Fiche technique LED bleu ciel PLCC-2 - 3.1x2.8x1.9mm - 3.1V - 0.031W - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une LED haute luminosité bleu ciel dans un boîtier monté en surface PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Ce composant est conçu pour la fiabilité et les performances dans des applications exigeantes, avec une intensité lumineuse typique de 300 millicandelas (mcd) sous un courant direct de 10mA. Ses principales cibles de conception incluent les environnements intérieurs automobiles et autres applications nécessitant une couleur constante et une sortie stable.

Les avantages principaux de cette LED découlent de la combinaison de son large angle de vision de 120 degrés, la rendant adaptée à l'éclairage de zone, et de sa qualification au standard AEC-Q101, essentielle pour les composants de qualité automobile. Elle est également conforme aux directives environnementales RoHS et REACH. Le dispositif est proposé avec des informations de binning détaillées pour l'intensité lumineuse et les coordonnées chromatiques, permettant une sélection précise dans les conceptions critiques en termes de couleur.

1.1 Marché cible & Applications

Le marché cible principal pour cette LED est le secteur de l'électronique automobile, spécifiquement pour les applications d'éclairage intérieur. Ses spécifications de fiabilité la rendent adaptée à l'intégration dans les systèmes véhicules qui doivent fonctionner sur une large plage de températures et résister à une utilisation à long terme.

• Éclairage intérieur automobile :Idéale pour le rétroéclairage du tableau de bord, l'éclairage d'ambiance et les témoins lumineux dans l'habitacle.
• Commutateurs :Peut être utilisée pour éclairer des commutateurs mécaniques ou capacitifs.
• Combinés d'instruments :Adaptée pour le rétroéclairage des jauges et affichages où un éclairage bleu uniforme est requis.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

La section suivante fournit une interprétation objective et détaillée des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques spécifiés dans la fiche technique. Comprendre ces valeurs est crucial pour une conception de circuit et une gestion thermique appropriées.

2.1 Caractéristiques photométriques & optiques

Les performances optiques sont définies dans des conditions de test standard avec un courant direct de 10mA (I_F) et une température de pastille de soudure de 25°C.

• Intensité lumineuse typique (I_V) :300 mcd. C'est la valeur centrale, avec un minimum garanti de 112 mcd et un maximum de 450 mcd pour le binning produit standard.
• Angle de vision (2θ_½) :120 degrés. C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête. Une tolérance de ±5 degrés est applicable.
• Coordonnées chromatiques typiques (CIE x, y) :(0.16, 0.08). Ces coordonnées définissent la teinte spécifique de bleu ciel dans l'espace colorimétrique CIE 1931. La tolérance pour ces coordonnées est de ±0.005.

2.2 Caractéristiques électriques

• Tension directe (V_F) :3.1V typique à I_F=10mA, avec une plage de 2.75V (min) à 3.75V (max). Ce paramètre a une tolérance de mesure de ±0.05V. La plage V_Freprésente un rendement de sortie de 99%.
• Courant direct (I_F) :Le courant de fonctionnement continu recommandé est de 10mA (typique). Le courant maximal absolu est de 20mA. Un courant minimum de 2mA est requis pour le fonctionnement.
• Sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD) :Classée à 8 kV (Modèle du corps humain, HBM). Cela indique un niveau modéré de robustesse ESD, mais les précautions de manipulation ESD standard pendant l'assemblage restent nécessaires.

2.3 Caractéristiques thermiques

• Résistance thermique (R_thJS) :Deux valeurs sont fournies. La résistance thermique réelle (jonction à soudure) est de 120 K/W max, tandis que la valeur dérivée par méthode électrique est de 95 K/W max. Les concepteurs doivent utiliser la valeur la plus conservative de 120 K/W pour des calculs thermiques fiables.
• Température de jonction (T_J) :La température maximale admissible à la jonction de la puce LED est de 125°C.
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +110°C. Cette large plage est essentielle pour les applications automobiles.

3. Valeurs maximales absolues

Dépasser ces limites peut causer des dommages permanents au dispositif. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement.

• Dissipation de puissance (P_d) :75 mW
• Courant direct (I_F) :20 mA (DC)
• Courant de surtension (I_FM) :300 mA pour des impulsions ≤ 10μs avec un rapport cyclique (D) de 0.005 à 25°C.
• Tension inverse (V_R) :Le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement en inverse. L'application d'une tension inverse peut provoquer une défaillance immédiate.
• Température de stockage (T_stg) :-40°C à +110°C.
• Température de soudure par refusion :Résiste à 260°C pendant 30 secondes, ce qui est compatible avec les profils de refusion standard sans plomb (Pb-free).

4. Explication du système de binning

Pour assurer la cohérence de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en bacs (bins). Ce dispositif utilise deux structures de binning principales.

4.1 Binning d'intensité lumineuse

La sortie lumineuse est classée en groupes désignés par un code alphanumérique (ex. : L1, R2, T1). Chaque bac définit une intensité lumineuse minimale et maximale en millicandelas (mcd). Les bacs suivent une progression logarithmique, typiquement où le maximum d'un bac est environ 1.26 fois (la racine cinquième de 10) son minimum. Pour cette référence spécifique, les bacs de sortie possibles mis en évidence se situent autour de la plage T1/T2 (280-450 mcd), correspondant à la valeur typique de 300 mcd. La mesure du flux lumineux a une tolérance de ±8%.

4.2 Binning des coordonnées chromatiques (Bleu ciel)

La couleur est définie dans le diagramme de chromaticité CIE 1931 (x, y). La fiche technique montre un tableau détaillé de la structure des bacs pour le bleu ciel. Les bacs sont étiquetés (ex. : JA1, JA2, JA11) et chacun est défini par quatre points de coordonnées formant un quadrilatère sur le diagramme de couleur. Les coordonnées typiques (0.16, 0.08) se situent dans cette structure. La tolérance serrée de ±0.005 garantit une variation de couleur visuelle minimale entre les unités d'un même bac.

5. Analyse des courbes de performance

Les graphiques fournis illustrent comment les paramètres clés changent avec les conditions de fonctionnement, ce qui est vital pour l'analyse dynamique de conception.

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

Ce graphique montre la relation exponentielle typique des diodes. À 25°C, la tension augmente d'environ 2.9V à 5mA à environ 3.3V à 25mA. Cette courbe est essentielle pour calculer la valeur de la résistance limite de courant et la dissipation de puissance dans la LED.

5.2 Intensité lumineuse relative vs Courant direct

La sortie lumineuse augmente de manière super-linéaire avec le courant. À 10mA, l'intensité relative est définie à 1.0. Elle augmente à environ 2.2 à 25mA. Cela montre qu'alimenter la LED au-dessus du 10mA typique produit plus de lumière mais augmente aussi la chaleur et réduit l'efficacité (lumens par watt).

5.3 Dépendance à 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% de sa valeur à 25°C. Cette baisse significative doit être prise en compte dans les conceptions où la LED peut fonctionner à des températures ambiantes élevées.
• 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 dans certains circuits de détection de température mais est généralement un effet secondaire.
• Décalage chromatique vs Température/Courant :Les graphiques montrent que les coordonnées de couleur (x et y) se déplacent légèrement avec les changements de température de jonction et de courant d'alimentation. Ces décalages sont typiquement de quelques millièmes d'unité CIE et ne sont généralement pas perceptibles à l'œil nu mais peuvent être pertinents dans les applications d'appariement de couleurs de haute précision.

5.4 Distribution spectrale & Diagramme de rayonnement

Le graphique de distribution spectrale relative montre une longueur d'onde de crête caractéristique d'une LED bleue avec un revêtement de phosphore pour produire la couleur bleu ciel, résultant en un spectre d'émission plus large qu'une puce bleue pure. Le diagramme de rayonnement confirme le profil d'émission de type Lambertien avec un angle de vision de 120 degrés.

5.5 Dérating du courant direct & Gestion des impulsions

La courbe de dérating impose que le courant direct continu maximal admissible doit être réduit à mesure que la température de la pastille de soudure augmente. À la température maximale de fonctionnement de la pastille de 110°C, le courant ne doit pas dépasser 20mA. Le graphique de capacité de gestion des impulsions montre que pour des rapports cycliques très courts, la LED peut supporter des courants de crête (I_FP) beaucoup plus élevés que sa valeur nominale en DC.

6. Informations mécaniques & sur le boîtier

6.1 Dimensions mécaniques

Le boîtier PLCC-2 a une taille de corps d'environ 3.1mm (longueur) x 2.8mm (largeur) x 1.9mm (hauteur). Des dessins détaillés avec tolérances sont fournis pour les dimensions globales, l'espacement des broches et les détails de la cavité.

6.2 Configuration recommandée des pastilles de soudure

Un motif de pastilles (land pattern) est suggéré pour la conception du PCB afin d'assurer une soudure fiable et un bon alignement. Les dimensions des pastilles sont typiquement légèrement plus grandes que les broches du dispositif pour faciliter de bons congés de soudure.

6.3 Identification de la polarité

Le boîtier PLCC-2 a un indicateur de polarité intégré. Un coin du dispositif est chanfreiné ou entaillé. La cathode (-) est typiquement située à ce coin identifié. Le dessin de la fiche technique marque clairement l'anode et la cathode.

7. Directives de soudure & d'assemblage

7.1 Profil de soudure par refusion

Un profil de refusion recommandé est fourni, conforme aux procédés standard sans plomb (Pb-free). Le paramètre clé est une température de pic de 260°C, que le dispositif peut supporter jusqu'à 30 secondes. Les taux de préchauffage, de stabilisation, de refusion et de refroidissement sont spécifiés pour minimiser la contrainte thermique sur le composant.

7.2 Précautions d'utilisation

• Protection ESD :Bien que classée pour 8kV HBM, utilisez des contrôles ESD standard pendant la manipulation et l'assemblage.
• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance en série ou un pilote à courant constant pour limiter le courant direct à la valeur souhaitée. Ne connectez pas directement à une source de tension.
• Protection contre la tension inverse :Évitez d'appliquer toute polarisation inverse. Dans les circuits où une tension inverse est possible, incorporez une diode de protection en série ou en parallèle (avec limitation de courant).
• Gestion thermique :Assurez une surface de cuivre sur le PCB ou un autre dissipateur thermique adéquat pour maintenir la température de la pastille de soudure dans les limites, surtout lors d'un fonctionnement à des courants plus élevés ou à des températures ambiantes élevées.
• Nettoyage :Si un nettoyage est requis après soudure, utilisez des solvants compatibles qui n'endommagent pas la lentille en plastique.

7.3 Niveau de sensibilité à l'humidité (MSL)

Le dispositif est classé MSL 2. Cela signifie qu'il peut être exposé aux conditions d'atelier (≤ 30°C / 60% HR) jusqu'à un an. Si le sachet sec scellé est ouvert, les composants doivent être soudés dans la semaine, ou ils nécessitent un séchage avant la refusion pour éviter les dommages par "popcorning".

8. Informations sur l'emballage & la commande

8.1 Informations sur l'emballage

Les LED sont fournies sur bande porteuse embossée et en bobine pour l'assemblage automatisé par pick-and-place. La fiche technique spécifie la largeur de la bande, les dimensions des alvéoles, le diamètre de la bobine et le nombre de composants par bobine.

8.2 Numéro de pièce & Informations de commande

Le système de numéro de pièce n'est pas entièrement détaillé dans l'extrait, mais il encode typiquement des attributs clés comme le type de boîtier, la couleur, le bac de luminosité et éventuellement le bac de couleur. Une commande spécifique impliquerait de sélectionner les bacs d'intensité lumineuse et de chromaticité souhaités parmi les options disponibles.

9. Considérations de conception d'application

9.1 Conception de circuit

Pour un fonctionnement de base avec une source de tension constante (V_CC), calculez la résistance série (R_S) en utilisant : R_S= (V_CC- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique pour garantir que le courant minimum est atteint dans toutes les conditions. Par exemple, avec une alimentation de 5V et un I_Fsouhaité de 10mA : R_S= (5V - 3.75V) / 0.01A = 125Ω. Utilisez la valeur standard suivante, 130Ω. La puissance nominale de la résistance doit être d'au moins I_F²² * R_S= 0.013W, donc une résistance de 1/8W ou 1/10W est suffisante.

9.2 Conception thermique dans les applications automobiles

Dans un intérieur automobile, les températures ambiantes peuvent facilement atteindre 85°C. Si la LED est montée sur un petit PCB avec une surface de cuivre limitée, la température de la pastille de soudure (T_S) pourrait approcher l'ambiante. D'après la courbe de dérating, à T_S=85°C, le I_Fmaximal autorisé est toujours supérieur à 20mA, donc l'alimentation à 10mA est sûre. Cependant, si la LED est placée près d'autres composants générateurs de chaleur, la température locale peut être plus élevée, nécessitant une analyse thermique.

9.3 Intégration optique

L'angle de vision de 120 degrés fournit un éclairage large et uniforme. Pour les applications nécessitant un faisceau plus focalisé, une optique secondaire externe (lentille) serait requise. Le matériau de la lentille en plastique peut être sensible à une exposition prolongée à une lumière UV intense, ce qui n'est généralement pas un problème pour les applications intérieures.

10. Comparaison & Différenciation technique

Comparée aux LED PLCC-2 génériques non automobiles, les principaux points de différenciation de ce dispositif sont sa qualification AEC-Q101 et sa structure de binning détaillée et garantie. De nombreuses LED standard ont des tolérances plus larges sur l'intensité lumineuse et la couleur, ce qui peut entraîner des incohérences visibles dans un produit final. La classification ESD de 8kV est également plus élevée que celle de nombreuses LED de qualité commerciale de base. La large plage de température de fonctionnement (-40 à +110°C) cible spécifiquement les exigences automobiles, tandis que les LED grand public ont souvent une plage plus étroite comme -20 à +85°C.

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

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

R : Oui, mais seulement si la température de la pastille de soudure (T_S) est à ou en dessous de 25°C. Lorsque T_Saugmente, le courant maximal admissible diminue selon la courbe de dérating. À une température élevée typique, un courant plus faible comme 10-15mA est plus sûr pour la fiabilité à long terme.

Q : La V_Ftypique est de 3.1V, mais mon circuit mesure 3.0V. Est-ce un problème ?

R : Non. La V_Fa une plage (2.75V à 3.75V) et une distribution de production. Une mesure de 3.0V est bien dans les valeurs minimales et typiques spécifiées. Votre intensité lumineuse réelle pourrait être légèrement différente de ce que prédit la courbe typique, mais elle sera toujours dans les limites du binning.

Q : Pourquoi l'intensité lumineuse est-elle spécifiée à 10mA au lieu du maximum de 20mA ?

R : 10mA est la condition de test standard qui assure une mesure et une comparaison cohérentes entre différentes LED et fabricants. Elle représente un point de fonctionnement courant qui équilibre luminosité, efficacité et longévité du dispositif.

Q : Comment sélectionner le bon bac pour mon application ?

R : Pour les applications où plusieurs LED sont utilisées côte à côte (ex. : une barre lumineuse), sélectionnez un bac d'intensité lumineuse serré (ex. : T1 uniquement) et un seul code de bac de chromaticité pour assurer une luminosité et une couleur uniformes. Pour les applications à LED unique, un bac plus large comme T1/T2 peut être acceptable et potentiellement plus rentable.

12. Étude de cas d'intégration

Scénario :Conception du rétroéclairage pour un panneau de commutateurs de console centrale automobile. Quatre LED bleu ciel identiques sont nécessaires pour éclairer uniformément quatre boutons.

Étapes de conception :

1. Conception électrique :L'alimentation véhicule est de 12V nominal. Utilisation d'un régulateur linéaire pour fournir une ligne stable de 5V pour les LED. Pour chaque LED : R_S= (5V - 3.75V) / 0.01A = 125Ω. Utiliser des résistances de 130Ω, 1/10W. Consommation totale de courant : 4 * 10mA = 40mA.

2. Sélection optique & de binning :Pour garantir que les quatre boutons paraissent identiques, commander toutes les LED du même bac d'intensité lumineuse (ex. : T1 : 280-355 mcd) et du même bac de chromaticité (ex. : JA1). Cela minimise la variation d'une unité à l'autre.

3. Thermique & Implantation :L'intérieur de la console peut atteindre 80°C. Les LED seront montées sur un petit PCB. Pour maintenir T_Sbasse, utiliser un PCB avec au moins 1oz de cuivre et connecter les pastilles thermiques des LED à une petite zone de cuivre. La courbe de dérating montre que le fonctionnement à 10mA est toujours sûr à cette température.

4. Validation :Construire un prototype et mesurer la sortie lumineuse et la couleur à température ambiante et après un maintien thermique à 80°C. Vérifier que la baisse d'intensité à haute température est acceptable pour l'application.

13. Aperçu du principe technologique

Cette LED est basée sur l'électroluminescence des semi-conducteurs. Une polarisation directe appliquée à travers la jonction p-n provoque la recombinaison d'électrons et de trous, libérant de l'énergie sous forme de photons. Le matériau semi-conducteur de base (typiquement InGaN) émet de la lumière dans le spectre bleu. Pour obtenir la couleur bleu ciel, la lumière bleue de la puce est partiellement convertie par un revêtement de phosphore (souvent à base d'yttrium aluminium grenat dopé au cérium ou matériaux similaires). Le mélange de l'émission bleue directe et de la lumière à spectre plus large convertie vers le bas donne le point de couleur bleu ciel final défini par les coordonnées CIE. Le boîtier PLCC-2 fournit une lentille en plastique moulée qui façonne la sortie lumineuse dans le diagramme de rayonnement souhaité de 120 degrés et protège la puce semi-conductrice et les fils de liaison.

14. Tendances de l'industrie

Le marché des LED SMD pour les intérieurs automobiles continue de croître, poussé par l'adoption accrue de l'éclairage d'ambiance et des combinés d'instruments entièrement numériques. Les tendances incluent :

Efficacité plus élevée :Le développement continu vise à fournir une intensité lumineuse (mcd) plus élevée aux mêmes courants d'alimentation ou inférieurs, réduisant la consommation d'énergie et la charge thermique.

Réglage de couleur & Cohérence :La demande de couleurs précises et cohérentes sur plusieurs LED et sur la durée de vie du produit augmente, conduisant à des spécifications de binning plus serrées et à des pilotes LED programmables multi-canaux.

Intégration :Il y a une tendance à intégrer plusieurs puces LED (ex. : RVB) dans un seul boîtier ou à combiner la LED avec un circuit intégré pilote pour une conception simplifiée.

Focus sur la fiabilité :Alors que les LED deviennent plus critiques dans les applications liées à la sécurité (ex. : indicateurs d'avertissement), les normes de qualification comme AEC-Q102 (le successeur d'AEC-Q101 pour les composants optoélectroniques discrets) deviennent plus strictes, nécessitant des données de test de durée de vie et de stress plus complètes de la part des fournisseurs.