LED RGB CMS avec Pilote Intégré - 3.2x2.8x1.9mm - 5V - 88mW - Rouge/Vert/Bleu - Fiche Technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'un composant LED miniature CMS conçu pour l'assemblage automatisé sur circuit imprimé. Le dispositif intègre trois puces LED individuelles (Rouge, Vert, Bleu) ainsi qu'un circuit intégré pilote 8 bits dans un seul boîtier. Cette intégration permet un contrôle précis et indépendant de chaque canal de couleur, le rendant adapté aux applications nécessitant un mélange de couleurs dynamique et un réglage de luminosité haute résolution. Le composant est fourni sur bande standard de 8mm enroulée sur bobines de 7 pouces, facilitant le placement automatisé en grande série.

1.1 Caractéristiques

• Conforme aux directives environnementales RoHS.
• Utilise des matériaux semi-conducteurs haute efficacité AlInGaP (Rouge) et InGaN (Vert, Bleu) pour une luminosité supérieure.
• Le circuit intégré pilote 8 bits intégré fournit 256 niveaux de luminosité distincts pour chacun des trois canaux de couleur (Rouge, Vert, Bleu).
• Une fréquence de balayage des données élevée d'au moins 800 kHz garantit des transitions de couleur fluides et des taux de rafraîchissement élevés.
• Conditionné sur bande porteuse de 8mm pour une compatibilité avec les équipements standards de placement automatique (pick-and-place).
• Compatible avec les procédés de soudage par refusion infrarouge (IR), adapté à l'assemblage sans plomb.
• Entrées compatibles niveau logique pour une interface facile avec les microcontrôleurs et les circuits logiques numériques.

1.2 Applications

Le dispositif est conçu pour un large éventail d'équipements électroniques où l'encombrement, l'assemblage automatisé et le contrôle précis des couleurs sont critiques. Les principaux domaines d'application incluent :

• Rétroéclairage :Éclairage de clavier, pavé numérique et panneaux décoratifs dans l'électronique grand public, l'automatisation de bureau et les appareils électroménagers.
• Indicateurs d'état :Indicateurs d'état et de signal multicolores dans les équipements de télécommunications, réseaux et contrôle industriel.
• Micro-affichages & Signalétique :Éléments de pixels basse résolution pour affichages d'information, luminaires symboliques et éclairage décoratif.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance (P_D) :88 mW. C'est la puissance totale maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur. Dépasser cette limite risque de surchauffer le CI interne et les puces LED.
• Tension d'alimentation du CI (V_DD) :+4,2V à +5,5V. Le circuit pilote intégré nécessite une alimentation régulée dans cette plage pour un fonctionnement fiable. Des tensions en dehors de cette plage peuvent causer un dysfonctionnement ou des dommages.
• Courant direct total (I_F) :16 mA DC. C'est la somme maximale des courants pouvant être fournis simultanément aux trois canaux LED.
• Température de fonctionnement (T_op) :-20°C à +85°C. Le fonctionnement du dispositif est garanti dans cette plage de température ambiante.
• Température de stockage (T_stg) :-30°C à +85°C.
• Température de soudage :Résiste à 260°C pendant 10 secondes, conforme aux profils de refusion sans plomb typiques.

Note de conception critique :Le CI intégré génère de la chaleur pendant le fonctionnement. Un système de gestion thermique bien conçu sur le CI (ex. : masses de cuivre adéquates, vias thermiques) est essentiel pour maintenir la température au niveau des pastilles de soudure de la LED en dessous de 85°C pour une fiabilité à long terme.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à une température ambiante (T_a) de 25°C avec V_DD=5V et tous les canaux de couleur réglés à la luminosité maximale (données = 8'b11111111).

• Intensité lumineuse (I_V) :
  • Rouge (AlInGaP) : 71,0 - 180,0 mcd (millicandela)
  • Vert (InGaN) : 180,0 - 355,0 mcd
  • Bleu (InGaN) : 35,5 - 71,0 mcd
  L'intensité spécifique d'une unité donnée est déterminée par son code de classement (voir Section 4).
• Angle de vision (2θ_1/2) :120 degrés. C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur axiale maximale, indiquant un motif d'émission large et diffus adapté à l'éclairage de zone.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :
  • Rouge : 620,0 - 628,0 nm
  • Vert : 522,0 - 530,0 nm
  • Bleu : 464,0 - 472,0 nm
  Ce paramètre définit la couleur perçue de la lumière et est également soumis au classement.
• Courant de sortie du CI (I_Fpar canal) :Typiquement 5 mA par canal de couleur lorsque piloté à V_DD=5V. C'est le courant constant défini par le pilote interne pour chaque LED.
• Courant de repos du CI (I_DD) :Typiquement 0,8 mA lorsque toutes les données LED sont à '0' (état éteint). C'est la puissance consommée par le CI pilote lui-même lorsqu'il n'alimente pas activement les LED.

2.3 Interface numérique et chronométrie

Le dispositif utilise un protocole de données série à un seul fil pour recevoir des données 24 bits (8 bits pour chaque canal Rouge, Vert et Bleu).

• Niveaux logiques :
  • Tension d'entrée niveau haut (V_IH) : ≥ 3,0V
  • Tension d'entrée niveau bas (V_IL) : ≤ 0,3 * V_DD
• Chronométrie des données (T_H+ T_L= 1,2 µs ± 300ns) :
  • Bit '0' :Temps haut (T_0H) = 300ns ±150ns, Temps bas (T_0L) = 900ns ±150ns.
  • Bit '1' :Temps haut (T_1H) = 900ns ±150ns, Temps bas (T_1L) = 300ns ±150ns.
• Temps de verrouillage (LAT) :Une impulsion basse sur la ligne de données durant plus de 250 µs signale la fin d'une trame de données. Le CI verrouille (stocke) les données 24 bits reçues et met à jour les sorties LED en conséquence. Aucune transmission de données ne doit avoir lieu pendant cette période de verrouillage.

Flux de données :Les données sont décalées en série via la broche DIN. Après réception de 24 bits, une commande de verrouillage met à jour les registres internes. Les données sont ensuite transmises via la broche DOUT, permettant à plusieurs dispositifs d'être chaînés en guirlande à partir d'une seule broche de microcontrôleur.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour assurer la cohérence des couleurs et de la luminosité en production, les dispositifs sont triés en classes de performance. Deux paramètres clés sont classés : l'Intensité lumineuse et la Longueur d'onde dominante.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Chaque canal de couleur est classé séparément avec une tolérance de ±15% au sein de chaque classe.

• Rouge :Classes Q1 (71,0-90,0 mcd), Q2 (90,0-112,0 mcd), R1 (112,0-140,0 mcd), R2 (140,0-180,0 mcd).
• Vert :Classes S1 (180,0-224,0 mcd), S2 (224,0-280,0 mcd), T1 (280,0-355,0 mcd).
• Bleu :Classes N2 (35,5-45,0 mcd), P1 (45,0-56,0 mcd), P2 (56,0-71,0 mcd).

3.2 Classement par longueur d'onde dominante (Teinte)

Ce classement assure des points de couleur précis. La tolérance est de ±1 nm au sein de chaque classe.

• Rouge :Classe U (620,0-624,0 nm), Classe V (624,0-628,0 nm).
• Vert :Classe P (522,0-526,0 nm), Classe Q (526,0-530,0 nm).
• Bleu :Classe C (464,0-468,0 nm), Classe D (468,0-472,0 nm).

Implication pour la conception :Pour les applications nécessitant une couleur uniforme sur plusieurs unités, il est recommandé de spécifier des codes de classe stricts ou d'acheter à partir du même lot de production.

4. Informations mécaniques et de boîtier

4.1 Dimensions du composant et brochage

Le composant a un encombrement compact. Les dimensions clés incluent une taille de corps d'environ 3,2mm x 2,8mm avec une hauteur de 1,9mm. Les tolérances sont typiquement de ±0,15mm sauf indication contraire.

Configuration des broches :

1. V_DD:Entrée d'alimentation pour le CI pilote intégré (+4,2V à +5,5V).
2. DIN :Entrée de données série. Les données de contrôle pour les canaux RVB sont décalées via cette broche.
3. V_SS:Connexion de masse.
4. DOUT :Sortie de données série. Utilisée pour chaîner plusieurs dispositifs en guirlande ; sort les données reçues de DIN après un délai interne.

La lentille est transparente, permettant à la couleur native de chaque puce LED d'être visible.

4.2 Patron de pastilles recommandé pour CI

Une disposition de pastilles de soudure suggérée est fournie pour assurer un soudage fiable et une stabilité mécanique. La conception inclut typiquement des connexions de décharge thermique et une taille de pastille adéquate pour faciliter la formation de bonnes soudures pendant la refusion.

5. Directives d'assemblage et de manipulation

5.1 Procédé de soudage

Le dispositif est compatible avec les procédés de soudage par refusion infrarouge (IR) utilisant de la soudure sans plomb. La température de corps maximale recommandée est de 260°C, qui ne doit pas être dépassée pendant plus de 10 secondes. Les profils de refusion standard pour les composants sensibles à l'humidité (MSL) doivent être suivis.

5.2 Nettoyage

Si un nettoyage post-assemblage est nécessaire, immerger la carte assemblée dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant pas plus d'une minute. L'utilisation de nettoyants chimiques non spécifiés ou agressifs peut endommager le matériau du boîtier LED.

5.3 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

Le circuit intégré et les puces LED sont sensibles aux décharges électrostatiques. Des contrôles ESD appropriés doivent être en place pendant la manipulation et l'assemblage :

• Le personnel doit porter des bracelets de mise à la terre ou des gants antistatiques.
• Tous les postes de travail, outils et équipements doivent être correctement mis à la terre.
• Stocker et transporter les composants dans un emballage de protection ESD.

5.4 Conditions de stockage

• Sac barrière à l'humidité scellé (MBB) :Stocker à ≤30°C et ≤90% d'Humidité Relative (HR). La durée de conservation est d'un an à partir de la date de scellement du sac lorsqu'il est stocké avec un dessiccant à l'intérieur.
• Après ouverture du sac :S'ils ne sont pas utilisés immédiatement, les composants doivent être stockés dans un environnement ne dépassant pas 30°C et 60% HR. Pour un stockage à long terme après ouverture, un séchage (baking) peut être requis selon les procédures standard de niveau de sensibilité à l'humidité IPC/JEDEC avant la refusion.

6. Conditionnement et commande

6.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le dispositif est fourni pour l'assemblage automatisé :

• Largeur de bande : 8mm.
• Diamètre de la bobine :7 pouces (178mm).
• Quantité par bobine :4000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Scellement des alvéoles :Les alvéoles des composants sont scellées avec une bande de couverture supérieure.
• Composants manquants :Un maximum de deux alvéoles vides consécutives est autorisé par spécification.
• Standard :Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481.

7. Notes d'application et considérations de conception

7.1 Circuit d'application typique

Une mise en œuvre typique implique de connecter une broche d'entrée/sortie à usage général (GPIO) d'un microcontrôleur au DIN de la première LED d'une chaîne. Le DOUT de la première LED se connecte au DIN de la suivante, et ainsi de suite. Une seule GPIO peut ainsi contrôler une longue chaîne de LED. Une alimentation 5V stable et découplée doit être fournie aux broches V_DD, avec un condensateur de découplage local (ex. : 100nF) placé près de chaque dispositif ou d'un petit groupe de dispositifs.

7.2 Gestion thermique

Comme souligné dans les valeurs maximales, la conception thermique est critique. Le CI doit utiliser des plans de cuivre connectés aux pastilles de masse (V_SS) pour servir de dissipateur thermique. Des vias thermiques sous le dispositif peuvent aider à transférer la chaleur vers les couches internes ou inférieures. Pour un fonctionnement à haute luminosité ou à cycle de service élevé, surveiller la température des pastilles pour s'assurer qu'elle reste inférieure à 85°C.

7.3 Intégrité du signal de données

Pour les longues chaînes en guirlande ou dans des environnements électriquement bruyants, considérez les points suivants :

• Gardez les lignes de données aussi courtes que possible.
• Évitez de faire passer les lignes de données parallèlement aux pistes de fort courant ou de commutation.
• Une petite résistance série (ex. : 33-100 Ω) placée près de la broche de sortie du microcontrôleur peut aider à réduire les oscillations sur la ligne de données.
• Assurez-vous que le microcontrôleur peut générer la chronométrie de bit précise de 1,2µs requise par le protocole.

7.4 Séquencement de l'alimentation et courant d'appel

Lors de la mise sous tension d'une longue chaîne de LED, la mise sous tension simultanée des CI pilotes internes peut provoquer une pointe de courant d'appel momentanée sur la ligne V_DD. L'alimentation et les pistes du CI doivent être dimensionnées pour gérer cela sans chute de tension significative. Un circuit de démarrage progressif ou une activation décalée de différentes chaînes peut être nécessaire dans les grands réseaux.

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

8.1 Puis-je piloter cette LED avec un microcontrôleur 3,3V ?

Oui, mais avec prudence. L'exigence de tension d'entrée niveau haut (V_IH) est de 3,0V minimum. Un niveau logique haut de 3,3V répond à cette spécification. Cependant, vous devez vous assurer que l'alimentation (V_DD) est toujours dans sa plage spécifiée de 4,2V à 5,5V. Le CI pilote LED lui-même nécessite 5V, vous ne pouvez donc pas l'alimenter avec 3,3V.

8.2 Quel est le rôle de la broche DOUT ?

La broche DOUT permet le chaînage en guirlande. Le CI met en mémoire tampon les données série entrantes en interne et les ressort après un délai fixe. Cela permet à une seule ligne de données d'un microcontrôleur d'alimenter un nombre illimité de LED en série, chaque dispositif transmettant le flux de données au suivant.

8.3 Comment calculer la consommation totale ?

La puissance totale est la somme de la puissance des LED et de la puissance de repos du CI.
Puissance LED (max) :(V_DD* I_{F_Rouge}) + (V_DD* I_{F_Vert}) + (V_DD* I_{F_Bleu}) ≈ 5V * (5mA+5mA+5mA) = 75mW.
Puissance de repos du CI : V_DD* I_DD≈ 5V * 0,8mA = 4mW.
Total approximatif (toutes allumées) :79mW, ce qui est inférieur à la dissipation maximale de 88mW. Rappelez-vous, c'est à la luminosité maximale. Des réglages de luminosité inférieurs consommeront moins de puissance.

8.4 Pourquoi un temps de verrouillage minimum de 250µs ?

Le temps de verrouillage (LAT) est une période de réinitialisation. Un signal bas plus long que 250µs indique au CI que la trame de données 24 bits actuelle est terminée et qu'il doit mettre à jour ses registres de sortie. Ce mécanisme assure une synchronisation fiable entre le contrôleur et la chaîne de LED, empêchant l'affichage de données corrompues.