Fiche technique de la LED RVB SMD5050 - Dimensions 5,0x5,0x1,6mm - Tension 2,2-3,4V - Puissance 0,846W - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La SMD5050-RGB est une LED pleine couleur, à montage en surface et haute performance, conçue pour les applications nécessitant un mélange de couleurs vives et un fonctionnement fiable. Ce dispositif intègre des puces LED rouge, verte et bleue dans un boîtier unique de 5,0 mm x 5,0 mm, permettant de générer un large spectre de couleurs via une modulation de largeur d'impulsion (PWM) ou un contrôle de courant analogique. Ses applications principales incluent l'éclairage décoratif, l'éclairage d'accent architectural, le rétroéclairage d'écrans, la signalétique et l'électronique grand public où des effets de couleur dynamiques sont souhaités.

L'avantage principal de cette LED réside dans son facteur de forme compact qui abrite trois émetteurs distincts, simplifiant la conception et l'assemblage du PCB par rapport à l'utilisation de trois LED discrètes séparées. Elle offre un angle de vision typique large de 120 degrés, assurant une bonne uniformité de couleur et une visibilité depuis diverses perspectives. Le boîtier est conçu pour être compatible avec les procédés d'assemblage SMT (Technologie de Montage en Surface) standards, y compris le soudage par refusion.

2. Paramètres et spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues (Ta=25°C)

Les paramètres suivants définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement sous ou à ces limites n'est pas garanti.

• Courant direct (IF) :90 mA (continu)
• Courant d'impulsion direct (IFP) :120 mA (Largeur d'impulsion ≤10ms, Cycle de service ≤1/10)
• Dissipation de puissance (PD) :846 mW
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +80°C
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +80°C
• Température de jonction (Tj) :125°C
• Température de soudure (Tsld) :200°C ou 230°C pendant 10 secondes (profil de refusion)

2.2 Caractéristiques électro-optiques (Ta=25°C)

Ces paramètres définissent la performance typique dans des conditions de test standard.

• Tension directe (Rouge, VF_R) :Typique 2,2V, Maximum 2,6V (à IF=60mA)
• Tension directe (Vert, VF_G) :Typique 3,2V, Maximum 3,4V (à IF=60mA)
• Tension directe (Bleu, VF_B) :Typique 3,2V, Maximum 3,4V (à IF=60mA)
• Tension inverse (VR) :5 V
• Courant inverse (IR) :Maximum 10 µA
• Angle de vision (2θ1/2) :120 degrés

2.3 Classement par longueur d'onde

Les LED sont classées dans des gammes de longueur d'onde spécifiques pour assurer la cohérence des couleurs au sein d'une application. Les gammes de longueur d'onde dominantes sont les suivantes :

• Rouge (R) :R1 (620-625nm), R2 (625-630nm)
• Vert (G) :G5 (519-522,5nm), G6 (522,5-526nm), G7 (526-530nm)
• Bleu (B) :B1 (445-450nm), B2 (450-455nm), B3 (455-460nm), B4 (460-465nm)

Ce classement permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des coordonnées chromatiques précises pour des applications exigeant des points de couleur spécifiques ou un appariement de couleur serré entre plusieurs unités.

3. Courbes de performance et analyse

3.1 Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)

La caractéristique I-V est fondamentale pour la conception du pilote. La puce LED rouge présente une tension directe plus basse (typiquement ~2,2V) par rapport aux puces verte et bleue (typiquement ~3,2V), ce qui est cohérent avec les différents matériaux semi-conducteurs utilisés (par ex., AlInGaP pour le rouge vs. InGaN pour le vert/bleu). Cette disparité nécessite une conception de circuit minutieuse, impliquant souvent des résistances de limitation de courant séparées ou des canaux à courant constant indépendants pour chaque couleur afin d'obtenir une luminosité équilibrée et un bon mélange des couleurs. La courbe montre un déclenchement net, typique du comportement d'une diode.

3.2 Puissance spectrale relative vs. Température de jonction

La sortie spectrale d'une LED se déplace avec les changements de température de jonction. Généralement, lorsque la température de jonction augmente, la longueur d'onde dominante pour les LED à base d'InGaN (vert/bleu) a tendance à se déplacer vers des longueurs d'onde plus longues (décalage vers le rouge), tandis que la puissance optique de sortie diminue. Pour les LED rouges à base d'AlInGaP, la longueur d'onde peut également se déplacer et l'efficacité chute. Ce graphique est crucial pour les applications fonctionnant dans des températures ambiantes variables ou où la gestion thermique est difficile, car il peut affecter la couleur perçue et le flux lumineux. Un dissipateur thermique et une conception thermique appropriés sont essentiels pour maintenir une performance de couleur stable.

4. Informations mécaniques et d'emballage

4.1 Dimensions et dessin de contour

Les dimensions du boîtier sont de 5,0 mm (L) x 5,0 mm (l) x 1,6 mm (H). Le dessin inclut les tolérances critiques : les dimensions .X ont une tolérance de ±0,10 mm, et les dimensions .XX ont une tolérance de ±0,05 mm. La LED comporte six bornes (anode et cathode pour chacune des trois puces de couleur).

4.2 Empreinte recommandée et conception du pochoir

Un motif de pastille PCB recommandé (empreinte) et une conception de pochoir à pâte à souder sont fournis pour assurer la formation fiable des joints de soudure pendant la refusion. L'empreinte inclut des motifs de décharge thermique et des tailles de pastilles appropriées pour faciliter une bonne mouillabilité de la soudure et une stabilité mécanique. Le respect de cette disposition recommandée aide à prévenir le soulèvement en pierre tombale, le mauvais alignement et les joints de soudure insuffisants.

5. Directives d'assemblage, de manipulation et d'application

5.1 Sensibilité à l'humidité et séchage

Le boîtier SMD5050 est sensible à l'humidité (classé MSL selon IPC/JEDEC J-STD-020C). Si le sac barrière d'humidité d'origine est ouvert et que les composants sont exposés à une humidité ambiante au-delà des limites spécifiées, l'humidité absorbée peut se vaporiser pendant le soudage par refusion, risquant de provoquer un délaminage interne ou des fissures (effet "pop-corn").

• Stockage :Stocker les sacs non ouverts à <30°C/<85% HR. Après ouverture, stocker à <30°C/<60% HR et utiliser dans les 12 heures.
• Séchage :Si l'exposition dépasse les limites ou si la carte indicateur d'humidité montre une humidité élevée, sécher à 60°C pendant 24 heures avant le soudage. Ne pas dépasser 60°C. Utiliser dans l'heure suivant le séchage ou stocker dans un cabinet sec (<20% HR).

5.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED sont des dispositifs semi-conducteurs sensibles aux dommages ESD, en particulier les variétés verte, bleue et blanche (non applicable ici). L'ESD peut provoquer une défaillance immédiate (catastrophique) ou des dommages latents entraînant une durée de vie réduite et une dégradation des performances.

• Précautions :Mettre en œuvre un programme complet de contrôle ESD : utiliser des bracelets de mise à la terre, des tapis antistatiques, des ioniseurs et des revêtements de sol conducteurs. Manipuler les LED uniquement sur des postes de travail protégés contre l'ESD.
• Emballage :Utiliser des matériaux conducteurs ou dissipatifs pour le transport et le stockage.

5.3 Recommandations de conception de circuit

Un circuit de pilotage approprié est critique pour la performance et la longévité.

• Limitation de courant :Toujours utiliser une résistance de limitation de courant en série pour chaque canal de couleur. Cela stabilise le courant contre les variations de tension d'alimentation et de tension directe (Vf) entre les LED individuelles.
• Type de pilote :Les pilotes à courant constant sont fortement recommandés par rapport aux pilotes à tension constante pour une stabilité optimale et pour prévenir l'emballement thermique.
• Polarité de connexion :Vérifier la polarité anode/cathode avant d'appliquer l'alimentation. Une connexion inverse peut endommager la LED.
• Séquence d'alimentation :Lors de la connexion, connecter d'abord la sortie du pilote à la LED, puis appliquer l'alimentation d'entrée au pilote pour éviter les transitoires de tension.

La fiche technique illustre deux configurations de circuit : une avec une seule résistance par chaîne parallèle (moins idéale en raison du déséquilibre de courant si Vf varie) et une avec une résistance individuelle pour chaque LED (préférée pour un meilleur contrôle du courant).

5.4 Précautions de manipulation

Éviter de manipuler directement la lentille de la LED avec les doigts nus. Les huiles de la peau peuvent contaminer la lentille en silicone, provoquant une dégradation optique et réduisant le flux lumineux. Utiliser des outils de préhension par vide ou des pinces propres conçues pour la manipulation des composants. Une force mécanique excessive avec des pinces peut endommager les fils de liaison ou la puce semi-conductrice à l'intérieur du boîtier.

6. Informations de commande et numérotation des modèles

Le produit suit un système de codage de numéro de pièce spécifique : T5A003FA. Bien que les détails complets de décodage pour chaque segment soient fournis dans le document (couvrant le code de flux, la température de couleur, le code interne, le nombre de puces, le code de lentille et le contour du boîtier), l'identifiant clé "5050" confirme la taille du boîtier, et "RGB" ou "F" indique le type pleine couleur (Rouge, Vert, Bleu).

7. Notes d'application et considérations de conception

7.1 Gestion thermique

Bien que la température de jonction maximale soit de 125°C, un fonctionnement à des températures plus basses prolonge considérablement la durée de vie et maintient la stabilité des couleurs. S'assurer que le PCB a une surface de cuivre adéquate pour la dissipation thermique. Pour les matrices haute puissance ou haute densité, envisager d'utiliser des PCB à âme métallique (MCPCB) ou un refroidissement actif.

7.2 Mélange et contrôle des couleurs

Pour obtenir un point de blanc spécifique ou une couleur saturée, un contrôle précis du rapport de courant entre les canaux rouge, vert et bleu est nécessaire. Cela se fait généralement via un gradateur PWM, qui est plus efficace pour le contrôle des couleurs que le gradateur analogique, car il maintient la tension directe optimale et les caractéristiques de couleur de la LED. Les différentes tensions directes nécessitent des canaux de pilote séparés ou des valeurs de résistance soigneusement calculées pour chaque couleur si l'on utilise une alimentation commune avec des résistances.

7.3 Conception optique

L'angle de vision de 120 degrés fournit un motif d'émission large, de type lambertien. Pour les applications nécessitant une lumière dirigée, des optiques secondaires telles que des lentilles ou des réflecteurs peuvent être montées au-dessus de la LED. Le matériau de la lentille en silicone est relativement mou ; il faut veiller à ne pas le rayer pendant l'assemblage.

8. Comparaison et différenciation

Comparée à l'utilisation de trois LED SMD séparées (par ex., boîtier 3528), la SMD5050 RVB intégrée offre une solution plus compacte, simplifie l'assemblage pick-and-place (un composant vs. trois) et assure un alignement spatial précis des trois points de couleur, ce qui est crucial pour un bon mélange des couleurs à courte distance. Comparée aux anciens boîtiers de LED RVB, la 5050 offre souvent un flux lumineux plus élevé et une meilleure performance thermique grâce à son empreinte plus grande.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

9.1 Puis-je piloter les trois couleurs en parallèle avec une seule résistance ?

Non, ce n'est pas recommandé. Les tensions directes (Vf) des puces rouge, verte et bleue sont différentes. Les connecter en parallèle avec une seule résistance provoquera un grave déséquilibre de courant, la majeure partie du courant passant par le canal avec la Vf la plus basse (typiquement le rouge), conduisant à des couleurs incorrectes et un risque de surintensité dans certaines puces.

9.2 Pourquoi le séchage est-il nécessaire, et puis-je utiliser une température plus élevée pour sécher plus vite ?

Le séchage élimine l'humidité absorbée pour prévenir les dommages pendant la refusion. Ne pas dépasser 60°C. Des températures plus élevées peuvent dégrader les matériaux internes (silicone, phosphores si présents, adhésifs) et l'emballage lui-même en bande et bobine.

9.3 Quelle est la durée de vie typique de cette LED ?

La durée de vie de la LED (souvent définie comme L70 - temps jusqu'à 70% du flux lumineux initial) dépend fortement des conditions de fonctionnement, principalement du courant de pilotage et de la température de jonction. Un fonctionnement à ou en dessous du courant recommandé (60mA par puce) et le maintien d'une température de jonction basse grâce à une bonne conception thermique peuvent permettre des dizaines de milliers d'heures de fonctionnement.

10. Exemple d'application pratique

Scénario : Conception d'une bande LED changeant de couleur.

1. Disposition :Plusieurs LED RVB SMD5050 sont placées le long d'une bande PCB flexible à un pas défini (par ex., 30 LED/mètre).
2. Circuit :Les anodes R, G et B de chaque LED sont connectées aux rails d'alimentation communs (Vcc_R, Vcc_G, Vcc_B) via des résistances de limitation de courant individuelles sur la bande. Les cathodes sont connectées au drain de MOSFETs à canal N contrôlés par un microcontrôleur.
3. Contrôle :Le microcontrôleur génère des signaux PWM pour chaque canal de couleur de chaque groupe de LED (souvent regroupées en segments de 3 LED pour les bandes adressables comme la WS2812B, qui intègre une puce de contrôle). Cela permet un contrôle indépendant de la couleur et de la luminosité pour chaque segment.
4. Alimentation :Une alimentation à tension constante de 5V ou 12V est utilisée. La tension et les valeurs des résistances sont choisies pour fournir le courant souhaité de 60mA par puce, en tenant compte de la chute de tension le long de la bande.
5. Assemblage :La bande est assemblée en utilisant des procédés SMT, en suivant les directives de sensibilité à l'humidité et d'ESD. Après soudage, un revêtement en silicone est souvent appliqué pour l'étanchéité.

11. Principe de fonctionnement

Une LED est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode est appliquée, les électrons de la région de type n se recombinent avec les trous de la région de type p dans la couche active. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés dans la région active. La SMD5050 RVB intègre trois de ces jonctions, fabriquées à partir de différents systèmes de matériaux (par ex., AlInGaP pour le rouge, InGaN pour le vert et le bleu), dans un seul boîtier. La lumière de chaque puce se mélange extérieurement pour produire la couleur perçue.

12. Tendances technologiques

La tendance générale des LED RVB va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une amélioration de la restitution des couleurs (gamme plus large) et une fiabilité accrue. Il y a également une évolution vers un classement plus serré de la couleur et du flux pour assurer la cohérence en production de masse. L'intégration avec l'électronique de contrôle (par ex., création de "LED intelligentes" ou de LED adressables avec circuits intégrés intégrés) devient de plus en plus courante, simplifiant la conception des systèmes pour les applications d'éclairage dynamique. De plus, les progrès dans les matériaux d'emballage visent à fournir une meilleure performance thermique et une résistance à long terme aux facteurs environnementaux comme l'humidité et l'exposition aux UV.