plusieurs LED en parallèle sans résistances individuelles ?
R : Ce n'est pas recommandé car les variations de tension directe entraînent un déséquilibre de courant. Si un fonctionnement en parallèle est nécessaire, sélectionnez des LED du même lot de tension et ajoutez de petites résistances d'équilibrage (par ex., 10 Ω) dans chaque branche.

Q4 : Quel est le courant minimal pour une émission de lumière visible ?
R : Même à 0,5 mA, la LED émet une lumière orange détectable en raison de son rendement élevé. Le courant de fonctionnement minimal recommandé est de 1 mA pour garantir une couleur stable.

12. Principe de fonctionnement des LED AlGaInP

L'AlGaInP est un composé semi-conducteur à bande interdite directe du groupe III-V. La couche active est constituée d'une structure de puits quantique développée sur un substrat GaAs à maille ajustée (ou avec un substrat transparent pour une meilleure extraction de la lumière). Lorsqu'elle est polarisée en direct, les électrons et les trous se recombinent de manière radiative, émettant des photons dont l'énergie correspond à la bande interdite. En ajustant les fractions d'aluminium et de gallium, la longueur d'onde d'émission peut être réglée d'environ 560 nm (jaune-vert) à 650 nm (rouge profond). Pour cette LED orange, la composition donne une longueur d'onde de crête autour de 605 nm. Le système de matériau AlGaInP présente un rendement quantique interne élevé et une faible résistivité, ce qui entraîne une faible tension directe.

13. Tendances de développement dans le conditionnement des LED automobiles

La tendance de l'industrie est vers des boîtiers plus petits avec une fiabilité accrue et un contrôle des couleurs plus strict. Le PLCC2 reste populaire pour les applications de moyenne puissance, tandis que les boîtiers à l'échelle de la puce (CSP) et les boîtiers EMC émergent pour une densité de puissance plus élevée. Cependant, pour l'éclairage intérieur automobile où le coût et la robustesse sont prioritaires, le PLCC2 continue d'être largement adopté. Les développements futurs incluent une meilleure performance thermique grâce à des matériaux de substrat avancés (par exemple, AlN) et un classement plus serré de la longueur d'onde pour répondre aux exigences des systèmes multi-LED avec un écart de couleur minimal.