Fiche technique EL3534-RGBISE0391L-AM SMARTLED - Dimensions 3,5x3,4x1,35mm - Tension 5V - Protocole ISELED - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le EL3534-RGBISE0391L-AM est un composant LED intelligent hautement intégré, conçu pour les systèmes d'éclairage intérieur automobile modernes. Il combine des puces LED rouge, verte et bleue (RVB) dans un seul boîtier SMARTLED, intégrant un circuit pilote qui communique via le protocole ISELED. Cette intégration simplifie la conception du système en réduisant le nombre de composants externes et en permettant un contrôle numérique précis des couleurs et un étalonnage directement depuis le microcontrôleur.

L'avantage principal de ce produit réside dans sa conformité aux normes automobiles strictes, notamment la qualification AEC-Q102 pour la LED et AEC-Q100 pour le circuit pilote. Il est étalonné selon le point de blanc standard D65 (CIE x=0,3127, y=0,3290), garantissant une sortie de couleur cohérente et précise d'un lot de production à l'autre, ce qui est crucial pour les applications d'éclairage esthétique. Le marché cible principal est celui des constructeurs automobiles (OEM) et des équipementiers de rang 1 développant des systèmes d'éclairage d'ambiance, d'éclairage du tableau de bord et d'autres fonctions d'éclairage intérieur nécessitant un changement de couleur dynamique et une haute fiabilité.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et colorimétriques

Les performances photométriques du dispositif sont caractérisées dans des conditions de test spécifiques, typiquement à une température de la pastille thermique de 25°C. Les intensités lumineuses typiques sont de 410 mcd pour le Rouge (longueur d'onde dominante 620 nm), 880 mcd pour le Vert (530 nm) et 110 mcd pour le Bleu (468 nm). Lorsque les trois couleurs sont pilotées simultanément pour produire de la lumière blanche, l'intensité lumineuse combinée typique est de 1400 mcd. Une tolérance de ±8 % s'applique à ces mesures d'intensité lumineuse. La tolérance sur la longueur d'onde dominante est de ±1 nm, et la tolérance sur les coordonnées chromatiques est de ±0,01, garantissant un tri des couleurs très serré.

Le dispositif offre un large angle de vision de 120 degrés, assurant un éclairage uniforme sur une grande surface. Ceci est adapté aux applications comme les guides de lumière ou l'éclairage direct où une distribution uniforme de la lumière est requise.

2.2 Caractéristiques électriques et d'interface

Le dispositif fonctionne avec une tension d'alimentation nominale de 5 V (VCC), avec une plage de fonctionnement recommandée de 4,5 V à 5,5 V. La tension d'alimentation maximale absolue est de 5,5 V. L'interface de communication série prend en charge le protocole ISELED. La connexion amont vers le microcontrôleur hôte peut fonctionner en mode asymétrique pour une connexion facile, avec un débit de données (SIO1_P) allant de 1,4 à 2,6 MHz (typique 2 MHz). La connexion aval vers d'autres dispositifs en chaîne utilise un mode différentiel. Le dispositif détecte automatiquement le mode de communication (asymétrique ou différentiel) sur les liaisons amont et aval lors de la mise sous tension.

Les courants directs typiques pour chaque couleur à pleine luminosité sont de 12,5 mA pour le Rouge, 9,5 mA pour le Vert et 7 mA pour le Bleu, ce qui donne un courant total typique de 26 mA pour la lumière blanche. Le pilote intégré a lui-même un courant de veille de 1,2 mA (typique). La réinitialisation à la mise sous tension (POR) se produit à une tension VCC typique de 4,2 V, tandis que le verrouillage de sous-tension (UVLO) s'active à une tension VCC typique de 3,3 V, protégeant ainsi le dispositif en cas d'alimentation instable.

2.3 Caractéristiques thermiques et de fiabilité

Le dispositif est conçu pour une température de jonction de fonctionnement (Tj) allant jusqu'à 125°C. La plage de température ambiante/point de soudure de fonctionnement recommandée (Topr/Ts) est de -40°C à +110°C, ce qui est standard pour les composants de qualité automobile. La résistance thermique de la jonction au point de soudure (Rth JS el) est spécifiée avec un maximum de 120 K/W. Ce paramètre est crucial pour la conception de la gestion thermique afin de garantir que la température de jonction de la LED reste dans des limites sûres pendant le fonctionnement.

Pour la fiabilité, le dispositif est protégé contre les décharges électrostatiques (ESD) jusqu'à 2 kV (modèle du corps humain). Il est conforme aux directives RoHS et REACH, et est exempt d'halogènes (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Il présente également une robustesse au soufre classée A0, ce qui est important pour la longévité dans les environnements automobiles où les gaz contenant du soufre peuvent corroder les composants. Le niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) est de 2.

3. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le dispositif est fourni dans un boîtier CMS compact mesurant 3,5 mm de longueur, 3,4 mm de largeur et 1,35 mm de hauteur. Le brochage comprend 11 broches. Les broches fonctionnelles clés sont : la broche 1 (PRG5) pour la tension de programmation (normalement connectée à la masse), les broches 2 et 3 (SIO1_N, SIO1_P) pour l'interface série amont, les broches 6 et 7 (SIO2_P, SIO2_N) pour l'interface série aval, la broche 8 (VCC) pour l'alimentation 5 V, et les broches 4 et 5 (GND) pour la masse. Les broches 9, 10 et 11 sont respectivement connectées aux cathodes des LED Verte, Rouge et Bleue. Une caractéristique notable est que ces broches de cathode peuvent être utilisées pour allumer les LED indépendamment sans utiliser le circuit pilote intégré, en appliquant un chemin de courant approprié, offrant ainsi une flexibilité pour les tests ou les applications simples.

4. Recommandations de soudage et d'assemblage

Le dispositif peut supporter une température de soudage par refusion de 260°C pendant jusqu'à 30 secondes, ce qui est compatible avec les procédés de soudage standard sans plomb. Les concepteurs doivent suivre le schéma d'application typique fourni dans la fiche technique pour garantir des performances électriques et thermiques optimales. Cela inclut un routage approprié des lignes série différentielles et un dégagement thermique adéquat pour la pastille de masse. Il est recommandé de laisser un temps d'inactivité de 150 µs après la mise sous tension avant d'envoyer les commandes d'initialisation au dispositif.

5. Suggestions d'application et considérations de conception

5.1 Scénarios d'application typiques

L'application principale est l'éclairage intérieur automobile. Cela inclut les bandes d'éclairage d'ambiance dans les panneaux de porte, les planchers et la console centrale ; le rétroéclairage des interrupteurs et commandes ; et l'éclairage d'accent décoratif. Le protocole ISELED permet la mise en cascade de plusieurs dispositifs, permettant à un seul microcontrôleur de contrôler une longue chaîne de LED avec une adressabilité individuelle, simplifiant ainsi la conception du faisceau de câblage.

5.2 Considérations de conception

• Alimentation électrique :Assurez une alimentation 5 V stable avec un faible bruit, car le dispositif contient des circuits analogiques et numériques sensibles. Prenez en compte le courant d'appel lors de la mise sous tension d'une chaîne de dispositifs.
• Gestion thermique :Calculez la dissipation de puissance maximale (P = Vf * If) pour le cas d'utilisation prévu et assurez-vous que la conception du circuit imprimé offre un chemin à faible résistance thermique pour dissiper la chaleur, en maintenant la température de jonction en dessous de 125°C. La pastille thermique doit être correctement soudée à une zone de cuivre sur le circuit imprimé.
• Intégrité du signal :Pour des chaînes en cascade plus longues ou dans des environnements automobiles bruyants, suivez les bonnes pratiques pour le routage des paires différentielles (SIO2_P/N) afin de maintenir l'intégrité du signal.
• Logiciel :Le microcontrôleur hôte doit implémenter la pile de protocole ISELED pour initialiser, adresser et envoyer correctement les données de couleur à la chaîne de LED.

6. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux LED RVB discrètes traditionnelles avec des circuits pilotes séparés, le EL3534-RGBISE0391L-AM offre une intégration significative. Le principal facteur de différenciation est le pilote intégré conforme à ISELED, qui gère l'étalonnage des couleurs, la correction gamma et la communication, déchargeant ainsi ces tâches du microcontrôleur principal du système. Cela présente plusieurs avantages : réduction de la nomenclature du système (BOM), conception du circuit imprimé simplifiée, cohérence des couleurs garantie sans tri manuel, et une meilleure évolutivité dans les configurations en cascade. Les données d'étalonnage intégrées stockées dans chaque dispositif garantissent que la couleur commandée est reproduite avec précision, quelles que soient les variations de fabrication des LED.

7. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

Q : Puis-je utiliser cette LED avec une sortie GPIO standard d'un microcontrôleur 3,3 V ?

R : Les niveaux logiques de l'interface série sont définis par rapport à son alimentation 5 V (VCC). Pour le mode amont asymétrique, VIH est de 1,20 V minimum et VIL de 1,14 V maximum. Une sortie CMOS 3,3 V (typiquement ~3,3 V pour un niveau haut) devrait être compatible, mais il est essentiel de vérifier que les niveaux de tension réels respectent les spécifications de la fiche technique dans toutes les conditions.

Q : Comment créer d'autres couleurs que le Rouge, le Vert, le Bleu et le Blanc ?

R : Toutes les couleurs sont générées en contrôlant numériquement le rapport cyclique de la modulation de largeur d'impulsion (PWM) de chaque canal Rouge, Vert et Bleu via le protocole ISELED. En envoyant différentes valeurs RVB (par exemple, 255, 150, 0 pour l'orange), le pilote intégré mélange la sortie lumineuse pour produire la couleur souhaitée.

Q : Quel est le rôle de la broche PRG5 ?

R : La broche PRG5 est utilisée pour la programmation ou l'étalonnage en usine du circuit pilote interne. Pour un fonctionnement normal, elle doit être connectée à la masse (GND). La laisser flottante ou la connecter incorrectement peut entraîner un comportement imprévisible.

Q : Combien de ces LED peuvent être connectées en cascade ?

R : La fiche technique ne spécifie pas de nombre maximum. La limite est généralement déterminée par l'exigence de taux de rafraîchissement total des données (la latence augmente avec la longueur de la chaîne), la capacité en courant de l'alimentation et la capacité du pilote du premier dispositif à transmettre correctement les données à travers toute la chaîne sans dégradation du signal.

8. Exemple pratique d'utilisation

Prenons l'exemple de la conception d'un système d'éclairage d'ambiance pour un panneau de porte de voiture. Une seule paire de fils (pour les données différentielles) et les fils d'alimentation/masse peuvent être acheminés le long de la porte. Jusqu'à 20 dispositifs EL3534 peuvent être mis en cascade et placés physiquement derrière un guide de lumière. Le microcontrôleur hôte, situé dans le module de porte ou le calculateur de carrosserie, envoie un seul flux de données. Chaque LED de la chaîne lit ses données de couleur attribuées dans le flux. Cela permet des effets dynamiques comme une vague de couleur se déplaçant le long de la porte, ou toutes les LED affichant la même couleur sélectionnée, avec une complexité de câblage minimale. L'étalonnage intégré garantit que la couleur rouge sur la porte du conducteur correspond exactement au rouge sur la porte du passager, même si les LED proviennent de lots de production différents.

9. Introduction au principe de fonctionnement

Le dispositif fonctionne sur un principe de commande numérique. Le microcontrôleur hôte envoie des trames de données selon le protocole ISELED. Ces trames contiennent des informations d'adressage et des données de couleur (valeurs RVB). L'unité de communication intégrée dans chaque dispositif reçoit la trame du côté amont. Si l'adresse correspond, l'unité principale traite la commande, ce qui implique généralement la mise à jour des générateurs PWM pour les trois canaux LED. Les pilotes PWM régulent ensuite le courant vers les puces LED Rouge, Verte et Bleue respectives, contrôlant ainsi leur luminosité. Le dispositif peut également transmettre les données au dispositif aval, permettant la topologie en cascade. La détection automatique du mode de ligne permet au système de s'auto-configurer, en identifiant le premier et le dernier dispositif de la chaîne.

10. Tendances technologiques et contexte

Le EL3534-RGBISE0391L-AM représente la tendance dans l'éclairage automobile vers une plus grande intégration et intelligence. Le passage d'un éclairage simple marche/arrêt à un éclairage d'ambiance dynamique et personnalisé nécessite des composants contrôlables numériquement, cohérents et fiables. Des protocoles comme ISELED sont développés spécifiquement pour les environnements automobiles afin d'assurer une communication robuste. Les développements futurs pourraient inclure des niveaux d'intégration encore plus élevés, comme l'intégration de capteurs de lumière pour un contrôle de luminosité adaptatif dans le même boîtier, ou la prise en charge d'espaces colorimétriques plus avancés. L'objectif reste de répondre à la fiabilité de qualité automobile (AEC-Q), de réduire la complexité du système et d'ouvrir de nouvelles possibilités de conception pour les intérieurs de véhicules.