Hoja de Datos del Driver RGB de Vista Superior 61-236-IC - Paquete P-LCC-6 - Alimentación 5V - Ángulo de Visión 120° - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El 61-236-IC es un driver LED de montaje superficial altamente integrado, diseñado para aplicaciones RGB a todo color. Combina tres chips LED individuales (rojo, verde, azul) con un CI de control dedicado dentro de un solo paquete P-LCC-6. Esta integración simplifica el diseño de la PCB al eliminar la necesidad de componentes driver externos para cada canal de color. El dispositivo está diseñado para aplicaciones que requieren mezcla de colores vibrante, efectos de iluminación dinámicos y un rendimiento fiable en un factor de forma compacto.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

La ventaja principal del 61-236-IC es su simplicidad a nivel de sistema. Utiliza un protocolo de transmisión de datos de un solo hilo, reduciendo significativamente el número de líneas de control necesarias desde un microcontrolador o controlador principal en comparación con las interfaces RGB LED paralelas tradicionales. Esto lo convierte en una solución rentable para diseños escalables. Su amplio ángulo de visión de 120 grados, logrado mediante un reflector interno y resina transparente, garantiza una distribución uniforme de la luz, lo que lo hace ideal para aplicaciones con guías de luz e iluminación decorativa donde la visibilidad desde múltiples ángulos es crucial.

Los mercados objetivo incluyen pantallas LED a todo color para interiores y exteriores, tiras de iluminación decorativa y arquitectónica, periféricos para gaming y cualquier aplicación que requiera puntos LED multicolor direccionables. El cumplimiento del dispositivo con los estándares RoHS, REACH y libres de halógenos garantiza que cumple con estrictas regulaciones internacionales medioambientales y de seguridad.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un desglose detallado de los límites operativos y las características de rendimiento del dispositivo bajo condiciones especificadas.

2.1 Límites Absolutos Máximos

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

• Tensión de Alimentación (Vdd):4.2V a 5.5V. Esto define el rango de tensión de funcionamiento para el circuito de control interno. Una alimentación estable de 5V es lo típico.
• Tensión de Salida (Vout):17V. Esta es la tensión máxima que puede soportar la etapa de salida del driver, relevante para la tensión directa del LED.
• Tensión de Entrada (Vin):-0.5V a Vdd+0.5V. Esto especifica el rango de tensión seguro para la entrada de datos (Din) y los pines de configuración para prevenir latch-up o daños.
• Corriente de Salida del LED (Iout):5 mA. Esta es la corriente constante máxima por canal de color (Rojo, Verde, Azul). Exceder esta corriente conlleva el riesgo de degradación o fallo del LED.
• Temperatura de Operación (Topr):-25°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente para un funcionamiento fiable del dispositivo.
• Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +90°C. El rango de temperatura seguro para el dispositivo cuando no está alimentado.
• ESD (Descarga Electroestática):2000V (Modelo de Cuerpo Humano). Indica el nivel de protección electrostática, sugiriendo que se requiere un manejo cuidadoso durante el montaje.
• Temperatura de Soldadura (Tsol):Reflujo: 260°C máx. durante 10 seg; Manual: 350°C máx. durante 3 seg. Parámetros críticos para el montaje en PCB para evitar daños térmicos en el paquete o el chip.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a Ta=25°C e IF=5mA por canal, estos parámetros definen la salida de luz y las propiedades del color.

• Intensidad Luminosa (Iv):
  • Rojo (RQH): 90 mcd (Mín.) a 280 mcd (Máx.).
  • Verde (GR): 280 mcd (Mín.) a 900 mcd (Máx.).
  • Azul (BY): 71 mcd (Mín.) a 224 mcd (Máx.).
  Se aplica una tolerancia de ±11%. El rango significativo indica que se utiliza un sistema de binning, donde los dispositivos se clasifican por intensidad de salida.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):120 grados (Típico). Definido como el ángulo total en el que la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo. El ángulo amplio es una característica clave.
• Longitud de Onda Dominante (λd):
  • Rojo (RQH): 617.5 nm a 629.5 nm.
  • Verde (GR): 525 nm a 540 nm.
  • Azul (BY): 462 nm a 474 nm.
  Se aplica una tolerancia de ±1nm. Estos rangos definen los puntos de color primarios y también están sujetos a binning.

2.3 Características Eléctricas

Definidas a Ta=-20~+70°C, Vdd=4.5~5.5V, Vss=0V.

• Corriente de Salida (IOL):5 mA (Típico). La corriente regulada suministrada a cada LED.
• Corriente de Entrada (II):±1 μA (Máx.). La corriente de fuga muy baja para los pines de entrada de datos.
• Niveles Lógicos de Tensión de Entrada:
  • VIH (Nivel Alto Lógico): Mín. 3.3V.
  • VIL (Nivel Bajo Lógico): Máx. 0.3*Vdd (ej., 1.65V a Vdd=5.5V).
  Estos son niveles compatibles con TTL, adecuados para la interfaz con la mayoría de microcontroladores de 5V.
• Tensión de Histéresis (VH):0.35V (Típico). Proporciona inmunidad al ruido en la entrada de datos al crear un espacio de tensión entre los umbrales de conmutación alto y bajo.
• Disipación de Corriente Dinámica (IDDdyn):2.5 mA (Típico). La corriente consumida por la lógica de control interna durante la transmisión de datos y la operación PWM.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos implica un sistema de binning multiparámetro para garantizar la consistencia de color y brillo en aplicaciones de producción. Aunque no se detalla explícitamente en una sola tabla, se pueden inferir los siguientes bins a partir de los rangos de parámetros:

• Intensidad Luminosa (CAT):Los dispositivos se clasifican en bins según su salida de luz medida (mcd) para cada color (Rojo, Verde, Azul). Esto es crítico para lograr un brillo uniforme en múltiples unidades de una pantalla o tira.
• Longitud de Onda Dominante (HUE):Los LEDs se clasifican según su longitud de onda pico (nm). Esto asegura puntos de color consistentes (ej., el mismo tono de rojo o azul) en todos los dispositivos de un ensamblaje, lo cual es vital para una mezcla de colores precisa y la calidad de la pantalla.
• Tensión Directa (REF):Aunque no aparece en las tablas principales, la sección de materiales de embalaje hace referencia a una "Clasificación de Tensión Directa", lo que indica que los chips también pueden clasificarse por sus características de tensión directa (Vf) para garantizar una distribución de potencia uniforme en cadenas en serie/paralelo.

Al realizar un pedido, normalmente se pueden solicitar códigos de bin específicos (CAT, HUE, REF) para que coincidan con los requisitos de la aplicación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye curvas de rendimiento típicas que proporcionan información sobre el comportamiento más allá de las especificaciones de un solo punto.

4.1 Distribución Espectral

El gráfico proporcionado muestra la intensidad relativa de la luz emitida a través del espectro visible para los chips Rojo (RQH), Verde (GR) y Azul (BY). Observaciones clave:

• Cada curva muestra un pico distinto y estrecho correspondiente a su longitud de onda dominante, confirmando una buena saturación de color.
• La emisión roja se centra en la región de longitud de onda más larga (~620-630nm), la verde en el rango medio (~525-540nm) y la azul en la región de longitud de onda más corta (~462-474nm).
• El solapamiento entre los espectros de color es mínimo, lo que es beneficioso para crear una amplia gama de colores al mezclar.

4.2 Patrón de Radiación

El "Diagrama de Características de Radiación" ilustra la distribución espacial de la luz. La curva para un LED de ángulo de visión amplio como este es típicamente ancha y similar a Lambertiana (distribución coseno), confirmando la especificación de 120 grados. La intensidad es más alta cuando se ve directamente en el eje (0 grados) y disminuye suavemente hacia los bordes (±60 grados).

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete y Configuración de Pines

El dispositivo utiliza un paquete P-LCC-6 (Portador de Chip con Pistas Plásticas, 6 pines). El dibujo detallado de dimensiones especifica la longitud, anchura, altura, espaciado de pistas y tamaños de las almohadillas con una tolerancia general de ±0.1mm. Esta información es crítica para el diseño de la huella en la PCB.

Configuración de Pines:

1. Vss:Conexión a tierra para el circuito interno.
2. NA:No conectado / Sin conexión interna.
3. Di:Entrada de señal de datos de control. Recibe el flujo de datos serie.
4. Do:Salida de señal de datos de control. Pasa el flujo de datos al siguiente dispositivo en una cadena.
5. NA:No conectado / Sin conexión interna.
6. Vdd:Entrada de alimentación positiva (4.2V a 5.5V).

La configuración de pines es simétrica, lo que ayuda al diseño de la PCB. El pin 1 está típicamente marcado por un punto o una esquina achaflanada en el paquete.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

La hoja de datos proporciona un perfil de temperatura de soldadura por reflujo sin plomo específico:

• Precalentamiento:150–200°C durante 60–120 segundos. Tasa de calentamiento máxima: 3°C/seg.
• Reflujo (Por Encima del Líquidus):La temperatura debe superar los 217°C durante 60–150 segundos. La temperatura máxima no debe exceder los 260°C, y el tiempo por encima de 260°C debe ser de 10 segundos como máximo.
• Enfriamiento:Tasa de enfriamiento máxima: 6°C/seg. El tiempo por encima de 255°C debe ser de 30 segundos como máximo.

Nota Crítica:La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces para evitar un estrés térmico excesivo en el paquete y las uniones por alambre.

6.2 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

El dispositivo se embala en bolsas barrera resistentes a la humedad con desecante.

• Antes de Abrir:Almacenar a ≤30°C y ≤90% de Humedad Relativa (HR).
• Vida Útil en Planta:Después de abrir la bolsa sellada, los componentes deben soldarse dentro de las 24 horas en condiciones típicas de planta (~30°C/60%HR).
• Secado (Baking):Si la bolsa ha estado abierta más de 24 horas, o si el indicador de desecante muestra saturación, se requiere un secado a 60°C ±5°C durante 24 horas para eliminar la humedad absorbida y prevenir el "efecto palomita" (agrietamiento del paquete) durante el reflujo.

6.3 Precauciones

• Limitación de Corriente:El driver interno proporciona corriente constante. Sin embargo, el límite absoluto máximo para Iout es 5mA. El circuito de aplicación debe garantizar que las condiciones de operación no excedan este límite. El driver en sí no requiere una resistencia en serie externa para limitar la corriente bajo una operación normal de 5V, pero se debe tener cuidado con el diseño de la fuente de alimentación.
• Estrés Mecánico:Evitar aplicar estrés mecánico al paquete durante la soldadura o el manejo. No doblar la PCB después del montaje cerca del componente.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de la Bobina y la Cinta

Los componentes se suministran en cintas portadoras con relieve enrolladas en bobinas para el montaje automatizado pick-and-place.

• Cantidad por Embalaje:800 piezas por bobina.
• Se proporcionan dibujos detallados de las dimensiones de la bobina, las dimensiones de los alvéolos de la cinta portadora (ancho, paso, profundidad) y las especificaciones de la cinta de cubierta para garantizar la compatibilidad con el equipo SMT.

7.2 Información de la Etiqueta

La etiqueta de la bobina contiene información clave para la trazabilidad y el montaje correcto:

• Número de Parte del Cliente (CPN)
• Número de Parte del Fabricante (P/N): ej., 61-236-ICRQHGRBYC-A 05-ET-CS
• Cantidad (QTY)
• Códigos de Binning: CAT (Intensidad), HUE (Longitud de Onda), REF (Tensión)
• Número de Lote (LOT No.) para trazabilidad

8. Sugerencias de Diseño para Aplicaciones

8.1 Circuito de Aplicación Típico

La hoja de datos muestra un circuito de aplicación estándar de 5V. Un microcontrolador (MCU) o controlador dedicado envía datos serie al pin Din del primer driver LED. El pin Dout de cada driver se conecta al pin Din del siguiente, formando una cadena. Una sola fuente de alimentación (5V) alimenta todos los pines Vdd, y todos los pines Vss se conectan a tierra. Se recomienda un pequeño filtro RC (ej., resistencia de 100Ω y condensador de 100nF) en la línea de datos cerca del MCU para suprimir el ruido de alta frecuencia y mejorar la integridad de la señal, especialmente en cadenas largas o entornos ruidosos.

8.2 Protocolo y Temporización de Datos

El dispositivo utiliza un protocolo propietario de un solo hilo y retorno a cero.

• Trama de Datos:24 bits por dispositivo, organizados como 8 bits para Verde, 8 bits para Rojo y 8 bits para Azul (G7-G0, R7-R0, B7-B0). Esto permite 256 niveles de intensidad (0-255) por canal de color.
• Temporización del Bit:
  • Lógica '0': Tiempo alto (T0H) = 0.30 µs ±80ns, Tiempo bajo (T0L) = 0.90 µs ±80ns.
  • Lógica '1': Tiempo alto (T1H) = 0.90 µs ±80ns, Tiempo bajo (T1L) = 0.30 µs ±80ns.
  • El período total del bit es de 1.2 µs tanto para '0' como para '1', resultando en una tasa de datos de aproximadamente 833 kHz.
• Señal de Reset/Latch:Un pulso bajo en la línea Din que dure más de 50 µs (RES) señala el final de una trama de datos. Al recibir este reset, todos los dispositivos en la cadena capturan simultáneamente los 24 bits de datos que acaban de recibir en sus registros de salida y actualizan las salidas PWM. Esto garantiza que todos los LEDs en una pantalla se actualicen de forma sincronizada, evitando efectos de "fantasma" o "arcoíris" durante la actualización de datos.

Se requiere una generación de temporización precisa por parte del controlador, a menudo utilizando temporizadores de hardware o periféricos dedicados (como SPI en un modo específico o bit-banging con bucles de retardo cuidadosos).

8.3 Consideraciones de Diseño para Cadenas Largas

Para aplicaciones con muchos dispositivos conectados en cadena (ej., tiras LED largas):

• Inyección de Potencia:La alimentación de 5V debe inyectarse en múltiples puntos a lo largo de la cadena para evitar la caída de tensión, que puede causar atenuación o cambios de color en los LEDs más alejados de la fuente de alimentación. Utilice trazas de potencia gruesas o cables de alimentación separados.
• Integridad de la Señal de Datos:Las líneas de datos largas pueden sufrir degradación de la señal (alargamiento del tiempo de subida/bajada, ringing). El uso de un CI buffer o una resistencia en serie de bajo valor (ej., 33-100Ω) en la entrada del driver puede ayudar a emparejar la impedancia y reducir las reflexiones.
• Tasa de Refresco:El tiempo total de actualización es (Número de LEDs * 24 bits * 1.2 µs) + Tiempo de Reset. Para una cadena de 100 LEDs, esto es ~2.88 ms + ~0.05 ms = ~2.93 ms, permitiendo una tasa de refresco superior a 300 Hz, lo cual es suficiente para la mayoría de las aplicaciones visuales.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con soluciones discretas (LED RGB separado + drivers de corriente constante externos o resistencias + lógica de multiplexación), el 61-236-IC ofrece ventajas significativas:

• Reducción del Número de Componentes:Integra tres LEDs y sus drivers en un solo paquete, ahorrando espacio en la PCB y coste de montaje.
• Control Simplificado:El protocolo de cadena de un solo hilo reduce drásticamente los requisitos de GPIO del MCU: solo se necesita un pin para controlar cientos de LEDs, frente a tres pines por LED RGB para un control PWM básico.
• Control de Corriente Integrado:Proporciona corriente estable y regulada a cada chip LED, asegurando un brillo y color consistentes independientemente de las pequeñas variaciones de tensión directa (Vf) entre LEDs individuales. Esto elimina la necesidad de resistencias limitadoras de corriente y la pérdida de potencia asociada.
• Actualización Sincronizada:La función de latch/reset global permite cambios de color perfectamente sincronizados en toda una pantalla, una característica no fácilmente lograble con LEDs discretos multiplexados.

La contrapartida es un coste unitario por píxel ligeramente mayor y la dependencia de un protocolo de comunicación específico.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Cuál es el número máximo de estos LEDs que puedo conectar en cadena?

No hay un límite eléctrico estricto especificado en la hoja de datos. El límite práctico está determinado por: 1.Temporización de Datos:El retardo de propagación acumulativo a través de muchos dispositivos. Para cadenas muy largas (>500-1000), la señal de datos puede degradarse, requiriendo acondicionamiento de señal o segmentación. 2.Distribución de Potencia:Garantizar una tensión adecuada (5V) en cada dispositivo de la cadena requiere un diseño cuidadoso del bus de potencia con múltiples puntos de inyección. 3.Requisito de Tasa de Refresco:Más LEDs significan un tiempo de actualización de fotograma más largo, lo que puede volverse perceptible si la tasa de refresco cae por debajo de 60-100 Hz para contenido dinámico.

10.2 ¿Puedo controlar estos LEDs con un microcontrolador de 3.3V?

La hoja de datos especifica una tensión de entrada de nivel alto mínima (VIH) de 3.3V. Un nivel alto lógico de 3.3V de un microcontrolador cumple exactamente con esta especificación mínima. Sin embargo, operar justo en el límite de la especificación no deja margen para el ruido. En un entorno controlado con conexiones cortas, puede funcionar. Para una operación fiable, especialmente en cadenas largas o entornos ruidosos, se recomienda encarecidamente utilizar un microcontrolador de 5V o un cambiador de nivel (ej., un MOSFET simple o un CI dedicado) para convertir la señal de 3.3V a una señal sólida de 5V.

10.3 ¿Por qué hay un límite de corriente de 5mA? ¿Puedo aumentar el brillo?

El límite de 5mA está establecido por el diseño del driver de corriente constante interno y las características térmicas/eléctricas de los chips LED integrados. Exceder este límite absoluto máximo conlleva el riesgo de sobrecalentar el CI driver o los dados LED, lo que lleva a una depreciación acelerada del lumen (atenuación con el tiempo) o a un fallo catastrófico. El brillo debe controlarse mediante el ciclo de trabajo PWM de 8 bits (0-255), no aumentando la corriente. Para requisitos de mayor brillo, se seleccionaría un producto LED diferente con una corriente nominal más alta.

11. Ejemplo Práctico de Aplicación

Escenario: Diseño de una Señal LED Direccionable Corta.Un diseñador está creando una señal pequeña con 50 píxeles RGB controlables individualmente para mostrar animaciones y texto.

1. Selección de Componentes:Se elige el 61-236-IC por su driver integrado, amplio ángulo de visión para una buena visibilidad y su control simple en cadena.
2. Diseño de PCB:Se diseña una PCB con 50 huellas para el paquete P-LCC-6. La línea de datos (Din/Do) se enruta secuencialmente desde el conector del MCU a cada píxel. Se utiliza un plano de potencia de 5V grueso y un plano de tierra. Se colocan un condensador de desacoplo principal de 100µF y varios condensadores de desacoplo de 0.1µF cerca del punto de entrada de potencia.
3. Firmware:El MCU (ej., un ARM Cortex-M o ESP32) se programa para generar la temporización precisa de bits de 1.2 µs. Un array buffer contiene los valores de color de 24 bits para los 50 píxeles. El firmware transmite secuencialmente 1200 bits (50 * 24) seguidos de un pulso bajo >50µs para capturar los datos.
4. Montaje:Los componentes se colocan utilizando equipo SMT siguiendo el perfil de reflujo especificado. Después del montaje, la señal se prueba enviando varios patrones de color para asegurar que todos los píxeles responden correctamente y de forma sincronizada.

Este ejemplo destaca la eficiencia de usar un CI driver integrado para diseños multipíxel.

12. Principio de Funcionamiento

El 61-236-IC funciona según un principio sencillo. Internamente, contiene un registro de desplazamiento y latches para cada canal de color. El flujo de datos serie recibido en el pin Din se introduce en un registro de desplazamiento de 24 bits basándose en la temporización de los flancos de la señal. Una vez que se detecta un pulso de reset, el contenido del registro de desplazamiento se transfiere en paralelo a tres latches de retención de 8 bits (uno para Rojo, Verde y Azul). Estos valores de latch controlan directamente el ciclo de trabajo de tres generadores PWM independientes. Cada generador PWM acciona una fuente de corriente constante conectada a su respectivo chip LED (Rojo, Verde o Azul). La fuente de corriente constante asegura que el LED reciba una corriente estable de 5mA cuando la señal PWM está en alto, independientemente de las pequeñas variaciones en la tensión directa del LED. La combinación de los tres colores primarios modulados por PWM en cada punto produce el color mixto deseado. Los datos se desplazan simultáneamente hacia el pin Dout, permitiendo que el mismo flujo de datos se propague al siguiente dispositivo en la cadena con un retardo mínimo.

13. Tendencias Tecnológicas

Dispositivos como el 61-236-IC representan un enfoque maduro y ampliamente adoptado para los LEDs RGB direccionables. La tendencia en este campo es hacia una integración aún mayor y características más inteligentes:

• Mayor Profundidad de Bits:Transición de PWM de 8 bits (256 niveles) a 10 bits, 12 bits o incluso 16 bits por canal para degradados de color más suaves y precisión de color de grado profesional, especialmente en pantallas de gama alta e iluminación arquitectónica.
• Memoria y Patrones Integrados:Algunos drivers más nuevos incluyen memoria incorporada para almacenar patrones de iluminación o animaciones preprogramadas, descargando esta tarea del controlador principal y permitiendo operación autónoma.
• Mayores Tasas de Datos y Protocolos:Adopción de protocolos de comunicación serie más rápidos y robustos (como SDI, que es diferencial) para soportar tramos de cable más largos, mayor número de píxeles y tasas de refresco adecuadas para video de alta velocidad.
• Eficiencia Mejorada y Gestión Térmica:Desarrollo de drivers con mayor eficiencia para reducir la pérdida de potencia en forma de calor, permitiendo LEDs más brillantes o empaquetado más denso. Esto incluye un diseño térmico avanzado dentro del propio paquete.
• Gamas de Color Expandidas:Integración de colores LED adicionales más allá del RGB, como Blanco (W), Ámbar (A) o Lima (L), para crear módulos RGBW o RGBAW capaces de producir una gama más amplia de colores, incluyendo blancos y pasteles más naturales.

El principio central de control integrado y comunicación serie sigue siendo fundamental, pero la implementación continúa evolucionando para un mayor rendimiento y nuevas aplicaciones.