Fiche technique LED 2820-SR2001M-AM - Boîtier CMS 2.8x2.0mm - Super Rouge 632nm - 27lm @ 200mA - Grade Automobile

1. Vue d'ensemble du produit

La série 2820-SR2001M-AM représente un composant LED CMS haute performance, spécifiquement conçu pour les environnements exigeants de l'éclairage automobile. Cet appareil fait partie d'une famille de produits caractérisée par son empreinte compacte 2820 (2.8mm x 2.0mm), offrant un équilibre convaincant entre rendement lumineux, fiabilité et facteur de forme. L'application principale est l'éclairage automobile, où une performance constante dans des conditions sévères est primordiale. Ses principaux avantages incluent la conformité aux normes de qualification automobile strictes comme l'AEC-Q102, une construction robuste pour les processus de soudure haute fiabilité, et une conception optimisée pour la gestion thermique, garantissant une sortie lumineuse stable sur toute la plage de température de fonctionnement.

1.1 Caractéristiques principales et conformité

La LED est conditionnée dans un format CMS (Composant Monté en Surface) standard, facilitant les processus d'assemblage automatisés. Elle émet dans le spectre Super Rouge avec une longueur d'onde dominante typique de 632 nanomètres. Une métrique de performance primaire est son flux lumineux typique de 27 lumens lorsqu'elle est alimentée par un courant direct de 200 milliampères. Le dispositif offre un large angle de vision de 120 degrés, procurant un éclairage diffus. Il est conçu avec un certain degré de robustesse contre les décharges électrostatiques, classé pour 2kV (Modèle du Corps Humain). Le composant est classé MSL 2 (Niveau de Sensibilité à l'Humidité 2), indiquant sa durée de conservation et ses exigences de manipulation avant le soudage par refusion. De manière cruciale, il est qualifié selon la norme AEC-Q102 Rev A, qui est la qualification par tests de stress pour les semi-conducteurs optoélectroniques discrets dans les applications automobiles. Il satisfait également aux Critères de Test au Soufre Classe A1, offrant une résistance aux atmosphères corrosives contenant du soufre. Le produit est conforme aux réglementations RoHS (Restriction des Substances Dangereuses) et REACH, et est fabriqué pour être sans halogène, avec une teneur en brome et chlore inférieure aux limites spécifiées (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Analyse des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques définis dans la fiche technique, expliquant leur signification pour les ingénieurs de conception.

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

La caractéristique optique principale est leFlux lumineux (Iv), avec une valeur typique de 27 lumens à un courant direct (IF) de 200mA. Les valeurs minimale et maximale sont spécifiées respectivement à 20 lm et 33 lm dans la même condition. Cette plage est directement liée à la structure de classement (binning) discutée plus tard. LaLongueur d'onde dominante (λd)est typiquement de 632 nm, définissant la couleur perçue de la lumière Super Rouge, avec une plage de 627 nm à 639 nm. L'Angle de vision (φ)est spécifié à 120 degrés, ce qui est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité de crête. Ce large angle est bénéfique pour les applications nécessitant un éclairage diffus ou de zone plutôt qu'un faisceau focalisé.

2.2 Caractéristiques électriques

LaTension directe (VF)est un paramètre critique pour la conception du pilote. À 200mA, la VF typique est de 2,3 volts, avec une plage de 2,00V à 2,75V. Cette variance nécessite un classement approprié de la tension pour une performance système cohérente. LeCourant direct (IF)a une plage de fonctionnement recommandée de 25mA à 250mA, 200mA étant la condition de test pour la plupart des spécifications. Dépasser la valeur absolue maximale de 250mA peut entraîner des dommages permanents. Le dispositifn'est pas conçu pour un fonctionnement en inverse, ce qui signifie qu'appliquer une tension inverse peut provoquer une défaillance immédiate ; par conséquent, une protection de circuit (comme une diode en série dans des réseaux parallèles) est essentielle si une polarisation inverse est possible.

2.3 Classements thermiques et de fiabilité

La gestion thermique est cruciale pour la longévité et les performances de la LED. LaRésistance thermiquede la jonction au point de soudure est donnée par deux valeurs : une résistance thermique réelle (Rth JS réel) de 18 K/W (typique) et une valeur dérivée par méthode électrique (Rth JS el) de 12 K/W (typique). Les concepteurs doivent utiliser la résistance thermique réelle pour des calculs de température de jonction plus précis. LaTempérature de jonction (TJ)ne doit pas dépasser 150°C. LaPlage de température de fonctionnement (Topr)est de -40°C à +125°C, adaptée aux applications automobile sous capot et extérieures. LaDissipation de puissance (Pd)maximale absolue est de 687,5 mW. Le dispositif peut supporter unCourant de surtension (IFM)de 1000 mA pour des impulsions très courtes (t <= 10 μs, rapport cyclique 0,005), ce qui est pertinent pour les conditions d'appel de courant ou transitoires. La température maximale deSoudage par refusionest de 260°C pendant 30 secondes, définissant le profil de température de crête pendant l'assemblage.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour assurer la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en classes (bins). Le 2820-SR2001M-AM utilise un système de classement tridimensionnel.

3.1 Classement du flux lumineux

Le flux lumineux est trié en trois classes : E8 (20-23 lm), E9 (23-27 lm) et F1 (27-33 lm). Le \"M\" dans le numéro de pièce indique un niveau de luminosité Moyen, qui correspond typiquement à la classe centrale (E9). Les concepteurs doivent sélectionner la classe appropriée en fonction du rendement lumineux minimum requis pour leur application, en tenant compte de la tolérance de mesure de 8%.

3.2 Classement de la tension directe

La tension directe est classée pour faciliter l'adaptation du courant, surtout lorsque les LED sont connectées en parallèle. Les classes sont : 2022 (2.00-2.25V), 2225 (2.25-2.50V) et 2527 (2.50-2.75V). Utiliser des LED de la même classe de tension dans une configuration parallèle aide à assurer une distribution de courant et une luminosité plus uniformes.

3.3 Classement de la longueur d'onde dominante

La cohérence de couleur est gérée via des classes de longueur d'onde dominante, regroupées par pas de 3nm : 2730 (627-630 nm), 3033 (630-633 nm), 3336 (633-636 nm) et 3639 (636-639 nm). La valeur typique de 632 nm se situe dans les classes 3033 ou 3336. Pour les applications où une correspondance de couleur précise est critique, il est nécessaire de spécifier une classe de longueur d'onde étroite.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs graphiques illustrant le comportement du dispositif dans différentes conditions, essentiels pour une conception de système robuste.

4.1 Courant direct vs. Tension directe (Courbe IV)

Le graphique montre la relation exponentielle entre le courant direct et la tension directe. Au point de fonctionnement typique de 200mA, la tension est d'environ 2,3V. Cette courbe est vitale pour concevoir le circuit de limitation de courant, qu'il utilise une simple résistance ou un pilote à courant constant. La pente indique la résistance dynamique de la LED.

4.2 Flux lumineux relatif vs. Courant direct

Ce graphique démontre que la sortie lumineuse augmente de manière super-linéaire avec le courant jusqu'à un certain point. Bien qu'un courant plus élevé produise plus de lumière, il génère aussi plus de chaleur, ce qui peut réduire l'efficacité et la durée de vie. Le point de test à 200mA est un bon équilibre entre rendement et fiabilité pour ce dispositif.

4.3 Graphiques de dépendance à la température

Trois graphiques clés montrent la variation de performance avec la température de jonction :Tension directe relative vs. Température de jonctionmontre que VF diminue linéairement avec l'augmentation de la température (environ -2 mV/°C), ce qui peut être utilisé pour une détection approximative de la température.Flux lumineux relatif vs. Température de jonctionmontre que la sortie lumineuse diminue lorsque la température augmente, une caractéristique de toutes les LED. Un dissipateur thermique efficace est nécessaire pour maintenir une luminosité stable.Décalage de longueur d'onde relatif vs. Température de jonctionindique que la longueur d'onde dominante se décale légèrement avec la température (typiquement 0,1 nm/°C pour les LED rouges), ce qui est généralement négligeable pour la plupart des applications mais peut être pertinent pour les usages critiques en couleur.

4.4 Courbe de déclassement du courant direct

C'est l'un des graphiques les plus critiques pour la fiabilité. Il montre le courant direct maximal autorisé en fonction de la température du plot de soudure. Lorsque la température du plot augmente, le courant maximal permis diminue linéairement. Par exemple, à la température maximale du plot de soudure de 125°C, le courant maximal autorisé est de 250mA (la valeur absolue maximale). Pour assurer une longue durée de vie, il est recommandé de fonctionner significativement en dessous de cette ligne de déclassement. La courbe spécifie également un courant de fonctionnement minimum de 25mA.

4.5 Capacité de traitement d'impulsion admissible

Ce graphique définit le courant d'impulsion maximal autorisé, non répétitif ou répétitif, pour une largeur d'impulsion (tp) et un rapport cyclique (D) donnés. Il permet aux concepteurs de comprendre la capacité de la LED à gérer des impulsions courtes et à fort courant, utile pour le gradateur PWM ou les conditions transitoires. Les courbes montrent que pour des impulsions très courtes (par ex., 10 μs), le courant peut dépasser significativement le classement maximal en DC.

4.6 Distribution spectrale et diagramme de rayonnement

Le graphique de distribution spectrale relative montre un pic étroit autour de 632 nm, caractéristique d'une LED rouge à haute efficacité. Le diagramme de rayonnement typique (non détaillé dans l'extrait fourni mais référencé) illustrerait la distribution spatiale de la lumière, confirmant l'angle de vision de 120° avec un motif Lambertien ou similaire.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions mécaniques

La LED utilise le contour de boîtier standard 2820. Les dimensions sont fournies dans un dessin détaillé (impliqué par la section 3). Les caractéristiques clés incluent la longueur et la largeur totales (2.8mm x 2.0mm), la géométrie de la lentille et l'emplacement des bornes cathode et anode. La cathode est typiquement marquée par un indicateur visuel tel qu'une encoche, un coin coupé ou un point sur le boîtier. Les tolérances pour les dimensions non critiques sont de ±0,1mm.

5.2 Configuration recommandée des plots de soudure

La section 4 fournit un modèle de pastille (land pattern) pour le PCB. Respecter cette empreinte recommandée est critique pour un soudage fiable, un transfert thermique approprié et pour empêcher le phénomène de \"tombstoning\" pendant la refusion. La conception inclut des pastilles pour les deux bornes électriques et une pastille thermique centrale. La pastille thermique est essentielle pour évacuer la chaleur de la jonction de la LED vers le cuivre du PCB, qui agit comme un dissipateur thermique. Les dimensions assurent la formation correcte du cordon de soudure et l'alignement du composant.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Le dispositif est compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge ou à convection standard. La condition maximale spécifiée est une température de crête de 260°C pendant 30 secondes. Un profil sans plomb typique doit être utilisé, avec des étapes de préchauffage, de stabilisation, de refusion et de refroidissement soigneusement contrôlées pour éviter le choc thermique et assurer la formation correcte des joints de soudure. Le classement MSL 2 signifie que le composant doit être séché (baked) s'il est exposé à l'air ambiant plus longtemps que sa durée de vie au sol spécifiée (typiquement 1 an lorsqu'il est stocké à <10% HR et <30°C) avant d'être soumis à la refusion.

6.2 Précautions d'utilisation

Les précautions générales de manipulation s'appliquent : éviter les contraintes mécaniques sur la lentille, protéger contre les décharges électrostatiques en utilisant des contrôles ESD appropriés (même avec son classement 2kV), et stocker dans des conditions sèches et contrôlées selon le classement MSL. Pendant le soudage, assurez-vous que la pastille thermique établit un bon contact avec la pastille du PCB pour maximiser la dissipation thermique.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Décodage du numéro de pièce

Le numéro de pièce2820-SR2001M-AMest structuré comme suit :2820 : Famille de produit et taille de boîtier (2.8mm x 2.0mm).SR : Code couleur pour Super Rouge.200 : Courant de test en milliampères (200mA).1 : Type de cadre de connexion (1 = Doré).M : Niveau de luminosité (M = Moyen, correspondant à une classe de flux lumineux spécifique).AM : Désigne l'application et la qualification Automobile.

7.2 Référence des codes couleur

La fiche technique inclut un tableau complet faisant correspondre les symboles de couleur aux descriptions (par ex., SR=Super Rouge, UR=Rouge, UG=Vert, UB=Bleu, C=Blanc Froid, WW=Blanc Chaud, PA=Ambre à conversion de phosphore). Cela permet d'identifier d'autres variantes dans la même famille de boîtier 2820.

7.3 Informations de conditionnement

Les LED sont fournies sur bande et bobine pour l'assemblage automatisé par pick-and-place. Les quantités standard par bobine (par ex., 2000 ou 4000 pièces par bobine) et les dimensions de la bande sont fournies pour configurer correctement les chargeurs sur les machines d'assemblage.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

L'application principale estl'éclairage automobile. Cela inclut :Signalisation extérieure : Troisième feu stop central (CHMSL), feux arrière combinés (stop/feu de position/clignotant), feux de gabarit latéraux.Éclairage intérieur : Rétroéclairage du tableau de bord, éclairage des commutateurs, éclairage d'ambiance.Systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS) : Éclairage de capteurs où une longueur d'onde spécifique est requise. Sa qualification AEC-Q102, sa large plage de température et sa résistance au soufre la rendent adaptée à ces environnements sévères.

8.2 Considérations de conception

Gestion thermique : L'aspect le plus critique. Utilisez la résistance thermique (Rth JS réel = 18 K/W) pour calculer l'élévation de température de jonction au-dessus de la température du PCB. Assurez une surface de cuivre adéquate (pastille thermique) sur le PCB, éventuellement avec des vias thermiques vers les couches internes ou un plan côté opposé, pour maintenir la température du plot de soudure basse. Reportez-vous à la courbe de déclassement.Alimentation en courant : Utilisez un pilote à courant constant pour une sortie lumineuse stable, surtout sur la plage de température. Si vous utilisez une résistance série, tenez compte de l'étalement de la classe de tension directe et de la tolérance de la tension d'alimentation.Optique : L'angle de vision de 120° peut nécessiter une optique secondaire (lentilles, guides de lumière) pour façonner le faisceau pour des applications spécifiques.Protection ESD : Mettez en œuvre les précautions ESD standard pendant la manipulation et l'assemblage. Dans le circuit, envisagez une suppression de tension transitoire si la LED est connectée à de longs fils ou à des bus automobile bruyants.

9. Comparaison et différenciation technique

Bien qu'une comparaison directe avec des concurrents ne figure pas dans la fiche technique, les principaux éléments différenciateurs de cette série peuvent être déduits :Qualification automobile : La conformité AEC-Q102 est un différenciateur significatif par rapport aux LED de grade commercial, impliquant des tests de stress rigoureux pour le cyclage thermique, l'humidité, la durée de vie en fonctionnement à haute température, etc.Résistance au soufre : Les critères de test au soufre Classe A1 sont cruciaux pour les applications automobile et industrielles où le soufre atmosphérique peut corroder les composants à base d'argent.Sans halogène : Répond aux normes environnementales et de sécurité requises par de nombreux équipementiers (OEM).Performance thermique : Les valeurs de résistance thermique spécifiées permettent une modélisation thermique plus précise par rapport aux pièces qui ne fournissent qu'une puissance maximale nominale.

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

Q : Quelle est la luminosité réelle que je peux attendre ?

R : La valeur typique est de 27 lm à 200mA. Cependant, vous devez concevoir en fonction de la classe minimale que vous êtes prêt à accepter (par ex., 20 lm pour la classe E8) pour garantir la performance du système. Contactez le fournisseur pour la disponibilité de classes spécifiques.

Q : Puis-je piloter cette LED avec un PWM pour le gradation ?

R : Oui, les LED sont idéales pour la gradation PWM. Assurez-vous que le courant de crête pendant l'impulsion \"on\" ne dépasse pas les classements du graphique \"Capacité de traitement d'impulsion admissible\" pour votre fréquence et rapport cyclique choisis. Une fréquence supérieure à 100Hz est recommandée pour éviter le scintillement visible.

Q : Comment calculer le dissipateur thermique requis ?

R : 1) Déterminez votre courant de fonctionnement (par ex., 200mA) et la VF correspondante (par ex., 2,3V). Puissance = 0,2A * 2,3V = 0,46W. 2) Estimez ou mesurez la température attendue du PCB (Ts) au niveau du plot de soudure. 3) Utilisez Rth JS réel (18 K/W) : ΔT_jonction = Puissance * Rth = 0,46W * 18 K/W ≈ 8,3K. 4) Température de jonction Tj = Ts + ΔT_jonction. Assurez-vous que Tj < 150°C et de préférence < 100°C pour une longue durée de vie. Utilisez la courbe de déclassement pour vérifier si votre courant est sûr à votre Ts estimée.

Q : Une résistance limitant le courant est-elle suffisante ?

R : Pour des applications simples et non critiques avec une tension d'alimentation stable (Vcc), une résistance peut être utilisée : R = (Vcc - VF_led) / I_F. Choisissez VF à partir de la classe maximale (2,75V) pour vous assurer que le courant ne dépasse pas les limites si vous obtenez une LED à faible VF. Cette méthode est inefficace et la luminosité variera avec Vcc et la VF de la LED. Un pilote à courant constant est recommandé pour les applications automobile.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un troisième feu stop central (CHMSL)

Un concepteur a besoin de 15 LED pour un CHMSL. Exigences : Haute luminosité pour la visibilité diurne, couleur cohérente, fonctionnement fiable de -40°C à +85°C ambiant.

Étapes de conception :1)Électrique : Choisissez une configuration série (les 15 LED en une seule chaîne) pour assurer un courant identique. Un pilote à courant constant élévateur (boost) est sélectionné pour fournir ~35V (15 * 2,3V) à 200mA. 2)Optique : Spécifiez une classe de longueur d'onde dominante étroite (par ex., 3033 ou 3336) et une classe de flux lumineux minimale (F1 pour le rendement le plus élevé) pour assurer l'uniformité de couleur et de luminosité. 3)Thermique : Le PCB est une carte 2 couches avec la couche supérieure dédiée à de grandes zones de cuivre sous la pastille thermique de chaque LED, connectées par des pistes épaisses. Des vias thermiques relient à un plan de cuivre de la couche inférieure. Une simulation thermique est exécutée pour s'assurer que la température du plot de soudure reste inférieure à 80°C à la température ambiante maximale, maintenant la température de jonction bien dans les limites. 4)Implantation : La configuration recommandée des plots de soudure est utilisée. Des diodes de protection ESD sont placées sur les lignes d'alimentation d'entrée.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les Diodes Électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons de la région de type n se recombinent avec les trous de la région de type p dans la couche active. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par le gap énergétique des matériaux semi-conducteurs utilisés. Pour cette LED Super Rouge, des matériaux comme l'AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) sont typiquement utilisés pour atteindre la longueur d'onde de 632 nm. Le boîtier CMS encapsule la minuscule puce semi-conductrice, fournit une protection mécanique, abrite la lentille primaire qui façonne la sortie lumineuse, et offre des chemins de connexion thermique et électrique via le cadre de connexion.

13. Tendances technologiques et contexte

Le boîtier 2820 représente un facteur de forme mature et largement adopté dans l'industrie, offrant un bon compromis entre rendement lumineux, performance thermique et espace sur carte. Les tendances dans l'éclairage LED automobile incluent :Efficacité accrue : Le développement continu vise un plus grand nombre de lumens par watt (efficacité), réduisant la charge électrique et les défis thermiques.MiniaturisationÉclairage intelligent : L'intégration de l'électronique de contrôle ou de plusieurs puces de couleur (RGB) dans les boîtiers est en croissance.Normes de fiabilité plus élevées : Les normes automobile comme l'AEC-Q102 continuent d'évoluer, poussant pour des prédictions de durée de vie plus longues et une robustesse dans des conditions plus extrêmes. Ce composant particulier, avec son orientation automobile claire et sa résistance au soufre, s'aligne sur la demande de l'industrie pour des composants pouvant survivre aux exigences de plus en plus sévères et de longue durée de vie des véhicules modernes.