Fiche technique SMD LED RVB 12-23C - Ruban 8mm - Alimentation 5V - Contrôle PWM 256 niveaux de gris - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le 12-23C est un composant CMS compact intégrant trois puces LED individuelles (Rouge, Vert, Bleu) avec un circuit intégré pilote à courant constant 3 canaux dédié. Cette intégration permet une capacité de couleur complète avec un contrôle numérique précis dans un seul boîtier miniature. Son principal avantage réside dans la possibilité de réaliser des conceptions de PCB à haute densité pour des applications nécessitant un éclairage coloré vibrant et contrôlé dynamiquement, sans la complexité des circuits pilotes externes.

La fonctionnalité principale est assurée par un circuit intégré qui accepte un signal de données numériques série. Ce signal contient 24 bits de données (8 bits par canal de couleur), permettant 256 niveaux de gris distincts par couleur, ce qui donne plus de 16 millions de combinaisons de couleurs possibles. Le composant est conditionné sur un ruban de 8 mm et fourni sur des bobines de 7 pouces de diamètre, le rendant entièrement compatible avec les équipements d'assemblage automatisés à grande vitesse de type pick-and-place.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Le fonctionnement doit toujours rester dans ces limites.

• Tension d'alimentation (VDD) :+3,8V à +5,5V. Il s'agit de la plage de tension pour la logique et les circuits de contrôle du circuit intégré pilote interne.
• Tension de sortie (VOUT) :17V maximum. Cette valeur concerne la capacité de tenue en tension des transistors de sortie du pilote interne connectés aux anodes des LED.
• Tension d'entrée (VIN) :-0,5V à VDD+0,5V. S'applique aux broches d'entrée numérique (DIN). Le dépassement peut endommager les structures de protection d'entrée.
• Décharge électrostatique (ESD) :2000V (Modèle du corps humain). Indique un niveau de protection ESD modéré ; des procédures de manipulation appropriées sont toujours recommandées.
• Température de fonctionnement (Topr) :-20°C à +70°C. La plage de température ambiante pour un fonctionnement fiable.
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +90°C.
• Température de soudage :Le composant est conçu pour le soudage par refusion avec une température de pic de 260°C pendant 10 secondes, ou pour le soudage manuel à 350°C pendant 3 secondes.

2.2 Conditions de fonctionnement recommandées

Ce sont les conditions pour des performances optimales et garanties.

• Tension d'alimentation (VDD) :5,0V (Typique). Le composant est conçu pour une alimentation logique 5V.
• Niveaux logiques d'entrée :
  • Tension d'entrée niveau haut (VIH) : Minimum 0,7*VDD. Un signal doit être au-dessus de ce niveau pour être reconnu comme un logique '1'.
  • Tension d'entrée niveau bas (VIL) : Maximum 0,3*VDD. Un signal doit être en dessous de ce niveau pour être reconnu comme un logique '0'.
• Délai de propagation (TPLZ) :Maximum 300 ns. C'est le délai pour qu'un signal de données se propage de la broche DIN à la broche DOUT, crucial pour déterminer la vitesse maximale de transmission de données dans les configurations en cascade.
• Temps de descente en sortie (TTHZ) :Maximum 20 µs pour les canaux de sortie R/V/B. Cela affecte les caractéristiques de commutation PWM.
• Capacité d'entrée (CI) :Maximum 15 pF. La charge capacitive présentée par la broche DIN.

2.3 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à un courant direct (IF) de 5mA par puce de couleur et une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Intensité lumineuse (Iv) :
  • Rouge (RS) : Les valeurs typiques vont de 22,5 mcd à 72,0 mcd, selon le classement spécifique.
  • Vert (GH) : Les valeurs typiques vont de 45,0 mcd à 140,0 mcd.
  • Bleu (BH) : Les valeurs typiques vont de 18,0 mcd à 57,0 mcd.
• Angle de vision (2θ1/2) :130 degrés (Typique). Cet angle de vision large est caractéristique de la lentille en résine diffusante blanche.
• Longueur d'onde de pic (λp) :
  • Rouge : 632 nm
  • Vert : 518 nm
  • Bleu : 468 nm
• Longueur d'onde dominante (λd) :La longueur d'onde de couleur perçue.
  • Rouge : 617,5 nm à 629,5 nm
  • Vert : 525,0 nm à 540,0 nm
  • Bleu : 464,5 nm à 476,5 nm
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :
  • Rouge : 20 nm
  • Vert : 35 nm
  • Bleu : 25 nm

3. Explication du système de classement (Binning)

Le composant est trié en classes (bins) en fonction de paramètres optiques clés pour assurer la cohérence de couleur et de luminosité au sein d'un lot de production.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Chaque puce de couleur est classée séparément. Le code de classe (par ex., M2, N1, P2) définit une plage minimale et maximale d'intensité lumineuse à IF=5mA. Par exemple, une puce Rouge de classe P1 a une intensité comprise entre 45,0 et 57,0 mcd. La fiche technique fournit des tableaux détaillés pour le Rouge (RS), le Vert (GH) et le Bleu (BH). Une tolérance de ±11% s'applique à l'intensité lumineuse.

3.2 Classement par longueur d'onde dominante

Similaire à l'intensité, la longueur d'onde dominante est également classée pour contrôler le point de couleur. Par exemple, une puce Verte de classe 'Y' a une longueur d'onde dominante entre 525,0 nm et 530,0 nm. La fiche technique fournit des tableaux pour les trois couleurs. Une tolérance de ±1nm est spécifiée pour la longueur d'onde dominante.

4. Analyse des performances et de la temporisation

4.1 Forme d'onde de temporisation et protocole de communication

Le composant utilise un protocole de communication série à un seul fil. Les données sont échantillonnées sur le front montant du signal. Le protocole définit deux niveaux logiques : code '0' et code '1', chacun avec des exigences spécifiques de temps haut (T1H, T0H) et de temps bas (T1L, T0L).

• T0H :300 ns ±80 ns (temps haut pour le code 0).
• T0L :900 ns ±80 ns (temps bas pour le code 0).
• T1H :900 ns ±80 ns (temps haut pour le code 1).
• T1L :300 ns ±80 ns (temps bas pour le code 1).
• RES (Temps de réinitialisation) :>50 µs. Un signal bas sur DIN durant plus longtemps que cela réinitialise le registre à décalage interne et verrouille les données vers la sortie.

Vingt-quatre bits de données sont transmis séquentiellement : typiquement 8 bits pour le Vert, 8 bits pour le Rouge et 8 bits pour le Bleu (ordre GRB). Les données pour plusieurs composants peuvent être chaînées en cascade depuis la sortie DOUT d'un composant vers l'entrée DIN du suivant.

4.2 Schéma de montage d'application

Pour un système 5V, la fiche technique recommande de placer un condensateur de découplage de 0,1 µF entre les broches AVDD (alimentation) et GND, positionné aussi près que possible du composant pour minimiser le bruit et assurer un fonctionnement stable. Le pilote interne est de type à courant constant ; cependant, les valeurs maximales absolues indiquent que des résistances de limitation de courant externes peuvent être nécessaires en fonction de la tension de drain appliquée (la tension à l'anode de la LED, qui est supérieure à VDD) pour éviter les conditions de surintensité. Les valeurs de résistance spécifiques sont déterminées par le courant LED cible et la tension directe des puces LED à ce courant.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

Le composant a un encombrement CMS compact. Le dessin dimensionnel montre une taille de corps et une configuration des broches. Toutes les tolérances non spécifiées sont de ±0,1mm. Le brochage est le suivant :

1. DIN :Entrée de données pour le signal de contrôle série.
2. GND :Masse commune pour les données et l'alimentation.
3. DOUT :Sortie de données pour le chaînage en cascade vers le composant suivant.
4. AVDD :Entrée d'alimentation, à connecter au +5V.

5.2 Spécifications d'emballage

Le composant est fourni dans un emballage résistant à l'humidité.

• Ruban support :Ruban de 8 mm de large sur une bobine de 7 pouces de diamètre. Chaque bobine contient 2000 pièces.
• Sensibilité à l'humidité :Les composants sont sensibles à l'humidité (probablement MSL 3 ou similaire). Les précautions incluent :
  • Stockage avant ouverture du sachet : ≤30°C / ≤90% HR.
  • Durée de vie hors sachet après ouverture : 24 heures à ≤30°C / ≤60% HR.
  • Les pièces non utilisées doivent être reconditionnées avec un dessiccatif si la durée de vie hors sachet est dépassée.
  • Un séchage (baking) est requis si l'indicateur de dessiccatif montre une saturation ou si le temps de stockage est dépassé.
• Dimensions de la bobine et du ruban :Des dessins détaillés sont fournis pour la bobine, les alvéoles du ruban support et le ruban de couverture.
• Informations de l'étiquette :L'étiquette de la bobine comprend des champs pour le numéro de pièce client (CPN), le numéro de produit (P/N), la quantité (QTY) et les codes de classement spécifiques pour l'intensité lumineuse (CAT), la longueur d'onde (HUE) et la tension directe (REF).

6. Guide de soudage, assemblage et utilisation

6.1 Compatibilité avec les procédés de soudage

Le 12-23C est compatible avec les procédés de soudage par refusion infrarouge et à phase vapeur, en respectant le profil avec une température de pic de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes. Il est également conçu pour le soudage manuel à 350°C pendant 3 secondes. Le produit est sans plomb et conforme aux normes RoHS, REACH de l'UE et sans halogène (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).

6.2 Précautions d'utilisation critiques

• Protection contre les surintensités :Il est obligatoire d'utiliser des résistances de limitation de courant externes en série avec chaque canal de couleur LED. La tension directe de la LED a un coefficient de température négatif, ce qui signifie que le courant augmente avec la température. Sans résistances, même une petite augmentation de la tension d'alimentation ou de la température de jonction peut entraîner un emballement thermique et une défaillance du composant.
• Précautions ESD :Bien que conçu pour 2000V HBM, les procédures standard de manipulation ESD doivent être suivies pendant l'assemblage et la manipulation.
• Gestion thermique :La température maximale de jonction en fonctionnement est limitée par le circuit intégré pilote et les puces LED. Une surface de cuivre de PCB adéquate (dégagement thermique) doit être utilisée pour la pastille GND pour dissiper la chaleur, en particulier lors de l'alimentation des LED à des courants plus élevés.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Scénarios d'application typiques

• Écrans vidéo LED intérieurs/extérieurs :Idéal pour les écrans à pas fin en raison de sa petite taille, de son pilote intégré et de sa capacité de chaînage en cascade.
• Rubans LED couleur complète :Permet la réalisation de rubans LED RVB adressables et programmables.
• Éclairage décoratif LED :Éclairage architectural, signalétique et éclairage d'ambiance.
• Rétroéclairage :Pour les tableaux de bord, interrupteurs, écrans LCD et symboles où une couleur dynamique est souhaitée.
• Équipements de télécommunication :Indicateurs d'état et rétroéclairage de clavier.

7.2 Considérations de conception

• Alimentation :Utilisez une alimentation 5V régulée et propre. Le condensateur de découplage de 0,1µF est critique pour l'immunité au bruit.
• Intégrité de la ligne de données :Pour les longues chaînes en cascade ou les données à haute vitesse, considérez l'impédance de la piste et le besoin potentiel d'une résistance en série près de la sortie du pilote pour réduire les oscillations.
• Réglage du courant :Calculez la valeur de la résistance externe (Rext) à l'aide de la formule : Rext = (Vdrain - Vf_led - Vds_sat) / Iled_target. Où Vdrain est la tension d'alimentation de l'anode (<17V), Vf_led est la tension directe de la LED au courant cible, Vds_sat est la tension de saturation du transistor de sortie du pilote (depuis la fiche technique du CI pilote, si disponible), et Iled_target est le courant LED souhaité (par ex., 5mA pour les mesures de spécifications).
• Cohérence des couleurs :Pour les applications nécessitant une couleur uniforme, spécifiez des codes de classement serrés (CAT et HUE) auprès du fournisseur.

8. Comparaison et différenciation technique

La différenciation principale du 12-23C est l'intégration des puces LED et du circuit intégré pilote. Comparé à l'utilisation de LED discrètes avec un circuit intégré pilote séparé, cette solution offre :

• Nombre de composants réduit :Moins de pièces à placer et à souder.
• Encombrement plus petit :Permet des conceptions à plus haute densité.
• Conception de PCB simplifiée :Pas besoin de router des pistes de courant élevé depuis un circuit intégré central vers des LED distantes.
• Simplicité du contrôle numérique :Une seule ligne de données contrôle la couleur et la luminosité, réduisant le nombre de broches du microcontrôleur et la complexité logicielle par rapport au contrôle PWM analogique de canaux séparés.
• Chaînage en cascade :Simplifie le câblage pour les réseaux linéaires comme les rubans lumineux.

9. Questions fréquemment posées (Basées sur les paramètres techniques)

Q : Quel est le débit de données maximum que je peux utiliser ?

R : Le facteur limitant est le délai de propagation (300ns max) et les exigences de temporisation pour T0H/T1H. Une estimation prudente pour la période de données est d'environ 1,2µs (T0H+T0L pour un '0'), ce qui se traduit par un débit de données d'environ 833 kHz. Cependant, le temps de réinitialisation (50µs) entre les trames réduira le taux de rafraîchissement effectif.

Q : Puis-je alimenter les LED avec plus de 5mA ?

R : La fiche technique ne spécifie les caractéristiques qu'à 5mA. L'alimentation à des courants plus élevés augmentera la sortie lumineuse mais aussi la dissipation de puissance, la température de jonction, et peut réduire la durée de vie. Le courant maximum est limité par la capacité du circuit intégré pilote et les propres spécifications de la LED, qui ne sont pas entièrement détaillées ici. La déclassement et l'analyse thermique sont essentiels.

Q : Comment calculer la valeur de la résistance externe ?

R : Comme décrit dans la section 7.2. Vous avez besoin de la courbe Vf de la LED (souvent estimée à partir des valeurs typiques de la fiche technique) et de la tension de votre alimentation d'anode (Vdrain). Une Vdrain courante est de 12V. Exemple pour une LED Rouge à 5mA : Si Vf_rouge ≈ 2,0V et Vds_sat ≈ 0,6V, alors R = (12V - 2,0V - 0,6V) / 0,005A = 1880 Ω. Utilisez la valeur standard la plus proche.

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de pic et la longueur d'onde dominante ?

R : La longueur d'onde de pic (λp) est la longueur d'onde au point le plus élevé de la courbe de distribution spectrale de puissance de la LED. La longueur d'onde dominante (λd) est la longueur d'onde d'une lumière monochromatique pure qui correspond à la couleur perçue de la LED. λd est plus pertinente pour le mélange des couleurs et les applications d'affichage.

10. Principes de fonctionnement

Le composant fonctionne sur un principe simple. Un registre à décalage interne reçoit des données série sur la broche DIN. Ces données sont échantillonnées bit par bit en fonction de la temporisation du signal d'entrée. Après la réception de 24 bits, un signal bas sur DIN durant plus longtemps que le temps RES (50µs) verrouille ces données dans un registre de maintien. La valeur du registre de maintien contrôle trois générateurs de modulation de largeur d'impulsion (PWM) séparés, un pour chaque canal de couleur (Rouge, Vert, Bleu). Chaque valeur 8 bits (0-255) définit le rapport cyclique de son générateur PWM correspondant, contrôlant ainsi le courant moyen, et donc la luminosité, de chaque puce LED au fil du temps. L'œil humain intègre ce clignotement rapide, le percevant comme une couleur stable avec une intensité réglable. La broche DOUT fournit une copie tamponnée du flux de données d'entrée, permettant un chaînage en cascade transparent vers un nombre illimité de composants suivants.