Fiche technique de la LED verte monochip SMD3528 - Format 3,5x2,8mm - Tension 3,2V - Puissance 0,108W - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La SMD3528 est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) intégrant une source de lumière verte monochip dans le format d'empreinte standard de l'industrie 3528. Cette LED est conçue pour l'éclairage indicateur général, les applications de rétroéclairage et l'éclairage décoratif où une sortie de couleur verte constante et des performances fiables sont requises. Sa taille compacte et sa conception pour montage en surface la rendent adaptée aux processus d'assemblage automatisé sur cartes de circuits imprimés (PCB).

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et électriques

Les performances principales de la LED sont définies dans des conditions de test standard (T_s=25°C). La tension directe typique (V_F) est de 3,2V pour un courant de commande de 20mA, avec une valeur maximale admissible de 3,6V. Ce paramètre est crucial pour la conception du circuit de limitation de courant. La longueur d'onde dominante (λ_d) est spécifiée à 525nm, définissant son point de couleur verte. Le dispositif présente un angle de vision large de 120 degrés (2θ_1/2), offrant un diagramme d'émission étendu adapté à l'éclairage de zone.

2.2 Valeurs maximales absolues et caractéristiques thermiques

Pour garantir une fiabilité à long terme, le dispositif ne doit pas être utilisé au-delà de ses valeurs maximales absolues. Le courant direct continu maximal (I_F) est de 30mA. Un courant direct pulsé plus élevé (I_FP) de 60mA est autorisé dans des conditions spécifiques (largeur d'impulsion ≤10ms, rapport cyclique ≤1/10). La dissipation de puissance maximale (P_D) est de 108mW. La température de jonction (T_j) ne doit pas dépasser 125°C. La plage de température ambiante de fonctionnement est de -40°C à +80°C, avec une plage de température de stockage identique. Pour le soudage, un profil de refusion avec une température de pic de 200°C ou 230°C pendant un maximum de 10 secondes est spécifié.

3. Explication du système de tri

Le produit est classé en "bins" (lots de tri) pour garantir la cohérence de couleur et de luminosité au sein d'une application. Le système de tri couvre trois paramètres clés : le flux lumineux, la longueur d'onde et la tension directe.

3.1 Tri par flux lumineux

Le flux lumineux, mesuré en lumens (lm) à 20mA, est catégorisé en plusieurs bins (par ex., A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2). Chaque bin spécifie une valeur minimale et typique. Par exemple, le bin B1 a un minimum de 1,5 lm et une valeur typique de 2,0 lm. La tolérance de mesure est de ±7%.

3.2 Tri par longueur d'onde

La longueur d'onde dominante est triée pour contrôler la teinte précise du vert. Les bins sont définis comme G5 (519-522,5nm), G6 (522,5-526nm) et G7 (526-530nm). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des coordonnées de couleur très spécifiques.

3.3 Tri par tension directe

La tension directe (V_F) est triée pour faciliter la conception de circuits pour les applications à commande en tension ou pour apparier des LED en chaînes en série. Les bins sont : Code 1 (2,8-3,0V), Code 2 (3,0-3,2V), Code 3 (3,2-3,4V) et Code 4 (3,4-3,6V), avec une tolérance de mesure de ±0,08V.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Courbe caractéristique I-V

La relation entre la tension directe (V_F) et le courant direct (I_F) est non linéaire, typique d'une diode. La courbe montre qu'une faible augmentation de la tension au-delà du point de seuil entraîne une augmentation rapide du courant. Cela souligne l'importance d'utiliser un pilote à courant constant plutôt qu'une source de tension constante pour éviter l'emballement thermique et assurer une sortie lumineuse stable.

4.2 Flux lumineux relatif en fonction du courant

La sortie lumineuse augmente avec le courant de commande mais pas de manière linéaire. À des courants plus élevés, l'efficacité diminue généralement en raison des effets thermiques accrus et d'autres comportements non idéaux des semi-conducteurs. Faire fonctionner la LED nettement au-dessus des 20mA recommandés peut donner des rendements décroissants en luminosité tout en réduisant considérablement la durée de vie.

3.3 Caractéristiques spectrales et thermiques

La courbe de distribution spectrale relative de l'énergie montre comment la sortie lumineuse est répartie sur les longueurs d'onde. La courbe pour cette LED verte culmine autour de 525nm. Le graphique illustrant l'énergie spectrale relative en fonction de la température de jonction indique que le spectre d'émission et l'intensité peuvent se déplacer avec la température. Lorsque la température de jonction passe de 25°C à 125°C, l'énergie spectrale relative diminue généralement, ce qui est une considération critique pour la gestion thermique dans les applications haute puissance ou à forte densité.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions physiques et dessin de contour

La LED est conforme à la norme de boîtier SMD 3528, avec des dimensions nominales de 3,5mm de longueur et 2,8mm de largeur. Le dessin dimensionnel exact fournit les tolérances critiques : les dimensions spécifiées avec une décimale (par ex., .X) ont une tolérance de ±0,10mm, tandis que celles spécifiées avec deux décimales (.XX) ont une tolérance plus serrée de ±0,05mm. La hauteur du boîtier est également définie dans le dessin.

5.2 Modèle de pastille recommandé et conception du pochoir

Un modèle de pastille (empreinte) recommandé pour la conception de PCB est fourni pour assurer un soudage correct et une stabilité mécanique. Une conception de pochoir correspondante pour l'application de pâte à souder est également suggérée. Le respect de ces recommandations aide à obtenir des soudures fiables, un bon alignement et une dissipation thermique efficace depuis la pastille thermique de la LED (si présente).

5.3 Identification de la polarité

La cathode est généralement marquée sur le dispositif, souvent par un point vert, une encoche dans le boîtier ou un coin chanfreiné. Le schéma de disposition des pastilles indique clairement les pastilles anode et cathode. La polarité correcte est essentielle au fonctionnement du dispositif.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion

La LED est compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge ou à convection standard. La température de soudage maximale autorisée est spécifiée à 200°C ou 230°C au niveau du corps du boîtier, avec un temps d'exposition maximum de 10 secondes au-dessus de la température du liquidus. Il est essentiel de suivre un profil qui préchauffe suffisamment pour minimiser le choc thermique, permet une activation correcte du flux et un mouillage de la soudure, et refroidit à une vitesse contrôlée.

6.2 Précautions de manipulation et de stockage

Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). Elles doivent être manipulées dans un environnement protégé contre l'ESD en utilisant des bracelets de mise à la terre et des tapis conducteurs. Les dispositifs doivent être stockés dans leurs sacs barrières à l'humidité d'origine avec un dessiccant, dans des conditions ne dépassant pas les plages de température et d'humidité de stockage spécifiées. L'exposition à une humidité élevée peut nécessiter un séchage avant la refusion pour éviter l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier due à l'expansion rapide de la vapeur).

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécification d'emballage en bande et bobine

Les LED sont fournies sur une bande porteuse embossée enroulée sur des bobines, adaptées aux machines de placement automatique. Les dimensions détaillées des alvéoles de la bande porteuse, de la bande de couverture et de la bobine sont fournies. La force de pelage de la bande de couverture est spécifiée entre 0,1N et 0,7N lors d'un pelage à un angle de 10 degrés, garantissant qu'elle maintient le composant en sécurité pendant l'expédition mais se libère facilement lors de l'assemblage.

7.2 Règle de numérotation du modèle produit

Un système de codage alphanumérique détaillé définit le modèle du produit. La structure du code comprend des champs pour : le format du boîtier (par ex., '32' pour 3528), le nombre de puces ('S' pour puce unique de faible puissance), le code de lentille/optique ('00' pour sans lentille, '01' avec lentille), le code de couleur ('G' pour vert), un code interne et le code de bin de flux lumineux. Cela permet de commander précisément une combinaison spécifique de caractéristiques.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED est bien adaptée à diverses applications, notamment les indicateurs d'état sur l'électronique grand public et les équipements industriels, le rétroéclairage pour les affichages LCD et les claviers, l'éclairage décoratif dans la signalétique et les accents architecturaux, et l'éclairage des lettres cannelées. Son large angle de vision la rend idéale pour l'éclairage de zone où une source de lumière diffuse est nécessaire.

8.2 Considérations de conception

Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance de limitation de courant en série ou, de préférence, un circuit pilote à courant constant. Calculez la valeur de la résistance en fonction de la tension d'alimentation (V_alim), de la tension directe de la LED (V_Fde son bin), et du courant souhaité (I_F, typiquement 20mA). Formule : R = (V_alim- V_F) / I_F.
Gestion thermique :Bien qu'il s'agisse d'un dispositif de faible puissance, une disposition efficace du PCB est importante. Assurez une surface de cuivre adéquate connectée à la pastille thermique (le cas échéant) pour dissiper la chaleur, en particulier lors d'un fonctionnement à ou près des valeurs maximales ou dans des températures ambiantes élevées.
Conception optique :Prenez en compte l'angle de vision de 120 degrés. Pour des faisceaux focalisés, des optiques secondaires (lentilles) peuvent être nécessaires. Le tri par longueur d'onde et flux doit être cohérent au sein d'un même produit pour une apparence uniforme.

9. Fiabilité et normes de qualité

9.1 Normes de test de fiabilité

Le produit subit des tests de fiabilité rigoureux basés sur des normes industrielles (JESD22, MIL-STD-202G). Les tests clés incluent :
Tests de durée de vie en fonctionnement :Réalisés à température ambiante, haute température (85°C) et basse température (-40°C) pendant 1008 heures chacun sous courant maximal.
Tests environnementaux :Durée de vie en fonctionnement à haute humidité et haute température (HHHTOHL) à 60°C/90% HR, et cyclage thermique avec humidité.
Choc thermique :Cyclage entre -40°C et 125°C.

9.2 Critères de défaillance

Un test est considéré comme un échec si un échantillon présente : un décalage de tension directe >200mV ; une dégradation du flux lumineux >15% pour les LED à base d'InGaN (ce qui inclut cette LED verte) ; un courant de fuite inverse >10μA ; ou une défaillance catastrophique (circuit ouvert ou court-circuit). Ces critères stricts assurent un haut niveau de robustesse du produit.

10. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux anciennes LED vertes traversantes, la SMD3528 offre des avantages significatifs en termes de taille, d'adaptabilité à l'assemblage automatisé et généralement de meilleures performances thermiques grâce au PCB servant de dissipateur thermique. Dans la catégorie SMD3528, ce produit spécifique se distingue par son système de tri détaillé pour le flux, la longueur d'onde et la tension, permettant un appariement plus précis des performances dans les applications critiques. Son large angle de vision de 120 degrés peut être un avantage par rapport aux LED à angle plus étroit pour certaines applications mais un inconvénient pour d'autres nécessitant un faisceau focalisé.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED directement depuis une alimentation 5V ?
R : Non. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant. Par exemple, avec une alimentation de 5V et une V_Ftypique de 3,2V à 20mA, la résistance requise est (5V - 3,2V) / 0,02A = 90 Ohms. Utilisez la valeur standard suivante (par ex., 91 Ohms).
Q : Quelle est la différence entre les bins G5, G6 et G7 ?
R : Ils représentent différentes plages de longueur d'onde dominante. G5 est la longueur d'onde la plus courte (vert bleuté, ~520nm), G7 est la plus longue (vert jaunâtre, ~528nm), et G6 est entre les deux. Choisissez en fonction du point de couleur souhaité.
Q : Combien de temps cette LED va-t-elle durer ?
R : La durée de vie d'une LED est généralement définie comme le point où la sortie lumineuse se dégrade à un certain pourcentage (par ex., 70% ou 50%) de sa valeur initiale. Bien que non explicitement indiqué ici, les tests de fiabilité rigoureux (1008+ heures sous contrainte) suggèrent une longue durée de vie opérationnelle lorsqu'elle est utilisée dans les spécifications, surtout avec une bonne gestion thermique.
Q : Une lentille est-elle nécessaire ?
R : Le produit standard n'a pas de lentille intégrée (code '00'), fournissant un diagramme d'émission lambertien. Une lentille (code '01') serait utilisée pour collimater ou façonner le faisceau lumineux pour des applications spécifiques.

12. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état :Un produit nécessite dix indicateurs d'état verts uniformes.Étapes de conception :1. Sélectionnez toutes les LED du même bin de flux lumineux (par ex., B2) et du même bin de longueur d'onde (par ex., G6) pour garantir une luminosité et une couleur identiques. 2. Conçoivez le PCB avec le modèle de pastille recommandé. 3. Pour une ligne d'alimentation de 12V, calculez la résistance de limitation de courant. En utilisant la V_Fmaximale du bin 4 (3,6V) par sécurité : R = (12V - 3,6V) / 0,02A = 420 Ohms. Une résistance de 430 Ohms serait appropriée. 4. Assurez-vous que le PCB a une surface de cuivre suffisante pour la dissipation thermique, car les dix LED seront regroupées. 5. Spécifiez le numéro de pièce exact incluant tous les codes de bin au fournisseur pour garantir la cohérence.

13. Introduction au principe de fonctionnement

La lumière est produite par un processus appelé électroluminescence. La puce LED est une diode semi-conductrice avec une jonction p-n fabriquée à partir de matériaux nitrure de gallium-indium (InGaN) spécifiquement conçus pour émettre de la lumière verte. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active (la jonction). Lorsqu'un électron se recombine avec un trou, il libère de l'énergie sous forme de photon (particule de lumière). La largeur de bande interdite spécifique du matériau InGaN détermine la longueur d'onde (couleur) du photon émis, qui dans ce cas est le vert (~525nm). L'encapsulant en époxy ou en silicone protège la puce et agit souvent comme une lentille primaire.

14. Tendances et évolutions technologiques

La tendance générale des LED SMD comme la 3528 est vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), ce qui permet soit une sortie plus lumineuse à puissance égale, soit la même luminosité avec une consommation d'énergie réduite et moins de chaleur. Il y a également une amélioration continue de la cohérence des couleurs et de la stabilité dans le temps et avec la température. Bien qu'il s'agisse d'un format de boîtier mature, les matériaux semi-conducteurs sous-jacents et les processus de fabrication sont constamment affinés. Pour les LED vertes en particulier, atteindre une efficacité élevée et une saturation de couleur pure a historiquement été un défi, mais les avancées continues en science des matériaux continuent de repousser les limites des performances.