Fiche Technique LED Blanc PLCC-2 - Dimensions 2.20x1.40x1.30mm - Tension 3.0V - Puissance 0.06W

1. Vue d'ensemble du produit

1.1 Description générale

Ce composant est une diode électroluminescente (LED) blanche dans un boîtier PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Le dispositif est fabriqué en utilisant une puce semi-conductrice bleue combinée à un revêtement de phosphore pour produire de la lumière blanche. Le boîtier compact pour montage en surface mesure 2,20 mm de longueur, 1,40 mm de largeur et 1,30 mm de hauteur, ce qui le rend adapté aux applications où l'espace est limité.

1.2 Caractéristiques

• Boîtier :Facteur de forme PLCC-2.
• Angle de vision :Angle de vision extrêmement large, typiquement de 120 degrés.
• Compatibilité assemblage :Conçu pour tous les procédés standard d'assemblage et de soudure par technologie de montage en surface (CMS).
• Conditionnement :Disponible fourni en bande et en bobine pour placement automatisé.
• Sensibilité à l'humidité :Classé au Niveau de Sensibilité à l'Humidité (NSH) 2.
• Conformité environnementale :Conforme aux réglementations RoHS (Restriction des substances dangereuses) et REACH (Enregistrement, Évaluation, Autorisation et Restriction des produits chimiques).
• Qualifications :Les tests de qualification du produit sont basés sur la norme AEC-Q101 pour la qualification par tests de stress des semi-conducteurs discrets de qualité automobile.

1.3 Application

L'application principale de cette LED est l'éclairage intérieur automobile. Cela inclut des applications telles que le rétroéclairage du tableau de bord, l'éclairage des commutateurs, l'éclairage d'ambiance et les voyants lumineux à l'intérieur de l'habitacle.

2. Paramètres techniques approfondis

2.1 Caractéristiques électriques et optiques

Tous les paramètres sont spécifiés à une température du point de soudure (Ts) de 25 °C. Il s'agit d'un point de référence critique pour les calculs de conception.

• Tension directe (V_F) :La chute de tension typique aux bornes de la LED pour un courant direct (I_F) de 20mA est de 3,0 Volts. Les limites minimales et maximales de production sont respectivement de 2,7V et 3,3V. La tolérance de mesure est de ±0,1V.
• Courant inverse (I_R) :Le courant de fuite maximal lorsqu'une tension inverse (V_R) de 5V est appliquée est de 10 µA.
• Intensité lumineuse (I_V) :Le flux lumineux typique à I_F=20mA est de 1200 millicandelas (mcd), avec une plage allant de 800 mcd (min) à 1500 mcd (max). La tolérance de mesure est de ±10%.
• Angle de vision (2θ_1/2) :Défini comme l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité maximale. La valeur typique est de 120 degrés, offrant un motif d'illumination très large et uniforme.
• Résistance thermique (R_θJ-S) :La résistance thermique de la jonction de la LED au point de soudure est au maximum de 300 °C/W. Ce paramètre est crucial pour la conception de la gestion thermique afin d'éviter la surchauffe.

2.2 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 conseillé.

• Dissipation de puissance (P_D) :99 mW maximum.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA maximum.
• Courant direct crête (I_FP) :100 mA maximum, spécifié sous un cycle de service de 1/10 avec une largeur d'impulsion de 10ms.
• Tension inverse (V_R) :5 V maximum.
• Décharge électrostatique (DES) :Tension de tenue au Modèle du Corps Humain (MCH) de 8000V.
• Température de fonctionnement & de stockage (T_OPR, T_STG) :-40 °C à +100 °C.
• Température maximale de jonction (T_J) :120 °C. Il s'agit de la température la plus élevée autorisée au niveau de la jonction semi-conductrice elle-même.

3. Explication du système de tri

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en lots basés sur les principaux paramètres électriques et optiques mesurés à I_F= 20mA.

3.1 Tri par tension directe (V_F)

Les LED sont regroupées en lots désignés F2, G1, G2, H1, H2 et I1, correspondant à des plages de tension spécifiques allant de 2,7-2,8V jusqu'à 3,2-3,3V. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants avec des tolérances de tension plus serrées pour leurs besoins de circuit spécifiques.

3.2 Tri par intensité lumineuse (I_V)

Le flux lumineux est trié en trois catégories : L1 (800-1000 mcd), L2 (1000-1200 mcd) et M1 (1200-1500 mcd). Ce tri garantit l'uniformité de la luminosité au sein d'un assemblage.

3.3 Tri par coordonnées de chromaticité

Le point de couleur blanc est défini dans des régions spécifiques du diagramme de chromaticité CIE 1931. La fiche technique définit trois lots (TC1, TC2, TC3), chacun étant une zone quadrilatère spécifiant la plage acceptable des coordonnées de couleur x et y. La tolérance pour ces coordonnées est de ±0,005. Cela contrôle la teinte et la saturation de la lumière blanche, assurant un aspect blanc cohérent sur plusieurs LED.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Courant direct vs tension directe (Courbe IV)

La courbe caractéristique montre une relation non linéaire. La tension directe augmente avec le courant, commençant autour de 2,5V à des courants très faibles et montant jusqu'à environ 3,2V au courant continu maximum de 30mA. Cette courbe est essentielle pour la conception du pilote, notamment pour les pilotes à courant constant, afin de comprendre la tension de compliance requise.

4.2 Courant direct vs intensité lumineuse relative

Cette courbe démontre que le flux lumineux est approximativement proportionnel au courant dans la plage de fonctionnement. Cependant, il n'est pas parfaitement linéaire, et l'efficacité (flux lumineux par unité de puissance électrique) diminue typiquement à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la génération de chaleur. La courbe confirme que 20mA est un point de fonctionnement standard offrant une bonne efficacité et un bon flux.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le boîtier PLCC-2 a une taille de corps de 2,20 mm (L) × 1,40 mm (L) × 1,30 mm (H). Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0,20 mm sauf indication contraire sur le dessin. Le boîtier comprend une lentille moulée qui crée le large angle de vision de 120 degrés.

5.2 Identification de la polarité et motif de soudure

La cathode (borne négative) est identifiée par un marqueur distinctif sur le boîtier, typiquement un point vert, une encoche ou un coin chanfreiné comme indiqué sur le diagramme. Un motif recommandé de pastilles de soudure (empreinte) est fourni pour la conception de la carte de circuit imprimé. Ce motif est conçu pour assurer des joints de soudure fiables et un bon alignement pendant le soudage par refusion.

6. Directives pour le soudage par refusion CMS et la manipulation

6.1 Profil de soudage par refusion

En tant que composant de NSH Niveau 2, cette LED doit être soudée dans les 168 heures (1 semaine) suivant l'ouverture d'un sac sensible à l'humidité dans des conditions d'atelier (<30 °C/60% HR). Un profil de refusion standard sans plomb (SAC305) est approprié. Les paramètres clés incluent une rampe de préchauffage, une zone de maintien pour activer la flux, une température de pic ne dépassant typiquement pas 260 °C et une phase de refroidissement contrôlée. Le temps spécifique au-dessus du liquidus (par exemple, 217 °C) doit être contrôlé pour minimiser la contrainte thermique sur le composant.

6.2 Précautions de manipulation et de stockage

• Protection contre les DES :Bien que le dispositif ait une haute tension de tenue aux DES (8000V MCH), les précautions standard contre les DES (bracelets, tapis conducteurs, ioniseurs) doivent être respectées pendant la manipulation pour éviter les dommages latents.
• Gestion thermique en fonctionnement :Le courant de fonctionnement maximal doit être déterminé après avoir mesuré la température réelle du boîtier dans l'application. La température de jonction (T_J) ne doit pas dépasser sa valeur maximale absolue de 120 °C. Les concepteurs doivent prendre en compte la résistance thermique et assurer une dissipation thermique adéquate via les pastilles et les pistes de la carte de circuit imprimé.
• Nettoyage :Si un nettoyage est nécessaire après soudure, utiliser des méthodes et solvants compatibles avec le matériau du boîtier plastique pour éviter tout dommage ou décoloration de la lentille.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis sur une bande porteuse embossée enroulée sur des bobines. La fiche technique fournit les dimensions précises de la poche de la bande porteuse, la largeur de la bande, le pas et le diamètre de la bobine. Ces informations sont vitales pour la programmation des machines automatiques de prélèvement et de placement.

7.2 Tests de fiabilité

Le produit subit une série de tests de fiabilité basés sur les lignes directrices AEC-Q101. Ces tests peuvent inclure (sans s'y limiter) la Durée de vie en fonctionnement à haute température (HTOL), les Cycles thermiques (TC), la Polarisation inverse à haute température et forte humidité (H3TRB) et d'autres tests de stress pour valider les performances dans des conditions automobiles.

8. Suggestions pour la conception d'applications

8.1 Application typique : Éclairage intérieur automobile

Pour l'éclairage du tableau de bord, le large angle de vision est bénéfique pour assurer une distribution de lumière uniforme sur de grands panneaux ou symboles. Un pilote à courant constant est fortement recommandé par rapport à une combinaison tension constante/résistance pour assurer un flux lumineux stable quelles que soient les variations mineures de tension directe ou de température. Le pilote doit être conçu pour limiter le courant à un niveau sûr, typiquement 20-30mA, en fonction des considérations thermiques.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Toujours utiliser une résistance série ou, de préférence, un pilote actif à courant constant.
• Chemin thermique :Maximiser la surface de cuivre connectée aux plots thermiques de la LED (points de soudure) sur la carte de circuit imprimé pour servir de dissipateur thermique.
• Conception optique :Prendre en compte le motif d'émission de 120 degrés lors de la conception de guides de lumière, diffuseurs ou lentilles pour obtenir l'effet d'illumination souhaité.

9. Comparaison technique et avantages

Comparée aux LED génériques non qualifiées automobile, ce composant offre des différenciateurs clés :

• Qualification automobile (AEC-Q101) :Il s'agit d'un avantage principal, indiquant que le dispositif est testé pour résister aux conditions environnementales sévères (extrêmes de température, vibration, humidité) rencontrées dans les applications automobiles.
• Tri contrôlé :Le tri détaillé de la tension directe et de l'intensité lumineuse fournit des performances prévisibles, cruciales pour les applications nécessitant une consistance visuelle.
• Angle de vision large :L'angle de 120 degrés est avantageux pour les applications nécessitant une illumination large et uniforme sans optiques secondaires.
• Boîtier robuste :Le boîtier PLCC-2 offre une bonne stabilité mécanique et une empreinte de joint de soudure fiable.

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

10.1 Quelle tension de pilote est nécessaire pour cette LED ?

Le pilote doit fournir une tension supérieure à la tension directe maximale de la chaîne de LED dans les pires conditions. Pour une seule LED, une alimentation d'au moins 3,5V est recommandée pour tenir compte du V_Fmax de 3,3V et d'une certaine marge.

10.2 Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 5V et une résistance ?

Oui, mais cela nécessite un calcul minutieux. Par exemple, pour une cible de 20mA avec un V_Ftypique de 3,0V à partir d'une alimentation 5V : R = (5V - 3,0V) / 0,020A = 100 Ω. La puissance nominale de la résistance serait P = I^2 * R = (0,02^2)*100 = 0,04W, donc une résistance de 1/8W ou 1/10W est suffisante. Cependant, l'efficacité est faible (~60%), et le flux lumineux variera avec le lot de V_Fet les fluctuations de la tension d'alimentation.

10.3 Combien de LED puis-je connecter en série ?

Le nombre dépend de la tension de compliance de votre pilote. Pour un pilote 12V, en tenant compte d'une certaine marge : N = (12V - marge) / V_Fmax. En utilisant 2V de marge et 3,3V max : (12-2)/3,3 ≈ 3 LED en série. Toujours vérifier la fiche technique du pilote.

11. Étude de cas de conception pratique

11.1 Conception d'un rétroéclairage pour commande CVC automobile

Scénario :Éclairer quatre symboles de boutons sur un panneau de contrôle climatique. L'uniformité de la luminosité et de la couleur est critique.

Étapes de conception :

1. Sélectionner des LED du même lot d'intensité lumineuse (ex. L2 : 1000-1200mcd) et du même lot de chromaticité (ex. TC2) pour garantir l'uniformité. 2. Concevoir un circuit pilote à courant constant simple utilisant un circuit intégré dédié capable de fournir 80mA au total (4 LED × 20mA). 3. Placer les LED sur la carte de circuit imprimé avec leurs centres alignés sous les zones diffusées des symboles des boutons. 4. Utiliser un masque de soudure blanc sur la carte de circuit imprimé autour des LED pour réfléchir la lumière vers le haut et améliorer l'efficacité. 5. S'assurer que la carte de circuit imprimé dispose de surfaces de cuivre thermiques suffisantes connectées aux pastilles des LED, car l'espace clos pourrait limiter le flux d'air.

Cette approche garantit un éclairage fiable, uniforme et durable.

12. Introduction au principe technologique

Il s'agit d'une LED blanche à conversion de phosphore. La source de lumière fondamentale est une puce semi-conductrice en nitrure d'indium-gallium (InGaN) qui émet de la lumière bleue lorsqu'elle est polarisée en direct. Cette lumière bleue frappe une couche de phosphore à base d'yttrium-aluminium-grenat dopé au cérium (YAG:Ce) déposée sur ou près de la puce. Le phosphore absorbe une partie des photons bleus et les réémet sous forme de lumière 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 de blanc (froid, neutre, chaud) est déterminée par le rapport entre la lumière bleue et la lumière jaune, qui est contrôlé par la composition et l'épaisseur du phosphore.

13. Tendances technologiques

La tendance pour ces LED CMS pour l'automobile et l'éclairage général va vers :

Efficacité plus élevée (lm/W) :

Améliorer le flux lumineux par watt électrique, réduisant la consommation d'énergie et la charge thermique.

Amélioration de l'indice de rendu des couleurs (IRC) :

Utiliser des mélanges de phosphores multiples pour produire une lumière qui restitue les couleurs plus fidèlement, important pour l'éclairage d'ambiance intérieur.

Cohérence des couleurs plus serrée :Les progrès dans l'application des phosphores et les processus de tri produisent des LED avec de très faibles variations des coordonnées de chromaticité.

Densité de puissance accrue :Développer des boîtiers capables de gérer des courants d'attaque plus élevés dans la même empreinte ou plus petite, rendu possible par de meilleurs matériaux et conceptions de gestion thermique.

Intégration :Incorporer plusieurs puces LED ou composants de pilote dans un seul module de boîtier.

Increased Power Density:Developing packages that can handle higher drive currents in the same or smaller footprint, enabled by better thermal management materials and designs.

Integration:Incorporating multiple LED chips or driver components into a single package module.