LED RGB SMD con Controlador Integrado - 3.2x2.8x1.9mm - 5V - 88mW - Rojo/Verde/Azul - Hoja de Datos en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un componente LED miniatura de montaje superficial, diseñado para el montaje automatizado en placas de circuito impreso. El dispositivo integra tres chips LED individuales (Rojo, Verde, Azul) junto con un circuito integrado controlador de 8 bits en un solo paquete. Esta integración permite un control preciso e independiente de cada canal de color, haciéndolo adecuado para aplicaciones que requieren mezcla de color dinámica y ajuste de brillo de alta resolución. El componente se suministra en cinta estándar de la industria de 8mm enrollada en carretes de 7 pulgadas, facilitando la colocación automatizada en grandes volúmenes.

1.1 Características

• Cumple con las directivas ambientales RoHS.
• Utiliza materiales semiconductores de alta eficiencia AlInGaP (Rojo) e InGaN (Verde, Azul) para un brillo superior.
• El controlador IC integrado de 8 bits proporciona 256 niveles de brillo distintos para cada uno de los tres canales de color (Rojo, Verde, Azul).
• Una alta frecuencia de escaneo de datos de no menos de 800 kHz garantiza transiciones de color suaves y tasas de refresco altas.
• Empaquetado en cinta portadora de 8mm para compatibilidad con equipos estándar de pick-and-place automatizado.
• Compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR), adecuado para montaje sin plomo.
• Entrada compatible con niveles lógicos para una fácil interfaz con microcontroladores y circuitos lógicos digitales.

1.2 Aplicaciones

El dispositivo está diseñado para una amplia gama de equipos electrónicos donde el espacio, el montaje automatizado y el control preciso del color son críticos. Las principales áreas de aplicación incluyen:

• Retroiluminación:Iluminación de teclados, paneles decorativos en electrónica de consumo, automatización de oficinas y electrodomésticos.
• Indicadores de Estado:Indicadores de estado y señal multicolor en equipos de telecomunicaciones, redes y control industrial.
• Micro-Pantallas y Señalización:Elementos de píxel de baja resolución para pantallas informativas, luminarias simbólicas e iluminación decorativa.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia (P_D):88 mW. Esta es la potencia total máxima que el paquete puede disipar en forma de calor. Superar este límite conlleva el riesgo de sobrecalentar el IC interno y los dados LED.
• Tensión de Alimentación del IC (V_DD):+4.2V a +5.5V. El circuito controlador integrado requiere una fuente regulada dentro de este rango para un funcionamiento fiable. Tensiones fuera de este rango pueden causar mal funcionamiento o daños.
• Corriente Directa Total (I_F):16 mA DC. Esta es la suma máxima de corrientes que se puede suministrar a los tres canales LED simultáneamente.
• Temperatura de Operación (T_op):-20°C a +85°C. Se garantiza que el dispositivo funcione dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-30°C a +85°C.
• Temperatura de Soldadura:Resiste 260°C durante 10 segundos, alineándose con perfiles típicos de reflujo sin plomo.

Nota Crítica de Diseño:El IC embebido genera calor durante su funcionamiento. Un sistema de gestión térmica en la PCB bien diseñado (por ejemplo, áreas de cobre adecuadas, vías térmicas) es esencial para mantener la temperatura en las almohadillas de soldadura del LED por debajo de 85°C para una fiabilidad a largo plazo.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a una temperatura ambiente (T_a) de 25°C con V_DD=5V y todos los canales de color ajustados al brillo máximo (datos = 8'b11111111).

• Intensidad Luminosa (I_V):
  • Rojo (AlInGaP): 71.0 - 180.0 mcd (mililúmenes)
  • Verde (InGaN): 180.0 - 355.0 mcd
  • Azul (InGaN): 35.5 - 71.0 mcd
  La intensidad específica para una unidad dada está determinada por su código de clasificación (ver Sección 4).
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados. Este es el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor axial máximo, indicando un patrón de emisión amplio y difuso adecuado para iluminación de área.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):
  • Rojo: 620.0 - 628.0 nm
  • Verde: 522.0 - 530.0 nm
  • Azul: 464.0 - 472.0 nm
  Este parámetro define el color percibido de la luz y también está sujeto a clasificación.
• Corriente de Salida del IC (I_Fpor canal):Típicamente 5 mA por canal de color cuando se alimenta a V_DD=5V. Esta es la corriente constante establecida por el controlador interno para cada LED.
• Corriente en Reposo del IC (I_DD):Típicamente 0.8 mA cuando todos los datos de los LED están en '0' (estado apagado). Esta es la potencia consumida por el controlador IC en sí cuando no está activamente encendiendo los LEDs.

2.3 Interfaz Digital y Temporización

El dispositivo utiliza un protocolo de datos serie de un solo cable para recibir datos de 24 bits (8 bits para cada canal Rojo, Verde y Azul).

• Niveles Lógicos:
  • Tensión de entrada de nivel alto (V_IH): ≥ 3.0V
  • Tensión de entrada de nivel bajo (V_IL): ≤ 0.3 * V_DD
• Temporización de Datos (T_H+ T_L= 1.2 µs ± 300ns):
  • Bit '0':Tiempo alto (T_0H) = 300ns ±150ns, Tiempo bajo (T_0L) = 900ns ±150ns.
  • Bit '1':Tiempo alto (T_1H) = 900ns ±150ns, Tiempo bajo (T_1L) = 300ns ±150ns.
• Tiempo de Latch (LAT):Un pulso bajo en la línea de datos que dura más de 250 µs indica el final de una trama de datos. El IC captura (almacena) los 24 bits de datos recibidos y actualiza las salidas de los LED en consecuencia. No debe ocurrir transmisión de datos durante este período de latch.

Flujo de Datos:Los datos se desplazan en serie a través del pin DIN. Después de recibir 24 bits, un comando de latch actualiza los registros internos. Los datos luego se pasan a través del pin DOUT, permitiendo que múltiples dispositivos se conecten en cadena desde un solo pin de microcontrolador.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los dispositivos se clasifican en rangos de rendimiento. Dos parámetros clave se clasifican: Intensidad Luminosa y Longitud de Onda Dominante.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Cada canal de color se clasifica por separado con una tolerancia de ±15% dentro de cada rango.

• Rojo:Rangos Q1 (71.0-90.0 mcd), Q2 (90.0-112.0 mcd), R1 (112.0-140.0 mcd), R2 (140.0-180.0 mcd).
• Verde:Rangos S1 (180.0-224.0 mcd), S2 (224.0-280.0 mcd), T1 (280.0-355.0 mcd).
• Azul:Rangos N2 (35.5-45.0 mcd), P1 (45.0-56.0 mcd), P2 (56.0-71.0 mcd).

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante (Tono)

Esta clasificación garantiza puntos de color precisos. La tolerancia es de ±1 nm dentro de cada rango.

• Rojo:Rango U (620.0-624.0 nm), Rango V (624.0-628.0 nm).
• Verde:Rango P (522.0-526.0 nm), Rango Q (526.0-530.0 nm).
• Azul:Rango C (464.0-468.0 nm), Rango D (468.0-472.0 nm).

Implicación de Diseño:Para aplicaciones que requieren un color uniforme en múltiples unidades, se recomienda especificar códigos de rango estrechos o comprar del mismo lote de producción.

4. Información Mecánica y del Paquete

4.1 Dimensiones del Dispositivo y Asignación de Pines

El componente tiene una huella compacta. Las dimensiones clave incluyen un tamaño de cuerpo de aproximadamente 3.2mm x 2.8mm con una altura de 1.9mm. Las tolerancias son típicamente de ±0.15mm a menos que se especifique lo contrario.

Configuración de Pines:

1. V_DD:Entrada de alimentación para el controlador IC integrado (+4.2V a +5.5V).
2. DIN:Entrada de datos serie. Los datos de control para los canales RGB se desplazan a través de este pin.
3. V_SS:Conexión a tierra.
4. DOUT:Salida de datos serie. Se utiliza para conectar múltiples dispositivos en cadena; emite los datos recibidos desde DIN después de un retardo interno.

La lente es transparente, permitiendo que el color nativo de cada chip LED sea visible.

4.2 Patrón de Soldadura Recomendado para PCB

Se proporciona un diseño sugerido de almohadillas de soldadura para garantizar una soldadura fiable y estabilidad mecánica. El diseño típicamente incluye conexiones de alivio térmico y un tamaño de almohadilla adecuado para facilitar una buena formación de la junta de soldadura durante el reflujo.

5. Guías de Montaje y Manipulación

5.1 Proceso de Soldadura

El dispositivo es compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) utilizando soldadura sin plomo. La temperatura máxima recomendada en el cuerpo es de 260°C, que no debe excederse durante más de 10 segundos. Deben seguirse los perfiles de reflujo estándar para componentes sensibles a la humedad (MSL).

5.2 Limpieza

Si es necesaria una limpieza posterior al montaje, sumerja la placa ensamblada en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante no más de un minuto. El uso de limpiadores químicos no especificados o agresivos puede dañar el material del paquete LED.

5.3 Precauciones contra Descargas Electroestáticas (ESD)

El circuito integrado y los chips LED son sensibles a las descargas electrostáticas. Deben implementarse controles ESD adecuados durante la manipulación y el montaje:

• El personal debe usar pulseras conectadas a tierra o guanti antiestáticos.
• Todos los puestos de trabajo, herramientas y equipos deben estar correctamente conectados a tierra.
• Almacenar y transportar los componentes en embalaje protector contra ESD.

5.4 Condiciones de Almacenamiento

• Bolsa de Barrera de Humedad Sellada (MBB):Almacenar a ≤30°C y ≤90% de Humedad Relativa (HR). La vida útil es de un año desde la fecha de sellado de la bolsa cuando se almacena con desecante en su interior.
• Después de Abrir la Bolsa:Si no se usan inmediatamente, los componentes deben almacenarse en un ambiente que no exceda los 30°C y el 60% de HR. Para almacenamiento a largo plazo después de abrir, puede ser necesario un horneado según los procedimientos estándar de nivel de sensibilidad a la humedad IPC/JEDEC antes del reflujo.

6. Embalaje y Pedido

6.1 Especificaciones de la Cinta y el Carrete

El dispositivo se suministra para montaje automatizado:

• Ancho de la Cinta: 8mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas (178mm).
• Cantidad por Carrete:4000 piezas.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):500 piezas para cantidades restantes.
• Sellado de Bolsillos:Los bolsillos de los componentes se sellan con una cinta de cubierta superior.
• Componentes Faltantes:Se permite un máximo de dos bolsillos vacíos consecutivos según la especificación.
• Estándar:El embalaje cumple con las especificaciones ANSI/EIA-481.

7. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Circuito de Aplicación Típico

Una implementación típica implica conectar un pin de E/S de propósito general (GPIO) de un microcontrolador al DIN del primer LED en una cadena. El DOUT del primer LED se conecta al DIN del siguiente, y así sucesivamente. Un solo GPIO puede así controlar una larga cadena de LEDs. Se debe proporcionar una fuente de alimentación estable y desacoplada de 5V a los pines V_DD, con un condensador de desacoplo local (por ejemplo, 100nF) colocado cerca de cada dispositivo o de un pequeño grupo de dispositivos.

7.2 Gestión Térmica

Como se destaca en los límites, el diseño térmico es crítico. La PCB debe usar planos de cobre conectados a las almohadillas de tierra (V_SS) para actuar como disipador de calor. Las vías térmicas bajo el dispositivo pueden ayudar a transferir calor a las capas internas o inferiores. Para operación de alto brillo o ciclo de trabajo alto, monitoree la temperatura de la almohadilla para asegurarse de que permanezca por debajo de 85°C.

7.3 Integridad de la Señal de Datos

Para cadenas largas o en entornos eléctricamente ruidosos, considere lo siguiente:

• Mantenga las líneas de datos lo más cortas posible.
• Evite pasar líneas de datos en paralelo a trazas de alta corriente o conmutación.
• Una pequeña resistencia en serie (por ejemplo, 33-100 Ω) colocada cerca del pin de salida del microcontrolador puede ayudar a reducir el "ringing" en la línea de datos.
• Asegúrese de que el microcontrolador pueda generar la temporización precisa de 1.2µs por bit requerida por el protocolo.

7.4 Secuenciación de la Alimentación y Corriente de Arranque

Al encender una cadena larga de LEDs, el encendido simultáneo de los controladores IC internos puede causar un pico momentáneo de corriente de arranque en la línea V_DD. La fuente de alimentación y las trazas de la PCB deben estar dimensionadas para manejar esto sin una caída de tensión significativa. Puede ser necesario un circuito de arranque suave o una habilitación escalonada de diferentes cadenas en matrices grandes.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en los Parámetros Técnicos)

8.1 ¿Puedo controlar este LED con un microcontrolador de 3.3V?

Sí, pero con precaución. El requisito de tensión de entrada de nivel alto (V_IH) es un mínimo de 3.0V. Un nivel lógico alto de 3.3V cumple con esta especificación. Sin embargo, debe asegurarse de que la fuente de alimentación (V_DD) siga estando dentro de su rango especificado de 4.2V a 5.5V. El controlador IC del LED en sí requiere 5V, por lo que no puede alimentarlo desde 3.3V.

8.2 ¿Cuál es el propósito del pin DOUT?

El pin DOUT permite la conexión en cadena. El IC almacena internamente los datos serie entrantes y los emite después de un retardo fijo. Esto permite que una sola línea de datos de un microcontrolador alimente un número ilimitado de LEDs en serie, ya que cada dispositivo pasa el flujo de datos al siguiente.

8.3 ¿Cómo calculo el consumo total de potencia?

La potencia total es la suma de la potencia de los LED y la potencia en reposo del IC.
Potencia de los LED (máx.):(V_DD* I_{F_Rojo}) + (V_DD* I_{F_Verde}) + (V_DD* I_{F_Azul}) ≈ 5V * (5mA+5mA+5mA) = 75mW.
Potencia en Reposo del IC: V_DD* I_DD≈ 5V * 0.8mA = 4mW.
Total Aprox. (todos encendidos):79mW, que está por debajo del máximo de disipación de 88mW. Recuerde, esto es a brillo máximo. Configuraciones de brillo más bajas consumirán menos potencia.

8.4 ¿Por qué hay un tiempo de latch mínimo de 250µs?

El tiempo de latch (LAT) es un período de reinicio. Una señal baja de más de 250µs le indica al IC que la trama de datos de 24 bits actual está completa y debe actualizar sus registros de salida. Este mecanismo garantiza una sincronización fiable entre el controlador y la cadena de LEDs, evitando que se muestren datos corruptos.