LED blanc 3,5x2,8x1,84mm, 3,1V, 30mA, 91mW - Spécification du boîtier PLCC2

1. Aperçu du produit

Cette LED blanche est fabriquée en utilisant une puce bleue combinée à un phosphore pour produire de la lumière blanche. Elle est logée dans un boîtier PLCC2 compact mesurant 3,50 mm x 2,80 mm x 1,84 mm (longueur x largeur x hauteur). Le composant est conçu pour des applications d'éclairage général, en particulier l'éclairage intérieur automobile et les interrupteurs, et est conforme aux directives de qualification des tests de contrainte AEC-Q101 pour les semi-conducteurs discrets de qualité automobile. Les principales caractéristiques incluent un angle de vue extrêmement large, une compatibilité avec tous les procédés d'assemblage SMT et de soudure, et une disponibilité en conditionnement en bande et bobine. Le niveau de sensibilité à l'humidité est de niveau 2 selon les normes JEDEC, et le composant répond aux exigences RoHS et REACH.

2. Analyse des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques optiques et électriques (Ts=25°C)

À un courant de test de 3 mA, la tension directe (VF) varie de 2,5 V à 3,1 V, avec des valeurs typiques autour de 2,7 V à 3,1 V. Le courant inverse (IR) à VR=5 V est au maximum de 10 µA, garantissant de faibles fuites. L'intensité lumineuse (IV) à 3 mA est comprise entre 23 mcd et 53 mcd, selon le lot. L'angle de vue (2θ1/2) est typiquement de 120 degrés, offrant une large dispersion de la lumière. La résistance thermique de la jonction au point de soudure (RTHJ-S) est évaluée à 300 °C/W maximum.

2.2 Valeurs maximales absolues

Le composant peut supporter une dissipation de puissance (PD) jusqu'à 91 mW. Le courant direct continu maximum est de 30 mA, tandis que le courant direct de crête (rapport cyclique 1/10, impulsion de 10 ms) peut atteindre 100 mA. La tension inverse est limitée à 5 V. La tenue aux décharges électrostatiques (HBM) est de 2000 V. Les plages de température de fonctionnement et de stockage sont toutes deux de -40°C à +100°C, avec une température de jonction maximale de 120°C. Les concepteurs doivent s'assurer que la dissipation de puissance ne dépasse pas la valeur maximale absolue, et le courant doit être limité à l'aide de résistances appropriées pour éviter un emballement thermique.

3. Système de classement en lots

3.1 Lots de tension directe et d'intensité lumineuse (IF=3mA)

La LED est triée en lots pour la tension directe et l'intensité lumineuse. Les lots de tension incluent E2 (2,5-2,6 V), F1 (2,6-2,7 V), F2 (2,7-2,8 V), G1 (2,8-2,9 V), G2 (2,9-3,0 V), H1 (3,0-3,1 V). Les lots d'intensité lumineuse sont C20 (23-28 mcd), D10 (28-35 mcd), D20 (35-43 mcd), E10 (43-53 mcd). Ce classement permet aux clients de sélectionner des LED avec des performances électriques et optiques cohérentes pour leurs applications spécifiques.

3.2 Classement chromatique

La LED est également classée en lots pour les coordonnées de couleur basées sur la chromaticité CIE 1931 (x,y). Quatre lots principaux sont définis : M02, M03, P02, P03. Chaque lot a une région rectangulaire dans le diagramme de chromaticité, garantissant la cohérence des couleurs. Par exemple, M02 couvre x=0,2766-0,2866, y=0,2397-0,2477 ; M03 couvre x=0,2857-0,2957, y=0,2557-0,2637 ; P02 couvre x=0,2674-0,2820, y=0,2317-0,2397 ; P03 couvre x=0,2766-0,2911, y=0,2477-0,2557. Ces lots correspondent à une lumière blanche avec des températures de couleur corrélées dans la gamme blanc chaud à blanc neutre.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Tension directe en fonction du courant direct (courbe IV)

La caractéristique typique de tension directe en fonction du courant direct (Fig. 1-7) montre une augmentation exponentielle : à 2,5 V, le courant est proche de zéro, passant à environ 5 mA à 2,7 V, 15 mA à 2,9 V et 30 mA à 3,1 V. Cette courbe est essentielle pour la conception des circuits d'attaque, car de petites variations de tension entraînent de grandes variations de courant. Une résistance en série est recommandée pour la régulation du courant.

4.2 Intensité relative en fonction du courant direct

L'intensité lumineuse relative augmente avec le courant direct de manière sous-linéaire (Fig. 1-8). À 3 mA, l'intensité est d'environ 100 % ; à 1 mA, elle chute à environ 40 % ; à 5 mA, elle atteint environ 170 %. Le fonctionnement à des courants plus élevés augmente la luminosité mais génère également plus de chaleur, donc la gestion thermique est cruciale.

4.3 Dépendance en température

Les figures 1-9 à 1-11 montrent l'effet de la température de soudure (Ts) sur les performances. L'intensité relative diminue légèrement avec l'augmentation de la température : à 100°C, l'intensité chute à environ 90 % de la valeur à 25°C. Le courant direct maximal doit être réduit à mesure que la température augmente. La tension directe diminue également avec la température (environ -2 mV/°C), ce qui affecte la consommation d'énergie. Le décalage de couleur avec la température (Fig. 1-13) montre un léger mouvement dans le diagramme de chromaticité ; la coordonnée x augmente d'environ 0,005 et y diminue d'environ 0,005 de 25°C à 105°C.

4.4 Diagramme de rayonnement

Le diagramme de rayonnement (Fig. 1-12) indique un motif d'émission quasi lambertien avec une intensité relative tombant à 50 % à environ ±60°, confirmant l'angle de vue de 120°. Cette large distribution est idéale pour les applications nécessitant un éclairage uniforme sur une grande surface.

4.5 Spectre

Le spectre (Fig. 1-14) montre un pic bleu autour de 450 nm provenant de la puce InGaN et un large pic de phosphore jaune centré près de 550 nm, résultant en une émission de lumière blanche. La distribution spectrale couvre 400-700 nm.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier de la LED mesure 3,50 mm de long, 2,80 mm de large et 1,84 mm de haut (vue de dessus). La vue de dessous montre une pastille d'anode centrale (2,50 mm x 2,18 mm) et une pastille de cathode (0,75 mm x 2,00 mm). Le marquage de polarité est indiqué sur le boîtier. Le motif de soudure recommandé (empreinte au sol) a des dimensions : 2,40 mm x 1,25 mm pour la cathode, 4,45 mm x 2,40 mm au total. Les tolérances sont de ±0,2 mm sauf indication contraire.

5.2 Conditionnement en bande et bobine

Les LED sont conditionnées dans une bande de transport avec un pas de 8 mm, 2000 pièces par bobine. Dimensions de la bobine : diamètre 178±1 mm, largeur 60±1 mm, diamètre du moyeu 13,0±0,5 mm. La bande comporte un marquage de polarité et une bande de couverture supérieure. L'étiquetage comprend le numéro de pièce, le numéro de spécification, le numéro de lot, le code de lot, le flux lumineux (ou l'intensité), le lot de chromaticité, la tension directe, le code de longueur d'onde, la quantité et le code de date.

5.3 Conditionnement barrière à l'humidité

Les bobines sont placées dans des sacs barrière à l'humidité avec un indicateur d'humidité et un dessiccant. Après ouverture, les LED doivent être utilisées dans les 24 heures si stockées à ≤30°C/≤60%HR. Si le stockage dépasse le temps recommandé, un étuvage à 60±5°C pendant plus de 24 heures est nécessaire.

6. Directives de soudure

6.1 Profil de soudure par refusion

Le profil de refusion recommandé (Fig. 3-1, Table 3-1) spécifie : taux de montée en température moyen ≤3°C/s ; préchauffage de 150°C à 200°C pendant 60-120 s ; temps au-dessus de 217°C (TL) max 60 s ; température de crête (TP) 260°C pendant max 10 s ; taux de refroidissement ≤6°C/s. Temps total de 25°C à la crête max 8 minutes. Seuls deux cycles de refusion sont autorisés ; si plus de 24 heures entre les cycles, un étuvage est nécessaire avant la deuxième refusion.

6.2 Soudure manuelle et réparation

Soudure manuelle : température du fer<300°C, temps<3 s, une seule fois. La réparation après refusion n'est pas recommandée, mais si nécessaire, utiliser un fer à double panne. Éviter les contraintes mécaniques sur l'encapsulation en silicone pendant le chauffage.

6.3 Considérations particulières

L'encapsulation de la LED est en silicone, qui est souple. Éviter une pression excessive sur la surface supérieure lors du placement. Ne pas monter sur des PCB voilés ni plier la carte après soudure. Ne pas appliquer de force ou de vibration pendant le refroidissement. Un refroidissement rapide après refusion n'est pas autorisé.

7. Informations de commande et de stockage

7.1 Quantité de conditionnement

La quantité standard de conditionnement est de 2000 pièces par bobine. Pour des volumes plus importants, les bobines sont emballées dans des cartons. L'étiquetage suit le format indiqué dans la fiche technique.

7.2 Conditions de stockage

Sacs barrière à l'humidité non ouverts : température ≤30°C, humidité ≤75%, durée de conservation 1 an à compter de la date de fabrication. Après ouverture : utilisation recommandée dans les 24 heures à ≤30°C/≤60%HR. Si non utilisé dans les 24 heures, étuver à 60±5°C pendant plus de 24 heures avant utilisation. Le dessiccant doit rester bleu ; s'il s'est décoloré, un étuvage est nécessaire.

8. Recommandations d'application

8.1 Applications typiques

Cette LED blanche est idéale pour l'éclairage intérieur automobile tel que les plafonniers, les liseuses, l'éclairage d'ambiance et le rétroéclairage du tableau de bord. Elle convient également aux interrupteurs et indicateurs dans l'automobile et l'électronique grand public. L'angle de vue large et la taille compacte la rendent polyvalente pour les conceptions à espace restreint.

8.2 Considérations de conception

La gestion thermique est cruciale : utiliser une pastille PCB et un dissipateur thermique appropriés pour maintenir la température de jonction ≤120°C. Utiliser des résistances de limitation de courant ; ne pas dépasser 30 mA de courant direct continu. Pour les applications à impulsions, limiter le courant de crête à 100 mA avec un rapport cyclique de 10 %. Des mesures de protection contre les décharges électrostatiques sont nécessaires car le composant peut être endommagé par des décharges >2000 V (HBM). Éviter d'exposer la LED à des environnements avec une teneur en soufre >100 ppm ou en halogènes (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, total<1 500 ppm) pour éviter la corrosion ou la décoloration. Le nettoyage est recommandé avec de l'alcool isopropylique ; le nettoyage par ultrasons peut endommager la LED.

9. Comparaison technique

Comparée à des LED blanches PLCC2 similaires, ce composant offre une qualification AEC-Q101, garantissant la fiabilité pour les applications automobiles. L'angle de vue large (120°) offre une meilleure répartition de la lumière que les LED à angle plus étroit. Les options de classement en lots pour la tension, l'intensité et la couleur permettent un appariement avec des tolérances serrées. La température de fonctionnement maximale de 100°C (ambiante) et la température de jonction de 120°C sont compétitives. Cependant, l'intensité lumineuse relativement faible (max 53 mcd à 3 mA) peut nécessiter plusieurs dispositifs pour des besoins de luminosité plus élevés. La hauteur du boîtier de 1,84 mm est un peu plus grande que certaines LED ultra-minces, mais reste adaptée à la plupart des conceptions.

10. Foire aux questions

"Q : Puis-je alimenter cette LED directement à partir d'une source 3,3 V ?"
"R : Pas directement ; vous devez utiliser une résistance en série. À 3,3 V, la tension directe peut être aussi basse que 2,5 V, entraînant un courant excessif. Calculez la valeur de la résistance : R = (Valim - VF) / I. Pour 30 mA, en supposant VF = 2,7 V, R = (3,3 - 2,7) / 0,03 = 20 Ω. Utilisez la valeur standard la plus proche et vérifiez la dissipation de puissance."

"Q : Quelle est la température de couleur typique ?"
"R : En fonction des lots de chromaticité, la température de couleur varie d'environ 3000 K à 5000 K selon le lot. Par exemple, les lots M02 et M03 correspondent au blanc chaud, tandis que P02 et P03 sont légèrement plus froids. La CCT exacte peut être calculée à partir des coordonnées xy à l'aide de formules d'approximation."

"Q : Comment gérer plusieurs LED en série ou en parallèle ?"
"R : Lors du montage en série, les tensions directes s'ajoutent ; assurez-vous que la tension totale disponible est suffisante. Pour les branches parallèles, chaque LED doit avoir sa propre résistance en série pour équilibrer le courant. La répartition thermique doit être prise en compte."

"Q : Cette LED est-elle adaptée à une utilisation en extérieur ?"
"R : La plage de température de fonctionnement est de -40 à +100 °C, ce qui couvre la plupart des environnements intérieurs et automobiles. Cependant, le boîtier n'est pas stabilisé aux UV et peut subir une dégradation s'il est exposé à la lumière directe du soleil. Pour les applications extérieures, une protection supplémentaire (par exemple, un revêtement conforme) peut être nécessaire."

11. Exemples d'utilisation pratiques

Exemple 1 : Plafonnier automobile
Un plafonnier nécessite un éclairage uniforme. L'utilisation de 6 de ces LED blanches disposées en réseau circulaire, chacune alimentée à 20 mA, fournit une luminosité suffisante pour l'éclairage intérieur. L'angle de vue large garantit l'absence de points sombres. Une lentille peut être ajoutée pour diffuser davantage la lumière. Les LED sont soudées sur un PCB en aluminium pour la dissipation thermique.

Exemple 2 : Rétroéclairage de bouton-poussoir
Pour un interrupteur, une LED est placée derrière le bouton. Fonctionnant à 3 mA, elle fournit environ 30 mcd, suffisant pour un petit indicateur. La LED est montée en surface sur le PCB, et un guide de lumière dirige la lumière vers le bouton. Le faible courant minimise la génération de chaleur.

12. Principe de fonctionnement

La LED blanche fonctionne sur le principe de la conversion par phosphore. Une puce LED bleue InGaN/GaN émet une lumière bleue autour de 450 nm. Cette lumière bleue excite un phosphore émettant du jaune (généralement YAG:Ce), qui convertit vers le bas une partie de la lumière bleue en une large émission jaune. La combinaison de la lumière bleue restante et de la lumière jaune apparaît blanche à l'œil humain. La température de couleur exacte est déterminée par la composition et la concentration du phosphore. La LED est alimentée par un courant direct, qui injecte des électrons et des trous dans la région active, se recombinant pour produire des photons.

13. Tendances de développement

La tendance des LED blanches pour l'éclairage automobile et général est vers une efficacité lumineuse plus élevée (lm/W) et un meilleur rendu des couleurs. Les futures itérations de ce boîtier PLCC2 pourraient utiliser des phosphores plus efficaces avec des bandes d'émission plus étroites pour atteindre une efficacité et une qualité de couleur améliorées. De plus, l'intégration avec des systèmes d'attaque intelligents et à couleur variable est attendue. La qualification AEC-Q101 indique une poussée vers une fiabilité accrue pour les environnements difficiles. La miniaturisation se poursuit, avec des boîtiers plus minces et des empreintes plus petites. Cependant, la gestion thermique reste un défi clé à mesure que les densités de puissance augmentent.