Fiche technique LED CMS LTSA-G6SVUWETU - Lumière blanche, lentille jaune - Spécifications électriques et optiques

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS) haute performance. Le composant est conçu pour les processus d'assemblage automatisés et convient à une large gamme d'équipements électroniques où l'efficacité d'espace et la fiabilité sont critiques. La LED présente une source de lumière blanche, obtenue via la technologie InGaN, et est encapsulée dans une lentille teintée jaune, ce qui peut influencer la couleur perçue finale et les caractéristiques de diffusion de la lumière.

Les avantages principaux de ce composant incluent sa conformité aux directives RoHS, sa compatibilité avec les équipements de placement automatique et de soudage par refusion infrarouge, et sa qualification selon la norme AEC-Q101 pour les composants de qualité automobile. Ses marchés cibles principaux incluent les applications d'accessoires automobiles, l'électronique portable, les dispositifs informatiques et les systèmes réseau.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les limites opérationnelles du dispositif sont définies à une température ambiante (Ta) de 25°C. La dissipation de puissance maximale absolue est de 900 mW. Il peut supporter un courant direct continu allant de 5 mA à 250 mA. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct de crête de 500 mA est autorisé sous un cycle de service de 1/10 avec une largeur d'impulsion de 0,1 ms. La plage de température de fonctionnement et de stockage est spécifiée de -40°C à +110°C. Il est crucial de noter que cette LED n'est pas conçue pour fonctionner en tension inverse.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Mesurées à Ta=25°C et un courant direct (IF) de 140mA, les paramètres de performance clés sont définis. L'intensité lumineuse (Iv) a une plage typique de 11,2 cd à 22,0 cd. L'angle de vision (2θ1/2), représentant l'angle où l'intensité est la moitié de la valeur axiale, est typiquement de 120 degrés, indiquant un faisceau large. La tension directe (VF) se situe typiquement entre 2,8V et 3,6V au courant de test. Les coordonnées de chromaticité (Cx, Cy) sont centrées autour de (0,33 ; 0,34), définissant le point blanc dans l'espace colorimétrique CIE. Le courant inverse (IR) est typiquement de 2 μA à une tension inverse (VR) de 5V, bien que le fonctionnement inverse ne soit pas prévu.

2.3 Caractéristiques thermiques

Une gestion thermique efficace est vitale pour la performance et la longévité de la LED. La résistance thermique de la jonction à l'ambiant (RθJA) est typiquement de 45 °C/W, mesurée sur un substrat FR4 standard avec une pastille de 16mm². Plus significativement, la résistance thermique de la jonction au point de soudure (RθJS) est typiquement de 25 °C/W, soulignant l'importance d'une pastille thermique sur CI bien conçue. La température de jonction maximale admissible (Tj) est de 150°C.

3. Explication du système de tri

Les LED sont triées en lots (bins) en fonction de paramètres clés pour garantir une cohérence dans l'application. Le code de lot est généralement présenté au format : Vf / Iv / CIE (ex. : 64/FA/IM).

3.1 Tri par tension directe (Vf)

Les LED sont catégorisées en quatre lots de tension à 140mA : Lot 24 (2,8-3,0V), Lot 64 (3,0-3,2V), Lot A4 (3,2-3,4V) et Lot E4 (3,4-3,6V). Une tolérance de ±0,1V s'applique à chaque lot.

3.2 Tri par intensité lumineuse (Iv)

Trois lots d'intensité sont définis à 140mA : Lot FA (11,2-14,0 cd, ~37,8 lm typ.), Lot FB (14,0-18,0 cd, ~48,0 lm typ.) et Lot GA (18,0-22,0 cd, ~58,0 lm typ.). Une tolérance de ±11% s'applique à chaque lot.

3.3 Tri par couleur (chromaticité)

Le point de couleur blanc est strictement contrôlé via le tri par coordonnées de chromaticité CIE. Plusieurs lots sont définis (ex. : GM, HM, IM, JM, KM) avec des limites quadrilatérales spécifiques sur le diagramme CIE 1931 (x, y). La cible typique est autour de (0,33 ; 0,34). Une tolérance de ±0,01 est maintenue pour les coordonnées x et y au sein de chaque lot de teinte.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (ex. : Figure 2 : Distribution spatiale), les courbes typiques pour de telles LED illustreraient la relation entre le courant direct et l'intensité lumineuse (montrant un déclin sous-linéaire aux courants élevés), la tension directe en fonction de la température, et l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde (distribution spectrale de puissance). Le tracé de distribution spatiale confirme le large angle de vision de 120 degrés, montrant comment l'intensité lumineuse diminue hors axe.

5. Informations mécaniques et de boîtier

La LED est fournie dans un format de boîtier EIA standard adapté à l'assemblage CMS. Le plot de cathode est explicitement désigné comme le dissipateur thermique principal du dispositif, ce qui est crucial pour la conception du circuit imprimé afin d'assurer des performances thermiques optimales. Des dessins dimensionnels détaillés spécifient le contour du boîtier, l'espacement des plots et la taille globale, avec des tolérances typiquement inférieures à ±0,1 mm. La couleur de la lentille est jaune tandis que la lumière émise est blanche.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR

La fiche technique recommande un profil de refusion infrarouge conforme à la J-STD-020 pour les procédés de soudage sans plomb. Ce profil inclut typiquement des vitesses de montée spécifiques, une zone de préchauffage/stabilisation, un temps au-dessus du liquidus (TAL), une température de pic et des vitesses de refroidissement contrôlées pour éviter un choc thermique au composant.

6.2 Conception recommandée des pastilles de CI

Une disposition suggérée des pastilles de fixation sur le circuit imprimé est fournie pour garantir un soudage fiable et une dissipation thermique efficace depuis la pastille thermique de la cathode.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage est requis après soudage, seule une immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute est recommandée. L'utilisation de produits chimiques non spécifiés doit être évitée car ils pourraient endommager le boîtier.

6.4 Stockage et manipulation

Le produit est classé Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) 2 selon JEDEC J-STD-020. Lorsque le sac anti-humidité est scellé avec du dessicant, le stockage doit se faire à ≤30°C et ≤70% HR, avec une durée de conservation d'un an. Une fois ouvert, les composants doivent être stockés à ≤30°C et ≤60% HR et doivent subir le soudage par refusion dans l'année. Pour un stockage prolongé hors de l'emballage d'origine, des conditions de stockage sec appropriées sont essentielles.

7. Emballage et informations de commande

Les LED sont fournies en bande et bobine, compatible avec les machines de placement automatique. La largeur de la bande est de 12mm, enroulée sur une bobine standard de 7 pouces (178mm) de diamètre. Chaque bobine contient 1000 pièces. Pour des quantités inférieures à une bobine complète, une quantité d'emballage minimale de 500 pièces est spécifiée pour les restes. L'emballage est conforme aux spécifications ANSI/EIA 481.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED est bien adaptée pour l'éclairage intérieur et les accessoires automobiles, le rétroéclairage d'indicateurs dans l'électronique grand public (téléphones, ordinateurs portables), les indicateurs d'état dans les équipements réseau et l'éclairage à usage général dans les dispositifs compacts.

8.2 Considérations de conception

Gestion thermique :En raison de la dissipation de puissance (jusqu'à 900mW) et des valeurs de résistance thermique, la conception d'un chemin thermique adéquat depuis la pastille de cathode vers le plan de cuivre du CI ou un dissipateur externe est primordiale pour maintenir la température de jonction en dessous de 150°C et garantir une fiabilité à long terme et une sortie lumineuse stable.
Alimentation en courant :Un pilote à courant constant est recommandé plutôt qu'une source de tension constante pour garantir une intensité lumineuse et un point de couleur cohérents. Le pilote doit être conçu pour fonctionner dans la plage de courant direct continu spécifiée (5-250mA).
Conception optique :Le large angle de vision de 120 degrés le rend adapté aux applications nécessitant un éclairage large sans optique secondaire. Pour des faisceaux focalisés, des lentilles ou réflecteurs externes seraient nécessaires.

9. Comparaison et différenciation technique

Les principaux facteurs de différenciation pour cette LED incluent sa qualification AEC-Q101, la rendant adaptée aux environnements automobiles exigeants au-delà de l'électronique grand public de base. La combinaison d'une puissance nominale élevée (900mW), d'une résistance thermique jonction-point de soudure relativement faible (25°C/W) et d'un tri tridimensionnel détaillé (Vf, Iv, CIE) offre aux concepteurs un composant aux performances prévisibles pour les applications critiques en couleur et contraintes thermiquement. La désignation explicite de la cathode comme dissipateur thermique simplifie la conception de la gestion thermique.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 5V ?
R : Pas directement. La tension directe est typiquement entre 2,8V et 3,6V. La connecter directement à une source 5V provoquerait un courant excessif et une défaillance immédiate. Une résistance limitant le courant ou, de préférence, un circuit pilote à courant constant doit être utilisé.

Q : Quelle est la différence entre l'intensité lumineuse (cd) et le flux lumineux (lm) ?
R : L'intensité lumineuse mesure la luminosité de la LED dans une direction spécifique (candelas). Le flux lumineux mesure la sortie de lumière visible totale dans toutes les directions (lumens). La fiche technique fournit des équivalents typiques en lumens pour les lots d'intensité, mais la spécification principale est l'intensité en raison de la nature directionnelle de la mesure.

Q : Pourquoi la résistance thermique au point de soudure (RθJS) est-elle inférieure à celle à l'ambiant (RθJA) ?
R : RθJS mesure le chemin thermique de la jonction en silicium directement aux pastilles de soudure sur votre CI. RθJA inclut la résistance supplémentaire du CI à l'air ambiant. RθJS est plus utile pour concevoir la gestion thermique du CI, car elle montre à quel point votre conception de carte est efficace pour évacuer la chaleur de la LED elle-même.

Q : Que signifie "Non conçu pour un fonctionnement inverse" ?
R : Cela signifie que la LED ne doit jamais être soumise à une polarisation en tension inverse dans un fonctionnement normal du circuit. Bien qu'un petit courant inverse (2μA à 5V) soit spécifié à des fins de test, l'application d'une tension inverse dans un circuit sous tension peut endommager le dispositif.

11. Cas d'application pratique

Scénario : Indicateur de tableau de bord pour un accessoire automobile.
Un concepteur a besoin d'un indicateur d'état lumineux et fiable pour un nouvel accessoire automobile après-vente. Il sélectionne cette LED dans le lot 64/FA/IM. Il conçoit un CI avec un plan de cuivre de grande taille connecté à la pastille de cathode pour la dissipation thermique. Un simple circuit à courant constant réglé à 140mA est mis en œuvre à l'aide d'un CI pilote. Le large angle de vision de 120 degrés garantit que l'indicateur est visible depuis diverses positions d'assise. La qualification AEC-Q101 donne confiance dans la capacité du composant à résister à la plage de température et aux vibrations automobiles. Le tri spécifique garantit une couleur et une luminosité cohérentes sur toutes les unités de production.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Il s'agit d'une source de lumière à l'état solide basée sur une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active (faite de matériaux InGaN), libérant de l'énergie sous forme de photons. L'émission primaire de la puce InGaN se situe dans le spectre bleu ou ultraviolet. Pour produire de la lumière blanche, cette émission primaire est convertie à l'aide d'une couche de phosphore à l'intérieur du boîtier. Les photons bleus/UV excitent les phosphores, qui réémettent ensuite de la lumière sur un spectre plus large (jaune, rouge), se mélangeant avec la lumière bleue restante pour créer la perception du blanc. La lentille externe teintée jaune agit comme un filtre/diffuseur final, réchauffant potentiellement légèrement la température de couleur et diffusant la lumière.

13. Tendances technologiques

La tendance générale pour les LED CMS comme celle-ci va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), un indice de rendu des couleurs (IRC) amélioré pour une meilleure précision des couleurs et des tolérances de tri plus serrées pour des applications comme le rétroéclairage d'affichage. Il y a également une poussée continue pour une densité de puissance plus élevée et des boîtiers à résistance thermique plus faible pour permettre des sorties plus lumineuses à partir d'une empreinte plus petite. L'adoption de nouvelles technologies de phosphore et de conceptions de puces vise à fournir des performances de couleur plus stables en fonction de la température et de la durée de vie. La tendance à la miniaturisation se poursuit tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques et thermiques.