Fiche technique de la LED RVB SMD5050 - Dimensions 5.0x5.0mm - Tension 2.2-3.4V - Puissance 0.2W - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La LED RVB pleine couleur SMD5050 est un composant monté en surface conçu pour les applications nécessitant un éclairage multicolore et vibrant. Elle intègre des puces semi-conductrices rouge, verte et bleue (RVB) dans un seul boîtier de 5,0 mm x 5,0 mm, permettant la création d'un large spectre de couleurs grâce au mélange additif des couleurs. Ce composant est conçu pour un rendement lumineux élevé et des performances fiables dans un facteur de forme compact, ce qui le rend adapté aux conceptions d'éclairage modernes.

1.1 Avantages principaux

Les principaux avantages de cette LED incluent son intensité lumineuse élevée, son large angle de vision de 120 degrés et la capacité de générer des millions de couleurs en contrôlant indépendamment l'intensité des diodes rouge, verte et bleue. Sa conception SMD facilite les processus d'assemblage automatisés, améliorant l'efficacité et la cohérence de la fabrication.

1.2 Marché cible et applications

Cette LED est destinée à l'électronique grand public, à l'éclairage architectural, à la signalétique, à l'éclairage d'accentuation automobile et aux industries du divertissement. Les applications typiques incluent les murs vidéo LED, les bandes d'éclairage décoratives, les indicateurs d'état, le rétroéclairage pour écrans et les systèmes d'éclairage ambiant dynamique où les capacités de changement de couleur sont essentielles.

2. Analyse des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et électriques (Ta=25°C)

Le tableau suivant détaille les paramètres opérationnels clés pour chaque canal de couleur dans des conditions typiques. Il est crucial de respecter les valeurs maximales pour garantir la longévité et les performances du dispositif.

Paramètre	Symbole	Valeur typique	Valeur maximale	Unité
Dissipation de puissance	PD	200	306	mW
Courant direct	IF	60	90	mA
Tension directe (Rouge)	VF	2.2	2.6	V
Tension directe (Vert)	VF	3.2	3.4	V
Tension directe (Bleu)	VF	3.2	3.4	V
Tension inverse	VR	-	5	V
Courant inverse	IR	-	≤5	μA
Longueur d'onde de crête (λd) Rouge	λd	625	-	nm
Longueur d'onde de crête (λd) Vert	λd	525	-	nm
Longueur d'onde de crête (λd) Bleu	λd	460	-	nm
Angle de vision (2θ½)	2θ½	120	-	°
Température de fonctionnement	Topr	-40 à +80	-	°C
Température de stockage	Tstg	-40 à +80	-	°C
Température de jonction	Tj	-	125	°C

2.2 Caractéristiques thermiques

La température de jonction maximale (Tj) est spécifiée à 125°C. Une gestion thermique appropriée, incluant une surface de cuivre suffisante sur le PCB et un éventuel dissipateur thermique, est nécessaire lors d'un fonctionnement à des courants élevés ou dans des températures ambiantes élevées pour éviter une dégradation des performances et une défaillance prématurée.

3. Explication du système de classement

3.1 Normes de classement par longueur d'onde

Pour garantir la cohérence des couleurs en production, les LED sont triées en lots (bins) en fonction de leur longueur d'onde d'émission de crête. Les codes suivants définissent les plages de longueur d'onde pour chaque couleur.

Code	Minimum	Maximum	Unité
R1	620	625	nm
R2	625	630	nm
G5	519	522.5	nm
G6	522.5	526	nm
G7	526	530	nm
B1	445	450	nm
B2	450	455	nm
B3	455	460	nm
B4	460	465	nm

Ce classement permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec une chromaticité précise pour des applications exigeant une apparence de couleur uniforme, comme dans les écrans grand format ou les installations d'éclairage coordonnées.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Tension directe vs. Courant direct (Courbe IV)

La courbe IV illustre la relation entre la tension directe (VF) et le courant direct (IF) pour les puces rouge, verte et bleue. La LED rouge présente généralement une tension directe plus faible (~2,2V) par rapport aux LED verte et bleue (~3,2V). Cette caractéristique est cruciale pour concevoir des circuits de limitation de courant ou des pilotes à courant constant appropriés pour chaque canal afin d'obtenir une sortie de couleur équilibrée et d'éviter les conditions de surintensité.

4.2 Énergie spectrale relative vs. Température de jonction

Ce graphique montre comment la sortie lumineuse (énergie spectrale relative) de chaque puce de couleur varie avec l'augmentation de la température de jonction (Tj). Généralement, le rendement lumineux diminue lorsque la température de jonction augmente. Le taux de diminution peut varier entre les différents matériaux semi-conducteurs (InGaN pour le bleu/vert et AlInGaP pour le rouge). Un dissipateur thermique efficace est vital pour maintenir une sortie de couleur et une luminosité stables tout au long de la durée de vie du produit.

4.3 Température ambiante vs. Courant direct admissible

Cette courbe de déclassement définit le courant direct maximal admissible en fonction de la température ambiante (Ta). Lorsque la température ambiante augmente, le courant maximal admissible doit être réduit pour empêcher la température de jonction de dépasser sa limite de 125°C. Les concepteurs doivent se référer à cette courbe pour déterminer les courants de fonctionnement sûrs pour leur environnement d'application spécifique.

4.4 Diagramme de rayonnement (Courbe d'angle de vision)

Le diagramme de distribution polaire de l'intensité confirme l'angle de vision de 120 degrés. Le modèle d'émission est typiquement lambertien ou quasi-lambertien, fournissant un champ d'éclairage large et uniforme adapté à de nombreuses applications d'éclairage général et d'indicateurs.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier et dessin de contour

La LED est logée dans un boîtier SMD5050 standard avec des dimensions de 5,0 mm (L) x 5,0 mm (L). La hauteur exacte et les tolérances dimensionnelles (par exemple, ±0,10 mm pour les dimensions .X, ±0,05 mm pour les dimensions .XX) doivent être référencées à partir du dessin mécanique détaillé dans la fiche technique originale pour une disposition précise du PCB.

5.2 Disposition recommandée des pastilles et conception du pochoir

Un motif de pastilles (empreinte) recommandé et une conception de pochoir à pâte à souder sont fournis pour assurer une soudure fiable. La disposition des pastilles comporte généralement six pastilles - deux pour chacune des trois puces de couleur, qui partagent une configuration de cathode ou d'anode commune selon la référence spécifique. Le respect de cette disposition recommandée minimise les défauts de soudure comme l'effet "tombstoning" et assure une connexion thermique et électrique appropriée.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion

Cette LED est compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge (IR) ou à convection standard utilisés pour la technologie de montage en surface (SMT). Un profil de refusion sans plomb typique avec une température de pointe ne dépassant pas 260°C pendant une durée spécifiée par les normes JEDEC (par exemple, 10-30 secondes au-dessus de 240°C) est généralement applicable. Il est essentiel d'éviter une contrainte thermique excessive pour prévenir les dommages aux fils de liaison internes et à la lentille en époxy.

6.2 Précautions de manipulation et de stockage

Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). Manipulez-les toujours dans un environnement protégé contre l'ESD en utilisant des bracelets antistatiques mis à la terre et des contenants conducteurs. Stockez les composants dans leurs sacs barrières à l'humidité d'origine dans les conditions recommandées (température < 40°C, humidité < 70% HR) pour éviter l'absorption d'humidité, ce qui peut provoquer l'effet "popcorning" pendant la refusion.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécification de l'emballage du produit

Les LED sont fournies dans une bande porteuse embossée pour l'assemblage automatisé par pick-and-place. La largeur de la bande, les dimensions des alvéoles et le nombre de composants par bobine suivent les normes EIA-481. Une bande de couverture avec une force de pelage spécifiée (0,1 - 0,7N à un angle de 10 degrés) scelle les composants en place. Cet emballage assure la protection des composants, la cohérence de l'orientation et la fiabilité de l'alimentation dans les machines d'assemblage à grande vitesse.

7.2 Système de numérotation des références (Règle de dénomination des modèles)

Le numéro de référence suit un format structuré qui encode les attributs clés :

T [Code de forme] [Nombre de puces] [Code optique] [Code interne] [Code couleur] [Code de flux] - [Code CCT] [Autres codes].

Par exemple, le code "5A" indique une forme 5050N, "3" indique trois puces (RVB), "00" indique l'absence de lentille secondaire, "F" indique pleine couleur, etc. Comprendre cette nomenclature est essentiel pour spécifier et commander correctement la variante de LED souhaitée avec la couleur, la luminosité et les caractéristiques optiques correctes.

8. Recommandations d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Chaque canal de couleur de la LED RVB doit être piloté indépendamment à l'aide d'une source de courant constant ou d'une résistance de limitation de courant en série avec une source de tension commutée. La modulation de largeur d'impulsion (PWM) est la méthode préférée pour le contrôle de l'intensité (gradation et mélange des couleurs) car elle maintient une tension directe et une chromaticité constantes, contrairement à la gradation analogique qui peut provoquer un décalage de couleur. Un microcontrôleur avec des sorties PWM est couramment utilisé pour générer les signaux de contrôle.

8.2 Considérations de conception

• Équilibrage des courants :En raison des différentes tensions Vf et efficacités des puces R, V, B, des résistances de réglage de courant ou des pilotes séparés sont nécessaires pour obtenir une balance des blancs ou des rapports de couleur souhaités.
• Gestion thermique :Incluez un dégagement thermique suffisant et une surface de cuivre adéquate sur le PCB, surtout en cas de fonctionnement à des courants élevés ou dans des réseaux à haute densité.
• Protection ESD :Intégrez des diodes de protection ESD sur les lignes de signal proches de la LED, en particulier dans les applications portables ou grand public.
• Conception optique :Prenez en compte l'angle de vision de 120 degrés lors de la conception des lentilles ou des guides de lumière pour obtenir le diagramme de faisceau et la distribution spatiale souhaités.

9. Normes de fiabilité et de qualité

9.1 Normes de test de fiabilité

Le produit subit des tests de fiabilité rigoureux conformément aux normes de l'industrie (JESD22, MIL-STD-202G). Les tests clés incluent :

• Test de durée de vie en fonctionnement :Effectué à température ambiante, haute température (85°C) et basse température (-40°C) pendant 1008 heures sous courant maximal.
• Durée de vie en fonctionnement haute température/humidité :1008 heures à 60°C/90% HR.
• Cyclage thermique :Exposition du dispositif à des transitions rapides entre des températures extrêmes (par exemple, -40°C à +125°C).

Les critères de défaillance sont strictement définis, incluant des limites sur le décalage de tension directe (≤200mV), la dégradation du flux lumineux (≤15% pour InGaN, ≤25% pour AlInGaP) et le courant de fuite (≤10μA).

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Comment obtenir une lumière blanche pure avec cette LED RVB ?

Le blanc pur est créé en mélangeant des intensités spécifiques de lumière rouge, verte et bleue. Le rapport de courant exact (par exemple, IR:IV:IB) requis dépend de l'efficacité individuelle et des coordonnées de chromaticité du lot spécifique de LED. Il nécessite généralement un étalonnage et une rétroaction d'un capteur de couleur pour les applications haute précision. L'utilisation du contrôle PWM permet un réglage fin de ce rapport.

10.2 Puis-je piloter les trois canaux en parallèle à partir d'une seule source de courant constant ?

Non. En raison de la différence significative de tension directe entre la puce rouge (~2,2V) et les puces bleue/verte (~3,2V), les connecter en parallèle entraînerait un déséquilibre sévère du courant, surchargeant potentiellement le canal rouge tout en sous-alimentant les autres. Chaque canal de couleur doit avoir son propre circuit de contrôle de courant.

10.3 Quel est l'impact de la température de jonction sur la couleur ?

L'augmentation de la température de jonction provoque un décalage de la longueur d'onde de crête (typiquement une longueur d'onde plus longue pour le rouge AlInGaP et une longueur d'onde plus courte pour le bleu/vert InGaN) et une réduction de la sortie lumineuse. Cela peut entraîner un décalage de couleur visible dans les systèmes RVB s'il n'est pas géré. Maintenir une température de jonction stable et basse grâce à une bonne conception thermique est essentiel pour les applications nécessitant une couleur stable.

11. Étude de cas de conception pratique

11.1 Conception d'une lampe de bureau à couleur réglable

Considérons une lampe de bureau utilisant un réseau de ces LED RVB SMD5050. La conception impliquerait :

1. Circuit de pilotage :Un circuit intégré de pilotage LED dédié avec trois sorties à courant constant indépendantes et une capacité de gradation PWM pour chaque canal, contrôlé via I2C ou une interface similaire depuis un microcontrôleur.
2. Conception thermique :Le PCB à âme métallique (MCPCB) agit comme un dissipateur thermique. Des vias thermiques relient les pastilles thermiques de la LED à un large plan de cuivre au dos de la carte pour dissiper efficacement la chaleur.
3. Optique :Un diffuseur est placé sur le réseau de LED pour mélanger les points de lumière individuels en une zone d'éclairage uniforme et sans éblouissement.
4. Contrôle :Une interface utilisateur (boutons, capteur tactile ou application) permet la sélection de couleurs prédéfinies (blanc, blanc chaud, blanc froid) ou de couleurs personnalisées via des curseurs RVB. Le microcontrôleur traduit ces entrées en cycles de service PWM correspondants pour les canaux R, V et B.

Ce cas met en évidence l'intégration des considérations de conception électrique, thermique, optique et logicielle lors de l'utilisation de ce composant.

12. Introduction au principe technique

12.1 Principe de fonctionnement des LED RVB

Une LED RVB est essentiellement trois diodes électroluminescentes indépendantes - rouge, verte et bleue - encapsulées ensemble. Chaque diode émet de la lumière par électroluminescence : lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n d'un matériau semi-conducteur (AlInGaP pour le rouge, InGaN pour le vert et le bleu), les électrons se recombinent avec les trous, libérant de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. En contrôlant indépendamment l'intensité de ces trois couleurs primaires, une vaste gamme de couleurs secondaires peut être produite par mélange additif des couleurs.

13. Tendances technologiques

13.1 Évolution des LED pleine couleur

Le marché des LED pleine couleur continue d'évoluer avec des tendances axées sur :

• Efficacité plus élevée (lm/W) :Des améliorations continues dans la croissance épitaxiale et la conception des puces produisent plus de lumière par unité de puissance électrique, réduisant la consommation d'énergie et la charge thermique.
• Amélioration de la restitution des couleurs et de la gamme :Développement de nouveaux systèmes de phosphores et d'émetteurs à bande étroite (comme les points quantiques) pour élargir la gamme de couleurs des écrans et améliorer l'Indice de Rendu des Couleurs (IRC) pour l'éclairage, même dans les systèmes basés sur RVB.
• Miniaturisation :Développement de tailles de boîtier plus petites (par exemple, 2020, 1515) avec des performances similaires ou améliorées pour les applications à espace restreint comme les rétroéclairages mini-LED pour téléviseurs et moniteurs.
• Fonctions intelligentes intégrées :L'émergence de LED avec pilotes, contrôleurs et interfaces de communication intégrés (par exemple, I2C, SPI ou sans fil comme Zigbee/BLE) simplifiant la conception du système pour l'éclairage connecté IoT.
• Fiabilité améliorée :Progrès dans les matériaux d'encapsulation (silicones, céramiques) pour mieux résister à des températures plus élevées et à des conditions environnementales plus sévères, prolongeant la durée de vie du produit.