61-236-IC Scheda Tecnica del Driver LED RGB a Emissione Superiore - Package P-LCC-6 - Alimentazione 5V - Angolo di Visione 120° - Documentazione Tecnica in Cinese Semplificato

1. Panoramica del prodotto

61-236-IC è un driver LED per montaggio superficiale altamente integrato, progettato specificamente per applicazioni RGB a colori completi. Integra tre chip LED indipendenti (rosso, verde, blu) con un circuito integrato di controllo dedicato all'interno di un singolo package P-LCC-6. Questa integrazione semplifica la progettazione del PCB, eliminando la necessità di componenti di pilotaggio esterni per ogni canale di colore. Il dispositivo è progettato per applicazioni che richiedono una miscelazione di colori vivace, effetti luminosi dinamici e prestazioni affidabili in un fattore di forma compatto.

1.1 Vantaggi fondamentali e mercato di riferimento

Il vantaggio principale di 61-236-IC risiede nella sua semplicità a livello di sistema. Utilizza un protocollo di trasmissione dati a singolo filo, che riduce significativamente il numero di linee di controllo richieste dal microcontrollore o dal controller principale rispetto alle tradizionali interfacce LED RGB parallele. Ciò lo rende una soluzione economicamente vantaggiosa per progetti scalabili. Il suo ampio angolo di visione di 120 gradi, ottenuto tramite riflettore interno e resina trasparente, garantisce una distribuzione della luce uniforme, rendendolo una scelta ideale per applicazioni con guide luminose e per l'illuminazione decorativa dove la visibilità da più angolazioni è cruciale.

I mercati target includono display LED a colori completi per interni ed esterni, strisce luminose decorative e architetturali, periferiche per gaming e qualsiasi applicazione che richieda punti LED indirizzabili e multicolore. Il dispositivo è conforme agli standard RoHS, REACH e senza alogeni, garantendo il rispetto di rigorose normative ambientali e di sicurezza internazionali.

2. Analisi approfondita dei parametri tecnici

Questa sezione scompone in dettaglio i limiti operativi e le caratteristiche prestazionali del dispositivo nelle condizioni specificate.

2.1 Valori assoluti massimi

Questi valori definiscono i limiti di stress che potrebbero causare danni permanenti al dispositivo. Non è garantito il funzionamento a tali limiti o al di sopra di essi.

• Tensione di alimentazione (Vdd):Da 4.2V a 5.5V. Questo definisce l'intervallo di tensione operativa per i circuiti di controllo interni. Tipicamente si utilizza un'alimentazione stabile a 5V.
• Tensione di uscita (Vout):17V. Questa è la tensione massima che lo stadio di uscita del driver può sopportare, correlata alla tensione diretta del LED.
• Tensione di ingresso (Vin):-0.5V a Vdd+0.5V. Questo specifica l'intervallo di tensione sicuro per l'ingresso dati (Din) e i pin di impostazione, per prevenire latch-up o danni.
• Corrente di uscita LED (Iout):5 mA. Questa è la massima corrente costante per ogni canale di colore (rosso, verde, blu). Superare questa corrente può causare il degrado delle prestazioni o il guasto del LED.
• Temperatura operativa (Topr):-25°C a +85°C. Intervallo di temperatura ambientale per il funzionamento affidabile del dispositivo.
• Temperatura di stoccaggio (Tstg):-40°C a +90°C. Intervallo di temperatura sicuro per il dispositivo quando non è alimentato.
• ESD (scarica elettrostatica):2000V (Modello Umano). Indica il livello di protezione dalle scariche elettrostatiche; si consiglia di maneggiare con cura durante il processo di assemblaggio.
• Temperatura di saldatura (Tsol):Saldatura a rifusione: massimo 260°C per 10 secondi; saldatura manuale: massimo 350°C per 3 secondi. Questo è un parametro cruciale per l'assemblaggio del PCB, per evitare danni termici al package o al chip.

2.2 Caratteristiche Fotoelettriche

Misurati in condizioni di Ta=25°C, IF=5mA per canale, questi parametri definiscono le caratteristiche di emissione luminosa e colore.

• Intensità luminosa (Iv):
  • Rosso (RQH): da 90 mcd (minimo) a 280 mcd (massimo).
  • Verde (GR): da 280 mcd (minimo) a 900 mcd (massimo).
  • Blu (BY): da 71 mcd (minimo) a 224 mcd (massimo).
  Si applica una tolleranza di ±11%. L'intervallo più ampio indica l'uso di un sistema di binning, dove i dispositivi sono classificati in base all'intensità di uscita.
• Angolo di visione (2θ1/2):120 gradi (valore tipico). Definita come l'angolo totale in cui l'intensità luminosa si riduce alla metà del suo valore di picco. L'ampio angolo di visione è una caratteristica fondamentale.
• Lunghezza d'onda dominante (λd):
  • Rosso (RQH): da 617.5 nm a 629.5 nm.
  • Verde (GR): da 525 nm a 540 nm.
  • Blu (BY): da 462 nm a 474 nm.
  Si applica una tolleranza di ±1 nm. Questi intervalli definiscono il punto di colore primario, anch'esso soggetto a binning.

2.3 Caratteristiche elettriche

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

• Corrente di uscita (IOL):5 mA (tipico). Corrente di regolazione fornita a ciascun LED.
• Corrente di ingresso (II):±1 μA (massimo). Corrente di dispersione estremamente bassa sui pin di ingresso dati.
• Livello logico della tensione di ingresso:
  • VIH (Livello logico alto): Minimo 3.3V.
  • VIL (Livello logico basso): Massimo 0.3*Vdd (ad esempio, 1.65V quando Vdd=5.5V).
  Questi sono livelli compatibili TTL, adatti per l'interfacciamento con la maggior parte dei microcontrollori a 5V.
• Tensione di isteresi (VH):0.35V (tipico). Fornisce immunità al rumore per l'ingresso dati creando un intervallo di tensione tra le soglie di commutazione alto/basso.
• Corrente di alimentazione dinamica (IDDdyn):2.5 mA (tipico). Corrente consumata dalla logica di controllo interna durante il trasferimento dei dati e l'operazione PWM.

3. Descrizione del sistema di binning

La scheda tecnica suggerisce un sistema di classificazione multi-parametro per garantire la coerenza di colore e luminosità nelle applicazioni produttive. Sebbene non sia dettagliato esplicitamente in un'unica tabella, la seguente classificazione può essere dedotta dagli intervalli dei parametri:

• Intensità luminosa (CAT):I dispositivi sono classificati in base all'output luminoso misurato (mcd) per ciascun colore (rosso, verde, blu). Ciò è fondamentale per ottenere una luminosità uniforme tra più unità in un display o in una striscia luminosa.
• Lunghezza d'onda dominante (HUE):I LED vengono classificati in base alla loro lunghezza d'onda di picco (nm). Ciò garantisce un punto di colore coerente (ad esempio, la stessa tonalità di rosso o blu) tra tutti i dispositivi in un assemblaggio, fondamentale per una miscelazione precisa dei colori e per la qualità del display.
• Tensione diretta (REF):Sebbene non elencata nella tabella principale, la sezione sui materiali di imballaggio menziona "classi di tensione diretta", indicando che i chip possono anche essere classificati in base alle loro caratteristiche di tensione diretta (Vf) per garantire una distribuzione uniforme della potenza in stringhe in serie/parallelo.

Al momento dell'ordine, è solitamente possibile richiedere codici di bin specifici (CAT, HUE, REF) per soddisfare i requisiti dell'applicazione.

4. Analisi della curva di prestazione

La scheda tecnica include curve di prestazioni tipiche, fornendo una visione del comportamento che va oltre le specifiche a punto singolo.

4.1 Distribuzione spettrale

I grafici forniti mostrano l'intensità luminosa relativa dei chip rosso (RQH), verde (GR) e blu (BY) attraverso l'intero spettro visibile. Punti di osservazione chiave:

• Ogni curva mostra un picco evidente e stretto corrispondente alla sua lunghezza d'onda dominante, confermando una buona saturazione del colore.
• L'emissione rossa è concentrata nella regione delle lunghezze d'onda più lunghe (~620-630nm), quella verde nella regione intermedia (~525-540nm) e quella blu nella regione delle lunghezze d'onda più corte (~462-474nm).
• La sovrapposizione tra gli spettri di colore è minima, il che favorisce la creazione di un'ampia gamma di colori durante la miscelazione.

4.2 Modello di radiazione

Il "diagramma delle caratteristiche di radiazione" illustra la distribuzione spaziale della luce. La curva per un LED ad ampio angolo come questo è tipicamente ampia e di tipo quasi-Lambertiano (distribuzione coseno), confermando la specifica di 120 gradi. L'intensità è massima quando osservata direttamente lungo l'asse (0 gradi) e diminuisce dolcemente verso i bordi (±60 gradi).

5. Informazioni meccaniche e di package

5.1 Dimensioni del package e configurazione dei pin

Il dispositivo è fornito in un package P-LCC-6 (Plastic Leaded Chip Carrier, 6 pin). Il disegno dimensionale dettagliato specifica lunghezza, larghezza, altezza, passo dei pin e dimensioni dei pad, con una tolleranza generale di ±0.1 mm. Queste informazioni sono cruciali per il progetto dei pad del PCB.

Definizione dei pin:

1. Vss:Collegamento a terra del circuito interno.
2. NA:Non collegato / Nessun collegamento interno.
3. Di:Ingresso del segnale dati di controllo. Riceve il flusso di dati seriale.
4. Do:Uscita del segnale dati di controllo. Trasmette il flusso di dati al dispositivo successivo nella catena a margherita.
5. NA:Non collegato / Nessun collegamento interno.
6. Vdd:Ingresso alimentazione positiva (da 4.2V a 5.5V).

La configurazione dei pin è simmetrica, facilitando il layout del PCB. Il pin 1 è solitamente contrassegnato da un punto o da un angolo smussato sul package.

6. Guida alla saldatura e all'assemblaggio

6.1 Profilo di temperatura per la saldatura a rifusione

La scheda tecnica fornisce uno specifico profilo di temperatura per la saldatura a rifusione senza piombo:

• Preriscaldamento:150–200°C, per 60–120 secondi. Tasso di riscaldamento massimo: 3°C/secondo.
• Riflusso (sopra la liquidus):La temperatura deve superare i 217°C per 60–150 secondi. La temperatura di picco non deve superare i 260°C e il tempo sopra i 260°C non deve superare i 10 secondi.
• Raffreddamento:Velocità massima di raffreddamento: 6°C/secondo. Il tempo al di sopra di 255°C non deve superare i 30 secondi.

Note critiche:Il processo di rifusione non deve essere eseguito più di due volte per evitare stress termici eccessivi sul package e sui collegamenti a filo.

6.2 Conservazione e sensibilità all'umidità

Il dispositivo è confezionato in una busta barriera all'umidità con essiccante.

• Prima dell'apertura:Conservare a ≤30°C e ≤90% di umidità relativa (UR).
• Tempo di lavorabilità:Dopo l'apertura della busta sigillata, la saldatura deve essere completata entro 24 ore in condizioni di officina (tipicamente circa 30°C/60% UR).
• Cottura:Se la confezione è stata aperta per più di 24 ore o se l'indicatore di umidità mostra saturazione, è necessario cuocere il componente a 60°C ±5°C per 24 ore per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il fenomeno del "popcorn" (rottura del package) durante la saldatura a rifusione.

6.3 Note importanti

• Limitazione di corrente:L'unità interna fornisce una corrente costante. Tuttavia, il valore assoluto massimo nominale di Iout è 5mA. Il circuito applicativo deve garantire che le condizioni operative non superino questo limite. In condizioni operative normali a 5V, l'unità stessa non richiede una resistenza esterna in serie per limitare la corrente, ma è necessario prestare attenzione alla progettazione dell'alimentazione.
• Sollecitazioni meccaniche:Evitare di applicare stress meccanici al package durante la saldatura o la lavorazione. Dopo l'assemblaggio, non piegare il PCB in prossimità del componente.

7. Imballaggio e informazioni per l'ordine

7.1 Specifiche del Nastro Portacomponenti e del Rullo

I componenti sono forniti in nastri portanti goffrati, avvolti su bobine, per il montaggio automatico SMT.

• Quantità di imballaggio:800 pezzi per bobina.
• Sono forniti disegni dettagliati delle dimensioni della bobina, delle dimensioni delle tasche del nastro portante (larghezza, passo, profondità) e delle specifiche del nastro di copertura per garantire la compatibilità con le apparecchiature SMT.

7.2 Informazioni sull'Etichetta

L'etichetta del reel contiene informazioni cruciali per la tracciabilità e il corretto assemblaggio:

• Customer Part Number (CPN)
• Codice parte produttore (P/N): ad esempio, 61-236-ICRQHGRBYC-A 05-ET-CS
• Quantità (QTY)
• Codice di binning: CAT (Intensità), HUE (Lunghezza d'onda), REF (Tensione)
• Numero di lotto (LOT No.) per la tracciabilità

8. Suggerimenti per la progettazione dell'applicazione

8.1 Circuito di applicazione tipico

Il datasheet mostra un circuito applicativo standard a 5V. Un microcontrollore (MCU) o un controller dedicato invia dati seriali al pin Din del primo driver LED. Il pin Dout di ciascun driver è collegato al pin Din del successivo, formando una catena a margherita. Un'unica alimentazione (5V) fornisce potenza a tutti i pin Vdd, e tutti i pin Vss sono collegati a massa. Si consiglia di utilizzare un piccolo filtro RC (ad esempio, una resistenza da 100Ω e un condensatore da 100nF) sulla linea dati vicino all'MCU per sopprimere il rumore ad alta frequenza e migliorare l'integrità del segnale, specialmente in catene lunghe o in ambienti rumorosi.

8.2 Protocollo dati e temporizzazione

Il dispositivo utilizza un protocollo proprietario a singolo filo con ritorno a zero.

• Frame dati:Ogni dispositivo ha 24 bit, organizzati come 8 bit verdi, 8 bit rossi e 8 bit blu (G7-G0, R7-R0, B7-B0). Ciò consente 256 livelli di intensità (0-255) per ogni canale colore.
• Temporizzazione dei bit:
  • Logico '0': Tempo di livello alto (T0H) = 0.30 µs ±80ns, tempo di livello basso (T0L) = 0.90 µs ±80ns.
  • Logico '1': Tempo di livello alto (T1H) = 0.90 µs ±80ns, tempo di livello basso (T1L) = 0.30 µs ±80ns.
  • Il periodo totale del bit per il logico '0' e '1' è di 1.2 µs, con una velocità di dati di circa 833 kHz.
• Segnale di reset/latch:Un impulso a livello basso sulla linea Din con una durata superiore a 50 µs (RES) indica la fine di un frame di dati. Dopo aver ricevuto questo segnale di reset, tutti i dispositivi nella catena trasferiscono contemporaneamente i 24 bit di dati appena ricevuti nei loro registri di uscita e aggiornano l'output PWM. Ciò garantisce un aggiornamento sincrono di tutti i LED nel display, prevenendo effetti di "ghosting" o "arcobaleno" durante il refresh dei dati.

Il controller deve generare temporizzazioni precise, tipicamente utilizzando timer hardware o periferiche dedicate (come operazioni bit-banging tramite SPI in modalità specifica o loop di ritardo accuratamente progettati).

8.3 Considerazioni sulla progettazione della catena lunga

Per applicazioni con molti dispositivi in serie (ad esempio, lunghe strisce di LED):

• Iniezione di alimentazione:È necessario iniettare l'alimentazione a 5V in più punti lungo la catena per prevenire cadute di tensione, che potrebbero causare l'oscuramento o lo sfasamento cromatico dei LED lontani dall'alimentazione. Utilizzare tracce di alimentazione spesse o cavi di alimentazione separati.
• Integrità del segnale dati:Le lunghe linee dati possono subire un degrado del segnale (tempi di salita/discesa prolungati, ringing). L'uso di un IC buffer o di una resistenza in serie di basso valore (ad es., 33-100Ω) all'ingresso del driver aiuta a adattare l'impedenza e ridurre le riflessioni.
• Frequenza di aggiornamento:Tempo totale di aggiornamento = (Numero di LED * 24 bit * 1.2 µs) + Tempo di reset. Per una catena di 100 LED, è circa ~2.88 ms + ~0.05 ms = ~2.93 ms, consentendo una frequenza di aggiornamento superiore a 300 Hz, sufficiente per la maggior parte delle applicazioni visive.

9. Confronto tecnico e differenziazione

Rispetto a una soluzione discreta (LED RGB separato + driver a corrente costante esterno o resistore + logica di multiplexing), il 61-236-IC offre vantaggi significativi:

• Riduzione del numero di componenti:L'integrazione di tre LED e dei relativi driver in un unico package consente di risparmiare spazio su PCB e costi di assemblaggio.
• Semplificazione del controllo:Il protocollo single-wire daisy chain riduce drasticamente il fabbisogno di GPIO della MCU: basta un solo pin per controllare centinaia di LED, mentre il controllo PWM di base richiede tre pin per ogni LED RGB.
• Controllo di corrente integrato:Fornisce a ciascun chip LED una corrente stabile e regolata, garantendo luminosità e colore uniformi, indipendentemente dalle piccole variazioni di tensione diretta (Vf) tra i singoli LED. Ciò elimina la necessità di resistori limitatori di corrente e le relative perdite di potenza.
• Aggiornamento sincrono:La funzione globale di latch/reset consente una perfetta sincronizzazione dei cambiamenti di colore su tutto lo schermo, una funzionalità difficile da realizzare con LED discreti multiplexati.

Il compromesso consiste in un costo unitario leggermente più elevato per pixel e nella dipendenza da un protocollo di comunicazione specifico.

10. Domande Frequenti (basate sui parametri tecnici)

10.1 Quanti di questi LED possono essere collegati in serie al massimo?

La specifica non definisce limiti elettrici rigidi. I limiti effettivi sono determinati dai seguenti fattori:Temporizzazione dei dati: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.Distribuzione dell'alimentazione:Per garantire una tensione sufficiente (5V) a ciascun dispositivo nella catena, è necessario progettare attentamente il bus di alimentazione e impostare più punti di iniezione.Requisiti della frequenza di aggiornamento:Un numero maggiore di LED implica un tempo di aggiornamento del frame più lungo, che può diventare evidente se la frequenza di aggiornamento del contenuto dinamico scende al di sotto di 60-100 Hz.

10.2 Posso pilotare questi LED con un microcontrollore a 3.3V?

La scheda tecnica specifica una tensione di ingresso di livello alto minima (VIH) di 3.3V. Il livello logico alto di 3.3V proveniente dal microcontrollore soddisfa esattamente questa specifica minima. Tuttavia, operare al limite della specifica non lascia margine per il rumore. In ambienti con connessioni brevi e controllate, potrebbe funzionare. Per un funzionamento affidabile, specialmente in catene più lunghe o in ambienti rumorosi, si consiglia vivamente di utilizzare un microcontrollore a 5V o un convertitore di livello (ad esempio, un semplice MOSFET o un IC dedicato) per convertire il segnale da 3.3V in un segnale stabile a 5V.

10.3 Perché c'è un limite di corrente di 5mA? Posso aumentare la luminosità?

Il limite di 5mA è determinato dal design del driver a corrente costante integrato e dalle caratteristiche termiche/elettriche del chip LED integrato. Superare questo valore assoluto massimo comporta il rischio di surriscaldamento del driver IC o del chip LED, portando a un decadimento accelerato del flusso luminoso (oscuramento nel tempo) o a un guasto catastrofico. La luminosità deve essere controllata tramite il duty cycle PWM a 8 bit (0-255), non aumentando la corrente. Per esigenze di luminosità superiore, è necessario selezionare un prodotto LED diverso con una corrente nominale più elevata.

11. Esempio di applicazione pratica

Scenario: Progettare un breve segnale LED indirizzabile.Il designer sta creando un piccolo segnale con 50 pixel RGB controllabili individualmente, per visualizzare animazioni e testo.

1. Selezione dei componenti:Il modello 61-236-IC è stato scelto per il suo driver integrato, l'ampio angolo di visuale che garantisce una buona visibilità e il semplice controllo a catena.
2. Progettazione del PCB:Il layout del PCB comprende 50 pad per package P-LCC-6. Le linee dati (Din/Do) sono tracciate in sequenza dal connettore MCU a ciascun pixel. Utilizzare un piano di alimentazione 5V spesso e un piano di massa. Posizionare un condensatore bulk da 100µF e diversi condensatori di disaccoppiamento da 0.1µF vicino al punto di ingresso dell'alimentazione.
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. Assemblaggio:Posizionare i componenti utilizzando apparecchiature SMT seguendo il profilo di rifusione specificato. Dopo l'assemblaggio, testare il segnale inviando vari schemi di colore per garantire che tutti i pixel rispondano correttamente e in modo sincronizzato.

Questo esempio evidenzia l'efficienza dell'utilizzo di un driver IC integrato in un design multi-pixel.

12. Principio di funzionamento

Il 61-236-IC opera secondo un principio di funzionamento semplice e diretto. Internamente contiene un registro a scorrimento e un latch per ogni canale colore. Il flusso di dati seriali ricevuto sul pin Din viene spostato in un registro a scorrimento a 24 bit in base alla temporizzazione dei fronti del segnale. Una volta rilevato un impulso di reset, il contenuto del registro a scorrimento viene trasferito in parallelo a tre latch di mantenimento a 8 bit (uno per rosso, verde e blu). Questi valori memorizzati controllano direttamente il duty cycle di tre generatori PWM indipendenti. Ogni generatore PWM pilota la sorgente di corrente costante collegata al rispettivo chip LED (rosso, verde o blu). La sorgente di corrente costante garantisce che quando il segnale PWM è alto, il LED riceva una corrente stabile di 5mA, indipendentemente da piccole variazioni della tensione diretta del LED. La combinazione dei tre colori primari modulati PWM in ogni punto produce il colore misto desiderato. I dati vengono contemporaneamente spostati in uscita sul pin Dout, consentendo allo stesso flusso di dati di propagarsi al dispositivo successivo nella catena con ritardo minimo.

13. Tendenze tecnologiche

Dispositivi come il 61-236-IC rappresentano un approccio maturo e ampiamente adottato nel campo dei LED RGB indirizzabili. La tendenza in questo settore è verso una maggiore integrazione e funzionalità più intelligenti:

• Profondità di bit più elevata:Evoluzione da 8 bit per canale (256 livelli) verso PWM a 10 bit, 12 bit o persino 16 bit, per ottenere gradienti di colore più fluidi e una precisione cromatica di livello professionale, specialmente nei display di fascia alta e nell'illuminazione architetturale.
• Memoria integrata e pattern:Alcuni driver più recenti includono memoria integrata per memorizzare pattern o animazioni di illuminazione pre-programmate, scaricando questo compito dal controller principale e consentendo un funzionamento autonomo.
• Maggiore velocità di trasferimento dati e protocolli:Adozione di protocolli di comunicazione seriale più veloci e robusti (come SDI a segnale differenziale) per supportare lunghezze di cavo maggiori, un numero di pixel più elevato e frequenze di aggiornamento adatte per video ad alta velocità.
• Miglioramento dell'efficienza e della gestione termica:Sviluppo di driver più efficienti per ridurre la potenza dissipata come calore, consentendo l'uso di LED più luminosi o di impacchettamenti più densi. Ciò include un design termico avanzato all'interno del package.
• Espansione della gamma di colori:Integrazione di colori LED aggiuntivi oltre l'RGB, come bianco (W), ambra (A) o lime (L), per creare moduli RGBW o RGBAW in grado di produrre una gamma di colori più ampia, inclusi bianchi più naturali e tonalità pastello.

I principi fondamentali del controllo integrato e della comunicazione seriale rimangono alla base, ma le modalità di implementazione continuano a evolversi per ottenere prestazioni più elevate e nuove applicazioni.