LED RGB SMD com Driver Integrado - 3.2x2.8x1.9mm - 5V - 88mW - Vermelho/Verde/Azul - Ficha Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um componente LED miniatura de montagem em superfície, projetado para montagem automatizada em placas de circuito impresso. O dispositivo integra três chips LED individuais (Vermelho, Verde, Azul) juntamente com um circuito integrado driver de 8 bits em um único encapsulamento. Esta integração permite o controle preciso e independente de cada canal de cor, tornando-o adequado para aplicações que requerem mistura dinâmica de cores e ajuste de brilho de alta resolução. O componente é fornecido em fita padrão da indústria de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas, facilitando a colocação automatizada em grande volume.

1.1 Características

• Conforme com as diretivas ambientais RoHS.
• Utiliza materiais semicondutores de alta eficiência AlInGaP (Vermelho) e InGaN (Verde, Azul) para brilho superior.
• Driver IC integrado de 8 bits fornece 256 níveis distintos de brilho para cada um dos três canais de cor (Vermelho, Verde, Azul).
• Alta frequência de varredura de dados de não menos que 800 kHz garante transições de cor suaves e taxas de atualização.
• Embalado em fita carregadora de 8mm para compatibilidade com equipamentos padrão de pick-and-place automatizado.
• Compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR), adequado para montagem sem chumbo.
• Entrada compatível com nível lógico para fácil interface com microcontroladores e circuitos lógicos digitais.

1.2 Aplicações

O dispositivo é projetado para uma ampla gama de equipamentos eletrônicos onde espaço, montagem automatizada e controle preciso de cor são críticos. As principais áreas de aplicação incluem:

• Iluminação de Fundo:Iluminação de teclado, painel decorativo em eletrônicos de consumo, automação de escritório e eletrodomésticos.
• Indicadores de Status:Indicadores de status e sinal multicolor em equipamentos de telecomunicações, rede e controle industrial.
• Micro-Displays e Sinalização:Elementos de pixel de baixa resolução para displays informativos, luminárias simbólicas e iluminação decorativa.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva Detalhada

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de estresse além dos quais danos permanentes ao dispositivo podem ocorrer. A operação sob estas condições não é garantida.

• Dissipação de Potência (P_D):88 mW. Esta é a potência total máxima que o encapsulamento pode dissipar como calor. Exceder este limite arrisca superaquecer o IC interno e os chips LED.
• Tensão de Alimentação do IC (V_DD):+4.2V a +5.5V. O circuito driver integrado requer uma fonte regulada dentro desta faixa para operação confiável. Tensões fora desta faixa podem causar mau funcionamento ou danos.
• Corrente Direta Total (I_F):16 mA DC. Esta é a soma máxima das correntes que podem ser fornecidas a todos os três canais LED simultaneamente.
• Temperatura de Operação (T_op):-20°C a +85°C. O dispositivo é garantido para funcionar dentro desta faixa de temperatura ambiente.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-30°C a +85°C.
• Temperatura de Soldagem:Suporta 260°C por 10 segundos, alinhando-se com perfis típicos de refluxo sem chumbo.

Nota Crítica de Projeto:O IC embutido gera calor durante a operação. Um sistema de gerenciamento térmico na PCB bem projetado (ex., áreas de cobre adequadas, vias térmicas) é essencial para manter a temperatura nos terminais de solda do LED abaixo de 85°C para confiabilidade de longo prazo.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Medidas a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C com V_DD=5V e todos os canais de cor configurados para brilho máximo (dados = 8'b11111111).

• Intensidade Luminosa (I_V):
  • Vermelho (AlInGaP): 71.0 - 180.0 mcd (milicandela)
  • Verde (InGaN): 180.0 - 355.0 mcd
  • Azul (InGaN): 35.5 - 71.0 mcd
  A intensidade específica para uma unidade é determinada pelo seu código de bin (ver Seção 4).
• Ângulo de Visão (2θ_1/2):120 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor axial de pico, indicando um padrão de emissão difuso e amplo, adequado para iluminação de área.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):
  • Vermelho: 620.0 - 628.0 nm
  • Verde: 522.0 - 530.0 nm
  • Azul: 464.0 - 472.0 nm
  Este parâmetro define a cor percebida da luz e também está sujeito a binning.
• Corrente de Saída do IC (I_Fpor canal):Tipicamente 5 mA por canal de cor quando alimentado a V_DD=5V. Esta é a corrente constante definida pelo driver interno para cada LED.
• Corrente de Repouso do IC (I_DD):Tipicamente 0.8 mA quando todos os dados dos LEDs estão configurados como '0' (estado desligado). Esta é a potência consumida pelo driver IC em si quando não está acendendo ativamente os LEDs.

2.3 Interface Digital e Temporização

O dispositivo usa um protocolo de dados serial de fio único para receber dados de 24 bits (8 bits para cada canal Vermelho, Verde e Azul).

• Níveis Lógicos:
  • Tensão de entrada de nível alto (V_IH): ≥ 3.0V
  • Tensão de entrada de nível baixo (V_IL): ≤ 0.3 * V_DD
• Temporização de Dados (T_H+ T_L= 1.2 µs ± 300ns):
  • Bit '0':Tempo alto (T_0H) = 300ns ±150ns, Tempo baixo (T_0L) = 900ns ±150ns.
  • Bit '1':Tempo alto (T_1H) = 900ns ±150ns, Tempo baixo (T_1L) = 300ns ±150ns.
• Tempo de Latch (LAT):Um pulso baixo na linha de dados com duração superior a 250 µs sinaliza o fim de um quadro de dados. O IC faz o latch (armazena) os dados de 24 bits recebidos e atualiza as saídas do LED de acordo. Nenhuma transmissão de dados deve ocorrer durante este período de latch.

Fluxo de Dados:Os dados são deslocados serialmente através do pino DIN. Após receber 24 bits, um comando de latch atualiza os registros internos. Os dados são então passados para fora através do pino DOUT, permitindo que múltiplos dispositivos sejam conectados em cadeia a partir de um único pino de microcontrolador.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os dispositivos são classificados em bins de desempenho. Dois parâmetros-chave são classificados: Intensidade Luminosa e Comprimento de Onda Dominante.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Cada canal de cor é classificado separadamente com uma tolerância de ±15% dentro de cada bin.

• Vermelho:Bins Q1 (71.0-90.0 mcd), Q2 (90.0-112.0 mcd), R1 (112.0-140.0 mcd), R2 (140.0-180.0 mcd).
• Verde:Bins S1 (180.0-224.0 mcd), S2 (224.0-280.0 mcd), T1 (280.0-355.0 mcd).
• Azul:Bins N2 (35.5-45.0 mcd), P1 (45.0-56.0 mcd), P2 (56.0-71.0 mcd).

3.2 Binning de Comprimento de Onda Dominante (Matiz)

Esta classificação garante pontos de cor precisos. A tolerância é de ±1 nm dentro de cada bin.

• Vermelho:Bin U (620.0-624.0 nm), Bin V (624.0-628.0 nm).
• Verde:Bin P (522.0-526.0 nm), Bin Q (526.0-530.0 nm).
• Azul:Bin C (464.0-468.0 nm), Bin D (468.0-472.0 nm).

Implicação de Projeto:Para aplicações que requerem cor uniforme em múltiplas unidades, recomenda-se especificar códigos de bin apertados ou comprar do mesmo lote de produção.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões do Dispositivo e Pinagem

O componente tem uma pegada compacta. As dimensões-chave incluem um tamanho do corpo de aproximadamente 3.2mm x 2.8mm com uma altura de 1.9mm. As tolerâncias são tipicamente ±0.15mm salvo indicação em contrário.

Configuração dos Pinos:

1. V_DD:Entrada de alimentação para o driver IC integrado (+4.2V a +5.5V).
2. DIN:Entrada de dados serial. Os dados de controle para os canais RGB são deslocados através deste pino.
3. V_SS:Conexão de terra.
4. DOUT:Saída de dados serial. Usada para conectar múltiplos dispositivos em cadeia; emite os dados recebidos do DIN após um atraso interno.

A lente é transparente, permitindo que a cor nativa de cada chip LED seja visível.

4.2 Padrão Recomendado para Trilhas na PCB

Um layout sugerido para os terminais de solda é fornecido para garantir soldagem confiável e estabilidade mecânica. O projeto tipicamente inclui conexões de alívio térmico e tamanho adequado dos terminais para facilitar a boa formação da junta de solda durante o refluxo.

5. Diretrizes de Montagem e Manuseio

5.1 Processo de Soldagem

O dispositivo é compatível com processos de soldagem por refluxo infravermelho (IR) usando solda sem chumbo. A temperatura de pico máxima recomendada no corpo é de 260°C, que não deve ser excedida por mais de 10 segundos. Devem ser seguidos os perfis de refluxo padrão para componentes sensíveis à umidade (MSL).

5.2 Limpeza

Se a limpeza pós-montagem for necessária, imergir a placa montada em álcool etílico ou isopropílico à temperatura ambiente por não mais que um minuto. O uso de limpadores químicos não especificados ou agressivos pode danificar o material do encapsulamento do LED.

5.3 Precauções contra Descarga Eletrostática (ESD)

O circuito integrado e os chips LED são sensíveis à descarga eletrostática. Controles ESD adequados devem estar em vigor durante o manuseio e montagem:

• O pessoal deve usar pulseiras aterradas ou luvas antiestáticas.
• Todos os postos de trabalho, ferramentas e equipamentos devem estar devidamente aterrados.
• Armazenar e transportar componentes em embalagem protetora contra ESD.

5.4 Condições de Armazenamento

• Saco de Barreira de Umidade Selado (MBB):Armazenar a ≤30°C e ≤90% de Umidade Relativa (UR). A vida útil é de um ano a partir da data de selagem do saco quando armazenado com dessecante dentro.
• Após Abertura do Saco:Se não usados imediatamente, os componentes devem ser armazenados em um ambiente não excedendo 30°C e 60% UR. Para armazenamento de longo prazo após a abertura, pode ser necessário o cozimento (baking) de acordo com os procedimentos padrão de nível de sensibilidade à umidade IPC/JEDEC antes do refluxo.

6. Embalagem e Pedido

6.1 Especificações da Fita e da Bobina

O dispositivo é fornecido para montagem automatizada:

• Largura da Fita: 8mm.
• Diâmetro da Bobina:7 polegadas (178mm).
• Quantidade por Bobina:4000 peças.
• Quantidade Mínima de Pedido (MOQ):500 peças para quantidades remanescentes.
• Selagem dos Bolsos:Os bolsos dos componentes são selados com uma fita de cobertura superior.
• Componentes Faltantes:Um máximo de dois bolsos vazios consecutivos é permitido por especificação.
• Padrão:A embalagem está em conformidade com as especificações ANSI/EIA-481.

7. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Circuito de Aplicação Típico

Uma implementação típica envolve conectar um pino de I/O de propósito geral (GPIO) de um microcontrolador ao DIN do primeiro LED em uma cadeia. O DOUT do primeiro LED conecta-se ao DIN do próximo, e assim por diante. Um único GPIO pode assim controlar uma longa sequência de LEDs. Uma fonte de alimentação estável e desacoplada de 5V deve ser fornecida aos pinos V_DD, com um capacitor de bypass local (ex., 100nF) colocado próximo a cada dispositivo ou a um pequeno grupo de dispositivos.

7.2 Gerenciamento Térmico

Como destacado nas especificações, o projeto térmico é crítico. A PCB deve usar planos de cobre conectados aos terminais de terra (V_SS) para atuar como dissipador de calor. Vias térmicas sob o dispositivo podem ajudar a transferir calor para as camadas internas ou inferiores. Para operação de alto brilho ou ciclo de trabalho alto, monitore a temperatura do terminal para garantir que permaneça abaixo de 85°C.

7.3 Integridade do Sinal de Dados

Para cadeias longas ou em ambientes eletricamente ruidosos, considere o seguinte:

• Mantenha as linhas de dados o mais curtas possível.
• Evite passar linhas de dados paralelas a trilhas de alta corrente ou de comutação.
• Um pequeno resistor em série (ex., 33-100 Ω) colocado próximo ao pino de saída do microcontrolador pode ajudar a reduzir o ringing na linha de dados.
• Certifique-se de que o microcontrolador pode gerar a temporização precisa de 1.2µs por bit exigida pelo protocolo.

7.4 Sequenciamento da Fonte de Alimentação e Corrente de Inrush

Ao energizar uma longa cadeia de LEDs, a ativação simultânea dos drivers ICs internos pode causar um pico momentâneo de corrente de inrush na linha V_DD. A fonte de alimentação e as trilhas da PCB devem ser dimensionadas para lidar com isso sem uma queda de tensão significativa. Um circuito de partida suave (slow-start) ou habilitação escalonada de diferentes cadeias pode ser necessário em grandes arranjos.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

8.1 Posso acionar este LED com um microcontrolador de 3.3V?

Sim, mas com cautela. O requisito de tensão de entrada de nível alto (V_IH) é de no mínimo 3.0V. Um nível lógico alto de 3.3V atende a esta especificação. No entanto, você deve garantir que a fonte de alimentação (V_DD) ainda esteja dentro de sua faixa especificada de 4.2V a 5.5V. O driver IC do LED em si requer 5V, então você não pode alimentá-lo com 3.3V.

8.2 Qual é a finalidade do pino DOUT?

O pino DOUT permite a conexão em cadeia (daisy-chaining). O IC armazena internamente os dados seriais recebidos e os emite após um atraso fixo. Isso permite que uma única linha de dados de um microcontrolador alimente um número ilimitado de LEDs em série, pois cada dispositivo passa o fluxo de dados para o próximo.

8.3 Como calculo o consumo total de energia?

A potência total é a soma da potência do LED e da potência de repouso do IC.
Potência do LED (máx.):(V_DD* I_{F_Vermelho}) + (V_DD* I_{F_Verde}) + (V_DD* I_{F_Azul}) ≈ 5V * (5mA+5mA+5mA) = 75mW.
Potência de Repouso do IC: V_DD* I_DD≈ 5V * 0.8mA = 4mW.
Total Aprox. (todos ligados):79mW, que está abaixo da dissipação máxima de 88mW. Lembre-se, isto é com brilho total. Configurações de brilho mais baixo consumirão menos energia.

8.4 Por que há um tempo mínimo de latch de 250µs?

O tempo de latch (LAT) é um período de reset. Um sinal baixo por mais de 250µs informa ao IC que o quadro de dados de 24 bits atual está completo e ele deve atualizar seus registros de saída. Este mecanismo garante sincronização confiável entre o controlador e a cadeia de LEDs, impedindo que dados corrompidos sejam exibidos.