LED RGB SMD con IC Integrato - Controllo a Corrente Costante - 5V - 65mA - Lente Diffusa Bianca - Scheda Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un componente LED RGB a montaggio superficiale che integra un circuito di controllo e i chip RGB in un unico package. Questo design integrato forma un pixel completo e indirizzabile singolarmente, eliminando la necessità di circuiti driver esterni per il funzionamento a corrente costante. Il dispositivo è progettato per l'assemblaggio automatizzato su PCB ed è adatto per applicazioni con vincoli di spazio in un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il vantaggio principale di questo componente è il suo design "tutto in uno". Integrando un driver IC a 8 bit, fornisce un controllo PWM a corrente costante per ciascuno dei chip rosso, verde e blu. Ciò consente a ogni colore primario di raggiungere 256 livelli di luminosità, permettendo la creazione di oltre 16,7 milioni di colori distinti. La trasmissione del segnale tra più unità è semplificata attraverso una porta di cascata a singolo filo. Le caratteristiche chiave includono la conformità RoHS, un package compatibile con le attrezzature di posizionamento automatico e l'idoneità per i processi di saldatura a rifusione a infrarossi. Le sue applicazioni target spaziano dalle telecomunicazioni, automazione d'ufficio, elettrodomestici, apparecchiature industriali, indicatori di stato, retroilluminazione dei pannelli frontali, moduli a colori completi, illuminazione decorativa e display video indoor.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

L'utilizzo del dispositivo oltre questi limiti può causare danni permanenti. I valori massimi assoluti sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (P):358 mW. Questa è la potenza totale massima che il package può dissipare.
• Intervallo di Tensione di Alimentazione (VDD):+4,2V a +5,5V. L'IC integrato richiede questo intervallo di tensione regolata per un funzionamento corretto.
• Corrente Diretta CC Totale (IF):65 mA. Questa è la corrente totale massima che può essere fornita ai chip RGB combinati.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-40°C a +85°C.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-40°C a +100°C.

2.2 Caratteristiche Ottiche

Le prestazioni ottiche sono misurate a Ta=25°C, VDD=5V e con tutti i canali colore impostati alla massima luminosità (8'b11111111).

• Intensità Luminosa (Iv):
  • Rosso (AlInGaP): 340 mcd (Min), 800 mcd (Max)
  • Verde (InGaN): 600 mcd (Min), 1500 mcd (Max)
  • Blu (InGaN): 150 mcd (Min), 360 mcd (Max)
• Angolo di Visione (2θ1/2):120 gradi (Tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa è la metà dell'intensità sull'asse.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):
  • Rosso: 615 nm a 630 nm
  • Verde: 520 nm a 535 nm
  • Blu: 460 nm a 475 nm

2.3 Caratteristiche Elettriche

I parametri elettrici sono specificati su un intervallo di temperatura ambiente da -20°C a +70°C e un intervallo di tensione di alimentazione (VDD) da 4,2V a 5,5V.

• Corrente di Uscita IC (IF):20 mA (Tipico) per canale colore (Rosso, Verde, Blu separatamente). Questa è la corrente costante impostata dal driver integrato.
• Livelli di Tensione di Ingresso:
  • Tensione di Ingresso Alto Livello (VIH): 2,7V min a VDD max per DIN e altri pin di controllo.
  • Tensione di Ingresso Basso Livello (VIL): 0V min a 1,0V max.
• Corrente di Lavoro IC (IDD):1,5 mA (Tipico) quando tutti i dati LED sono impostati a '0' (stato spento).

2.4 Temporizzazione del Trasferimento Dati

L'IC integrato utilizza un protocollo di comunicazione seriale specifico. Il periodo totale per un bit (TH + TL) è di 1,2μs ±300ns.

• T0H (tempo alto, codice 0):300 ns ±150ns
• T0L (tempo basso, codice 0):900 ns ±150ns
• T1H (tempo alto, codice 1):900 ns ±150ns
• T1L (tempo basso, codice 1):300 ns ±150ns
• RES (tempo di reset):>250 μs. Un segnale basso su DIN che dura più di questo tempo resetta l'IC.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto utilizza un sistema di binning basato sulle coordinate cromatiche CIE per garantire la coerenza del colore. I bin sono definiti da quadrilateri sul diagramma cromatico CIE 1931 (x, y). La tabella fornita elenca i codici bin (A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2, C3) con le coordinate (x, y) per i loro quattro punti angolari (Punto1 a Punto4). La tolleranza per ogni coordinata CIE (x, y) all'interno di un bin è di +/- 0,01. Questo sistema consente ai progettisti di selezionare LED dallo stesso codice bin per ottenere un aspetto del colore uniforme in un array o display.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Intensità Relativa vs. Lunghezza d'Onda

Il grafico della distribuzione spettrale mostra i picchi di emissione per i tre colori. Il LED Rosso (che utilizza tecnologia AlInGaP) ha una lunghezza d'onda dominante nell'intervallo 615-630nm. I LED Verde e Blu (che utilizzano tecnologia InGaN) hanno picchi rispettivamente negli intervalli 520-535nm e 460-475nm. Le curve aiutano a comprendere la purezza del colore e la potenziale sovrapposizione tra i canali.

4.2 Corrente Diretta vs. Curva di Derating per Temperatura Ambiente

Questo grafico illustra la corrente diretta massima consentita per il LED in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura, la corrente massima consentita diminuisce linearmente per prevenire il surriscaldamento e garantire l'affidabilità. Questo è un grafico critico per la progettazione della gestione termica.

4.3 Distribuzione Spaziale (Intensità Luminosa vs. Angolo)

Il diagramma polare raffigura l'intensità luminosa relativa in funzione dell'angolo di visione. Il pattern del fascio simmetrico e ampio con un angolo di visione di 120 gradi conferma la descrizione della lente "diffusa bianca", fornendo un'illuminazione ampia e uniforme adatta per applicazioni di indicatori e retroilluminazione.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Configurazione dei Pin

Il componente è un dispositivo a montaggio superficiale. La scheda tecnica include un disegno dimensionale dettagliato. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza standard di ±0,2 mm salvo diversa indicazione. La configurazione dei pin è la seguente:

1. VDD:Ingresso alimentazione CC (+4,2V a +5,5V).
2. DIN:Ingresso segnale dati di controllo.
3. VSS: Ground.
4. DOUT:Uscita segnale dati di controllo (per il cascading al DIN del LED successivo).

5.2 Layout Consigliato dei Pad di Saldatura su PCB

Viene fornito un land pattern (impronta) suggerito per il PCB per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica durante l'assemblaggio. Seguire questa raccomandazione è essenziale per ottenere una buona affidabilità dei giunti di saldatura.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione IR

Viene fornito un grafico dettagliato del profilo di saldatura a rifusione, conforme a J-STD-020B per processi senza piombo. Specifica i parametri critici: preriscaldamento, stabilizzazione, temperatura di picco di rifusione e velocità di raffreddamento. Rispettare questo profilo è cruciale per evitare danni termici al package LED e all'IC interno.

6.2 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, il LED dovrebbe essere immerso solo in alcol etilico o alcol isopropilico a temperatura normale per meno di un minuto. L'uso di detergenti chimici non specificati è vietato in quanto potrebbero danneggiare il materiale del package.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

Il dispositivo è fornito in formato nastro e bobina compatibile con le macchine pick-and-place automatizzate.

• Dimensioni del Nastro:Larghezza nastro 12mm.
• Dimensione Bobina:Diametro 7 pollici (178mm).
• Quantità per Bobina:4000 pezzi.
• Quantità Minima di Confezionamento:500 pezzi per lotti residui.
• Nastro di Copertura:Le tasche vuote dei componenti sono sigillate con un nastro di copertura superiore.
• Specifica:Il confezionamento è conforme agli standard ANSI/EIA 481.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Indicatori di Stato & Retroilluminazione:Ideale per luci di stato multicolore su elettronica di consumo, apparecchiature di rete e pannelli industriali.
• Illuminazione Decorativa & Architetturale:Adatto per strisce LED a cambio colore, illuminazione d'atmosfera e illuminazione d'accento grazie alla sua capacità a colori completi e alla funzione di cascata.
• Display a Bassa Risoluzione:Può essere utilizzato per costruire moduli a colori completi, lampade a luce soffusa e display video indoor irregolari (ad es., facciate multimediali, installazioni artistiche).

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Alimentazione:Assicurare un'alimentazione stabile e regolata a 5V nell'intervallo 4,2V-5,5V. Considerare la corrente di spunto e i condensatori di disaccoppiamento vicino al pin VDD.
• Integrità del Segnale Dati:Mantenere i requisiti di temporizzazione precisi (T0H, T1H, ecc.) per il segnale dati seriale. Per cascate lunghe o ambienti rumorosi, considerare il buffering del segnale o lo shifting di livello.
• Gestione Termica:Rispettare la curva di derating della corrente. Fornire un'adeguata area di rame sul PCB per la dissipazione del calore, specialmente quando si pilotano tutti e tre i canali ad alta luminosità per periodi prolungati.
• Protezione ESD:Implementare misure standard di protezione ESD sulle linee dati e di alimentazione durante la manipolazione e nell'applicazione finale.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai tradizionali LED RGB discreti che richiedono driver a corrente costante esterni o resistori, questa soluzione integrata offre vantaggi significativi:

• Progettazione Semplificata:Riduce il numero di componenti, l'ingombro su PCB e la complessità di progettazione.
• Superiore Coerenza del Colore:L'IC integrato fornisce una corrente costante precisa e stabile a ciascun chip, portando a un'uscita del colore più coerente tra le unità e nel tempo rispetto ai progetti limitati da resistori.
• Dimming ad Alta Risoluzione:PWM a 8 bit (256 passi) per colore consente una miscelazione e un dimming del colore fluido, abilitando effetti di illuminazione professionali.
• Capacità di Daisy-Chaining:Il protocollo di cascata a singolo filo semplifica il cablaggio per array di grandi dimensioni, richiedendo solo un pin GPIO del microcontrollore per controllare una lunga catena di LED.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è lo scopo dell'IC integrato?

R: Fornisce la pilotaggio a corrente costante e il controllo del dimming PWM per ogni canale colore internamente, eliminando la necessità di componenti limitatori di corrente esterni e semplificando il controllo del microcontrollore.

D: Quanti LED posso collegare in una catena?

R: Teoricamente, un numero molto elevato, poiché ogni LED rigenera il segnale dati. Il limite pratico è determinato dalla frequenza di aggiornamento dati richiesta e dalla caduta di tensione cumulativa sulla linea di alimentazione (VDD). Per catene lunghe, si raccomanda l'iniezione di alimentazione in più punti.

D: Posso pilotare questo LED con un microcontrollore a 3,3V?

R: Il livello alto di ingresso dati (VIH) minimo è 2,7V. Un livello logico alto a 3,3V (tipicamente 3,3V) soddisfa questo requisito, quindi è generalmente compatibile. Assicurarsi che l'alimentazione a 5V per il LED (VDD) sia separata dall'alimentazione a 3,3V del microcontrollore.

D: Perché la corrente diretta è fissata a 20mA?

R: L'IC integrato è preconfigurato per fornire una costante di 20mA (tipico) a ciascun chip LED. Ciò ottimizza le prestazioni e l'affidabilità. La luminosità è controllata esclusivamente tramite il duty cycle PWM, non variando l'ampiezza della corrente.

11. Esempio Pratico di Utilizzo

Scenario: Progettazione di un indicatore di stato compatto e personalizzabile nel colore per un hub per smart home.

Il progettista utilizza questo LED perché un singolo componente fornisce luce rossa, verde e blu. Il microcontrollore invia un semplice flusso di dati seriali per impostare il colore (ad es., rosso per offline, ciano per connesso, viola per aggiornamento). Il pilotaggio a corrente costante garantisce che la luminosità rimanga stabile indipendentemente da piccole fluttuazioni dell'alimentazione. L'ampio angolo di visione rende l'indicatore visibile da varie angolazioni. Il package a montaggio superficiale consente un design elegante e a pannello piatto. Il confezionamento a nastro e bobina consente un assemblaggio rapido e automatizzato durante la produzione di massa.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il dispositivo funziona su un principio semplice. Un microcontrollore esterno invia un flusso di dati seriali nel pin DIN. Questo flusso contiene 24 bit di dati (8 bit ciascuno per i livelli di luminosità rosso, verde e blu). L'IC integrato all'interno del primo LED legge questi primi 24 bit, li blocca (latch), e poi sposta il flusso di dati rimanente attraverso il suo pin DOUT al pin DIN del LED successivo nella catena. L'IC utilizza quindi la Modulazione di Larghezza di Impulso (PWM) per controllare le sorgenti di corrente costante collegate a ciascun chip LED. Una corrente di 20mA viene accesa e spenta molto rapidamente. Il rapporto tra tempo di accensione e spegnimento (duty cycle) all'interno di un periodo fisso determina la luminosità percepita di ogni colore, consentendo una miscelazione precisa dei colori.

13. Tendenze Tecnologiche

L'integrazione dell'elettronica di controllo direttamente nei package LED rappresenta una chiara tendenza del settore, che si muove verso LED "intelligenti". Questa tendenza mira a semplificare la progettazione del prodotto finale, migliorare la coerenza delle prestazioni e abilitare funzionalità più avanzate come l'indirizzabilità individuale in array densi. Gli sviluppi futuri potrebbero includere una profondità di bit più elevata per il controllo del colore (10-bit, 12-bit), sensori integrati (ad es., per feedback di temperatura o luce) e protocolli di comunicazione più robusti o ad alta velocità. Il focus rimane sull'aumentare l'integrazione, ridurre il costo del sistema e migliorare l'affidabilità per applicazioni nell'illuminazione generale, automobilistico e display ad alta risoluzione.