Fiche technique LED Flash LTPL-A138DWAGB - Boîtier CSP - 1,2x1,2mm - 3,2V - 5,7W en impulsion - Blanc - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La LTPL-A138DWAGB est une diode électroluminescente (LED) compacte et haute puissance, spécifiquement conçue comme source lumineuse pour flash. Son objectif principal est de fournir un éclairage intense dans des scénarios nécessitant une imagerie haute résolution sous un faible éclairage ambiant et à des distances étendues. Le composant utilise une architecture de type Chip Scale Package (CSP), qui offre des avantages significatifs en termes de miniaturisation et de performance thermique.

1.1 Caractéristiques principales

• Facteur de forme ultra-compact :Dispose de l'un des plus petits boîtiers CSP disponibles, permettant une densité de flux élevée sur une empreinte minimale.
• Technologie Flip-Chip :Utilise une conception flip-chip à attache directe. Cette structure élimine les fils de liaison traditionnels, réduisant l'inductance parasite et améliorant la conduction thermique de la jonction semi-conductrice directement vers le substrat.
• Haute efficacité à fort courant :Conçue pour maintenir une haute efficacité lumineuse et un rendement élevé même lorsqu'elle est pilotée à des densités de courant très élevées, ce qui est crucial pour les applications flash de courte durée.
• Gestion thermique supérieure :La conception flip-chip et la construction CSP offrent un chemin à faible résistance thermique, permettant une dissipation de chaleur plus efficace par rapport aux LED à boîtier conventionnel.

1.2 Applications cibles

• Téléphones et smartphones avec appareil photo
• Appareils portatifs
• Appareils photo numériques compacts (DSC)
• Autres systèmes d'imagerie compacts nécessitant une source lumineuse puissante et momentanée

2. Paramètres techniques : Analyse objective approfondie

Cette section fournit une analyse détaillée des limites opérationnelles et des caractéristiques de performance de la LED dans des conditions définies. Toutes les données sont référencées à une température ambiante (Ta) de 25°C sauf indication contraire.

2.1 Limites absolues maximales

Ces limites définissent les seuils de contrainte au-delà desquels des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance (Mode impulsionnel) :5,7 W. C'est la puissance maximale admissible que le boîtier peut supporter pendant un fonctionnement en impulsion.
• Courant direct en impulsion (I_FP) :1500 mA maximum sous un cycle de service spécifique (400ms ON, 3600ms OFF, D=0,1). Cette limite est pour les applications de type flash.
• Courant direct continu (I_F) :350 mA maximum pour un fonctionnement continu en courant continu.
• Température de jonction (T_j) :125 °C maximum. La température de la puce semi-conductrice elle-même ne doit pas dépasser cette valeur.
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante pour un fonctionnement fiable du composant.
• Plage de température de stockage :-40°C à +100°C. La plage de température sûre pour le composant lorsqu'il n'est pas alimenté.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test standard. Les tolérances de mesure sont de ±10% pour le flux lumineux et de ±0,1V pour la tension directe. Les tests sont effectués à l'aide d'une impulsion de 300ms.

• Flux lumineux (Φ_V) :240 lm (Typique) à 1000mA. Minimum 180 lm, Maximum 280 lm. C'est la sortie totale de lumière visible.
• Angle de vision (2θ_1/2) :120 degrés (Typique). Cela définit la répartition angulaire de la lumière émise où l'intensité est la moitié de la valeur de crête.
• Température de couleur corrélée (CCT) :4000K à 5000K à 1000mA. Cela indique la teinte de la lumière blanche, se situant dans la plage du "blanc neutre".
• Indice de rendu des couleurs (IRC) :80 (Minimum) à 1000mA. Une mesure de la fidélité avec laquelle la source lumineuse restitue les vraies couleurs des objets par rapport à une référence naturelle.
• Tension directe (V_F1) :3,2V (Typique) à 1000mA. S'étend de 2,9V (Min) à 3,8V (Max). C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est pilotée au courant de fonctionnement.
• Tension directe (V_F2) :Approximativement 2,0V à un très faible courant de test de 10µA.
• Courant inverse (I_R) :100 µA maximum sous une polarisation inverse de 5V.Note critique :Ce paramètre est uniquement pour les tests informatifs (IR). Le composant n'est pas conçu pour fonctionner sous polarisation inverse et l'application d'une telle tension dans un circuit peut entraîner une défaillance.

3. Explication du système de classement

Pour assurer la cohérence de la production, les LED sont triées (classées) en fonction de paramètres de performance clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences d'application spécifiques en termes de luminosité et de tension.

3.1 Classement du flux lumineux

Les LED sont catégorisées en classes en fonction de leur sortie lumineuse à 1000mA.

• Classe N0 :Plage de flux lumineux de 180 lm à 250 lm.
• Classe P1 :Plage de flux lumineux de 250 lm à 280 lm.

3.2 Classement de la tension directe

Tous les composants de cette référence appartiennent à une seule classe de tension directe,Classe 4, avec une plage de 2,9V à 3,8V à 1000mA.

3.3 Classement de la chromaticité

Le document fournit un diagramme de coordonnées chromatiques (CIE 1931 x,y) définissant l'espace colorimétrique acceptable pour la sortie de lumière blanche 4000K-5000K. Les coordonnées chromatiques cibles sont fournies, avec une tolérance garantie de ±0,01 sur les deux coordonnées x et y. Cela assure la cohérence des couleurs entre différentes unités.

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques fournissent une compréhension plus approfondie du comportement du composant dans des conditions variables. Toutes les courbes sont basées sur la LED montée sur un circuit imprimé à âme métallique (MCPCB) de 2cm x 2cm pour la gestion thermique.

4.1 Distribution spectrale de puissance relative

Cette courbe (Fig. 1) montre l'intensité de la lumière émise à différentes longueurs d'onde. Pour une LED blanche, cela montre typiquement un pic bleu de la puce InGaN et un pic plus large jaune-vert-rouge du revêtement phosphorescent. La forme détermine la CCT et l'IRC.

4.2 Diagramme de rayonnement

Ce diagramme polaire (Fig. 2) représente visuellement l'angle de vision de 120 degrés, montrant comment l'intensité lumineuse diminue depuis le centre (axe optique).

4.3 Déclassement du courant direct

Cette courbe cruciale (Fig. 3) illustre comment le courant direct continu maximal admissible doit être réduit à mesure que la température ambiante augmente. Pour empêcher la température de jonction de dépasser 125°C, le courant de pilotage doit être réduit dans des environnements plus chauds.

4.4 Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)

La figure 4 montre la relation non linéaire entre le courant et la tension. La tension de "genou" est le point où le composant commence à émettre de la lumière de manière significative. La courbe est essentielle pour concevoir le circuit de pilotage correct.

4.5 Flux lumineux relatif vs. Courant direct

La figure 5 démontre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant de pilotage. Elle montre typiquement une relation sous-linéaire à des courants très élevés en raison de la baisse d'efficacité et des effets thermiques.

4.6 Flux lumineux relatif vs. Température de jonction

Cette courbe (impliquée par le contexte thermique) montrerait la réduction de la sortie lumineuse à mesure que la température de jonction augmente, un phénomène connu sous le nom d'extinction thermique. Maintenir un T_jbas est essentiel pour maintenir une sortie stable et élevée.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le composant est un Chip Scale Package de 1,2mm x 1,2mm. Le centre optique est marqué, et une marque d'anode indique la polarité. Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0,075mm. La couleur de la lentille est Orange/Blanc, et la couleur émise est le Blanc via la technologie InGaN avec conversion par phosphore.

5.2 Patron de pastille de PCB recommandé

Un diagramme détaillé du motif de pastille est fourni pour l'assemblage en technologie de montage en surface (SMT). Le respect de ce motif est critique pour une soudure, un alignement et une performance thermique corrects. Une épaisseur maximale de pochoir de 0,10mm est recommandée pour l'application de la pâte à souder.

5.3 Identification de la polarité

Le boîtier inclut une marque d'anode (+) claire. Une connexion de polarité correcte est essentielle ; une connexion inverse peut endommager le composant.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de refusion IR recommandé (Procédé sans plomb)

Un profil de soudure par refusion détaillé est spécifié pour les processus d'assemblage sans plomb, conforme à la norme J-STD-020D.

• Température de crête (T_P) :250°C maximum.
• Temps au-dessus du liquidus (T_L= 217°C) :60-150 secondes.
• Taux de montée en température :3°C/seconde maximum.
• Taux de descente en température :6°C/seconde maximum.
• Préchauffage :150-200°C pendant 60-120 secondes.

Notes critiques :Un processus de refroidissement rapide n'est pas recommandé. La température de soudure la plus basse possible permettant une connexion fiable est toujours souhaitable pour minimiser la contrainte thermique sur la LED. L'utilisation d'un flux sans halogène et sans plomb est obligatoire, et il faut veiller à empêcher le flux de toucher la lentille de la LED. La soudure par immersion n'est pas une méthode d'assemblage garantie ou recommandée pour ce composant.

6.2 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après la soudure, seuls des produits chimiques spécifiés doivent être utilisés. La LED peut être immergée dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute. L'utilisation de produits chimiques non spécifiés peut endommager le matériau du boîtier ou la lentille optique.

6.3 Sensibilité à l'humidité

Ce produit est classé Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) 3 selon la norme JEDEC J-STD-020. Cela signifie que le boîtier peut être exposé aux conditions ambiantes (≤30°C/60% HR) pendant jusqu'à 168 heures (7 jours) avant d'être soudé. Si cette durée est dépassée, un séchage (baking) est requis pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir les dommages de type "pop-corn" pendant la refusion.

7. Conditionnement et manutention

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis sur bande porteuse emboutie enroulée en bobine pour l'assemblage automatisé pick-and-place. Les dimensions détaillées des alvéoles de la bande, de la bande de couverture et de la bobine (incluant les spécifications pour bobine de 7 pouces) sont fournies. Une bobine standard de 7 pouces contient 6000 pièces. Le conditionnement suit les spécifications EIA-481.

7.2 Conditions de stockage

Les composants doivent être stockés dans leur emballage barrière d'humidité d'origine, non ouvert, avec dessiccant, dans un environnement contrôlé dans la plage de température de stockage spécifiée (-40°C à +100°C) et à faible humidité.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Utilisation prévue

Cette LED est conçue pour être utilisée dans des équipements électroniques ordinaires tels que l'électronique grand public, les dispositifs de communication et les équipements de bureau. Elle n'est pas homologuée pour des applications critiques pour la sécurité où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (par exemple, aviation, dispositifs médicaux de maintien des fonctions vitales, systèmes de sécurité des transports). Une consultation avec le fabricant est requise pour de telles applications.

8.2 Conception de la gestion thermique

Un dissipateur thermique efficace est primordial. L'utilisation recommandée d'un circuit imprimé à âme métallique (MCPCB) est explicitement indiquée pour les courbes de performance. Le routage du PCB doit maximiser la surface de cuivre connectée aux pastilles thermiques sous le CSP pour évacuer la chaleur de la jonction. La faible résistance thermique de la conception flip-chip est un avantage, mais elle doit être couplée à un chemin thermique efficace au niveau du système.

8.3 Considérations sur le pilotage électrique

Pour les applications flash, un pilote à courant impulsionnel capable de délivrer jusqu'à 1500mA pendant de courtes durées (par exemple,<400ms) est requis. Le circuit de pilotage doit tenir compte de la plage de classement de la tension directe (2,9V-3,8V) et inclure une régulation ou limitation de courant appropriée pour éviter les dommages dus au surcourant, d'autant plus que la tension directe de la LED diminue avec l'augmentation de la température.Une protection contre la tension inverse est fortement conseillée, car le composant n'est pas conçu pour fonctionner sous polarisation inverse.

8.4 Intégration optique

L'angle de vision de 120 degrés fournit un champ d'éclairage large. Pour les applications de flash d'appareil photo, des optiques secondaires (réflecteurs ou lentilles) peuvent être utilisées pour façonner le faisceau afin de mieux correspondre au champ de vision de l'appareil photo, améliorant l'efficacité et réduisant l'éblouissement. La petite taille du boîtier facilite l'intégration dans des conceptions d'appareils fins.

9. Comparaison et différenciation techniques

Les principaux points de différenciation de la LTPL-A138DWAGB résident dans son conditionnement et sa capacité de pilotage :

• vs. LED PLCC traditionnelles :Le format CSP est nettement plus petit et offre une performance thermique supérieure grâce au chemin thermique direct du flip-chip, permettant des courants de pilotage plus élevés dans un espace réduit.
• vs. Autres LED CSP :La combinaison d'un courant impulsionnel très élevé (1500mA) et d'un flux lumineux typique élevé (240lm) cible les exigences strictes des flashes d'appareil photo de smartphones modernes, où la taille et la puissance lumineuse sont toutes deux critiques.
• vs. Flashes au xénon :Les flashes LED offrent des avantages en termes de taille, consommation d'énergie, durabilité et temps de recyclage rapide. Cette LED particulière vise à combler l'écart de puissance avec le xénon grâce à un fonctionnement impulsionnel à fort courant.

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

Q1 : Puis-je piloter cette LED avec un courant continu constant de 1000mA ?
R1 : La Limite Absolue Maximale pour le courant continu est de 350mA. Un pilotage à 1000mA en continu dépasserait cette limite et causerait probablement une défaillance thermique immédiate. La spécification 1000mA est pour un fonctionnement en impulsion, typiquement sous un faible cycle de service comme défini dans la fiche technique.

Q2 : Quelle est la différence entre la Température de Jonction (Tj) et la Température Ambiante (Ta) ?
R2 : La Température Ambiante (Ta) est la température de l'air entourant le composant. La Température de Jonction (Tj) est la température au niveau de la puce semi-conductrice à l'intérieur du boîtier, qui est toujours supérieure à Ta en raison de l'auto-échauffement dû aux pertes de puissance électrique (I_F * V_F). Un dissipateur thermique approprié vise à minimiser la différence (Tj - Ta).

Q3 : Pourquoi existe-t-il une Classe P1 pour le flux si le maximum dans le tableau des caractéristiques est 280lm ?
R3 : Le tableau des Caractéristiques Électriques définit les valeurs min/typ/max garanties pour toute la référence. Le système de classement (N0, P1) fournit un tri plus fin au sein de cette plage globale. Un concepteur nécessitant une sortie garantie plus élevée peut spécifier des composants de Classe P1 (250-280lm), tandis qu'une conception sensible au coût pourrait utiliser des composants de Classe N0 (180-250lm).

Q4 : À quel point le profil de refusion est-il critique ?
R4 : Extrêmement critique. Dépasser la température de crête (250°C) ou le temps au-dessus du liquidus peut dégrader les matériaux internes, le phosphore et les soudures, entraînant une réduction des performances ou une défaillance prématurée. Suivre le profil recommandé assure la fiabilité.

11. Principes de fonctionnement

La LTPL-A138DWAGB est une LED blanche à conversion par phosphore. Elle est basée sur une puce semi-conductrice en Nitrure de Gallium et d'Indium (InGaN) qui émet de la lumière bleue lorsqu'elle est polarisée en direct (électroluminescence). Cette lumière bleue est partiellement absorbée par une couche de phosphore de type grenat d'aluminium et d'yttrium dopé au cérium (YAG:Ce) déposée sur ou près de la puce. Le phosphore convertit une partie des photons bleus en photons sur un large spectre dans la région jaune-vert-rouge. Le mélange de la lumière bleue restante et de la lumière jaune émise par le phosphore est perçu par l'œil humain comme de la lumière blanche. Les rapports spécifiques d'émission bleue/jaune sont ajustés pour atteindre la Température de Couleur Corrélée (CCT) cible de 4000K-5000K.

12. Tendances et contexte industriel

Le développement de LED comme la LTPL-A138DWAGB est motivé par plusieurs tendances clés dans l'électronique grand public :

• Miniaturisation :La poussée incessante vers des appareils plus fins et plus petits exige des sources lumineuses avec l'empreinte la plus petite possible, rendant les LED CSP de plus en plus essentielles.
• Imagerie mobile améliorée :Les appareils photo des smartphones continuent de s'améliorer en performance en basse lumière. Cela nécessite des unités de flash plus puissantes capables de délivrer une lumière de haute qualité (IRC élevé) en impulsions très courtes pour figer le mouvement et éclairer les scènes de manière adéquate sans vider excessivement la batterie.
• Gestion thermique dans des espaces compacts :À mesure que les densités de puissance augmentent dans des boîtiers minuscules, des solutions thermiques avancées comme le flip-chip sur CSP deviennent critiques pour maintenir les performances et la longévité. La dissipation efficace de la chaleur est un défi de conception majeur.
• Automatisation et fiabilité :Le conditionnement en bande et bobine et les directives SMT détaillées reflètent la dépendance de l'industrie à une fabrication entièrement automatisée et à grand volume où le contrôle des processus est vital pour le rendement et la fiabilité.

Cette fiche technique représente un composant à l'intersection de ces tendances, offrant une puissance optique élevée à partir d'un boîtier minuscule adapté à la prochaine génération de dispositifs d'imagerie compacts.