Fiche technique LED SMD Orange LTSA-G6SVUAETU - Grade Automobile - 140mA - 3.2V Typ - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une LED à montage en surface et haute luminosité, conçue pour les processus d'assemblage automatisés et les applications où l'espace est limité. Le marché principal visé par ce composant est l'industrie automobile, en particulier pour les applications d'accessoires où la fiabilité et les performances dans des conditions environnementales variables sont primordiales.

Le dispositif est fabriqué en utilisant la technologie InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) pour produire une source lumineuse jaune, qui est ensuite filtrée à travers une lentille orange pour obtenir la couleur de sortie finale. Cette combinaison permet une génération de lumière efficace et un contrôle précis de la couleur. Le boîtier est conçu pour être compatible avec les processus standards de soudure par refusion infrarouge, le rendant adapté à la fabrication en grande série sur cartes de circuits imprimés (PCB).

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

• Qualification automobile :Le dispositif est qualifié selon la norme AEC-Q101D, qui définit les tests de qualification en contrainte pour les semiconducteurs discrets dans les applications automobiles. Cela garantit la fiabilité dans les conditions sévères typiques des véhicules.
• Conformité RoHS :Les matériaux et le processus de fabrication sont conformes à la directive sur la restriction des substances dangereuses, le rendant adapté aux marchés mondiaux avec des réglementations environnementales strictes.
• Prêt pour la fabrication :Le composant est fourni dans un format de boîtier standard EIA sur bande de 12mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre. Cet emballage est compatible avec les équipements automatisés de pick-and-place, rationalisant la ligne d'assemblage.
• Gestion thermique :Le plot de cathode est conçu pour fonctionner également comme un dissipateur thermique, aidant à dissiper l'énergie thermique de la jonction du semiconducteur, ce qui est critique pour maintenir les performances et la longévité.
• Compatibilité CI :Les caractéristiques électriques sont conçues pour être compatibles avec les tensions et courants de pilotage standards des circuits intégrés.

2. Paramètres et caractéristiques techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Dissipation de puissance (Pd) :900 mW
• Courant direct continu (IF) :250 mA
• Courant direct de crête :500 mA (en conditions pulsées : cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms)
• Tension inverse (VR) :Le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en inverse. L'application d'une polarisation inverse peut provoquer une défaillance immédiate.
• Plage de température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +110°C
• Plage de température de stockage (Tstg) :-40°C à +110°C

2.2 Caractéristiques thermiques

La résistance thermique est un paramètre clé qui indique l'efficacité avec laquelle la chaleur est transférée de la jonction du semiconducteur à l'environnement. Des valeurs plus basses sont meilleures pour la gestion thermique.

• Résistance thermique Jonction-Ambiance (RθJA) :45 °C/W (typique). Mesurée sur un substrat FR4 (1.6mm d'épaisseur) avec une pastille de cuivre de 16mm².
• Résistance thermique Jonction-Point de Soudure (RθJS) :25 °C/W (typique). Cette valeur plus basse indique un chemin thermique plus direct de la puce vers le PCB via les plots.
• Température de jonction maximale (Tj) :150 °C. La température interne du semiconducteur ne doit pas dépasser cette limite.

2.3 Caractéristiques électro-optiques à 25°C

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (Ta=25°C, IF=140mA) et définissent les performances principales de la LED.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend de 4.5 cd (minimum) à 11.2 cd (maximum), avec une valeur typique dans cette plage. L'intensité est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique de l'œil CIE.
• Angle de vision (2θ½) :120 degrés (typique). Cet angle de vision large indique un diagramme d'émission Lambertien ou quasi-Lambertien, adapté aux applications nécessitant un éclairage large plutôt qu'un faisceau focalisé.
• Coordonnées de chromaticité (Cx, Cy) :Les valeurs typiques sont x=0.56, y=0.42. Ces coordonnées sur le diagramme de chromaticité CIE 1931 définissent le point de couleur orange.
• Tension directe (VF) :S'étend de 2.8V à 3.6V à 140mA, avec une valeur typique d'environ 3.2V. La tolérance est de ±0.1V dans son bin spécifique.
• Courant inverse (IR) :10 µA (maximum) lorsqu'une tension inverse de 5V est appliquée. Ce test est uniquement pour la caractérisation, car le dispositif n'est pas destiné à fonctionner en polarisation inverse.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir la cohérence de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en bins selon des paramètres clés. Le format du code de lot est Vf/Iv/Teinte (ex. : 24/EA/A20).

3.1 Classement par Tension Directe (Vf)

Les LED sont regroupées par leur chute de tension directe au courant de test de 140mA.

• Bin 24 :2.8V ≤ Vf< 3.0V
• Bin 64 :3.0V ≤ Vf< 3.2V
• Bin A4 :3.2V ≤ Vf< 3.4V
• Bin E4 :3.4V ≤ Vf ≤ 3.6V

La tolérance au sein de chaque bin est de ±0.1V.

3.2 Classement par Intensité Lumineuse (Iv)

Les LED sont triées en fonction de leur flux lumineux mesuré.

• Bin DA :4.5 cd ≤ Iv<5.6 cd (13.1 lm à 16.0 lm)
• Bin DB :5.6 cd ≤ Iv<7.1 cd (16.0 lm à 20.6 lm)
• Bin EA :7.1 cd ≤ Iv<9.0 cd (20.6 lm à 26.1 lm)
• Bin EB :9.0 cd ≤ Iv ≤ 11.2 cd (26.1 lm à 32.5 lm)

La tolérance sur chaque bin d'intensité est de ±11%.

3.3 Classement par Couleur (Teinte)

Les LED sont classées dans des quadrilatères spécifiques sur le diagramme de chromaticité CIE pour garantir une précision de couleur constante. Les bins (A10, A20, B10, B20) définissent de petites régions adjacentes autour du point de couleur orange cible (typique x=0.56, y=0.42). La tolérance pour les coordonnées (x, y) au sein de chaque bin de teinte est de ±0.01, assurant une correspondance de couleur très serrée pour les applications où l'apparence uniforme est critique.

4. Informations mécaniques et sur le boîtier

4.1 Dimensions du boîtier et polarité

Le dispositif utilise un boîtier standard pour montage en surface. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance générale de ±0.2mm sauf indication contraire. Une note de conception importante est que le plot de cathode est connecté en interne au dissipateur thermique principal de la puce LED. L'identification correcte de la cathode (généralement marquée sur le boîtier ou indiquée dans l'empreinte) est donc cruciale non seulement pour une connexion électrique correcte mais aussi pour une gestion thermique optimale. Il est recommandé de monter le dispositif avec une pastille thermique adéquate connectée à la cathode pour maximiser la dissipation thermique.

4.2 Schéma recommandé des pastilles de fixation sur PCB

Un motif de pastilles (empreinte) suggéré pour la soudure par refusion infrarouge est fourni pour assurer la formation fiable des joints de soudure, un bon auto-alignement pendant la refusion et un transfert de chaleur efficace de la pastille thermique de cathode vers le cuivre du PCB.

5. Guide d'assemblage et de manipulation

5.1 Processus de soudure : Profil de refusion IR

Le composant est qualifié pour les processus de soudure sans plomb. Le profil de refusion recommandé est conforme à la norme J-STD-020. Les paramètres clés incluent typiquement :

• Préchauffage/Montée en température :Une montée contrôlée pour activer la flux et minimiser le choc thermique.
• Zone de maintien (Soak) :Une période à température élevée pour assurer un chauffage uniforme du composant et de la carte.
• Zone de refusion :La température de pic doit être suffisamment élevée pour former des joints de soudure fiables mais ne doit pas dépasser la tolérance de température maximale du boîtier LED (telle que définie dans les valeurs maximales absolues et le niveau de sensibilité à l'humidité).
• Taux de refroidissement :Un refroidissement contrôlé pour solidifier les joints de soudure et minimiser les contraintes.

Respecter ce profil est essentiel pour éviter les dommages dus au stress thermique ou à une température excessive.

5.2 Nettoyage

Si un nettoyage post-assemblage est requis, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. L'immersion de la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute est acceptable. L'utilisation de nettoyants chimiques non spécifiés ou agressifs peut endommager la lentille en époxy ou le matériau du boîtier, entraînant une réduction du flux lumineux ou une défaillance prématurée.

5.3 Sensibilité à l'humidité et stockage

Ce produit est classé Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) 2 selon la norme JEDEC J-STD-020.

• Emballage scellé :Lorsqu'il est stocké dans son sac d'origine étanche à l'humidité avec dessiccant, la durée de conservation est d'un an à ≤30°C et ≤70% HR.
• Après ouverture :Une fois le sac protecteur ouvert, les composants doivent être stockés à ≤30°C et ≤60% HR. Il est recommandé de terminer le processus de refusion IR dans l'année suivant l'ouverture.
• Stockage prolongé/Séchage (Baking) :Pour les composants stockés hors de leur emballage d'origine pendant plus d'un an, un séchage à environ 60°C pendant au moins 48 heures est recommandé avant la soudure pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir le phénomène de \"pop-corn\" (fissuration du boîtier) pendant la refusion.

6. Emballage et commande

La configuration d'emballage standard est de 1000 pièces par bobine de 7 pouces. Les composants sont fournis sur bande porteuse gaufrée de 12mm de large scellée avec une bande de couverture. Les dimensions de la bande et de la bobine sont conformes aux spécifications ANSI/EIA-481. Pour les quantités inférieures à une bobine complète, une quantité d'emballage minimale de 500 pièces s'applique pour le stock restant. L'emballage assure la compatibilité avec les chargeurs des équipements d'assemblage automatisés.

7. Notes d'application et considérations de conception

7.1 Applications cibles

Cette LED est spécifiée pour les applications d'accessoires automobiles. Cela peut inclure l'éclairage ambiant intérieur, les témoins de tableau de bord, le rétroéclairage des interrupteurs ou l'éclairage d'accentuation extérieur où la qualification robuste (AEC-Q101) est requise. Elle n'est pas destinée aux applications critiques pour la sécurité telles que les phares, les feux stop ou les clignotants sans consultation préalable et qualification supplémentaire.

7.2 Considérations de conception de circuit

• Pilotage en courant :Une LED est un dispositif piloté en courant. Une source de courant constant ou une résistance limitatrice de courant en série avec une source de tension doit être utilisée pour fixer le courant direct (IF). La condition de fonctionnement typique est de 140mA, mais elle peut être pilotée jusqu'au courant continu maximal de 250mA avec une conception thermique appropriée.
• Conception thermique :La puissance dissipée dans la LED (Pd ≈ VF * IF) génère de la chaleur. En utilisant les valeurs de résistance thermique (RθJA, RθJS), le concepteur peut calculer l'élévation de température de jonction attendue au-dessus de l'ambiance (ΔTj = Pd * Rθ). La température de jonction (Tj = Ta + ΔTj) doit être maintenue en dessous de 150°C. Maximiser la surface de cuivre connectée à la pastille de cathode sur le PCB est le moyen le plus efficace de réduire RθJS et de gérer la température.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Bien que non explicitement indiqué dans l'extrait de fiche technique fourni, les LED InGaN peuvent être sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). Les précautions de manipulation standard contre l'ESD doivent être observées pendant l'assemblage.

7.3 Fiabilité et durée de vie

La qualification AEC-Q101D implique une série de tests de contrainte accélérés simulant les cycles de vie automobile, incluant la durée de vie en fonctionnement à haute température (HTOL), les cycles thermiques et la résistance à l'humidité. Cela donne confiance dans la fiabilité du dispositif pour une utilisation dans l'environnement exigeant de l'automobile, où les extrêmes de température, les vibrations et l'humidité sont courants. L'intensité lumineuse et les caractéristiques de tension directe évolueront progressivement sur des dizaines de milliers d'heures de fonctionnement ; le taux de cette évolution dépend fortement du maintien de la température de jonction aussi basse que possible pendant le fonctionnement.