Fiche technique LED SMD LTSA-S089ZWETU - Lentille jaune lumière blanche - 50mA - 170mW - Documentation technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTSA-S089ZWETU est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) conçue pour l'assemblage automatisé sur carte de circuit imprimé (PCB) et les applications où l'encombrement est critique. Ce composant utilise un semi-conducteur InGaN (Nitrure d'Indium-Gallium) pour produire une lumière blanche, filtrée ensuite par une lentille jaune. Il est conçu pour la fiabilité et les performances dans divers équipements électroniques.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

• Conformité environnementale :Le produit est conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses).
• Conditionnement pour automatisation :Fourni en bande de 8mm sur bobine de 7 pouces de diamètre, facilitant les processus d'assemblage pick-and-place à haute vitesse.
• Sensibilité à l'humidité :Préconditionné pour répondre au niveau de sensibilité à l'humidité JEDEC MSL 2a, garantissant la fiabilité pendant le processus de soudage par refusion.
• Qualification automobile :Le processus de qualification fait référence à la norme AEC-Q102, le standard de test de qualification sous contrainte pour les semi-conducteurs optoélectroniques discrets en applications automobiles.
• Boîtier standardisé :Présente un contour de boîtier standard EIA (Electronic Industries Alliance).
• Compatibilité :Le dispositif est compatible avec les circuits intégrés (CI) et adapté à une utilisation avec des équipements de placement automatique.
• Processus de soudage :Compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge (IR), standard pour l'assemblage sans plomb.

1.2 Marché cible et applications

Le marché cible principal de cette LED est l'industrie automobile, spécifiquement pour les applications accessoires. Sa conception robuste et sa qualification la rendent adaptée aux conditions environnementales exigeantes des véhicules. Les cas d'utilisation potentiels incluent l'éclairage intérieur, les indicateurs de tableau de bord, le rétroéclairage de commutateurs et autres fonctions d'illumination non critiques dans l'habitacle.

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) :170 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dépasser ses limites thermiques.
• Courant direct de crête (I_FP) :100 mA. C'est le courant instantané maximal autorisé, typiquement spécifié en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms) pour éviter la surchauffe.
• Courant direct continu (I_F) :50 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-40°C à +100°C. Cette large plage assure le fonctionnement dans des environnements sévères, du démarrage à froid aux compartiments moteur chauds.

2.2 Caractéristiques thermiques

La gestion thermique est cruciale pour les performances et la durée de vie des LED. Une température de jonction excessive entraîne une dégradation du flux lumineux et une défaillance accélérée.

• Résistance thermique, Jonction-Ambiance (R_θJA) :400 °C/W (Typique). Mesurée sur un substrat FR4 avec une pastille de cuivre de 16mm², cette valeur indique l'efficacité avec laquelle la chaleur se propage de la jonction semi-conductrice à l'air ambiant. Une valeur plus basse est meilleure.
• Résistance thermique, Jonction-Point de soudure (R_θJS) :220 °C/W (Typique). C'est souvent une métrique plus utile pour la conception, car elle mesure la résistance de la jonction aux pastilles du PCB, où la chaleur est principalement évacuée. Cette valeur est critique pour calculer la température de jonction réelle en fonctionnement.
• Température de jonction maximale (T_J) :125 °C. La limite supérieure absolue pour la température à la jonction semi-conductrice.

2.3 Caractéristiques électro-optiques à 25°C

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (T_a=25°C, I_F=20mA) et définissent les performances du dispositif.

• Flux lumineux (Φ_v) :7 lm (Typique), avec une plage de 6 à 8 lm. C'est la puissance lumineuse totale perçue émise.
• Intensité lumineuse (I_v) :2450 mcd (Typique), avec une plage de 2100 à 2800 mcd. C'est la quantité de puissance lumineuse par angle solide (candela) mesurée le long de l'axe central. La valeur élevée indique une sortie lumineuse et focalisée.
• 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. Un angle de 120 degrés fournit un faisceau très large, adapté à l'éclairage de zone.
• Coordonnées de chromaticité (x, y) :(0.32, 0.31) Typique. Ces coordonnées CIE 1931 définissent la couleur du point blanc de la LED. Une tolérance de ±0.01 est appliquée à ces coordonnées dans le processus de tri.
• Tension directe (V_F) :2.8V à 3.4V à 20mA, avec une valeur typique autour du milieu de cette plage. Une tolérance de ±0.1V est appliquée à l'intérieur des bins.
• Tension de tenue aux décharges électrostatiques (ESD) :2 kV (Modèle du corps humain, HBM). Ce classement indique un niveau de protection modéré contre les décharges électrostatiques, adapté aux environnements de fabrication contrôlés.

3. Explication du système de tri (Binning)

Pour garantir des performances constantes en production, les LED sont triées en bins selon des paramètres clés. Le LTSA-S089ZWETU utilise un système à trois codes : Vf / Iv / Couleur (ex. : D7/Y5/W30).

3.1 Tri par tension directe (Vf)

Les LED sont regroupées par leur chute de tension directe à 20mA pour garantir une luminosité et une consommation de courant uniformes dans les circuits parallèles ou lorsqu'elles sont pilotées par une source de tension constante.

• Bin D7 :Vf = 2.8V à 3.0V
• Bin D8 :Vf = 3.0V à 3.2V
• Bin D9 :Vf = 3.2V à 3.4V

3.2 Tri par intensité/flux lumineux (Iv)

Ce tri garantit un niveau de sortie lumineuse cohérent. Le flux lumineux (lm) et l'intensité lumineuse axiale (mcd) sont spécifiés pour chaque bin.

• Bin Y5 :6.0-6.5 lm / 2100-2275 mcd
• Bin Y6 :6.5-7.0 lm / 2275-2450 mcd
• Bin Y7 :7.0-7.5 lm / 2450-2625 mcd
• Bin Y8 :7.5-8.0 lm / 2625-2800 mcd

Une tolérance de ±10% est appliquée à l'intensité/flux à l'intérieur de chaque bin.

3.3 Tri par couleur (Chromaticité)

La cohérence des couleurs est critique dans les applications où plusieurs LED sont utilisées ensemble. Le tri est effectué sur la base des coordonnées de chromaticité CIE 1931 (x, y).

• Bin W30 :Ce bin est défini par un quadrilatère sur le diagramme CIE avec les points d'angle à (x,y) : Point1 (0.312, 0.283), Point2 (0.306, 0.316), Point3 (0.331, 0.340), Point4 (0.331, 0.307). Toutes les LED d'un lot de production auront des coordonnées de couleur situées dans cette région, avec une tolérance de ±0.01.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit un diagramme de distribution spatiale (Fig. 2). Ce tracé polaire représente visuellement l'angle de vision de 120 degrés, montrant comment l'intensité lumineuse diminue lorsque l'angle d'observation s'éloigne de l'axe central (0°). Le motif est typiquement lambertien ou en ailes de chauve-souris pour les LED grand angle, assurant un éclairage uniforme sur une large zone plutôt qu'un spot étroit.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est fournie dans un boîtier SMD standard de l'industrie. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0.2mm sauf indication contraire. Le boîtier existe en version plaquée or pour une meilleure soudabilité et résistance à la corrosion. Le dessin dimensionnel spécifique est inclus dans la fiche technique originale, détaillant la longueur, la largeur, la hauteur et l'espacement des broches/pastilles.

5.2 Schéma recommandé des pastilles de fixation sur PCB

Un schéma de pastilles (land pattern) est fourni pour le soudage par refusion infrarouge ou en phase vapeur. Cette empreinte recommandée assure une formation correcte des joints de soudure, un dégagement thermique et une stabilité mécanique. Respecter cette conception est essentiel pour atteindre les performances thermiques spécifiées (R_θJS).

5.3 Identification de la polarité

La cathode est typiquement marquée sur le corps du dispositif, souvent par une teinte verte, une encoche ou un coin coupé sur la lentille ou le boîtier. La sérigraphie du PCB doit clairement indiquer la pastille de la cathode pour éviter un montage inversé pendant l'assemblage.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR

Un profil de refusion détaillé est fourni, conforme à la J-STD-020 pour les processus sans plomb. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :Montée en température jusqu'à 150-200°C.
• Temps de maintien/préchauffage :Maximum 120 secondes pour permettre l'égalisation de température et l'activation du flux.
• Température de pic :Maximum 260°C. Le temps au-dessus du liquidus (ex. : 217°C) doit être contrôlé pour minimiser la contrainte thermique sur le boîtier LED et la lentille en époxy.
• Taux de refroidissement :Contrôlé pour éviter le choc thermique.

6.2 Stockage et manipulation

En tant que dispositif de niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) 2a :

• Sac scellé :Stocker à ≤30°C et ≤70% HR. Utiliser dans l'année suivant la date de scellement du sac.
• Après ouverture :Stocker à ≤30°C et ≤60% HR. Il est recommandé de terminer la refusion IR dans les 4 semaines suivant l'exposition.
• Stockage prolongé (ouvert) :Stocker dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote.
• Rebaking (Séchage) :Si exposé plus de 4 semaines, sécher à 60°C pendant au moins 48 heures avant soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après soudage, utiliser uniquement les solvants spécifiés. L'immersion de la LED dans de l'alcool éthylique ou isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute est acceptable. Éviter les produits chimiques agressifs ou non spécifiés qui pourraient endommager la lentille en époxy ou les marquages du boîtier.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont conditionnées en bande porteuse gaufrée de 8mm de large. La bande est enroulée sur une bobine standard de 7 pouces (178mm) de diamètre. Chaque bobine contient 2000 pièces. Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481. Les détails dimensionnels clés pour la taille de la poche, le pas de la bande et le moyeu de la bobine sont fournis dans les dessins de la fiche technique.

7.2 Informations sur l'étiquette

L'étiquette de la bobine inclut la référence (LTSA-S089ZWETU) et les codes de bin spécifiques pour la Tension (Vf), l'Intensité (Iv) et la Couleur (ex. : D7/Y5/W30). Cela permet une traçabilité précise et une sélection adaptée aux exigences de l'application.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

• Éclairage intérieur automobile :Lampes de lecture, éclairage des pieds, et éclairage d'ambiance général de l'habitacle.
• Indicateurs et rétroéclairage :Rétroéclairage pour boutons, commutateurs et graphismes du tableau de bord. Indicateurs d'état pour les systèmes d'infodivertissement ou de climatisation.
• Électronique grand public :Adapté aux appareils nécessitant un éclairage blanc, lumineux et grand angle où un assemblage automatisé est utilisé.

8.2 Considérations de conception critiques

• Pilotage du courant :Toujours piloter la LED avec une source de courant constant, pas une source de tension constante. Le courant de fonctionnement recommandé est de 20mA pour les caractéristiques optiques spécifiées. Dépasser 50mA en continu violera les valeurs maximales absolues.
• Conception thermique :Calculer la température de jonction attendue (T_J) en utilisant la formule : T_J= T_A+ (R_θJA× P_D), où P_D= V_F× I_F. S'assurer que T_Jreste bien en dessous de 125°C pour la fiabilité. Utiliser le schéma de pastilles PCB recommandé et une surface de cuivre adéquate pour la dissipation thermique.
• Conception optique :L'angle de vision de 120 degrés fournit une dispersion très large. Pour une lumière plus focalisée, des optiques secondaires (lentilles ou réflecteurs) seraient nécessaires.
• Protection ESD :Bien que classée pour 2kV HBM, la mise en œuvre de mesures de protection ESD standard sur le PCB (ex. : diodes de suppression de tension transitoire) est une bonne pratique, surtout en environnement automobile.

9. Comparaison et différenciation technique

Le LTSA-S089ZWETU se différencie par sa combinaison d'attributs adaptés aux marchés des accessoires automobiles :

• Qualification de grade automobile :La référence à l'AEC-Q102 est un différenciateur clé par rapport aux LED de grade commercial, impliquant des tests dans des conditions de contrainte environnementale plus strictes (cyclage thermique, humidité, etc.).
• Large plage de température de fonctionnement :La plage de -40°C à +100°C dépasse les spécifications typiques des LED commerciales, qui s'arrêtent souvent à +85°C.
• Tri de couleur spécifique (W30) :Fournit un point blanc défini, ce qui est crucial pour les applications nécessitant une cohérence de couleur entre plusieurs unités.
• Haute intensité lumineuse :Une valeur typique de 2450 mcd à 20mA est une sortie relativement élevée pour une LED SMD grand angle, offrant une bonne efficacité de luminosité.

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

10.1 Puis-je piloter cette LED en continu à 50mA ?

Bien que la valeur maximale absolue pour le courant direct continu soit de 50mA, les caractéristiques électro-optiques sont spécifiées à 20mA. Fonctionner à 50mA produira plus de lumière mais générera aussi significativement plus de chaleur (Dissipation ~ Vf * 50mA). Cela augmentera la température de jonction, réduisant potentiellement la durée de vie et dégradant plus rapidement le flux lumineux. Il est essentiel d'effectuer une analyse thermique approfondie si l'on prévoit de fonctionner près du courant maximal.

10.2 Quelle est la différence entre le Flux lumineux (lm) et l'Intensité lumineuse (mcd) ?

Le Flux lumineux (lumens) mesure la quantité totale de lumière visible émise par la LED dans toutes les directions. L'Intensité lumineuse (candelas) mesure la luminosité apparente de la LED depuis une direction spécifique, typiquement le long de son axe central. Cette LED a une intensité axiale élevée (mcd) mais aussi un large faisceau (120°), résultant en un flux total modéré (lm). Pour l'éclairage de zone, le flux est plus pertinent ; pour un indicateur directionnel, l'intensité est plus pertinente.

10.3 Pourquoi la procédure de stockage et de séchage (baking) est-elle si importante ?

Le boîtier à base d'époxy peut absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut se vaporiser rapidement, créant une pression interne. Cela peut provoquer une délamination entre l'époxy et le cadre de broches ou même fissurer le boîtier (effet "pop-corn"), entraînant une défaillance immédiate ou latente. Suivre les procédures de manipulation MSL 2a prévient ce mode de défaillance.

11. Étude de cas d'application pratique

Scénario : Conception d'un rétroéclairage pour console centrale automobile.Un concepteur doit éclairer plusieurs boutons et un petit affichage graphique. Il choisit le LTSA-S089ZWETU pour sa qualification automobile, sa lumière blanche et son grand angle de vision. Il conçoit un PCB avec le schéma de pastilles recommandé, utilisant un circuit intégré pilote à courant constant de 20mA pour chaque LED. Il sélectionne des LED du même bin d'intensité (ex. : Y6) et de couleur (W30) pour garantir une luminosité et une couleur uniformes sur tous les boutons. Le PCB est conçu avec un plan de masse connecté aux pastilles des LED pour aider à la dissipation thermique. Pendant l'assemblage, la bobine scellée est utilisée dans sa durée de vie au sol, et le profil de refusion IR est strictement suivi. Le produit final offre un éclairage cohérent et fiable qui répond aux exigences de température et de longévité automobile.

12. Introduction au principe technologique

Le LTSA-S089ZWETU est basé sur la technologie des semi-conducteurs InGaN (Nitrure d'Indium-Gallium). Dans une LED blanche, une puce InGaN émettant du bleu est recouverte d'une couche de phosphore. Lorsque la puce émet de la lumière bleue, le phosphore en absorbe une partie et ré-émet de la lumière à des longueurs d'onde plus longues (jaune, rouge). La combinaison de la lumière bleue restante et de la lumière convertie par le phosphore apparaît blanche à l'œil humain. La lentille jaune agit ensuite comme un filtre final, ajustant potentiellement la température de couleur ou fournissant un aspect esthétique spécifique. Cette technologie de LED blanche à conversion de phosphore est efficace et permet la création de divers points blancs.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance pour les LED SMD en éclairage automobile et général va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), un indice de rendu des couleurs (IRC) amélioré et une plus grande fiabilité à des températures de jonction plus élevées. Il y a aussi une tendance à la miniaturisation des boîtiers tout en maintenant ou augmentant le flux lumineux. De plus, les systèmes d'éclairage intelligent intégrant l'électronique de contrôle directement avec les LED deviennent plus courants. Pour les intérieurs automobiles, l'éclairage d'ambiance dynamique avec capacités multicolores et de gradation est une tendance croissante, bien que ce composant spécifique soit une solution statique monochrome adaptée aux applications d'éclairage fonctionnel et rentable.