Ficha Técnica EL3534-RGBISE0391L-AM SMARTLED - Dimensões 3.5x3.4x1.35mm - Tensão 5V - Protocolo ISELED - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O EL3534-RGBISE0391L-AM é um componente LED inteligente e altamente integrado, projetado para sistemas modernos de iluminação interior automotiva. Ele combina chips de LED vermelho, verde e azul (RGB) num único encapsulamento SMARTLED, apresentando um driver IC integrado que comunica através do protocolo ISELED. Esta integração simplifica o design do sistema ao reduzir a quantidade de componentes externos e permitir um controlo digital preciso da cor e calibração diretamente a partir do microcontrolador.

A principal vantagem deste produto reside na sua conformidade com rigorosos padrões automotivos, incluindo a qualificação AEC-Q102 para o LED e AEC-Q100 para o driver IC. É calibrado para o padrão de ponto branco D65 (CIE x=0.3127, y=0.3290), garantindo uma saída de cor consistente e precisa entre lotes de produção, o que é crucial para aplicações de iluminação estética. O mercado-alvo principal são os fabricantes de equipamento original (OEMs) automotivos e fornecedores de nível 1 que desenvolvem iluminação ambiente, iluminação do painel de instrumentos e outras funcionalidades de iluminação interior que requerem mudança dinâmica de cor e alta fiabilidade.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e de Cor

O desempenho fotométrico do dispositivo é caracterizado em condições de teste específicas, tipicamente a uma temperatura de 25°C no ponto térmico. As intensidades luminosas típicas são 410 mcd para o Vermelho (comprimento de onda dominante 620nm), 880 mcd para o Verde (530nm) e 110 mcd para o Azul (468nm). Quando as três cores são acionadas simultaneamente para produzir luz branca, a intensidade luminosa combinada típica é de 1400 mcd. Aplica-se uma tolerância de ±8% a estas medições de intensidade luminosa. A tolerância do comprimento de onda dominante é de ±1nm, e a tolerância das coordenadas de cromaticidade é de ±0.01, garantindo um agrupamento de cores muito restrito.

O dispositivo oferece um amplo ângulo de visão de 120 graus, proporcionando uma iluminação uniforme numa área extensa. Isto é adequado para aplicações como guias de luz ou iluminação direta onde é necessária uma distribuição uniforme da luz.

2.2 Características Elétricas e de Interface

O dispositivo opera a partir de uma alimentação nominal de 5V (VCC), com uma gama de operação recomendada de 4.5V a 5.5V. A tensão de alimentação máxima absoluta é de 5.5V. A interface de comunicação série suporta o protocolo ISELED. A ligação a montante para o microcontrolador principal pode operar num modo single-ended para uma ligação fácil, com uma taxa de dados (SIO1_P) que varia de 1.4 a 2.6 MHz (típico 2 MHz). A ligação a jusante para outros dispositivos numa cadeia em série (daisy chain) utiliza um modo diferencial. O dispositivo deteta automaticamente o modo de comunicação (single-ended ou diferencial) nas ligações a montante e a jusante durante o arranque.

As correntes diretas típicas para cada cor a brilho máximo são 12.5 mA para o Vermelho, 9.5 mA para o Verde e 7 mA para o Azul, resultando numa corrente total típica de 26 mA para luz branca. O próprio driver tem uma corrente de standby de 1.2 mA (típico). O reset por ligação da alimentação (POR) ocorre a uma VCC típica de 4.2V, enquanto o bloqueio por subtensão (UVLO) ativa a uma VCC típica de 3.3V, protegendo o dispositivo durante condições de alimentação instáveis.

2.3 Especificações Térmicas e de Fiabilidade

O dispositivo está classificado para uma temperatura de junção de operação (Tj) de até 125°C. A gama de temperatura ambiente/ponto de soldadura de operação recomendada (Topr/Ts) é de -40°C a +110°C, o que é padrão para componentes de grau automotivo. A resistência térmica da junção ao ponto de soldadura (Rth JS el) é especificada com um máximo de 120 K/W. Este parâmetro é crucial para o design da gestão térmica, a fim de garantir que a temperatura da junção do LED permaneça dentro de limites seguros durante a operação.

Em termos de fiabilidade, o dispositivo está classificado para proteção ESD até 2 kV (Modelo do Corpo Humano). É compatível com RoHS, REACH e é livre de halogéneos (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Também apresenta robustez ao enxofre classificada como A0, o que é importante para a longevidade em ambientes automotivos onde gases contendo enxofre podem corroer componentes. O nível de sensibilidade à humidade (MSL) é 2.

3. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

O dispositivo vem num encapsulamento compacto de montagem em superfície (SMD) medindo 3.5 mm de comprimento, 3.4 mm de largura e 1.35 mm de altura. O layout dos terminais consiste em 11 pinos. Os pinos funcionais principais incluem: Pino 1 (PRG5) para tensão de programação (normalmente ligado a GND), Pinos 2 & 3 (SIO1_N, SIO1_P) para a interface série a montante, Pinos 6 & 7 (SIO2_P, SIO2_N) para a interface série a jusante, Pino 8 (VCC) para a alimentação de 5V, e Pinos 4 & 5 (GND) para o terra. Os Pinos 9, 10 e 11 estão ligados aos cátodos dos LEDs Verde, Vermelho e Azul, respetivamente. Uma característica notável é que estes pinos de cátodo do LED podem ser usados para acender os LEDs independentemente sem usar o driver IC integrado, aplicando um caminho de corrente apropriado, proporcionando flexibilidade para testes ou aplicações simples.

4. Diretrizes de Soldadura e Montagem

O dispositivo pode suportar uma temperatura de soldadura por refluxo de 260°C por até 30 segundos, o que é compatível com processos padrão de soldadura sem chumbo (Pb-free). Os designers devem seguir o layout de aplicação típico fornecido na ficha técnica para garantir o desempenho elétrico e térmico ideal. Isto inclui o roteamento adequado das linhas série diferenciais e um alívio térmico adequado para o terminal de terra. Recomenda-se permitir um tempo de espera de 150 μs após o arranque antes de enviar comandos de inicialização para o dispositivo.

5. Sugestões de Aplicação e Considerações de Design

5.1 Cenários de Aplicação Típicos

A aplicação principal é a iluminação interior automotiva. Isto inclui tiras de iluminação ambiente em painéis de portas, poços dos pés e consola central; retroiluminação para interruptores e controlos; e iluminação decorativa de realce. O protocolo ISELED permite a ligação em série (daisy-chaining) de múltiplos dispositivos, permitindo que um único microcontrolador controle uma longa cadeia de LEDs com endereçamento individual, simplificando o design do feixe de cablagem.

5.2 Considerações de Design

• Fonte de Alimentação:Garanta uma alimentação estável de 5V com baixo ruído, uma vez que o dispositivo inclui circuitos analógicos e digitais sensíveis. Considere a corrente de entrada durante o arranque para uma cadeia de dispositivos.
• Gestão Térmica:Calcule a dissipação máxima de potência (P = Vf * If) para o caso de uso pretendido e garanta que o design da PCB fornece um caminho de baixa resistência térmica para dissipar calor, mantendo a temperatura da junção abaixo de 125°C. O terminal térmico deve ser devidamente soldado a uma área de cobre na PCB.
• Integridade do Sinal:Para cadeias em série mais longas ou em ambientes automotivos ruidosos, siga as melhores práticas para rotear pares diferenciais (SIO2_P/N) para manter a integridade do sinal.
• Software:O microcontrolador principal deve implementar a pilha do protocolo ISELED para inicializar, endereçar e enviar dados de cor corretamente para a cadeia de LEDs.

6. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com LEDs RGB discretos tradicionais com drivers IC separados, o EL3534-RGBISE0391L-AM oferece uma integração significativa. O diferencial chave é o driver integrado compatível com ISELED, que trata da calibração de cor, correção gama e comunicação, descarregando estas tarefas do microcontrolador principal do sistema. Isto leva a várias vantagens: redução da lista de materiais (BOM) do sistema, layout de PCB simplificado, consistência de cor garantida sem agrupamento manual, e escalabilidade mais fácil em configurações de cadeia em série. Os dados de calibração integrados armazenados em cada dispositivo garantem que a cor comandada é reproduzida com precisão, independentemente das variações de fabrico do LED.

7. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso usar este LED com uma GPIO de microcontrolador padrão de 3.3V?

R: Os níveis lógicos da interface série são definidos em relação à sua alimentação de 5V (VCC). Para o modo single-ended a montante, VIH é 1.20V mínimo e VIL é 1.14V máximo. Uma saída CMOS de 3.3V (tipicamente ~3.3V para nível alto) deve ser compatível, mas é essencial verificar se os níveis de tensão reais cumprem as especificações da ficha técnica em todas as condições.

P: Como posso criar outras cores além de Vermelho, Verde, Azul e Branco?

R: Todas as cores são geradas através do controlo digital do ciclo de trabalho da modulação por largura de pulso (PWM) de cada canal Vermelho, Verde e Azul via protocolo ISELED. Ao enviar diferentes valores RGB (ex., 255, 150, 0 para laranja), o driver integrado mistura a saída de luz para produzir a cor desejada.

P: Qual é a finalidade do pino PRG5?

R: O pino PRG5 é usado para programação ou calibração de fábrica do driver IC interno. Para operação normal, deve ser ligado ao terra (GND). Deixá-lo flutuante ou ligá-lo incorretamente pode causar comportamento imprevisível.

P: Quantos destes LEDs podem ser ligados numa cadeia em série (daisy chain)?

R: A ficha técnica não especifica um número máximo. O limite é tipicamente determinado pelo requisito total da taxa de atualização de dados (a latência aumenta com o comprimento da cadeia), pela capacidade de corrente da fonte de alimentação e pela capacidade do driver do primeiro dispositivo de transmitir dados corretamente através de toda a cadeia sem degradação do sinal.

8. Exemplo Prático de Caso de Uso

Considere projetar um sistema de iluminação ambiente para um painel de porta de carro. Um único par de fios (para dados diferenciais) e fios de alimentação/terra podem ser conduzidos ao longo da porta. Até 20 dispositivos EL3534 podem ser ligados em série e colocados fisicamente atrás de um guia de luz. O microcontrolador principal, localizado no módulo da porta ou no controlador de carroçaria, envia um único fluxo de dados. Cada LED na cadeia lê os seus dados de cor atribuídos a partir do fluxo. Isto permite efeitos dinâmicos como uma onda de cor a mover-se ao longo da porta, ou todos os LEDs a exibir a mesma cor selecionada, com complexidade mínima de cablagem. A calibração integrada garante que a cor vermelha na porta do condutor corresponde exatamente ao vermelho na porta do passageiro, mesmo que os LEDs sejam de lotes de produção diferentes.

9. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O dispositivo opera com base num princípio de comando digital. O microcontrolador principal envia tramas de dados de acordo com o protocolo ISELED. Estas tramas contêm informações de endereçamento e dados de cor (valores RGB). A Unidade de Comunicação integrada em cada dispositivo recebe a trama do lado a montante. Se o endereço corresponder, a Unidade Principal processa o comando, o que tipicamente envolve atualizar os geradores PWM para os três canais de LED. Os drivers PWM regulam então a corrente para os respetivos chips de LED Vermelho, Verde e Azul, controlando o seu brilho. O dispositivo também pode passar dados para o dispositivo a jusante, permitindo a topologia de cadeia em série. A deteção automática do modo de linha permite que o sistema se auto-configure, identificando o primeiro e o último dispositivo na cadeia.

10. Tendências e Contexto Tecnológico

O EL3534-RGBISE0391L-AM representa a tendência na iluminação automotiva para uma maior integração e inteligência. A transição de uma iluminação simples de ligar/desligar para uma iluminação ambiente dinâmica e personalizada requer componentes que sejam controláveis digitalmente, consistentes e fiáveis. Protocolos como o ISELED são desenvolvidos especificamente para ambientes automotivos para garantir uma comunicação robusta. Desenvolvimentos futuros podem incluir níveis ainda mais elevados de integração, como incorporar sensores de luz para controlo adaptativo de brilho dentro do mesmo encapsulamento, ou suportar espaços de cor mais avançados. O foco permanece em cumprir a fiabilidade de grau automotivo (AEC-Q), reduzir a complexidade do sistema e possibilitar novas ideias de design para interiores de veículos.