Fiche technique LED série 2820-C03501H-AM - Dimensions 2,8x2,0mm - Tension 3,25V - Puissance 1,14W - Blanc - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La série 2820-C03501H-AM est une LED à montage en surface (CMS) de haute luminosité, conçue principalement pour les applications exigeantes d'éclairage automobile. Elle est construite dans un boîtier compact 2820 (empreinte de 2,8 mm x 2,0 mm) et émet une lumière blanche froide. Une caractéristique clé de cette série est sa conformité à la norme AEC-Q102 Rev A, qui est la qualification par tests de stress pour les semi-conducteurs optoélectroniques discrets dans les applications automobiles. Cela garantit la fiabilité dans des conditions environnementales automobiles sévères. Les qualifications supplémentaires incluent la résistance au soufre (Classe A1), la conformité aux exigences RoHS, REACH et sans halogènes, la rendant adaptée aux conceptions modernes et écologiques.

1.1 Avantages principaux

• Fiabilité de qualité automobile :La qualification AEC-Q102 garantit les performances sous des températures extrêmes, l'humidité et les contraintes mécaniques.
• Sortie lumineuse élevée :Délivre un flux lumineux typique de 110 lumens à un courant de commande de 350 mA, offrant une excellente luminosité pour sa taille.
• Large angle de vision :Un angle de vision de 120 degrés offre un éclairage large et uniforme.
• Construction robuste :Présente une protection ESD de 8 kV (HBM) et un Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) de 2, améliorant la robustesse de la manipulation et de l'assemblage.
• Conformité environnementale :Satisfait aux directives RoHS, REACH et sans halogènes, soutenant les initiatives de fabrication verte.

1.2 Marché cible

The primary application for this LED series isl'éclairage automobile. Cela inclut l'éclairage intérieur (plafonniers, lampes de lecture, éclairage d'ambiance), l'éclairage de signalisation extérieur (feux de position latéraux, feux arrière combinés où une haute luminosité est requise dans un petit boîtier), et potentiellement d'autres fonctions d'éclairage dans le véhicule nécessitant une source de lumière blanche fiable et brillante.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et électriques

Les paramètres de fonctionnement clés sont définis à un courant direct typique (I_F) de 350 mA et une température de pastille thermique de 25°C.

• Flux lumineux (I_V) :100 lm (Min), 110 lm (Typ), 130 lm (Max). La tolérance de mesure est de ±8%.
• Tension directe (V_F) :3,00 V (Min), 3,25 V (Typ), 3,75 V (Max) à 350 mA. La tolérance de mesure est de ±0,05V.
• Angle de vision (φ) :120 degrés (Typique).
• Coordonnées de chromaticité (CIE) :x = 0,3227 (Typ), y = 0,3351 (Typ). La tolérance pour x et y est de ±0,005, la plaçant dans la région du blanc froid.
• Courant direct (I_F) :Plage de fonctionnement de 50 mA à 500 mA.

2.2 Caractéristiques thermiques

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

• Résistance thermique (R_{th JS}) :Deux valeurs sont fournies : une résistance thermique réelle (jonction à point de soudure) de 20 K/W (Typ) à 22 K/W (Max), et une résistance thermique électrique de 16 K/W (Max). La résistance thermique réelle est le paramètre clé pour calculer la température de jonction dans la conception thermique.
• Température de jonction (T_J) :La température de jonction maximale admissible est de 150°C.

3. Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance (P_d) :1750 mW
• Courant direct (I_F) :500 mA (Continu), 1000 mA (Surtension, t<=10 μs, cycle de service 0,5%)
• Tension inverse (V_R) :Non conçu pour un fonctionnement en inverse.
• Température de fonctionnement & de stockage :-40°C à +125°C
• Sensibilité ESD (HBM) :8 kV
• Température de soudage par refusion :Pic de 260°C maximum pendant 30 secondes.

4. Explication du système de tri

Les LED sont triées en lots (bins) en fonction de paramètres de performance clés pour assurer la cohérence en production de masse.

4.1 Lots de flux lumineux

Les lots sont définis par des valeurs de flux lumineux minimales et maximales à la condition de test (I_F=350mA, pastille thermique à 25°C).

• J1 :100 lm à 110 lm
• J2 :110 lm à 120 lm
• J3 :120 lm à 130 lm

4.2 Lots de tension directe

Les lots sont définis par la plage de tension directe au courant de test.

• 3032 :3,00 V à 3,25 V
• 3235 :3,25 V à 3,50 V
• 3537 :3,50 V à 3,75 V

4.3 Lots de couleur (chromaticité)

La fiche technique fournit un diagramme de chromaticité détaillé avec des lots définis pour le blanc froid (par ex., 56M, 58M, 61M, 63M). Chaque lot est une zone quadrilatère sur le diagramme de chromaticité CIE 1931, définie par quatre ensembles de coordonnées (x, y). Cela permet de sélectionner des LED avec une cohérence de couleur très serrée, ce qui est crucial pour l'éclairage automobile où l'homogénéité de couleur entre plusieurs LED est souvent requise.

5. Analyse des courbes de performance

Les graphiques fournissent des informations essentielles sur le comportement de la LED dans différentes conditions de fonctionnement.

5.1 Distribution spectrale

Le graphique de Distribution Spectrale Relative montre un pic dans la région des longueurs d'onde bleues (autour de 450-460nm) avec une large émission jaune convertie par phosphore, résultant en une lumière blanche froide. L'absence de sortie significative dans les régions du rouge profond ou de l'infrarouge est typique des LED blanches à conversion de phosphore.

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

Ce graphique montre la relation exponentielle typique d'une diode. À 350 mA, la tension directe se regroupe autour de la valeur typique de 3,25V. Les concepteurs utilisent cette courbe pour la conception du pilote et les calculs de dissipation de puissance.

5.3 Flux lumineux relatif vs Courant direct

La sortie lumineuse augmente de manière sous-linéaire avec le courant. Bien qu'un courant plus élevé produise plus de lumière, il génère également plus de chaleur, ce qui peut réduire l'efficacité et la durée de vie. Le graphique aide à sélectionner un point de fonctionnement optimal.

5.4 Dépendance à la température

• Flux lumineux relatif vs Température de jonction :Lorsque la température de jonction (T_J) augmente, la sortie lumineuse diminue. Ce graphique quantifie cette baisse, ce qui est critique pour la conception thermique afin de maintenir une luminosité constante.
• Tension directe relative vs Température de jonction :La tension directe a un coefficient de température négatif, diminuant lorsque la température augmente. Cela peut être utilisé pour la surveillance indirecte de la température dans certaines applications.
• Décalage de chromaticité vs Température de jonction & Courant :Ces graphiques montrent comment le point blanc (coordonnées CIE x, y) se décale avec les variations du courant de commande et de la température de jonction. Les décalages sont relativement faibles mais doivent être pris en compte dans les applications critiques pour la couleur.

5.5 Courbe de déclassement du courant direct

Il s'agit d'un graphique crucial pour un fonctionnement fiable. Il montre le courant direct continu maximal admissible en fonction de la température de la pastille de soudure (T_S). Lorsque T_Saugmente, le courant maximal autorisé doit être réduit pour empêcher la température de jonction de dépasser 150°C. Par exemple, à la température de fonctionnement maximale T_Sde 125°C, le courant continu maximal est de 500 mA.

5.6 Capacité de traitement d'impulsion admissible

Ce graphique définit la capacité en courant de surtension pour un fonctionnement en impulsions. Il montre le courant d'impulsion crête admissible (I_F) en fonction de la largeur d'impulsion (t_p) pour différents cycles de service (D). Il permet l'utilisation de courants supérieurs au maximum de 500 mA en DC pendant de courtes durées, ce qui est utile pour des applications comme les feux stroboscopiques ou clignotants.

6. Informations mécaniques et de conditionnement

6.1 Dimensions mécaniques

La fiche technique inclut un dessin dimensionnel détaillé du boîtier CMS 2820. Les dimensions clés incluent une taille de corps de 2,8 mm (longueur) x 2,0 mm (largeur). Le dessin spécifie l'emplacement du repère de cathode, la géométrie de la lentille et l'emplacement des pastilles. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0,1 mm sauf indication contraire.

6.2 Configuration recommandée des pastilles de soudure

Un dessin séparé fournit l'empreinte recommandée pour la conception du PCB. Cela inclut la taille et l'espacement des pastilles électriques et de la pastille thermique centrale. Respecter cette configuration est essentiel pour un soudage correct, les performances thermiques et la stabilité mécanique. La pastille thermique est critique pour la dissipation de la chaleur de la jonction de la LED vers le PCB.

7. Directives de soudage et d'assemblage

7.1 Profil de soudage par refusion

La LED est spécifiée pour une température de pic de refusion maximale de 260°C pendant 30 secondes. Un profil de refusion typique avec des phases de préchauffage, stabilisation, refusion et refroidissement doit être suivi, en veillant à ce que la température ne dépasse pas la limite spécifiée. Le Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) est de 2, ce qui signifie que le composant doit être utilisé dans l'année suivant l'ouverture de l'emballage d'usine et peut nécessiter un séchage s'il est exposé aux conditions ambiantes au-delà de sa durée de vie au sol.

7.2 Précautions d'utilisation

• Protection ESD :Bien que spécifiée pour 8 kV HBM, les précautions ESD standard doivent être observées pendant la manipulation et l'assemblage.
• Nettoyage :Utiliser des solvants de nettoyage appropriés qui n'endommagent pas la lentille de la LED ou le matériau du boîtier.
• Contrainte mécanique :Éviter d'appliquer une force directe ou des vibrations sur la lentille de la LED.
• Contrôle du courant :Toujours alimenter la LED avec une source de courant constant, et non une source de tension constante, pour assurer un fonctionnement stable et prévenir l'emballement thermique.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

• Éclairage intérieur automobile :Lumières de console de plafond, lampes de lecture, éclairage des planchers, et bandes d'éclairage d'ambiance.
• Éclairage extérieur automobile :Feux de jour (DRL), feux de position latéraux, troisième feu stop (CHMSL), et feux de plaque d'immatriculation où une haute luminosité dans un petit boîtier est nécessaire.

8.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :C'est l'aspect le plus critique. Utiliser la résistance thermique (R_{th JS}= 20 K/W) et la courbe de déclassement pour concevoir un chemin thermique adéquat. Cela implique d'utiliser un PCB avec une surface de cuivre suffisante (des vias thermiques sous la pastille thermique sont fortement recommandés), et éventuellement un PCB à âme en aluminium (MCPCB) pour les applications haute puissance ou à température ambiante élevée.
• Sélection du pilote :Choisir un pilote LED de qualité automobile capable de fournir un courant stable de 350 mA (ou autre courant souhaité) à partir du système électrique du véhicule (typiquement 12V ou 24V). Le pilote doit inclure des protections contre les surtensions, l'inversion de polarité et les transitoires de déconnexion de charge courants dans les environnements automobiles.
• Conception optique :L'angle de vision de 120° convient à un éclairage diffus. Pour des faisceaux focalisés, des optiques secondaires (lentilles ou réflecteurs) seront nécessaires. La petite taille de la source de cette LED est avantageuse pour le contrôle optique.
• Cohérence de couleur :Pour les applications utilisant plusieurs LED, spécifier le lot de couleur requis (par ex., 61M) pour assurer une couleur blanche uniforme à travers l'assemblage.

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

9.1 Quelle est la consommation électrique typique ?

Au point de fonctionnement typique de 350 mA et 3,25V, la puissance électrique d'entrée est d'environ 1,14 Watt (P = I_F* V_F= 0,35A * 3,25V).

9.2 Comment calculer la température de jonction ?

La température de jonction (T_J) peut être estimée à l'aide de la formule : T_J= T_S+ (P_d* R_{th JS}), où T_Sest la température mesurée de la pastille de soudure, P_dest la dissipation de puissance (en Watts), et R_{th JS}est la résistance thermique réelle (20 K/W). Pour un fonctionnement fiable, T_Jdoit être maintenue en dessous de 150°C, et plus basse est toujours meilleure pour la longévité.

9.3 Puis-je l'alimenter directement avec une source 12V ?

No.La connecter directement à une source 12V détruirait instantanément la LED en raison d'un courant excessif. Un pilote LED à courant constant ou un circuit limiteur de courant est obligatoire.

9.4 Que signifie la qualification AEC-Q102 pour ma conception ?

Cela signifie que le composant LED a passé un ensemble rigoureux de tests de stress simulant les conditions environnementales automobiles (cyclage de température étendu, humidité élevée avec polarisation, stockage à haute température, etc.). L'utilisation de composants qualifiés AEC-Q102 simplifie votre processus de qualification au niveau système et augmente considérablement la confiance dans la fiabilité à long terme du module d'éclairage.

10. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un plafonnier intérieur pour une voiture particulière. L'exigence est un éclairage blanc brillant et uniforme.

Étapes de conception :

1. Sélection de la LED :La série 2820-C03501H-AM est choisie pour sa luminosité, sa qualité automobile et sa taille compacte.
2. Quantité & Agencement :Sur la base du niveau de lumière requis (lumens), calculer le nombre de LED nécessaires. Par exemple, un besoin de 500 lumens pourrait nécessiter 5 LED du lot J2 (110-120 lm chacune). Elles seraient disposées linéairement ou en grappe sur le PCB.
3. Conception thermique :Le PCB est conçu avec une couche de cuivre de 2 onces. Un motif de pastille thermique dédié correspondant à la recommandation de la fiche technique est utilisé, avec un réseau de vias thermiques le connectant à une grande zone de cuivre sur la couche inférieure pour agir comme un dissipateur. La courbe de déclassement est vérifiée : si l'ambiance de l'habitacle peut atteindre 85°C, la température de la pastille de soudure (T_S) pourrait être estimée à 95°C. La courbe de déclassement montre que le courant admissible est toujours supérieur à 350 mA, donc la conception est thermiquement saine.
4. Conception électrique :Un circuit intégré pilote LED abaisseur qualifié automobile est sélectionné pour convertir la tension de batterie 12V du véhicule en une sortie constante de 350 mA pour la série de 5 LED. La tension directe totale de la série est d'environ 16,25V (5 * 3,25V), ce qui est dans la plage de fonctionnement d'un convertisseur abaisseur typique à partir d'une entrée 12V.
5. Conception optique :Une lentille diffuseuse ou un couvercle est placé au-dessus du réseau de LED pour mélanger les sources individuelles en une lumière de zone uniforme, en tirant parti de l'angle de vision de 120° de chaque LED.

11. Principe de fonctionnement

Cette LED est une LED blanche à conversion de phosphore. Le cœur est 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 matériau phosphore (par ex., grenat d'yttrium-aluminium dopé au cérium, YAG:Ce) déposée sur ou autour de la puce. Le phosphore absorbe certains photons bleus et ré-émet de la lumière sur un large spectre dans la région jaune. La combinaison de la lumière bleue restante et de la lumière jaune convertie est perçue par l'œil humain comme de la lumière blanche. La teinte exacte (blanc froid, comme dans cette fiche technique, ou blanc chaud) est déterminée par la composition et l'épaisseur de la couche de phosphore.

12. Tendances technologiques

Le développement des LED pour l'éclairage automobile suit plusieurs tendances claires :

• Augmentation de l'efficacité lumineuse (lm/W) :Les améliorations continues dans la conception des puces, l'efficacité des phosphores et la gestion thermique du boîtier conduisent à plus de lumière par watt d'entrée électrique, réduisant la consommation d'énergie et la charge thermique.
• Densité de puissance plus élevée & Miniaturisation :Des produits comme le boîtier 2820 délivrant plus de 100 lumens représentent la tendance à intégrer plus de performances dans des empreintes plus petites, permettant des conceptions d'éclairage plus élégantes et compactes.
• Fiabilité et robustesse améliorées :Des normes comme AEC-Q102 deviennent des exigences de base. Les développements ultérieurs se concentrent sur l'amélioration de la résistance à des facteurs de stress automobiles spécifiques comme les atmosphères contenant du soufre (abordé par le Test Soufre Classe A1 dans cette fiche) et la corrosion galvanique.
• Éclairage intelligent et adaptatif :Bien qu'il s'agisse d'une LED composant de base, l'industrie évolue vers des modules intégrés avec pilotes, contrôleurs et interfaces de communication intégrés (comme LIN ou CAN) pour les systèmes d'éclairage avant adaptatifs (AFS) et l'éclairage intérieur dynamique.
• Réglage de couleur et qualité :L'accent est mis sur l'obtention de valeurs d'Indice de Rendu des Couleurs (IRC) plus élevées et un contrôle plus précis du point de couleur (lots plus serrés) pour une meilleure qualité esthétique et sécurité dans les environnements automobiles.