Fiche technique LED série 2820-C02001M-AM - Boîtier CMS - Blanc - 80lm @ 200mA - 3,0V - Angle de vision 120° - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La série 2820-C02001M-AM est une LED à montage en surface (CMS) haute performance, conçue principalement pour des applications exigeantes d'éclairage automobile. Elle est construite pour répondre aux normes de fiabilité strictes de qualité automobile, incluant la qualification AEC-Q102. La LED émet une lumière blanche froide et est proposée dans un format compact de boîtier 2820, la rendant adaptée aux conceptions où l'espace est limité et où un éclairage brillant et uniforme est requis.

Les principaux avantages de cette série incluent sa construction robuste pour les environnements à haute fiabilité, son excellente efficacité lumineuse et son large angle de vision de 120 degrés qui assure une distribution de lumière large et uniforme. Sa conformité aux directives RoHS, REACH et sans halogène souligne davantage son adéquation pour les assemblages électroniques modernes et soucieux de l'environnement.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et électriques

La performance principale est définie dans des conditions de fonctionnement typiques avec un courant direct (IF) de 200 mA. À ce courant, la LED produit un flux lumineux (IV) typique de 80 lumens (lm), avec un minimum de 70 lm et un maximum de 100 lm. La tension directe (VF) à 200 mA est typiquement de 3,00 volts, avec une plage de 2,75V à 3,5V. Ce paramètre est crucial pour la conception du circuit d'alimentation et les calculs de gestion thermique.

Les coordonnées de chromaticité dominantes sont spécifiées à CIE x=0,3227 et CIE y=0,3351, définissant un point blanc froid. La tolérance pour ces coordonnées est de ±0,005, garantissant une cohérence de couleur au sein d'un lot. Le dispositif offre un large angle de vision (φ) de 120 degrés, qui est l'angle où l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur axiale maximale.

2.2 Valeurs maximales absolues et gestion thermique

Pour assurer une fiabilité à long terme, le dispositif ne doit pas être utilisé au-delà de ses Valeurs Maximales Absolues. Le courant direct continu maximal (IF) est de 350 mA. Le dispositif peut supporter un courant de surtension (IFM) de 750 mA pour des impulsions ≤ 10 µs avec un faible rapport cyclique. La température de jonction maximale (TJ) est de 150°C.

La gestion thermique est cruciale. La résistance thermique de la jonction au point de soudure (Rth JS) a deux valeurs spécifiées : une mesure réelle de 20-22 K/W et une mesure électrique de 16 K/W max. La courbe de déclassement du courant direct montre clairement que le courant continu admissible doit être réduit à mesure que la température du plot de soudure (Ts) augmente au-dessus de 25°C. Par exemple, à une Ts de 125°C, le IF maximal autorisé est de 350 mA, et il diminue linéairement à partir de là.

3. Explication du système de classement (binning)

Les LED sont triées en classes (bins) pour garantir une cohérence de performance pour l'utilisateur final. Trois paramètres clés sont classés : le Flux Lumineux, la Tension Directe et la Chromaticité.

3.1 Classes de flux lumineux

Les classes de flux lumineux sont désignées par des codes comme F7, F8 et F9. Par exemple, la classe F7 couvre les LED ayant un flux lumineux entre 70 lm (min) et 80 lm (max) lorsqu'elles sont mesurées à IF=200mA. Cela permet aux concepteurs de sélectionner le niveau de luminosité adapté à leur application.

3.2 Classes de tension directe

Les classes de tension directe assurent une compatibilité électrique. Des exemples incluent la classe 2730 (VF : 2,75V - 3,00V) et la classe 3032 (VF : 3,00V - 3,25V). L'appariement de LED de la même classe de tension peut aider à obtenir une distribution de courant uniforme dans des configurations en parallèle.

3.3 Classes de couleur (chromaticité)

Le diagramme de chromaticité fourni montre la structure pour les classes de blanc froid, telles que 56M, 58M, 61M et 63M. Chaque classe est définie par une zone quadrilatère sur le diagramme de chromaticité CIE 1931, spécifiée par quatre ensembles de coordonnées (x, y). Ce classement précis garantit un contrôle serré de la couleur, ce qui est vital dans l'éclairage automobile où l'homogénéité de couleur entre plusieurs LED est souvent requise.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Courbe IV et Flux lumineux vs. Courant

Le graphique Courant Direct vs. Tension Directe montre une relation exponentielle typique d'une diode. À 200 mA, le VF est centré autour de 3,0V. Le graphique Flux Lumineux Relatif vs. Courant Direct indique que la sortie lumineuse augmente de manière sous-linéaire avec le courant. Bien qu'augmenter le courant booste la sortie, cela augmente également la dissipation de puissance et la température de jonction, ce qui peut affecter la longévité et la stabilité de la couleur.

4.2 Dépendance à la température

Le graphique Flux Lumineux Relatif vs. Température de Jonction est critique pour la conception thermique. La sortie lumineuse diminue lorsque la température de jonction augmente. À 100°C, le flux relatif est d'environ 85% de sa valeur à 25°C. Cela souligne l'importance d'une dissipation thermique efficace.

Le graphique Déplacement des Coordonnées de Chromaticité vs. Température de Jonction montre un déplacement minimal (Δx, Δy dans ±0,01) sur la plage de -50°C à +125°C, indiquant une bonne stabilité de couleur avec la température. La Tension Directe a un coefficient de température négatif, diminuant d'environ 2 mV/°C.

4.3 Distribution spectrale

Le graphique de Distribution Spectrale Relative montre un pic dans la région des longueurs d'onde bleues (autour de 450-455 nm), typique d'une LED blanche à conversion de phosphore, avec un large pic secondaire dans la région jaune provenant du phosphore, se combinant pour produire de la lumière blanche.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

La LED utilise un boîtier CMS standard 2820. Le dessin mécanique spécifie les dimensions physiques en millimètres. Les caractéristiques clés incluent l'emplacement des plots anode et cathode et la hauteur totale du boîtier. Le schéma de plots de soudure recommandé est fourni pour assurer une fixation mécanique correcte, une connexion électrique et un transfert thermique optimal de la pastille thermique de la LED vers le PCB. Respecter ce motif de pastilles est essentiel pour la fiabilité, en particulier dans les conditions de cyclage thermique rencontrées dans les environnements automobiles.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

Le dispositif est conçu pour le soudage par refusion avec une température de pic de 260°C pendant un maximum de 30 secondes, conformément au profil IPC/JEDEC J-STD-020. Le Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) est 2, ce qui signifie que les composants doivent être séchés (baked) s'ils ont été exposés aux conditions ambiantes pendant plus d'un an avant utilisation. Suivre le profil de refusion recommandé et les précautions de manipulation est obligatoire pour éviter la fissuration du boîtier ou des défauts de joint de soudure.

7. Conditionnement et informations de commande

Les LED sont fournies en bande et bobine pour l'assemblage automatisé. Les informations de conditionnement détaillent les dimensions de la bobine, la largeur de la bande, l'espacement des poches et l'orientation des composants sur la bande. La structure du numéro de pièce (ex. : 2820-C02001M-AM) encode des attributs clés tels que la taille du boîtier (2820), la couleur/type de puce (C02001M) et la désignation de série (AM). La commande implique de spécifier les classes requises pour le flux lumineux, la tension directe et la chromaticité.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

L'application principale est l'éclairage automobile. Cela inclut l'éclairage intérieur (plafonniers, lampes de lecture, éclairage d'ambiance), la signalisation extérieure (feux stop de hauteur centrale - CHMSL) et potentiellement certaines fonctions d'éclairage auxiliaire. Sa qualification AEC-Q102 et sa résistance au soufre (Classe A1) la rendent adaptée aux environnements sévères sous le capot ou à l'extérieur du véhicule.

8.2 Considérations de conception

Circuit d'alimentation :Un pilote à courant constant est essentiel pour maintenir une sortie lumineuse stable et éviter l'emballement thermique. Le pilote doit être conçu pour s'adapter à la plage de classes de tension directe et fournir une limitation de courant adéquate jusqu'à 350 mA.

Conception thermique :Une gestion thermique efficace est non négociable. Le PCB doit utiliser des vias thermiques sous la pastille thermique de la LED connectés à un large plan de cuivre ou à un dissipateur thermique externe pour minimiser l'élévation de température au point de soudure (Ts). Se référer toujours à la courbe de déclassement du courant direct.

Conception optique :L'angle de vision de 120 degrés offre une large couverture. Pour les applications nécessitant une focalisation, des optiques secondaires (lentilles, réflecteurs) seront nécessaires. Le dessin mécanique fournit les dimensions nécessaires pour concevoir ces optiques.

Protection ESD :Bien que la LED ait une robustesse ESD de 8 kV (HBM), les précautions de manipulation ESD standard pendant l'assemblage sont toujours recommandées.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED commerciales génériques, les principaux points de différenciation de cette série sont ses certifications de fiabilité de qualité automobile (AEC-Q102), ses tests explicites de résistance aux gaz sulfureux (Classe A1) et sa plage de température de fonctionnement étendue (-40°C à +125°C). La structure de classement détaillée pour la couleur et le flux offre un niveau de cohérence requis pour les applications automobiles où plusieurs LED sont utilisées dans un même assemblage. La combinaison d'une bonne efficacité lumineuse (80 lm à 200mA équivaut à ~133 lm/W pour ~0,6W d'entrée) et d'un large angle de vision dans un boîtier compact offre une solution équilibrée pour les conceptions critiques en termes d'espace et de performance.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Que signifie le niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) 2 ?

MSL 2 (Niveau de Sensibilité à l'Humidité 2) indique que la LED conditionnée peut être exposée aux conditions ambiantes de l'atelier (

10.2 Comment interpréter les deux valeurs différentes de Résistance thermique (Rth JS) ?

La fiche technique liste une Rth JS "Réelle" de 20-22 K/W et une Rth JS "Électrique" de 16 K/W max. La valeur "réelle" est typiquement mesurée à l'aide d'un capteur de température physique et est considérée comme plus précise pour la modélisation thermique. La méthode "électrique" utilise la tension directe sensible à la température comme proxy pour la température de jonction. Pour une conception thermique conservatrice, il est recommandé d'utiliser la valeur "réelle" la plus élevée (22 K/W) pour assurer une marge de sécurité suffisante.

10.3 Ces LED peuvent-elles être utilisées en parallèle sans équilibrage de courant ?

Une connexion parallèle directe n'est généralement pas recommandée sans mesures supplémentaires. En raison des variations naturelles de tension directe (même au sein d'une même classe), les LED en parallèle ne partageront pas le courant de manière égale. La LED avec le VF légèrement inférieur tirera plus de courant, pouvant conduire à une surchauffe et une dégradation accélérée. L'utilisation d'une résistance de limitation de courant séparée pour chaque LED ou de pilotes à courant constant multi-canaux dédiés est la méthode préférée pour alimenter plusieurs LED.

11. Étude de cas pratique de conception

Scénario :Conception d'un module de feu stop de hauteur centrale (CHMSL) automobile utilisant 10 unités de la LED 2820-C02001M-AM.

Étapes de conception :

1. Conception électrique :Courant de fonctionnement cible par LED : 200 mA pour une efficacité et une durée de vie optimales. Courant total : 2,0A. Sélectionner un circuit intégré pilote LED à courant constant capable de délivrer 2,0A, avec une plage de tension d'entrée couvrant le système de batterie automobile (9V-16V nominal, avec transitoires de déconnexion de charge). Choisir des LED de la même classe de tension directe (ex. : 3032) pour minimiser le déséquilibre de courant si un pilote monocanal est utilisé avec toutes les LED en série.
2. Conception thermique :Estimer la dissipation de puissance totale : 10 LED * (3,0V * 0,2A) = 6,0W. En utilisant la Rth JS conservatrice de 22 K/W et en supposant une température de jonction maximale cible (Tj) de 110°C (en dessous du max de 150°C), calculer la température de point de soudure maximale requise : Ts_max = Tj_max - (Puissance_par_LED * Rth JS) = 110 - (0,6 * 22) = 96,8°C. Le PCB doit être conçu avec une pastille thermique et une surface de cuivre/vias thermiques suffisants pour maintenir Ts en dessous de cette valeur dans l'environnement ambiant attendu (ex. : à l'intérieur d'un coffre de voiture chaud).
3. Conception optique/mécanique :L'angle de vision de 120 degrés peut être suffisant pour un CHMSL, mais un réflecteur ou une lentille peut être ajouté pour répondre à des exigences d'intensité photométrique spécifiques (ex. : normes SAE). Le dessin mécanique fournit l'empreinte pour la disposition du PCB et les dimensions pour concevoir un support ou un clip de lentille.
4. Sélection des composants :Commander les 10 LED de la même classe de flux lumineux (ex. : F8) et de la même classe de chromaticité (ex. : 58M) pour assurer une luminosité et une couleur uniformes sur toute la barre lumineuse.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Cette LED est une LED blanche à conversion de phosphore. En son cœur se trouve une puce semi-conductrice, typiquement en nitrure de gallium-indium (InGaN), qui émet de la lumière bleue lorsqu'elle est polarisée en direct (le courant électrique la traverse). Cette lumière bleue est partiellement absorbée par une couche de phosphore au grenat d'aluminium et d'yttrium dopé au cérium (YAG:Ce) déposée sur ou près de la puce. Le phosphore absorbe certains photons bleus et ré-émet de la lumière sur un large spectre centré dans la région jaune. La combinaison de la lumière bleue restante non absorbée et de la lumière jaune émise est perçue par l'œil humain comme de la lumière blanche. La teinte exacte de blanc (froid, neutre, chaud) est déterminée par le rapport lumière bleue/jaune, qui est contrôlé par la composition et l'épaisseur du phosphore.

13. Tendances technologiques

La tendance dans l'éclairage LED automobile continue vers une plus haute efficacité lumineuse (plus de lumens par watt), permettant des lumières plus brillantes ou une consommation d'énergie et une charge thermique plus faibles. Il y a également une forte poussée pour l'amélioration de l'indice de rendu des couleurs (IRC) et de la cohérence des couleurs, en particulier pour l'éclairage d'ambiance intérieur où l'expérience utilisateur est clé. La miniaturisation persiste, avec des boîtiers devenant plus petits tout en maintenant ou en augmentant la sortie lumineuse. De plus, l'intégration est une tendance croissante, avec des boîtiers LED incorporant des circuits intégrés pilotes, des capteurs ou des interfaces de communication pour les systèmes d'éclairage intelligents. L'accent sur la fiabilité et la qualification pour les environnements sévères (haute température, humidité, vibrations, exposition chimique) reste primordial dans le secteur automobile.