Fiche technique LED CMS LTSA-S020ZWETA - Source blanche avec lentille jaune - 30mA - 100mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications de la LTSA-S020ZWETA, une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS). Ce composant est conçu pour les processus d'assemblage automatisé sur circuit imprimé (CI) et convient aux applications à espace restreint dans divers segments d'équipements électroniques.

1.1 Caractéristiques

• Conforme aux directives RoHS (Restriction des substances dangereuses).
• Conditionné en bande de 12 mm sur bobines de 7 pouces de diamètre pour une manutention automatisée.
• Préconditionné au niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) 2a selon JEDEC.
• Qualification référencée à la norme AEC-Q101 Rev D pour composants discrets.
• Boîtier conforme au standard EIA (Electronic Industries Alliance).
• Niveaux de commande compatibles avec les circuits intégrés (CI).
• Compatible avec les équipements automatiques standard de prélèvement et de placement.
• Adapté aux processus de soudage par refusion infrarouge (IR).

1.2 Applications

Cette LED est destinée à une grande variété d'équipements électroniques. La fiche technique mentionne spécifiquement des applications dans les véhicules de chantier pour les fonctions accessoires. Ses caractéristiques générales la rendent adaptée à l'électronique grand public, aux indicateurs et au rétroéclairage où une source blanche à sortie teintée de jaune est souhaitée.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 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 garanti.

• Dissipation de puissance (Pd) :100 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :50 mA. C'est le courant instantané maximal, typiquement spécifié en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms) pour gérer la contrainte thermique.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA. C'est le courant direct continu maximal pour un fonctionnement fiable.
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +100°C. La plage de température ambiante dans laquelle le composant est conçu pour fonctionner.
• Plage de température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C. La plage de température pour le stockage hors fonctionnement.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante standard de 25°C et définissent la performance typique du composant.

• Intensité lumineuse (I_V) :180 - 450 mcd (millicandela) à un courant de test (I_F) de 2 mA. Cela mesure la luminosité perçue dans une direction spécifique. La large plage indique qu'un système de tri est utilisé (voir section 3).
• Angle de vision (2θ_1/2) :120 degrés (typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur axiale, indiquant un diagramme de vision large.
• Coordonnées de chromaticité (x, y) :x=0.3197, y=0.3131 à I_F=2 mA. Ces coordonnées CIE 1931 définissent le point de couleur de la lumière blanche sur un diagramme de chromaticité.
• Tension directe (V_F) :2.25 - 2.95 V à I_F=2 mA. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit. Un système de tri est également appliqué ici.
• Tension inverse (V_Z) :6 - 8 V à I_Z=10 mA. C'est la tension Zener ou de claquage.Important :Le composant n'est pas conçu pour un fonctionnement en inverse ; ce paramètre est uniquement à des fins de test IR.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (max) à V_R=5V. Le faible courant de fuite lorsqu'une polarisation inverse est appliquée.
• Tension de tenue aux décharges électrostatiques (ESD) :2000 V (Modèle du corps humain). Cela indique un niveau modéré de protection contre les décharges électrostatiques.

3. Explication du système de tri (Binning)

Pour assurer la cohérence en production, les LED sont triées (binnées) selon des paramètres clés. La LTSA-S020ZWETA utilise un système à trois codes : Vf / Iv / Couleur (ex. : E3 / S2 / LL).

3.1 Tri par tension directe (Vf)

Les LED sont catégorisées en bacs (E1 à E7) selon leur tension directe à 2 mA. Chaque bac a une plage de 0.1V, avec une tolérance globale de ±0.1V par bac. Par exemple, le bac E3 couvre Vf de 2.45V à 2.55V.

3.2 Tri par intensité lumineuse (Iv)

Les LED sont triées en bacs (S1, S2, T1, T2) selon leur luminosité à 2 mA. Les bacs représentent des niveaux d'intensité croissants, le bac T2 offrant le rendement le plus élevé (355-450 mcd). La tolérance sur chaque bac est de ±11%.

3.3 Tri par couleur (Chromaticité)

C'est le paramètre de tri le plus complexe. Les LED sont triées selon leurs coordonnées de chromaticité CIE (x, y) mesurées à 2 mA. La fiche technique fournit un tableau détaillé avec des codes de bac (ex. : JL, JK, KL, LL, LK, ML, MK, NL, NK, OL, OK, PL, PK) définis par des régions quadrilatérales sur le diagramme de chromaticité. Chaque région est spécifiée par quatre points de coordonnées (x, y). La tolérance pour la teinte (x, y) dans un bac est de ±0.01. Un diagramme de chromaticité est généralement inclus pour visualiser ces bacs.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut des courbes caractéristiques typiques pour faciliter la compréhension de la conception.

4.1 Distribution spatiale

Un diagramme polaire (Fig. 2) illustre le diagramme de rayonnement spatial de la LED. L'angle de vision de 120 degrés est confirmé par cette courbe, montrant comment l'intensité lumineuse varie avec l'angle par rapport à l'axe central. Ceci est crucial pour les applications nécessitant des diagrammes d'éclairage spécifiques.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est conforme à un boîtier CMS standard. Les dimensions clés incluent la taille du corps, l'espacement des broches et la hauteur totale. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance typique de ±0.2 mm sauf indication contraire. La couleur de la lentille est jaune, tandis que le matériau de la puce source lumineuse est InGaN, produisant de la lumière blanche.

5.2 Patte de soudure recommandée sur CI

Un diagramme d'empreinte est fourni montrant la disposition recommandée des pastilles de cuivre sur le CI pour un soudage fiable. Cela inclut la taille, la forme et l'espacement des pastilles pour assurer une bonne formation du joint de soudure pendant la refusion et une bonne adhérence mécanique.

6. Guide de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR

Un profil de refusion infrarouge suggéré est fourni pour les processus de soudure sans plomb, conforme à la norme J-STD-020. Ce profil définit les paramètres critiques pour le four de refusion : température et durée de préchauffage, vitesse de montée en température, température de pic, temps au-dessus du liquidus (TAL) et vitesse de refroidissement. Respecter ce profil est essentiel pour éviter les dommages thermiques au boîtier de la LED.

6.2 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, 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 normale pendant moins d'une minute. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager le matériau du boîtier de la LED.

6.3 Conditions de stockage

• Emballage scellé :Stocker à ≤30°C et ≤70% d'Humidité Relative (HR). Le produit a une durée de conservation d'un an lorsqu'il est stocké dans son sac étanche à l'humidité d'origine avec dessiccant.
• Emballage ouvert :Pour les composants retirés de leur emballage d'origine, l'ambiance de stockage ne doit pas dépasser 30°C et 60% HR. Il est fortement recommandé que ces composants en "durée de vie au sol" subissent un soudage par refusion IR dans les 168 heures (7 jours) suivant l'exposition pour éviter les dommages induits par l'humidité ("effet pop-corn") pendant la refusion.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies dans une bande porteuse gaufrée standard de l'industrie.

• Largeur de bande :12 mm.
• Diamètre de la bobine :7 pouces.
• Quantité par bobine :2000 pièces.
• Quantité d'emballage minimale :500 pièces pour les quantités restantes.
• L'emballage est conforme aux spécifications EIA-481-1-B. La bande est scellée avec une bande de couverture, et un maximum de deux composants manquants consécutifs est autorisé.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED convient aux voyants indicateurs généraux, aux affichages d'état et au rétroéclairage dans l'électronique grand public et industrielle. Sa mention spécifique dans les accessoires de véhicules de chantier suggère une utilisation dans les indicateurs de tableau de bord, le rétroéclairage des panneaux de commande ou l'éclairage d'accessoires extérieurs où une lumière blanche teintée de jaune est souhaitée pour des raisons esthétiques ou des exigences fonctionnelles spécifiques.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Toujours utiliser une résistance de limitation de courant en série ou un circuit de commande à courant constant. Ne pas connecter directement à une source de tension. Le courant continu maximal est de 30 mA.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible (100mW max), assurer une surface de cuivre sur CI ou des vias thermiques adéquats peut aider à maintenir des températures de jonction plus basses, favorisant la longévité et la stabilité du flux lumineux.
• Précautions ESD :Bien que classée pour 2kV HBM, les précautions standard de manipulation ESD doivent être observées pendant l'assemblage.
• Conception optique :L'angle de vision de 120 degrés offre une large dispersion. Pour une lumière focalisée, des optiques secondaires (lentilles, guides de lumière) seraient nécessaires.

9. Précautions et notes de fiabilité

Les LED décrites 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 (ex. : aviation, dispositifs médicaux, systèmes de sécurité des transports), une consultation et une qualification spécifiques au-delà de cette fiche technique standard sont obligatoires. Le composant n'est pas conçu pour un fonctionnement en tension inverse dans le circuit d'application.

10. Comparaison et positionnement technique

Cette LED se positionne comme un composant CMS polyvalent et économique. Ses principaux points de différenciation incluent sa combinaison de couleurs spécifique (blanche avec lentille jaune), sa référence de qualification AEC-Q101 (courante dans le contexte automobile) et son préconditionnement au MSL 2a pour une meilleure résistance à l'humidité pendant le soudage. Comparée aux LED ultra-lumineuses ou à angle étroit, elle offre une combinaison équilibrée de luminosité adéquate, d'angle de vision très large et de fonctionnalités de fiabilité standard adaptées aux applications commerciales en volume.

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

Q : Quelle est la différence entre la couleur de la lentille et la couleur de la source ?

R : La couleur de la source (Blanche, d'une puce InGaN) est la lumière générée en interne. La lentille jaune agit comme un filtre/encapsulant, teintant la lumière émise finale, résultant en une apparence blanc chaud ou blanc jaunâtre.

Q : Comment choisir le bon bac pour mon application ?

R : Pour les applications où la cohérence des couleurs est critique (ex. : réseaux multi-LED), spécifiez un bac de couleur serré (ex. : LL) et potentiellement un bac Vf serré. Pour les indicateurs simples où la luminosité absolue est clé, spécifiez un bac Iv plus élevé (T1 ou T2). Votre distributeur peut fournir les bacs disponibles en stock.

Q : Puis-je alimenter cette LED à 30mA en continu ?

R : Oui, 30mA est le courant continu maximal nominal. Cependant, pour une longévité optimale et pour tenir compte des élévations de température ambiante, une alimentation à un courant plus faible (ex. : 20mA) est souvent recommandée et fournira toujours une luminosité suffisante pour de nombreuses applications.

Q : Pourquoi la condition de stockage après ouverture du sac est-elle si stricte (168 heures) ?

R : Les boîtiers CMS peuvent absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut s'évaporer rapidement, provoquant un délaminage interne ou des fissures ("effet pop-corn"). La durée de vie au sol de 168 heures est le temps d'exposition maximal sûr pour les composants classés MSL 2a avant qu'ils ne doivent être re-séchés pour éliminer l'humidité.

12. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un contrôleur industriel.Le panneau nécessite plusieurs LED pour indiquer l'alimentation, les défauts et l'état de veille. Le concepteur choisit la LTSA-S020ZWETA pour son large angle de vision, assurant la visibilité sous divers angles dans la salle de contrôle. Pour garantir une luminosité et une couleur uniformes sur tous les indicateurs, le concepteur spécifie un seul bac d'intensité lumineuse (ex. : T2) et un seul bac de couleur (ex. : LL) dans la nomenclature (BOM). Un courant constant de 20mA est choisi pour chaque LED, en utilisant une simple résistance calculée à partir de la Vf typique (du bac Vf choisi, ex. : 2.5V pour E3) et de la tension d'alimentation. Le placement sur CI suit l'empreinte de pastille recommandée, et l'atelier d'assemblage utilise le profil de refusion IR sans plomb fourni. Les composants sont utilisés dans les 168 heures de durée de vie au sol après ouverture du sac.

13. Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière lorsqu'un courant électrique les traverse. Ce phénomène est appelé électroluminescence. Dans la LTSA-S020ZWETA, la région active est constituée de matériaux Nitrure de Gallium-Indium (InGaN), conçus pour émettre des photons dans le spectre bleu/ultraviolet. Une couche de phosphore à l'intérieur du boîtier absorbe une partie de cette lumière primaire et la ré-émet sous forme de lumière jaune. La combinaison de la lumière bleue restante et de la lumière jaune convertie résulte en la perception d'une lumière blanche. La lentille en époxy externe teintée de jaune modifie en outre la température de couleur et assure la protection environnementale et la mise en forme mécanique du faisceau lumineux.

14. Tendances technologiques

L'industrie de l'optoélectronique continue de progresser dans plusieurs domaines clés pertinents pour de tels composants : augmentation de l'efficacité lumineuse (plus de lumière par watt d'entrée électrique), amélioration de l'indice de rendu des couleurs (IRC) pour les LED blanches, et fiabilité accrue dans des conditions environnementales sévères (température, humidité plus élevées). Les tendances en matière de boîtiers incluent la miniaturisation, les substrats de gestion thermique améliorés et un contrôle optique plus précis intégré au boîtier. De plus, il y a une forte impulsion vers des niveaux plus élevés de standardisation dans les tests, le tri et la qualification de fiabilité (comme AEC-Q101) pour répondre aux demandes des marchés automobile et industriel.