Hoja de Datos del EL3534-RGBISE0391L-AM SMARTLED - Tamaño 3.5x3.4x1.35mm - Voltaje 5V - Protocolo ISELED - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El EL3534-RGBISE0391L-AM es un componente LED inteligente y altamente integrado, diseñado para sistemas modernos de iluminación interior automotriz. Combina chips LED rojo, verde y azul (RGB) en un único encapsulado SMARTLED, e incorpora un circuito integrado controlador que se comunica mediante el protocolo ISELED. Esta integración simplifica el diseño del sistema al reducir el número de componentes externos y permitir un control digital preciso del color y su calibración directamente desde el microcontrolador.

La ventaja principal de este producto radica en su conformidad con rigurosos estándares automotrices, incluyendo la cualificación AEC-Q102 para el LED y AEC-Q100 para el CI controlador. Está calibrado al estándar de punto blanco D65 (CIE x=0.3127, y=0.3290), garantizando una salida de color consistente y precisa entre lotes de producción, lo cual es crítico para aplicaciones de iluminación estética. El mercado objetivo principal son los fabricantes de equipos originales (OEM) automotrices y proveedores de nivel 1 que desarrollan iluminación ambiental, iluminación del salpicadero y otras funciones de iluminación interior que requieren cambio de color dinámico y alta fiabilidad.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y de Color

El rendimiento fotométrico del dispositivo se caracteriza bajo condiciones de prueba específicas, típicamente a una temperatura de la almohadilla térmica de 25°C. Las intensidades luminosas típicas son 410 mcd para el Rojo (longitud de onda dominante 620nm), 880 mcd para el Verde (530nm) y 110 mcd para el Azul (468nm). Cuando los tres colores se activan simultáneamente para producir luz blanca, la intensidad luminosa combinada típica es de 1400 mcd. Se aplica una tolerancia de ±8% a estas mediciones de intensidad luminosa. La tolerancia de la longitud de onda dominante es de ±1nm, y la tolerancia de las coordenadas de cromaticidad es de ±0.01, asegurando una agrupación por color muy ajustada.

El dispositivo ofrece un amplio ángulo de visión de 120 grados, proporcionando una iluminación uniforme en un área extensa. Esto es adecuado para aplicaciones como guías de luz o iluminación directa donde se requiere una distribución de luz homogénea.

2.2 Características Eléctricas y de Interfaz

El dispositivo funciona con una tensión de alimentación nominal de 5V (VCC), con un rango de operación recomendado de 4.5V a 5.5V. La tensión de alimentación máxima absoluta es de 5.5V. La interfaz de comunicación serie soporta el protocolo ISELED. La conexión ascendente (upstream) al microcontrolador principal puede operar en modo single-ended para una conexión sencilla, con una velocidad de datos (SIO1_P) que va desde 1.4 hasta 2.6 MHz (típico 2 MHz). La conexión descendente (downstream) a otros dispositivos en una cadena tipo margarita (daisy chain) utiliza un modo diferencial. El dispositivo detecta automáticamente el modo de comunicación (single-ended o diferencial) en ambos enlaces, ascendente y descendente, durante el encendido.

Las corrientes directas típicas para cada color a pleno brillo son 12.5 mA para el Rojo, 9.5 mA para el Verde y 7 mA para el Azul, resultando en una corriente total típica de 26 mA para la luz blanca. El controlador en sí tiene una corriente en espera (standby) de 1.2 mA (típico). El reinicio por encendido (POR) ocurre a una VCC típica de 4.2V, mientras que el bloqueo por subtensión (UVLO) se activa a una VCC típica de 3.3V, protegiendo al dispositivo durante condiciones de alimentación inestables.

2.3 Especificaciones Térmicas y de Fiabilidad

El dispositivo está clasificado para una temperatura de unión (Tj) de operación de hasta 125°C. El rango de temperatura ambiente/punto de soldadura (Topr/Ts) recomendado para operación es de -40°C a +110°C, lo cual es estándar para componentes de grado automotriz. La resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura (Rth JS el) se especifica con un máximo de 120 K/W. Este parámetro es crucial para el diseño de la gestión térmica, a fin de asegurar que la temperatura de unión del LED se mantenga dentro de límites seguros durante la operación.

En cuanto a fiabilidad, el dispositivo está clasificado para protección contra descargas electrostáticas (ESD) de hasta 2 kV (Modelo de Cuerpo Humano). Cumple con RoHS, REACH, y está libre de halógenos (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). También presenta una robustez al azufre clasificada como A0, lo cual es importante para la longevidad en entornos automotrices donde los gases que contienen azufre pueden corroer los componentes. El nivel de sensibilidad a la humedad (MSL) es 2.

3. Información Mecánica y del Encapsulado

El dispositivo viene en un encapsulado compacto de montaje superficial que mide 3.5 mm de largo, 3.4 mm de ancho y 1.35 mm de alto. La disposición de las patillas consta de 11 pines. Los pines funcionales clave incluyen: Pin 1 (PRG5) para tensión de programación (normalmente conectado a GND), Pines 2 y 3 (SIO1_N, SIO1_P) para la interfaz serie ascendente, Pines 6 y 7 (SIO2_P, SIO2_N) para la interfaz serie descendente, Pin 8 (VCC) para la alimentación de 5V, y Pines 4 y 5 (GND) para masa. Los pines 9, 10 y 11 están conectados a los cátodos de los LEDs Verde, Rojo y Azul, respectivamente. Una característica notable es que estos pines de cátodo del LED se pueden utilizar para encender los LEDs de forma independiente sin usar el CI controlador integrado, aplicando una ruta de corriente apropiada, lo que proporciona flexibilidad para pruebas o aplicaciones simples.

4. Directrices de Soldadura y Montaje

El dispositivo puede soportar una temperatura de soldadura por reflujo de 260°C durante hasta 30 segundos, lo que es compatible con los procesos estándar de soldadura sin plomo (Pb-free). Los diseñadores deben seguir el diseño de aplicación típico proporcionado en la hoja de datos para garantizar un rendimiento eléctrico y térmico óptimo. Esto incluye un enrutamiento adecuado de las líneas serie diferenciales y un alivio térmico suficiente para la almohadilla de masa. Se recomienda permitir un tiempo de inactividad de 150 μs después del encendido antes de enviar comandos de inicialización al dispositivo.

5. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

5.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal es la iluminación interior automotriz. Esto incluye tiras de iluminación ambiental en paneles de puertas, huecos para los pies y la consola central; retroiluminación para interruptores y controles; e iluminación decorativa de acento. El protocolo ISELED permite encadenar múltiples dispositivos en cadena tipo margarita (daisy-chaining), permitiendo que un solo microcontrolador controle una larga cadena de LEDs con direccionamiento individual, simplificando el diseño del cableado.

5.2 Consideraciones de Diseño

• Fuente de Alimentación:Asegure una fuente de 5V estable y con bajo ruido, ya que el dispositivo incluye circuitos analógicos y digitales sensibles. Considere la corriente de irrupción (inrush) durante el encendido para una cadena de dispositivos.
• Gestión Térmica:Calcule la disipación de potencia máxima (P = Vf * If) para el caso de uso previsto y asegúrese de que el diseño de la PCB proporcione una ruta de baja resistencia térmica para disipar el calor, manteniendo la temperatura de unión por debajo de 125°C. La almohadilla térmica debe soldarse correctamente a una zona de cobre en la PCB.
• Integridad de la Señal:Para cadenas tipo margarita más largas o en entornos automotrices ruidosos, siga las mejores prácticas para enrutar pares diferenciales (SIO2_P/N) para mantener la integridad de la señal.
• Software:El microcontrolador principal debe implementar la pila del protocolo ISELED para inicializar, direccionar y enviar datos de color correctamente a la cadena de LEDs.

6. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs RGB discretos tradicionales con circuitos integrados controladores separados, el EL3534-RGBISE0391L-AM ofrece una integración significativa. El diferenciador clave es el controlador integrado compatible con ISELED, que maneja la calibración del color, la corrección gamma y la comunicación, descargando estas tareas del microcontrolador principal del sistema. Esto conlleva varias ventajas: reducción de la lista de materiales (BOM) del sistema, diseño de PCB simplificado, consistencia de color garantizada sin agrupación manual, y una escalabilidad más fácil en configuraciones de cadena tipo margarita. Los datos de calibración integrados almacenados en cada dispositivo aseguran que el color comandado se reproduzca con precisión, independientemente de las variaciones de fabricación del LED.

7. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo usar este LED con una GPIO de microcontrolador estándar de 3.3V?

R: Los niveles lógicos de la interfaz serie se definen en relación con su alimentación de 5V (VCC). Para el modo ascendente single-ended, VIH es 1.20V mínimo y VIL es 1.14V máximo. Una salida CMOS de 3.3V (típicamente ~3.3V para nivel alto) debería ser compatible, pero es esencial verificar que los niveles de tensión reales cumplan con las especificaciones de la hoja de datos bajo todas las condiciones.

P: ¿Cómo creo otros colores además del Rojo, Verde, Azul y Blanco?

R: Todos los colores se generan controlando digitalmente el ciclo de trabajo de modulación por ancho de pulso (PWM) de cada canal Rojo, Verde y Azul a través del protocolo ISELED. Al enviar diferentes valores RGB (por ejemplo, 255, 150, 0 para naranja), el controlador integrado mezcla la salida de luz para producir el color deseado.

P: ¿Cuál es el propósito del pin PRG5?

R: El pin PRG5 se utiliza para la programación o calibración de fábrica del circuito integrado controlador interno. Para operación normal, debe estar conectado a masa (GND). Dejarlo flotante o conectarlo incorrectamente puede causar un comportamiento impredecible.

P: ¿Cuántos de estos LEDs se pueden conectar en una cadena tipo margarita (daisy chain)?

R: La hoja de datos no especifica un número máximo. El límite suele estar determinado por el requisito de tasa de refresco total de datos (la latencia aumenta con la longitud de la cadena), la capacidad de corriente de la fuente de alimentación y la capacidad del controlador del primer dispositivo para transmitir datos correctamente a través de toda la cadena sin degradación de la señal.

8. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Considere diseñar un sistema de iluminación ambiental para el panel de una puerta de coche. Un único par de cables (para datos diferenciales) y los cables de alimentación/masa pueden discurrir a lo largo de la puerta. Hasta 20 dispositivos EL3534 pueden encadenarse en margarita y colocarse físicamente detrás de una guía de luz. El microcontrolador principal, ubicado en el módulo de la puerta o en el controlador de carrocería, envía un único flujo de datos. Cada LED en la cadena lee sus datos de color asignados del flujo. Esto permite efectos dinámicos, como una onda de color que se mueve a lo largo de la puerta, o que todos los LEDs muestren el mismo color seleccionado, con una complejidad de cableado mínima. La calibración integrada asegura que el color rojo en la puerta del conductor coincida exactamente con el rojo en la puerta del pasajero, incluso si los LEDs son de lotes de producción diferentes.

9. Introducción al Principio de Funcionamiento

El dispositivo funciona según un principio de comando digital. El microcontrolador principal envía tramas de datos de acuerdo con el protocolo ISELED. Estas tramas contienen información de direccionamiento y datos de color (valores RGB). La Unidad de Comunicación integrada en cada dispositivo recibe la trama desde el lado ascendente. Si la dirección coincide, la Unidad Principal procesa el comando, lo que típicamente implica actualizar los generadores PWM para los tres canales LED. Los controladores PWM regulan entonces la corriente hacia los respectivos chips LED Rojo, Verde y Azul, controlando su brillo. El dispositivo también puede pasar datos al dispositivo descendente, permitiendo la topología de cadena tipo margarita. La detección automática del modo de línea permite que el sistema se auto-configure, identificando el primer y el último dispositivo de la cadena.

10. Tendencias y Contexto Tecnológico

El EL3534-RGBISE0391L-AM representa la tendencia en la iluminación automotriz hacia una mayor integración e inteligencia. El paso de una iluminación simple de encendido/apagado a una iluminación ambiental dinámica y personalizada requiere componentes que sean controlables digitalmente, consistentes y fiables. Protocolos como ISELED se desarrollan específicamente para entornos automotrices para garantizar una comunicación robusta. Los desarrollos futuros pueden incluir niveles de integración aún más altos, como incorporar sensores de luz para el control adaptativo del brillo dentro del mismo encapsulado, o soportar espacios de color más avanzados. El enfoque sigue siendo cumplir con la fiabilidad de grado automotriz (AEC-Q), reducir la complejidad del sistema y habilitar nuevas posibilidades de diseño para los interiores de los vehículos.