Fiche technique LED Bleu Ciel PLCC-2 - Boîtier 3.2x2.8x1.9mm - Tension 3.1V - Puissance 0.075W - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED haute luminosité de couleur bleu ciel, dans un boîtier monté en surface PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Le composant est conçu pour la fiabilité et les performances dans des environnements exigeants, avec un large angle de vision de 120 degrés et une intensité lumineuse typique de 200 millicandelas (mcd) sous un courant de commande standard de 10mA. Sa cible de conception principale est les applications d'éclairage intérieur automobile, où la constance de la couleur, la durabilité et la conformité aux normes industrielles sont primordiales. La LED est qualifiée selon la norme AEC-Q101 pour les composants de qualité automobile et est conforme aux directives environnementales RoHS et REACH.

1.1 Avantages principaux

• Haute fiabilité :Qualifiée AEC-Q101 pour usage automobile, garantissant les performances dans des conditions sévères de température et de vibrations.
• Couleur constante :Coordonnées chromatiques (0.16, 0.08) étroitement contrôlées pour une apparence bleu ciel uniforme sur tous les lots de production.
• Large angle de vision :Diagramme d'émission de 120 degrés, idéal pour l'éclairage de zone et les applications d'indicateur où la visibilité sous plusieurs angles est requise.
• Protection ESD robuste :Taux ESD de 8kV selon le modèle du corps humain (HBM), améliorant la robustesse à la manipulation et au montage.
• Conformité environnementale :Satisfait aux exigences RoHS et REACH, exempte de substances dangereuses.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

La section suivante fournit une analyse détaillée des principales caractéristiques électriques, optiques et thermiques de la LED.

2.1 Caractéristiques photométriques et électriques

Le tableau ci-dessous liste les valeurs minimales garanties, typiques et maximales pour les paramètres critiques mesurés dans des conditions de test standard (T_s=25°C, I_F=10mA sauf indication contraire).

• Courant direct (I_F) :Le courant de fonctionnement recommandé est de 10mA, avec un maximum absolu de 20mA. Un courant minimum de 2mA est requis pour le fonctionnement.
• Intensité lumineuse (I_V) :La sortie typique est de 200 mcd, avec une plage spécifiée de 112 mcd (Min) à 450 mcd (Max). La sortie réelle est triée, comme détaillé dans la Section 4.
• Tension directe (V_F) :Typiquement 3.1V, variant de 2.75V à 3.75V à 10mA. Ce paramètre a une tolérance de mesure de ±0.05V.
• Angle de vision (2φ_1/2) :Défini comme l'angle total où l'intensité chute à la moitié de sa valeur de crête. Cette LED a un angle de vision nominal de 120 degrés avec une tolérance de ±5 degrés.
• Coordonnées chromatiques (CIE x, y) :Le point de couleur typique est x=0.16, y=0.08, avec une tolérance serrée de ±0.005 pour garantir la constance de la couleur.

2.2 Caractéristiques thermiques

Une gestion thermique efficace est cruciale pour la longévité et la stabilité des performances de la LED.

• Résistance thermique (R_thJS) :Deux valeurs sont fournies : une mesure électrique de 100 K/W et une valeur réelle (mesurée) de 130 K/W. La valeur réelle plus élevée doit être utilisée pour une conception thermique précise.
• Dissipation de puissance (P_d) :La dissipation de puissance maximale autorisée est de 75 mW.
• Température de jonction (T_J) :La température de jonction maximale admissible est de 125°C.
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :La LED est conçue pour fonctionner de -40°C à +110°C, adaptée aux environnements automobiles.

3. Valeurs maximales absolues

Des contraintes au-delà de ces limites peuvent causer des dommages permanents. Le composant n'est pas conçu pour fonctionner en tension inverse.

• Courant direct (I_F) : 20 mA (DC)
• Courant de surtension (I_FM) : 300 mA (t_p≤ 10μs, Rapport cyclique 0.005)
• Tension inverse (V_R) : Non conçu pour un fonctionnement inverse
• Température de jonction (T_J) : 125°C
• Température de stockage (T_stg) : -40°C à +110°C
• Sensibilité ESD (HBM) : 8 kV
• Température de soudure par refusion : Pic de 260°C maximum pendant 30 secondes

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut plusieurs graphiques illustrant le comportement de la LED sous différentes conditions.

4.1 Distribution spectrale et de rayonnement

Legraphique de Distribution Spectrale Relativemontre que la LED émet dans la région des longueurs d'onde bleues, centrée autour d'environ 470-490nm, définissant sa couleur bleu ciel. LeDiagramme Typique des Caractéristiques de Rayonnementconfirme visuellement le diagramme d'émission de type Lambertien qui résulte en l'angle de vision de 120 degrés.

4.2 Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V)

Ce graphique montre la relation exponentielle typique des diodes. La tension directe augmente avec le courant. Les concepteurs l'utilisent pour calculer les valeurs de résistance série ou les exigences du pilote pour atteindre le point de fonctionnement souhaité (par ex., 10mA à ~3.1V).

4.3 Intensité Lumineuse Relative vs Courant Direct

La sortie lumineuse est presque linéaire avec le courant dans la plage 0-20mA. Piloter la LED au-dessus de 10mA produit une luminosité proportionnellement plus élevée mais augmente la dissipation de puissance et la température de jonction, ce qui doit être géré.

4.4 Dépendance à la température

Deux graphiques clés illustrent les effets de la température :

• Intensité Lumineuse Relative vs Température de Jonction :La sortie lumineuse diminue lorsque la température augmente. À la température de jonction maximale de 125°C, la sortie est d'environ 40-50% de sa valeur à 25°C.
• Tension Directe Relative vs Température de Jonction :La tension directe a un coefficient de température négatif, diminuant d'environ 2mV/°C. Cela peut être utilisé pour la surveillance de la température de jonction dans certaines applications.
• Décalage Chromatique vs Température de Jonction :Les coordonnées de couleur (x, y) se déplacent légèrement avec la température, mais le changement est minimal dans la plage de fonctionnement, comme le montrent les petites valeurs Δ sur le graphique.

4.5 Déclassement et Gestion des Impulsions

LaCourbe de Déclassement du Courant Directimpose de réduire le courant direct continu maximal autorisé à mesure que la température du plot de soudure augmente. À la température ambiante/point de soudure maximale de 110°C, le courant doit être limité à 20mA. Legraphique de Capacité de Gestion d'Impulsion Permissiblemontre que des courants de crête beaucoup plus élevés (jusqu'à 300mA) peuvent être appliqués pour des largeurs d'impulsion très courtes (≤10μs) à faible rapport cyclique, utile pour le multiplexage ou les applications de stroboscope.

5. Explication du système de tri

Pour gérer les variations de production, les LED sont triées en lots basés sur l'intensité lumineuse.

5.1 Tri par intensité lumineuse

Le composant utilise un code de tri alphanumérique (par ex., R1, R2, S1). Chaque lot couvre une plage spécifique d'intensité lumineuse minimale à maximale mesurée en millicandelas (mcd). Pour ce produit, les lots de sortie possibles sont mis en évidence et vont de R1 (112-140 mcd) jusqu'à T2 (355-450 mcd). La valeur typique de 200 mcd se situe dans les lots S1 (180-224 mcd) ou S2 (224-280 mcd). Les concepteurs doivent spécifier le lot requis ou être prêts à une variation d'intensité dans la plage mise en évidence.

5.2 Tri par couleur

Une structure de lot de couleur bleu ciel standard est référencée, garantissant que toutes les unités se situent dans la boîte de tolérance CIE spécifiée (0.16, 0.08) ±0.005 sur le diagramme chromatique. Ce contrôle serré est essentiel pour les applications nécessitant une correspondance de couleur entre plusieurs LED.

6. Informations mécaniques et sur le boîtier

6.1 Dimensions du boîtier

La LED est logée dans un boîtier monté en surface PLCC-2 standard. Les dimensions clés incluent une taille de corps d'environ 3.2mm x 2.8mm et une hauteur de 1.9mm. Des dessins mécaniques détaillés doivent être consultés pour les tolérances exactes et la conception du motif de pastilles.

6.2 Identification de la polarité

Le boîtier PLCC-2 a un indicateur de polarité intégré, typiquement une encoche ou un coin chanfreiné du côté cathode (-). L'orientation correcte est critique pendant l'assemblage.

6.3 Configuration recommandée des pastilles de soudure

Une recommandation de motif de pastilles est fournie pour assurer une soudure fiable et une stabilité mécanique appropriée. Suivre cette empreinte est essentiel pour obtenir une bonne formation des joints de soudure pendant la refusion et éviter le phénomène de "tombstoning".

7. Directives de soudure et d'assemblage

7.1 Profil de soudure par refusion

La LED est compatible avec les processus de refusion standard infrarouge ou à convection. Le profil spécifié inclut une température de pic de 260°C pendant un maximum de 30 secondes. Le temps au-dessus de 220°C doit être contrôlé. Le respect de ce profil prévient les dommages thermiques au boîtier plastique et à la puce semi-conductrice.

7.2 Précautions d'utilisation

• Manipulation ESD :Utiliser les précautions ESD standard pendant la manipulation et l'assemblage en raison du taux HBM de 8kV.
• Nettoyage :Si un nettoyage est requis après la soudure, utiliser des solvants compatibles qui n'endommagent pas la lentille plastique.
• Limitation de courant :Toujours faire fonctionner la LED avec une résistance série ou un pilote à courant constant pour éviter de dépasser le courant direct maximal, en considérant particulièrement le coefficient de température négatif de V_F.

8. Conditionnement et informations de commande

Les LED sont fournies en bande et en bobine pour l'assemblage automatisé. Des quantités standard par bobine sont utilisées (par ex., 2000 ou 4000 pièces par bobine). Le numéro de pièce67-11-SB0100L-AMencode les attributs clés : probablement le boîtier (67), la couleur (SB pour Bleu Ciel), et un lot de performance spécifique. Les concepteurs doivent se référer aux informations de commande détaillées pour sélectionner le lot d'intensité lumineuse correct pour leur application.

9. Suggestions d'application

9.1 Scénarios d'application typiques

• Éclairage intérieur automobile :Rétroéclairage du tableau de bord, éclairage des commutateurs, éclairage des planchers, et éclairage d'ambiance. La qualification AEC-Q101 et la large plage de température la rendent idéale.
• Électronique grand public :Indicateurs d'état, rétroéclairage pour boutons ou panneaux dans les appareils nécessitant un indicateur bleu.
• Indicateurs industriels :Lumières de panneau ou indicateurs d'état sur les machines où un signal clair et lumineux est nécessaire.

9.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Utiliser la résistance thermique réelle (130 K/W) pour les calculs. S'assurer que le PCB fournit une dissipation thermique adéquate, surtout si le courant est supérieur à 10mA ou à des températures ambiantes élevées. La courbe de déclassement doit être suivie.
• Pilotage du courant :Pour une sortie lumineuse stable et une longue durée de vie, utiliser un pilote à courant constant plutôt qu'une simple résistance lorsque possible, particulièrement dans les environnements automobiles où la tension d'alimentation peut varier.
• Conception optique :L'angle de vision de 120 degrés est très large. Pour un éclairage focalisé, une optique secondaire externe (lentille) peut être requise.
• Sélection du lot :Pour les applications nécessitant une luminosité uniforme sur plusieurs LED, spécifier un lot d'intensité lumineuse serré ou mettre en œuvre un calibrage électronique de la luminosité.

10. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED bleues génériques, ce dispositif offre des avantages distincts pour les applications professionnelles :

• vs. LED non-automobiles :La qualification AEC-Q101 implique des tests de contrainte rigoureux pour le choc thermique, l'humidité et la longévité que les LED commerciales standard ne subissent pas.
• vs. LED à angle de vision plus large :Un angle de 120 degrés offre une excellente visibilité hors axe par rapport aux dispositifs à angle plus étroit, réduisant le nombre de LED nécessaires pour l'éclairage de zone.
• vs. LED à tolérance de couleur large :La tolérance CIE serrée de ±0.005 garantit la constance de la couleur, ce qui est critique dans les réseaux multi-LED où un désaccord de couleur est visuellement apparent.

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

Q : Puis-je piloter cette LED à 20mA en continu ?

R : Oui, mais seulement si la température du plot de soudure est maintenue à ou en dessous de 25°C (selon la courbe de déclassement). Dans une application réelle avec une température ambiante plus élevée, vous devez réduire le courant. À la température de fonctionnement maximale de 110°C, le courant ne doit pas dépasser 20mA, ce qui est le maximum absolu.

Q : Quelle valeur de résistance dois-je utiliser pour une alimentation de 12V ?

R : Pour un V_Ftypique de 3.1V à 10mA : R = (12V - 3.1V) / 0.01A = 890 ohms. Utiliser la valeur standard la plus proche (par ex., 910 ohms) et s'assurer que la puissance nominale de la résistance est suffisante : P = (12V-3.1V)*0.01A ≈ 0.089W (une résistance de 1/8W ou 1/4W convient).

Q : Comment la température affecte-t-elle la luminosité ?

R : La luminosité diminue avec l'augmentation de la température de jonction. Se référer au graphique \"Intensité Lumineuse Relative vs Température de Jonction\". Une bonne conception thermique est essentielle pour maintenir une sortie lumineuse stable.

Q : Cette LED est-elle adaptée à un usage automobile extérieur ?

R : Cette fiche technique spécifie les applications pour \"l'éclairage intérieur automobile\". L'usage extérieur nécessite typiquement des indices de protection (IP) plus élevés, des spécifications de couleur différentes, et souvent des constructions de boîtier différentes pour résister aux intempéries, à l'exposition aux UV et à des températures plus extrêmes. Consulter les produits LED spécifiques de qualité extérieure.

12. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un panneau de sélecteur de vitesse automobile éclairé avec 5 LED bleu ciel identiques.

Étapes de conception :

1. Conception électrique :En supposant une ligne stable de 5V provenant du module de contrôle de la carrosserie du véhicule. Cible I_F= 10mA pour un équilibre entre luminosité et longévité. Calculer la résistance série : R = (5V - 3.1V) / 0.01A = 190Ω. Utiliser des résistances standard de 200Ω.

2. Analyse thermique :Puissance par LED : P_d= V_F* I_F= 3.1V * 0.01A = 31mW. Avec R_thJS=130 K/W, ΔT_J= 0.031W * 130 K/W ≈ 4°C d'élévation au-dessus du point de soudure. Si la température du PCB du panneau atteint 85°C max, T_J≈ 89°C, bien en dessous de la limite de 125°C.

3. Optique/Mécanique :Placer les LED derrière un panneau en acrylique diffusant. L'angle de vision de 120 degrés assure un éclairage uniforme sur la surface du panneau sans points sombres.

4. Approvisionnement :Spécifier le lot d'intensité lumineuse requis (par ex., S1 ou S2) pour s'assurer que les 5 LED ont une luminosité correspondante. Commander en bande et bobine pour l'assemblage automatisé.

13. Introduction au principe de fonctionnement

Il s'agit d'une diode électroluminescente (LED) semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant sa tension de bande interdite (environ 3.1V pour cette LED bleue) est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active de la puce semi-conductrice (typiquement basée sur des matériaux InGaN pour l'émission bleue). Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique des couches semi-conductrices détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Le boîtier plastique PLCC encapsule la puce, fournit une protection mécanique, intègre une lentille moulée qui façonne la sortie lumineuse en un diagramme de 120 degrés, et abrite le cadre de connexion pour la connexion électrique.

14. Tendances technologiques

Le développement de LED comme celle-ci fait partie de tendances plus larges en optoélectronique :

• Efficacité accrue :La recherche en science des matériaux vise à améliorer l'efficacité lumineuse (lumens par watt) des LED bleues et d'autres couleurs, réduisant la consommation d'énergie pour la même sortie lumineuse.
• Miniaturisation :Bien que le PLCC-2 soit un boîtier standard, il existe une tendance vers des boîtiers plus petits à l'échelle de la puce (CSP) pour les applications haute densité, bien que souvent au détriment des performances thermiques et de la facilité de manipulation.
• Fiabilité améliorée :Des normes comme l'AEC-Q101 continuent d'évoluer, poussant pour des durées de vie plus longues et des performances dans des conditions encore plus extrêmes pour les marchés automobile et industriel.
• Solutions intégrées :Une tendance croissante est l'intégration de la puce LED, du circuit intégré pilote et de la logique de contrôle dans des boîtiers modulaires intelligents uniques, simplifiant la conception pour les utilisateurs finaux.

Cette LED particulière représente une solution mature et hautement fiable optimisée pour un ensemble spécifique d'applications exigeantes, équilibrant performance, coût et fabricabilité.