Fiche technique SMD LED RVB 19-C47 - Contrôle PWM 8 bits - Alimentation 5V - Couleurs pleines - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le 19-C47 est un composant CMS compact intégrant trois puces LED individuelles (Rouge, Vert, Bleu) avec un circuit pilote à courant constant 3 canaux dédié. Cette intégration permet un mélange et un contrôle précis des couleurs, en faisant un composant clé pour les applications nécessitant une sortie couleur pleine programmable et vibrante. Son principal avantage réside dans la combinaison d'un encombrement miniature, d'une circuiterie externe simplifiée grâce au pilote intégré, et d'un contrôle sophistiqué par modulation de largeur d'impulsion (PWM) 8 bits pour chaque canal de couleur.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

• Pilote intégré :Contient un pilote LED 3 canaux avec contrôle PWM linéaire 8 bits, éliminant le besoin de contrôleurs PWM externes pour le mélange de couleurs basique.
• Profondeur de couleur élevée :Chaque puce RVB peut être contrôlée avec 256 niveaux de gris (8 bits), permettant plus de 16 millions de couleurs possibles (256^3).
• Boîtier CMS compact :Significativement plus petit que les LED traditionnelles à broches, permettant une densité de carte plus élevée, une taille de produit fini réduite, et une compatibilité avec l'assemblage automatisé pick-and-place.
• Conformité :Le produit est sans plomb, conforme aux normes RoHS, REACH de l'UE, et sans halogène (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Compatibilité de processus :Conçu pour être compatible avec les processus standards de soudure par refusion infrarouge et à phase vapeur.

1.2 Applications cibles

Ce composant est conçu pour les applications exigeant un éclairage ou un affichage dynamique en couleur pleine.

• Écrans vidéo LED couleur pleine et enseignes intérieurs et extérieurs.
• Rubans LED décoratifs et éclairage architectural.
• Rétroéclairage pour tableaux de bord, interrupteurs et symboles.
• Indicateurs d'état et rétroéclairage dans les équipements de télécommunication.
• Applications générales d'éclairage couleur pleine.

2. Spécifications techniques et analyse approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues et conditions de fonctionnement

Ces paramètres définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Fonctionner dans les conditions recommandées assure des performances fiables.

• Tension d'alimentation (VDD) :La plage maximale absolue est de +4,2V à +5,5V. La tension de fonctionnement typique recommandée est de 5,0V. Dépasser 5,5V peut endommager le circuit pilote interne.
• Tension d'entrée (VIN) :Les broches d'entrée logique (DIN) doivent être maintenues entre -0,5V et VDD+0,5V. Pour une reconnaissance fiable du niveau logique haut, une tension de 3,3V est typique, tandis que le niveau logique bas doit être inférieur à 0,3*VDD (typiquement 1,5V avec VDD à 5V).
• Protection ESD :Classé pour 2000V selon le modèle du corps humain (HBM). Bien que cela offre une protection basique à la manipulation, des précautions ESD appropriées lors de l'assemblage restent nécessaires.
• Plages de température :La température de fonctionnement est de -20°C à +70°C. La température de stockage s'étend de -40°C à +90°C. Le profil de soudure est critique : la température de pic de soudure par refusion ne doit pas dépasser 260°C pendant 10 secondes, ou 350°C pendant 3 secondes lors d'une soudure manuelle.

2.2 Caractéristiques électriques en courant continu

Mesurées à Ta=25°C, VDD=5V, ces caractéristiques définissent le comportement électrique du composant en conditions statiques.

• Courant d'alimentation (IDD) :La consommation de courant typique du circuit pilote lui-même est de 2,5 mA lorsque toutes les sorties LED sont éteintes (rapport cyclique PWM à 0%). C'est le courant de repos.
• Seuils de niveau logique :Confirme les niveaux de tension d'entrée : VIH (Haut) est typiquement de 3,3V, et VIL (Bas) est un maximum de 0,3*VDD.

2.3 Chronométrie et protocole de communication de données

Le composant utilise un protocole de communication série pour recevoir des données 24 bits (8 bits pour chaque canal Rouge, Vert et Bleu). La chronométrie est cruciale pour une transmission de données sans erreur.

• Chronométrie en mode haute vitesse :
  • T0H (code 0, temps haut) : 300ns ±80ns.
  • T0L (code 0, temps bas) : 900ns ±80ns.
  • T1H (code 1, temps haut) : 900ns ±80ns.
  • T1L (code 1, temps bas) : 300ns ±80ns.
  • RES (Temps de réinitialisation) : Doit être supérieur à 50µs de signal bas pour verrouiller les données.
• Format des données :24 bits de données sont envoyés séquentiellement pour un seul composant : typiquement G7-G0, R7-R0, B7-B0 (l'ordre peut varier, vérifier les détails du protocole).
• Cascade :Plusieurs composants peuvent être connectés en cascade. La broche DOUT d'un composant alimente la broche DIN du suivant. Après avoir reçu ses 24 bits, le composant transmet automatiquement les bits suivants vers DOUT.
• Notes de conception :
  • Un filtre RC et une résistance de tirage (R1, suggérée de 10kΩ à 100kΩ) sur la ligne de données sont recommandés pour améliorer l'intégrité du signal.
  • Un condensateur de découplage de 0,1µF doit être placé près de la broche VDD pour une alimentation stable et une immunité au bruit.

3. Caractéristiques électro-optiques et système de classement

Ces paramètres définissent la sortie lumineuse et les propriétés de couleur des puces LED, mesurés à un courant direct (IF) de 5mA et Ta=25°C.

3.1 Performances optiques

• Intensité lumineuse (Iv) :La sortie lumineuse typique varie selon la puce de couleur :
  • Rouge (RS) : 70 mcd (min 28,5, max 180).
  • Vert (GH) : 180 mcd (min 140, max 360).
  • Bleu (BH) : 40 mcd (min 28,5, max 72).
• Angle de vision (2θ1/2) :Un large angle de vision de 120 degrés, adapté aux applications nécessitant une distribution lumineuse étendue.
• Wavelength:
  • Longueur d'onde :
  • Longueur d'onde dominante (λd) : Rouge 617,5-629,5nm, Vert 525-540nm, Bleu 465-475nm.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Rouge ~20nm, Vert ~35nm, Bleu ~25nm.

3.2 Explication du système de classement

Pour assurer la cohérence des couleurs en production, les LED sont triées en classes basées sur l'intensité lumineuse. Les concepteurs doivent spécifier les codes de classe requis pour une apparence uniforme dans un tableau.

• Classes Rouge (RS) :N (28,5-45 mcd), P (45-72 mcd), Q (72-112 mcd), R (112-180 mcd).
• Classes Vert (GH) :R2 (140-180 mcd), S1 (180-225 mcd), S2 (225-285 mcd), T1 (285-360 mcd).
• Classes Bleu (BH) :N (28,5-45 mcd), P (45-72 mcd).

Tolérances :L'intensité lumineuse a une tolérance de ±11%, et la longueur d'onde dominante a une tolérance de ±1nm au sein d'une classe.

4. Informations mécaniques, d'emballage et d'assemblage

4.1 Dimensions du boîtier et brochage

Le composant est fourni dans un boîtier CMS compact. Le modèle de pastille suggéré est un point de départ et doit être optimisé pour les processus de fabrication spécifiques.

• Fonctions des broches :
  1. DOUT :Sortie de données pour la mise en cascade vers le DIN du composant suivant.
  2. VDD :Entrée d'alimentation (+5V). Nécessite un condensateur de découplage local de 0,1µF.
  3. DIN :Entrée de données série pour les données de contrôle PWM.
  4. GND :Masse commune pour l'alimentation et les données.

4.2 Recommandations de soudure et d'assemblage

• Profil de refusion :Compatible avec les profils standards avec une température de pic ne dépassant pas 260°C pendant 10 secondes.
• Limitation de courant : Critique :Le pilote intégré fournit un contrôle à courant constant pour les LED basé sur l'entrée PWM. Cependant, la tension d'alimentation externe (VDD) doit être régulée. Une légère surtension peut provoquer une forte augmentation du courant à travers le pilote et les LED, entraînant une destruction immédiate. Une régulation de tension appropriée est essentielle.

4.3 Sensibilité à l'humidité et stockage

Il s'agit d'un composant sensible à l'humidité (MSD).

• Avant ouverture :Stocker le sachet étanche scellé à ≤30°C et ≤90% HR.
• Après ouverture :La "durée de vie au sol" est de 168 heures (7 jours) à ≤30°C et ≤60% HR. S'il n'est pas utilisé dans ce délai, les pièces non utilisées doivent être remises en sachet avec un dessiccant.
• Séchage :Si la durée de vie au sol est dépassée ou si la carte indicateur d'humidité montre une entrée d'humidité, un séchage est requis avant la soudure pour éviter les dommages de type "pop-corn" pendant la refusion.

4.4 Spécifications d'emballage

• Rouleau et bande :Emballé dans une bande de 8mm de large sur des rouleaux de 7 pouces de diamètre. Chaque rouleau contient 2000 pièces.
• Informations d'étiquette :Les étiquettes de rouleau incluent le Numéro de Produit (P/N), la quantité (QTY), et les codes de classement critiques pour le Rang d'Intensité Lumineuse (CAT), le Rang de Chromaticité/Longueur d'onde (HUE), et le Rang de Tension Directe (REF).

5. Considérations de conception d'application et FAQ

5.1 Circuit d'application typique

Une application basique implique une alimentation régulée 5V, un microcontrôleur (MCU) avec une broche d'E/S numérique capable de générer le protocole série précis, et la LED. La broche E/S du MCU se connecte au DIN de la première LED. Pour plusieurs LED, elles sont connectées en cascade. Un condensateur céramique de 0,1µF est placé entre VDD et GND à chaque composant. Une résistance en série (par exemple, 100Ω à 470Ω) peut être placée en série avec la ligne de données près du MCU pour amortir les oscillations, bien que la fiche technique suggère un filtre RC.

5.2 Considérations de conception

• Alimentation :Utilisez une alimentation 5V bien régulée. L'ondulation et le bruit peuvent affecter la cohérence des couleurs et l'intégrité des données.
• Intégrité de la ligne de données :Pour des câbles longs ou de nombreux composants en chaîne, une dégradation du signal peut survenir. Envisagez d'utiliser des circuits tampons ou des pilotes différentiels pour une communication robuste.
• Gestion thermique :Bien que le pilote gère le courant, les LED génèrent de la chaleur. Pour un fonctionnement à rapport cyclique élevé ou à des températures ambiantes élevées, assurez-vous d'avoir suffisamment de cuivre sur le PCB ou un dissipateur thermique pour maintenir la température de jonction dans les limites.
• Étalonnage des couleurs :En raison des variations de classement, pour les applications d'affichage professionnelles, une étape d'étalonnage des couleurs utilisant le contrôle PWM 8 bits peut être nécessaire pour obtenir un point blanc et une gamme de couleurs uniformes sur tous les pixels.

5.3 Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

• Q : Quel est le courant maximum par canal LED ?A : La fiche technique ne spécifie pas de courant direct (IF) fixe pour les LED lorsqu'elles sont pilotées par le pilote interne. La sortie lumineuse est spécifiée à IF=5mA, ce qui est probablement le courant défini par le pilote pour chaque canal. La conception à courant constant du pilote protège les LED, mais la valeur maximale absolue de VDD ne doit pas être dépassée.
• Q : Puis-je piloter cette LED avec un microcontrôleur 3,3V ?A : Oui. La tension d'entrée logique haute (VIH) est typiquement de 3,3V, ce qui est compatible avec la logique 3,3V. Cependant, assurez-vous que l'alimentation VDD reste à 5V pour que le pilote LED fonctionne correctement.
• Q : Combien de LED puis-je connecter en cascade ?A : La limite est déterminée par le taux de rafraîchissement des données et l'intégrité du signal. Chaque composant ajoute un petit délai de propagation. Pour un flux de données de 24 bits par composant et un taux de rafraîchissement cible (par exemple, 60Hz), vous pouvez calculer le nombre maximum. Avec une horloge de 800kbps, des centaines de composants peuvent être enchaînés pour un éclairage statique, mais pour la vidéo, le nombre est plus faible en raison du besoin de taux de rafraîchissement élevés.
• Q : Pourquoi un condensateur de découplage est-il obligatoire ?A : Le circuit pilote commute le courant vers les LED à haute fréquence (PWM). Cela provoque des pics de courant soudains sur la ligne VDD. Le condensateur local de 0,1µF fournit ce courant haute fréquence localement, empêchant les chutes de tension qui pourraient réinitialiser le circuit ou provoquer un scintillement, et réduisant les interférences électromagnétiques (EMI).

6. Comparaison technique et tendances

6.1 Différenciation par rapport aux LED basiques

Le principal différentiateur du 19-C47 est son pilote intégré. Comparé à une LED RVB discrète qui nécessite trois résistances de limitation de courant externes et un contrôleur PWM externe (par exemple, d'un MCU avec trois broches PWM), ce composant simplifie la conception. Il ne nécessite qu'une seule ligne de données et l'alimentation, réduisant drastiquement le nombre de broches du MCU et la complexité logicielle pour les grands tableaux. Le compromis est un coût de composant légèrement plus élevé et la nécessité de gérer le protocole série.

6.2 Principe de fonctionnement

Le composant fonctionne sur le principe d'un registre à décalage série-parallèle pour les données PWM. Le mot de données de 24 bits est cadencé dans un registre interne. Ce registre contrôle des générateurs PWM 8 bits séparés pour chaque couleur. Les générateurs PWM modulent les sources de courant constant pilotant les puces LED respectives. L'œil humain intègre les impulsions rapides d'allumage/extinction, percevant un niveau de luminosité spécifique pour chaque couleur primaire, qui se mélangent pour former la couleur finale.

6.3 Tendances de l'industrie

La tendance pour les LED adressables va vers une intégration plus élevée, des débits de données plus élevés et des performances de couleur améliorées. Les successeurs du PWM 8 bits (comme ce composant) proposent souvent du PWM 16 bits ou plus pour un gradation plus douce et une meilleure précision des couleurs (éliminant le scintillement ou le décalage de couleur à faible luminosité). Les protocoles deviennent plus rapides et plus robustes (par exemple, utilisant le codage Manchester ou la signalisation différentielle). Il y a également une évolution vers l'inclusion d'un contrôle de luminosité global et d'une compensation de température au sein du circuit pilote. Le 19-C47 représente une solution mature et rentable pour de nombreuses applications grand public d'éclairage et d'affichage couleur pleine.