Fiche technique LED CMS LTSA-E67RUWETU - Blanc InGaN, Lentille Jaune - 50mA, 170mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La LTSA-E67RUWETU est une LED CMS haute luminosité conçue pour les processus d'assemblage automatisé et les applications à encombrement réduit. Elle intègre une source de lumière blanche utilisant la technologie InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium), logée dans un boîtier à lentille teintée jaune. Cette combinaison est conçue pour répondre aux exigences des équipements électroniques modernes nécessitant des solutions d'éclairage fiables et compactes.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Cette LED se caractérise par sa compatibilité avec les équipements automatisés de pick-and-place et les processus standards de soudage par refusion infrarouge (IR), la rendant idéale pour la production en grande série. Ses marchés cibles principaux incluent l'électronique grand public, les systèmes réseau et, de manière notable, les applications d'accessoires automobiles. Le composant est qualifié selon la norme AEC-Q101 (Révision D), soulignant son adéquation pour les environnements automobiles où la fiabilité des composants est primordiale. Les caractéristiques supplémentaires incluent la conformité RoHS, un conditionnement en bande de 8mm sur bobines de 7 pouces, et un préconditionnement au niveau de sensibilité à l'humidité JEDEC MSL 2a, garantissant la stabilité pendant le stockage et l'assemblage.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Un examen détaillé des spécifications électriques, optiques et thermiques est crucial pour une conception de circuit et une gestion thermique appropriées.

2.1 Cotes absolues maximales

Ces cotes définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Elles sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. Le courant direct continu (DC) maximal est de 50 mA. En conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms), un courant direct crête de 100 mA est autorisé. La dissipation de puissance maximale est de 170 mW. Le composant est conçu pour une plage de température de fonctionnement et de stockage de -40°C à +100°C. Dépasser ces limites, en particulier la température de jonction, peut entraîner une défaillance catastrophique ou une dégradation significative du flux lumineux et de la durée de vie.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Mesurées à Ta=25°C et un courant de test standard (IF) de 30mA, le composant présente une intensité lumineuse typique allant d'un minimum de 1800 mcd à un maximum de 3550 mcd. La tension directe (VF) se situe typiquement entre 2.8V et 3.4V, avec une tolérance indiquée de ±0.1V par bin de tension. L'angle de vision (2θ1/2), défini comme l'angle où l'intensité est la moitié de la valeur axiale, est de 120 degrés, indiquant un profil d'émission de lumière large et diffus. Les coordonnées de chromaticité sont spécifiées comme x=0.3197, y=0.3131 sur le diagramme CIE 1931, définissant son point blanc. Le courant inverse (IR) est d'un maximum de 10 µA à VR=5V, et la tension de tenue aux décharges électrostatiques (ESD) est de 2000V selon le modèle du corps humain (HBM). Il est essentiel de noter que le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; la condition de test en tension inverse est fournie à titre informatif uniquement.

2.3 Caractéristiques thermiques

Une gestion thermique efficace est essentielle pour les performances et la longévité de la LED. La résistance thermique de la jonction à l'ambiant (RθJA) est typiquement de 280 °C/W, mesurée sur un substrat FR4 de 1.6mm d'épaisseur avec une pastille de cuivre de 16mm². Plus important encore, la résistance thermique de la jonction au point de soudure (RθJS) est de 130 °C/W. Cette valeur plus faible est plus pertinente pour la conception car elle représente le chemin principal de conduction thermique de la puce LED vers la carte de circuit imprimé (PCB). La température de jonction absolue maximale (TJ) est de 125°C. Les concepteurs doivent s'assurer que la température de jonction en fonctionnement, calculée en utilisant la dissipation de puissance et les résistances thermiques, reste bien en dessous de cette limite pour garantir la fiabilité.

3. Explication du système de tri

La LTSA-E67RUWETU utilise un système de tri complet pour catégoriser les unités en fonction de la tension directe (VF), de l'intensité lumineuse (IV) et des coordonnées de couleur. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED aux performances cohérentes pour leur application.

3.1 Tri par tension directe (VF)

Les unités sont classées en trois bins de tension : H (2.8V - 3.0V), J (3.0V - 3.2V) et K (3.2V - 3.4V). Une tolérance de ±0.1V est appliquée à chaque bin. Sélectionner des LED du même bin VF aide à assurer une distribution de courant uniforme lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle.

3.2 Tri par intensité lumineuse (IV)

Les bins d'intensité garantissent des niveaux de luminosité cohérents. Les bins sont : X1 (1800 - 2240 mcd), X2 (2240 - 2800 mcd) et Y1 (2800 - 3550 mcd). Une tolérance de ±11% est appliquée au sein de chaque bin. Cela permet un classement basé sur les exigences de flux, pouvant affecter le coût et la sélection pour différentes gammes de produits.

3.3 Tri par coordonnées de couleur

L'aspect le plus complexe est le tri couleur. La fiche technique fournit un tableau détaillé des coordonnées de chromaticité définissant plusieurs régions quadrilatérales (bins) sur le diagramme CIE 1931, telles que LL, LK, ML, MK, NL, NK, etc. Chaque bin est défini par quatre points de coordonnées (x, y). Le point de couleur typique (x=0.3197, y=0.3131) se situe dans plusieurs de ces bins (par ex., LL, LK, ML). Une tolérance de ±0.01 est spécifiée pour les coordonnées de teinte au sein d'un bin. Ce contrôle strict est vital pour les applications où la constance de couleur est critique, comme dans les grappes de témoins ou les rétroéclairages où plusieurs LED sont vues simultanément.

4. Informations mécaniques et de conditionnement

4.1 Dimensions du boîtier et polarité

La LED est conforme à un contour de boîtier CMS standard EIA. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance générale de ±0.2 mm sauf indication contraire. Une note de conception critique est que le plot de l'anode sert également de dissipateur thermique principal pour la LED. Cela signifie que la pastille d'anode sur le PCB doit être conçue avec une masse thermique adéquate et éventuellement connectée à des vias thermiques ou des plans pour dissiper efficacement la chaleur. Une identification correcte de l'anode et de la cathode lors de la conception du circuit imprimé est essentielle pour un fonctionnement correct et des performances thermiques optimales.

4.2 Pastille de soudure recommandée sur PCB

La fiche technique inclut un diagramme pour la disposition recommandée des pastilles de soudure sur le PCB pour le soudage par refusion infrarouge. Respecter ces dimensions assure une soudure fiable, un bon alignement et un transfert de chaleur efficace de la pastille thermique de la LED (anode) vers le PCB.

4.3 Conditionnement en bande et bobine

Pour l'assemblage automatisé, les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée de 8mm de large enroulée sur des bobines de 7 pouces (178mm) de diamètre. Chaque bobine contient 2000 pièces. Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481. Les notes clés incluent : les poches de composants vides sont scellées avec un ruban de couverture, et un maximum de deux composants manquants consécutifs (lampes) est autorisé par bobine. Comprendre le pas de la bande et les dimensions de la bobine est nécessaire pour programmer les équipements d'assemblage automatisé.

5. Guide de soudage, assemblage et manipulation

5.1 Profil de refusion IR

Un profil de refusion suggéré pour les processus de soudure sans plomb est fourni, conforme à la norme J-STD-020. Ce profil comprend typiquement des étapes de préchauffage, stabilisation thermique, refusion (avec une limite de température de pic) et refroidissement. Suivre le profil recommandé par le fabricant est essentiel pour éviter les chocs thermiques, les défauts de soudure ou les dommages à la structure interne de la LED et à sa lentille en époxy.

5.2 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est requis, seuls les produits chimiques spécifiés doivent être utilisés. La fiche technique recommande l'immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante normale pendant moins d'une minute. L'utilisation de produits chimiques non spécifiés ou agressifs peut endommager le matériau du boîtier de la LED, entraînant une décoloration, des fissures ou un délaminage.

5.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Le produit est classé au Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) 2a selon JEDEC J-STD-020. Cela signifie que le sac étanche à l'humidité scellé (avec dessicant à l'intérieur) a une durée de vie au sol de 4 semaines après ouverture lorsqu'il est stocké dans des conditions ≤ 30°C / 60% HR. Pour un stockage à long terme avant utilisation, les sacs scellés doivent être conservés à 30°C ou moins et à 70% d'humidité relative ou moins. Les LED ont une période d'utilisation recommandée d'un an lorsqu'elles sont dans leur emballage étanche scellé. Le non-respect de ces précautions peut entraîner un effet "pop-corn" pendant la refusion, où l'humidité absorbée se vaporise et fissure le boîtier.

6. Notes d'application et considérations de conception

6.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED convient à une large gamme d'équipements électroniques, y compris, sans s'y limiter : les téléphones sans fil et cellulaires, les ordinateurs portables, les systèmes de réseau et diverses applications d'accessoires automobiles (par ex., éclairage intérieur, rétroéclairage de commutateurs, indicateurs d'état). Sa qualification AEC-Q101 en fait un candidat pour l'électronique automobile non critique pour la sécurité.

6.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance de limitation de courant en série ou un pilote à courant constant. La tension directe a une plage (2.8-3.4V), donc concevoir pour la VF maximale garantit que la LED ne dépasse pas son courant nominal lorsqu'elle est connectée à une source de tension fixe.
• Gestion thermique :L'anode est le chemin thermique. Conçoivez la pastille d'anode du PCB avec une surface de cuivre suffisante. Utilisez des vias thermiques pour la connecter à des plans de masse ou d'alimentation internes ou sur la face inférieure pour la diffusion de la chaleur. Calculez la température de jonction attendue en utilisant P_Dissipée = VF * IF et ΔT = RθJS * P_Dissipée.
• Protection ESD :Bien que classée pour 2kV HBM, la mise en œuvre de mesures de protection ESD standard sur les entrées du PCB et pendant la manipulation est considérée comme une bonne pratique, en particulier dans des environnements non contrôlés.

6.3 Mises en garde importantes

La fiche technique indique explicitement que ces LED sont destinées à des équipements électroniques ordinaires. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (par ex., aviation, dispositifs médicaux, systèmes de sécurité des transports), une consultation avec le fabricant est requise avant l'intégration. Il s'agit d'un avertissement standard soulignant le cas d'utilisation prévu du composant.

7. Analyse technique approfondie

7.1 Principe de fonctionnement

La LTSA-E67RUWETU utilise une puce semi-conductrice InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium) pour produire de la lumière blanche. Typiquement, cela est réalisé en utilisant une puce InGaN émettant du bleu recouverte d'un phosphore jaune. Une partie de la lumière bleue est convertie par le phosphore en lumière jaune ; le mélange de lumière bleue et jaune est perçu par l'œil humain comme blanc. La lentille externe teintée jaune peut servir à modifier davantage la température de couleur ou à diffuser la lumière émise, créant la couleur finale perçue spécifiée par les coordonnées de chromaticité.

7.2 Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut une courbe de distribution spatiale (diagramme de rayonnement) (Fig. 2). Cette courbe représente graphiquement l'intensité lumineuse en fonction de l'angle de vision, confirmant la spécification d'angle de vision de 120 degrés. Elle montre une distribution de type Lambertienne, courante pour les LED avec lentille diffuse, où l'intensité est maximale à 0 degré (sur l'axe) et diminue progressivement vers les bords.

7.3 Réponses aux questions techniques courantes

Q : Puis-je alimenter cette LED directement avec 3.3V ?

R : Pas de manière fiable sans un mécanisme de limitation de courant. Étant donné que la VF peut atteindre 3.4V, une source de 3.3V pourrait ne pas allumer certaines unités des bins de tension supérieure (bin K). Pour les unités avec une VF plus basse (par ex., 2.9V), appliquer 3.3V directement provoquerait un courant excessif, risquant de dépasser le maximum de 50mA et d'endommager la LED. Utilisez toujours une résistance en série ou un pilote à courant constant.

Q : Comment interpréter les codes de bin couleur comme "LL" ou "MK" ?

R : Ce sont des étiquettes arbitraires pour des quadrilatères spécifiques sur le diagramme de chromaticité CIE définis dans le tableau des bins couleur. Ils représentent des regroupements serrés de points de couleur. Pour une apparence cohérente dans un assemblage, spécifiez et utilisez des LED du même code de bin couleur.

Q : Quelle est la signification de la valeur RθJS étant inférieure à RθJA ?

R : RθJA inclut la résistance de la jonction au point de soudure PLUS la résistance du PCB à l'air ambiant. RθJS isole la performance du boîtier LED et de sa fixation à la carte. Un RθJS plus bas signifie que la LED elle-même est relativement efficace pour évacuer la chaleur vers le PCB. La performance de refroidissement ultime dépend fortement de la conception du PCB (surface de cuivre, couches, flux d'air).