Fiche technique du pilote LED RGB à émission par le dessus 61-236-IC - Boîtier P-LCC-6 - Alimentation 5V - Angle de vision 120° - Document technique en chinois simplifié

1. Présentation du produit

Le 61-236-IC est un pilote LED à montage en surface hautement intégré, conçu spécifiquement pour les applications RVB pleine couleur. Il intègre trois puces LED indépendantes (rouge, verte, bleue) avec un circuit de contrôle dédié dans un seul boîtier P-LCC-6. Cette intégration simplifie la conception du PCB, éliminant le besoin de composants de pilotage externes pour chaque canal de couleur. Le dispositif est conçu pour des applications nécessitant un mélange de couleurs vif, des effets d'éclairage dynamiques et des performances fiables dans un facteur de forme compact.

1.1 Avantages clés et marché cible

Le principal avantage du 61-236-IC réside dans sa simplicité au niveau système. Il utilise un protocole de transmission de données à un seul fil, réduisant considérablement le nombre de lignes de contrôle requises depuis un microcontrôleur ou un contrôleur principal par rapport aux interfaces LED RVB parallèles traditionnelles. Cela en fait une solution rentable pour les conceptions évolutives. Son large angle de vision de 120 degrés, obtenu grâce à un réflecteur interne et à une résine transparente, assure une distribution lumineuse uniforme, le rendant idéal pour les applications de tubes guides de lumière ainsi que pour l'éclairage décoratif où la visibilité sous plusieurs angles est cruciale.

Les marchés cibles incluent les écrans LED couleur intérieurs et extérieurs, les bandes lumineuses décoratives et architecturales, les périphériques de jeu, ainsi que toute application nécessitant des points LED adressables et multicolores. Le dispositif est conforme aux normes RoHS, REACH et sans halogène, garantissant ainsi qu'il satisfait aux réglementations internationales strictes en matière d'environnement et de sécurité.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section détaille les limites de fonctionnement et les caractéristiques de performance du dispositif dans des conditions spécifiées.

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Tension d'alimentation (Vdd):4.2V à 5.5V. Cela définit la plage de tension de fonctionnement pour les circuits de commande internes. Une alimentation stable de 5V est généralement utilisée.
• Tension de sortie (Vout):17V. C'est la tension maximale que l'étage de sortie du pilote peut supporter, liée à la tension directe de la LED.
• Tension d'entrée (Vin) :-0.5V à Vdd+0.5V. Cela spécifie la plage de tension sûre pour l'entrée de données (Din) et les broches de configuration, afin de prévenir le verrouillage ou l'endommagement.
• Courant de sortie LED (Iout) :5 mA. Il s'agit du courant constant maximal pour chaque canal de couleur (rouge, vert, bleu). Le dépassement de ce courant peut entraîner une dégradation des performances ou une défaillance de la LED.
• Température de fonctionnement (Topr) :-25°C à +85°C. Plage de température ambiante pour un fonctionnement fiable du dispositif.
• Température de stockage (Tstg):-40°C à +90°C. Plage de température sûre lorsque le dispositif n'est pas sous tension.
• ESD (Décharge électrostatique):2000V (Modèle du corps humain). Indique le niveau de protection contre les décharges électrostatiques, il est recommandé de manipuler avec précaution pendant l'assemblage.
• Température de soudure (Tsol) :Soudage par refusion : maximum 260°C pendant 10 secondes ; soudage manuel : maximum 350°C pendant 3 secondes. Ce sont des paramètres clés pour l'assemblage des PCB afin d'éviter les dommages thermiques au boîtier ou à la puce.

2.2 Caractéristiques optoélectroniques

Mesuré dans les conditions Ta=25°C, IF=5mA par canal, ces paramètres définissent les caractéristiques de sortie lumineuse et de couleur.

• Intensité lumineuse (Iv):
  • Rouge (RQH) : 90 mcd (minimum) à 280 mcd (maximum).
  • Vert (GR) : 280 mcd (minimum) à 900 mcd (maximum).
  • Bleu (BY) : 71 mcd (minimum) à 224 mcd (maximum).
  Une tolérance de ±11% s'applique. La plage plus large indique l'utilisation d'un système de classement, les composants étant triés selon leur intensité de sortie.
• Angle de vision (2θ1/2) :120 degrés (valeur typique). Défini comme l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur maximale. Un large angle de vision est une caractéristique clé.
• Longueur d'onde dominante (λd):
  • Rouge (RQH): 617.5 nm à 629.5 nm.
  • Vert (GR) : 525 nm à 540 nm.
  • Bleu (BY) : 462 nm à 474 nm.
  Une tolérance de ±1 nm est applicable. Ces plages définissent le point de couleur principal, également soumis au binning.

2.3 Caractéristiques électriques

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

• Courant de sortie (IOL):5 mA (typique). Courant de régulation fourni à chaque LED.
• Courant d'entrée (II) :±1 μA (maximum). Très faible courant de fuite des broches d'entrée de données.
• Niveau logique de la tension d'entrée :
  • VIH (Niveau logique haut) : Minimum 3.3V.
  • VIL (Niveau logique bas) : Maximum 0.3*Vdd (par exemple, 1.65V lorsque Vdd=5.5V).
  Ce sont des niveaux compatibles TTL, adaptés pour une interface avec la plupart des microcontrôleurs 5V.
• Tension d'hystérésis (VH) :0.35V (typique). Fournit une immunité au bruit pour l'entrée de données en créant un écart de tension entre les seuils de commutation haut et bas.
• Courant de consommation dynamique (IDDdyn) :2.5 mA (typique). Courant consommé par la logique de contrôle interne pendant les transferts de données et le fonctionnement en PWM.

3. Description du système de classement

La fiche technique suggère un système de classement multiparamètre pour garantir la cohérence de la couleur et de la luminosité dans les applications de production. Bien que non explicitement détaillé dans un tableau unique, le classement suivant peut être déduit des plages de paramètres :

• Intensité lumineuse (CAT) :Les dispositifs sont classés en fonction de la sortie lumineuse mesurée (mcd) pour chaque couleur (rouge, vert, bleu). Ceci est essentiel pour obtenir une luminosité uniforme entre plusieurs unités dans un écran ou une bande lumineuse.
• Longueur d'onde dominante (HUE) :Les LED sont classées en fonction de leur longueur d'onde de crête (nm). Cela garantit un point de couleur cohérent (par exemple, la même teinte de rouge ou de bleu) entre tous les dispositifs dans un assemblage, ce qui est crucial pour un mélange de couleurs précis et la qualité d'affichage.
• Tension directe (REF) :Bien que non listée dans le tableau principal, la section sur les matériaux d'emballage mentionne le "grade de tension directe", indiquant que les puces peuvent également être classées selon leurs caractéristiques de tension directe (Vf) pour garantir une répartition uniforme de la puissance dans les chaînes série/parallèle.

Lors de la commande, il est généralement possible de demander un code de binning spécifique (CAT, HUE, REF) pour correspondre aux exigences de l'application.

4. Analyse de la courbe de performance

La fiche technique contient des courbes de performance typiques, offrant un aperçu du comportement au-delà des spécifications ponctuelles.

4.1 Distribution spectrale

Les graphiques fournis montrent l'intensité lumineuse relative des puces rouge (RQH), verte (GR) et bleue (BY) sur l'ensemble du spectre visible. Points d'observation clés :

• Chaque courbe présente un pic net et étroit correspondant à sa longueur d'onde dominante, confirmant une bonne saturation des couleurs.
• L'émission rouge se concentre dans la région des longueurs d'onde plus longues (~620-630nm), le vert dans la région médiane (~525-540nm) et le bleu dans la région des longueurs d'onde plus courtes (~462-474nm).
• Le chevauchement entre les spectres de couleur est minimal, ce qui favorise la création d'un large gamut lors du mélange des couleurs.

4.2 Mode de rayonnement

Le "diagramme de caractéristiques de rayonnement" illustre la distribution spatiale de la lumière. La courbe d'une LED à large angle comme celle-ci est généralement large et de type quasi-Lambertien (distribution cosinusoïdale), confirmant la spécification de 120 degrés. L'intensité est la plus élevée lorsqu'elle est observée directement le long de l'axe (0 degré) et diminue progressivement vers les bords (±60 degrés).

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et configuration des broches

Ce dispositif est conditionné dans un boîtier P-LCC-6 (Plastic Leaded Chip Carrier, 6 broches). Le plan dimensionnel détaillé spécifie la longueur, la largeur, la hauteur, l'espacement des broches et les dimensions des pastilles, avec une tolérance générale de ±0.1 mm. Ces informations sont cruciales pour la conception des pastilles du PCB.

Définition des broches :

1. Vss :Connexion à la terre du circuit interne.
2. NA:Non connecté / Aucune connexion interne.
3. Di:Entrée du signal de données de contrôle. Reçoit le flux de données série.
4. Do:Sortie du signal de données de contrôle. Transmet le flux de données au dispositif suivant dans la chaîne en série (daisy chain).
5. NA:Non connecté / Aucune connexion interne.
6. Vdd:Entrée d'alimentation positive (4.2V à 5.5V).

La configuration des broches est symétrique, ce qui facilite la disposition du PCB. La broche 1 est généralement marquée par un point ou un chanfrein sur le boîtier.

6. Guide de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de température pour le soudage par refusion

La fiche technique fournit un profil de température spécifique pour le soudage par refusion sans plomb :

• Préchauffage :150–200°C pendant 60–120 secondes. Taux de montée en température maximal : 3°C/seconde.
• Reflux (au-dessus du liquidus) :La température doit dépasser 217°C pendant 60–150 secondes. La température de pointe ne doit pas dépasser 260°C, et la durée au-dessus de 260°C ne doit pas excéder 10 secondes.
• Refroidissement :Vitesse de refroidissement maximale : 6 °C/seconde. La durée au-dessus de 255 °C ne doit pas dépasser 30 secondes.

Points d'attention critiques :Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois afin d'éviter un stress thermique excessif sur le boîtier et les connexions par fils.

6.2 Stockage et sensibilité à l'humidité

Le dispositif est emballé dans un sac barrière contre l'humidité contenant un dessiccant.

• Avant ouverture :Conserver à une température ≤30°C et une humidité relative (HR) ≤90%.
• Durée de vie en atelier :Après ouverture du sachet scellé, le soudage doit être réalisé dans les 24 heures dans les conditions d'atelier (généralement environ 30°C/60% HR).
• Cuisson :Si le sac est ouvert depuis plus de 24 heures, ou si l'indicateur d'humidité indique une saturation, il est nécessaire de procéder à une cuisson à 60°C ±5°C pendant 24 heures pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir le phénomène de "popcorn" (fissuration du boîtier) pendant le processus de soudage par refusion.

6.3 Points à prendre en compte

• Limitation de courant :Le pilote interne fournit un courant constant. Cependant, la valeur absolue maximale nominale de Iout est de 5 mA. Le circuit d'application doit garantir que les conditions de fonctionnement ne dépassent pas cette limite. En fonctionnement normal à 5 V, le pilote lui-même ne nécessite pas de résistance série externe pour limiter le courant, mais une attention particulière doit être portée à la conception de l'alimentation.
• Contrainte mécanique :Éviter d'appliquer des contraintes mécaniques sur le boîtier pendant le soudage ou la manipulation. Ne pas plier le PCB près du composant après l'assemblage.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications des bobines et des bandes porteuses

Les composants sont fournis sous forme de bande porteuse emboutie, enroulée sur une bobine, pour l'assemblage automatique par placement en surface.

• Quantité par emballage :800 pièces par bobine.
• Des dessins détaillés des dimensions de la bobine, des dimensions des alvéoles de la bande porteuse (largeur, pas, profondeur) et des spécifications de la bande de couverture sont fournis pour garantir la compatibilité avec les équipements SMT.

7.2 Informations sur les étiquettes

L'étiquette de la bobine contient des informations cruciales pour la traçabilité et l'assemblage correct :

• Customer Part Number (CPN)
• Numéro de pièce fabricant (P/N): par exemple, 61-236-ICRQHGRBYC-A 05-ET-CS
• Quantité (QTY)
• Code de tri : CAT (Intensité), HUE (Longueur d'onde), REF (Tension)
• Numéro de lot (LOT No.) pour la traçabilité

8. Recommandations pour la conception d'applications

8.1 Circuit d'application typique

La fiche technique présente un circuit d'application standard 5V. Un microcontrôleur (MCU) ou un contrôleur dédié envoie les données série à la broche Din du premier pilote LED. La broche Dout de chaque pilote est connectée à la broche Din du suivant, formant une chaîne en guirlande. Une seule alimentation (5V) alimente toutes les broches Vdd, et toutes les broches Vss sont connectées à la masse. Il est recommandé d'utiliser un petit filtre RC (par exemple, une résistance de 100Ω et un condensateur de 100nF) sur la ligne de données près du MCU pour supprimer le bruit haute fréquence et améliorer l'intégrité du signal, en particulier dans les chaînes longues ou les environnements bruyants.

8.2 Protocole de données et séquencement

Cet appareil utilise un protocole propriétaire unifilaire à retour à zéro.

• Trame de données :Chaque dispositif est de 24 bits, organisé en 8 bits vert, 8 bits rouge et 8 bits bleu (G7-G0, R7-R0, B7-B0). Cela permet 256 niveaux d'intensité (0-255) par canal de couleur.
• Timing des bits :
  • Logique '0' : Durée à l'état haut (T0H) = 0,30 µs ±80ns, durée à l'état bas (T0L) = 0,90 µs ±80ns.
  • Logique '1' : Temps à l'état haut (T1H) = 0,90 µs ±80 ns, temps à l'état bas (T1L) = 0,30 µs ±80 ns.
  • La période totale d'un bit, pour la logique '0' comme pour la logique '1', est de 1,2 µs, ce qui correspond à un débit de données d'environ 833 kHz.
• Signal de réinitialisation/verrouillage :Une impulsion de bas niveau sur la ligne Din d'une durée supérieure à 50 µs (RES) indique la fin d'une trame de données. Après réception de ce signal de réinitialisation, tous les dispositifs de la chaîne verrouillent simultanément les 24 bits de données qu'ils viennent de recevoir dans leur registre de sortie et mettent à jour leur sortie PWM. Cela garantit une mise à jour synchrone de toutes les LED de l'écran, évitant les effets de "fantôme" ou "arc-en-ciel" pendant le rafraîchissement des données.

Le contrôleur doit générer une chronométrie précise, généralement en utilisant un temporisateur matériel ou un périphérique dédié (comme le SPI dans un mode spécifique ou des boucles de délai soigneusement conçues pour la manipulation des bits).

8.3 Considérations de conception pour les chaînes longues

Pour de nombreuses applications où plusieurs dispositifs sont connectés en série (par exemple, une longue bande de LED) :

• Injection d'alimentation :Il est nécessaire d'injecter l'alimentation 5V à plusieurs points le long de la chaîne pour éviter une chute de tension, ce qui pourrait entraîner un assombrissement ou un décalage de couleur des LED éloignées de la source d'alimentation. Utilisez des pistes d'alimentation épaisses ou des câbles d'alimentation séparés.
• Intégrité du signal de données :Les longues lignes de données peuvent subir une dégradation du signal (temps de montée/descente prolongés, oscillations). L'utilisation d'un tampon IC ou d'une résistance série de faible valeur (par exemple, 33-100 Ω) à l'entrée du pilote aide à adapter l'impédance et à réduire les réflexions.
• Taux de rafraîchissement :Temps de mise à jour total = (Nombre de LED * 24 bits * 1,2 µs) + Temps de réinitialisation. Pour une chaîne de 100 LED, environ ~2,88 ms + ~0,05 ms = ~2,93 ms, permettant un taux de rafraîchissement supérieur à 300 Hz, ce qui est suffisant pour la plupart des applications visuelles.

9. Comparaison technique et différenciation

Par rapport à une solution discrète (LED RVB séparée + pilote de courant constant externe ou résistance + logique de multiplexage), le 61-236-IC offre des avantages significatifs :

• Réduction du nombre de composants :L'intégration de trois LED et de leurs pilotes dans un seul boîtier permet d'économiser de l'espace sur la carte PCB et de réduire les coûts d'assemblage.
• Simplification du contrôle :Le protocole en chaîne à une seule ligne réduit considérablement le besoin en GPIO du MCU – un seul brochet suffit pour contrôler des centaines de LED, alors qu'un contrôle PWM basique nécessite trois broches par LED RGB.
• Contrôle de courant intégré :Fournit un courant stable et régulé à chaque puce LED, garantissant une luminosité et une couleur uniformes, indépendamment des légères variations de tension directe (Vf) entre les LED individuelles. Cela élimine le besoin de résistances de limitation de courant et les pertes de puissance associées.
• Mise à jour synchrone :La fonction de verrouillage/réinitialisation globale permet une synchronisation parfaite des changements de couleur sur l'ensemble de l'écran, une fonctionnalité difficile à réaliser avec des LED discrètes multiplexées.

Le compromis réside dans un coût unitaire par pixel légèrement plus élevé et une dépendance à un protocole de communication spécifique.

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

10.1 Combien de ces LED peuvent être connectées en série au maximum ?

Le cahier des charges ne spécifie pas de limites électriques strictes. Les limites réelles sont déterminées par les facteurs suivants :Chronologie des données :通过多个器件的累积传播延迟。对于非常长的链 (>500-1000)，数据信号可能会劣化，需要信号调理或分段。 2.Distribution d'alimentation :Assurer une tension suffisante (5V) pour chaque dispositif de la chaîne nécessite une conception minutieuse du bus d'alimentation et la mise en place de plusieurs points d'injection.Exigence de fréquence de rafraîchissement :Un plus grand nombre de LED signifie un temps de mise à jour de trame plus long, ce qui peut devenir perceptible si la fréquence de rafraîchissement du contenu dynamique descend en dessous de 60-100 Hz.

10.2 Puis-je piloter ces LED avec un microcontrôleur 3.3V ?

La fiche technique spécifie une tension d'entrée de niveau haut minimale (VIH) de 3.3V. Le niveau logique haut de 3.3V provenant du microcontrôleur répond exactement à cette spécification minimale. Cependant, fonctionner à la limite de la spécification ne laisse aucune marge de bruit. Cela pourrait fonctionner dans un environnement avec des connexions courtes et contrôlées. Pour un fonctionnement fiable, en particulier dans des chaînes plus longues ou des environnements bruyants, il est fortement recommandé d'utiliser un microcontrôleur 5V ou un convertisseur de niveau (par exemple, un MOSFET simple ou un circuit intégré dédié) pour convertir le signal 3.3V en un signal 5V stable.

10.3 Pourquoi y a-t-il une limite de courant de 5mA ? Puis-je augmenter la luminosité ?

La limite de 5 mA est déterminée par la conception du pilote à courant constant interne et les caractéristiques thermiques/électriques de la puce LED intégrée. Dépasser cette valeur absolue maximale présente un risque de surchauffe du circuit intégré pilote ou de la puce LED, entraînant une atténuation accélérée du flux lumineux (assombrissement dans le temps) ou une défaillance catastrophique. La luminosité doit être contrôlée via le rapport cyclique PWM 8 bits (0-255), et non en augmentant le courant. Pour des besoins de luminosité supérieure, un produit LED différent avec un courant nominal plus élevé doit être sélectionné.

11. Exemple d'application pratique

Scénario : Concevoir un panneau court à LED adressables.Le designer crée un petit panneau avec 50 pixels RGB contrôlables individuellement pour afficher des animations et du texte.

1. Sélection des composants :Le modèle 61-236-IC a été choisi pour son pilote intégré, son large angle de vision assurant une bonne visibilité et son contrôle simple en chaîne.
2. Conception du PCB :La disposition du PCB comprend 50 pastilles pour des boîtiers P-LCC-6. Les lignes de données (Din/Do) sont routées séquentiellement depuis le connecteur MCU vers chaque pixel. Utilisez des plans d'alimentation 5V et de masse épais. Placez un condensateur de tampon de 100 µF et plusieurs condensateurs de découplage de 0,1 µF à proximité du point d'entrée d'alimentation.
3. Firmware :对MCU（例如ARM Cortex-M或ESP32）进行编程，以生成精确的1.2 µs位时序。一个缓冲区数组保存所有50个像素的24位颜色值。固件顺序传输1200位 (50 * 24)，然后发送一个>50µs的低电平脉冲来锁存数据。
4. Assemblage :Placer les composants à l'aide d'un équipement SMT selon le profil de refusion spécifié. Après l'assemblage, tester le panneau en envoyant divers motifs de couleurs pour vérifier que tous les pixels répondent correctement et de manière synchrone.

Cet exemple met en évidence l'efficacité de l'utilisation d'un circuit intégré pilote intégré dans une conception multi-pixels.

12. Principe de fonctionnement

Le 61-236-IC fonctionne selon un principe de fonctionnement simple et direct. Il contient en interne un registre à décalage et un verrou pour chaque canal de couleur. Le flux de données série reçu sur la broche Din est décalé dans un registre à décalage de 24 bits selon la chronologie des fronts de signal. Une fois qu'une impulsion de réinitialisation est détectée, le contenu du registre à décalage est transféré en parallèle vers trois verrous de maintien de 8 bits (un pour le rouge, le vert et le bleu). Ces valeurs verrouillées contrôlent directement le rapport cyclique de trois générateurs PWM indépendants. Chaque générateur PWM pilote une source de courant constant connectée à sa propre puce LED (rouge, verte ou bleue). La source de courant constant garantit que lorsque le signal PWM est à l'état haut, la LED reçoit un courant stable de 5 mA, indépendant des légères variations de la tension directe de la LED. La combinaison des trois couleurs primaires modulées par PWM en chaque point produit la couleur mixte souhaitée. Les données sont simultanément décalées et sorties sur la broche Dout, permettant au même flux de données de se propager avec un délai minimal vers le dispositif suivant de la chaîne.

13. Tendances technologiques

Des dispositifs comme le 61-236-IC représentent une approche mature et largement adoptée dans le domaine des LED RGB adressables. La tendance dans ce secteur évolue vers une intégration plus poussée et des fonctionnalités plus intelligentes :

• Profondeur de bits plus élevée :Évolution du PWM de 8 bits par canal (256 niveaux) vers 10, 12, voire 16 bits pour des dégradés de couleur plus fluides et une précision chromatique professionnelle, notamment dans les écrans haut de gamme et l'éclairage architectural.
• Mémoire intégrée et motifs :Certains pilotes plus récents intègrent une mémoire interne pour stocker des motifs ou animations d'éclairage préprogrammés, déchargeant cette tâche du contrôleur principal et permettant un fonctionnement autonome.
• Débits de données plus élevés et protocoles :Adoption de protocoles de communication série plus rapides et plus robustes (comme le SDI à signal différentiel) pour supporter des longueurs de câble plus importantes, un nombre de pixels plus élevé et des taux de rafraîchissement adaptés à la vidéo haute vitesse.
• Amélioration de l'efficacité et de la gestion thermique :Développement de pilotes plus efficaces pour réduire la puissance perdue sous forme de chaleur, permettant l'utilisation de LED plus lumineuses ou de boîtiers plus denses. Cela inclut une conception thermique avancée à l'intérieur du boîtier.
• Gamme de couleurs étendue :Intégrer des couleurs LED supplémentaires au-delà du RGB, comme le blanc (W), l'ambre (A) ou le citron vert (L), pour créer des modules RGBW ou RGBAW, capables de produire une gamme de couleurs plus large, incluant des blancs plus naturels et des teintes pastel.

Les principes fondamentaux de contrôle intégré et de communication série restent la base, mais leur mise en œuvre évolue continuellement pour atteindre des performances supérieures et de nouvelles applications.