Folha de Dados do Driver RGB LED de Emissão Superior 61-236-IC - Pacote P-LCC-6 - Alimentação 5V - Ângulo de Visão 120° - Documento Técnico em Chinês Simplificado

1. Visão Geral do Produto

O 61-236-IC é um driver de LED de montagem em superfície altamente integrado, projetado especificamente para aplicações RGB de cor total. Ele integra três chips de LED independentes (vermelho, verde, azul) com um CI de controle dedicado em um único encapsulamento P-LCC-6. Essa integração simplifica o projeto do PCB, eliminando a necessidade de componentes de acionamento externos para cada canal de cor. O dispositivo é projetado para aplicações que exigem mistura de cores vibrante, efeitos de iluminação dinâmicos e desempenho confiável em um formato compacto.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

A principal vantagem do 61-236-IC reside em sua simplicidade em nível de sistema. Ele emprega um protocolo de transmissão de dados de fio único, que reduz significativamente o número de linhas de controle necessárias do microcontrolador ou controlador principal em comparação com interfaces tradicionais de LED RGB paralelas. Isso o torna uma solução de custo-benefício para projetos escaláveis. Seu amplo ângulo de visão de 120 graus, alcançado através de um refletor interno e resina transparente, garante uma distribuição de luz uniforme, tornando-o uma escolha ideal para aplicações de tubos de luz guiada e iluminação decorativa onde a visibilidade de múltiplos ângulos é crucial.

Os mercados-alvo incluem ecrãs LED RGB para interior e exterior, fitas de LED para iluminação decorativa e arquitetónica, periféricos de gaming e qualquer aplicação que necessite de pontos LED endereçáveis e multicolor. O dispositivo está em conformidade com as normas RoHS, REACH e livre de halogéneos, assegurando que satisfaz regulamentações ambientais e de segurança internacionais rigorosas.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

Esta seção detalha os limites operacionais e as características de desempenho do dispositivo sob condições especificadas.

2.1 Valores Absolutos Máximos

Essas classificações definem os limites de estresse que podem causar danos permanentes ao dispositivo. A operação nesses limites ou além deles não é garantida.

• Tensão de alimentação (Vdd):4.2V a 5.5V. Isso define a faixa de tensão de operação para o circuito de controle interno. Normalmente, uma fonte de alimentação estável de 5V é utilizada.
• Tensão de saída (Vout):17V. Esta é a tensão máxima que o estágio de saída do driver pode suportar, relacionada à tensão direta do LED.
• Tensão de Entrada (Vin):-0.5V a Vdd+0.5V. Isso define a faixa de tensão segura para a entrada de dados (Din) e pinos de configuração, para prevenir latch-up ou danos.
• Corrente de saída do LED (Iout):5 mA. Esta é a corrente constante máxima para cada canal de cor (vermelho, verde, azul). Exceder esta corrente pode levar à degradação do desempenho ou falha do LED.
• Temperatura de operação (Topr):-25°C a +85°C. Faixa de temperatura ambiente para operação confiável do dispositivo.
• Temperatura de armazenamento (Tstg):-40°C a +90°C. Faixa de temperatura segura quando o dispositivo não está energizado.
• ESD (Descarga Eletrostática):2000V (Modelo Humano). Indica o nível de proteção contra eletricidade estática, recomenda-se manuseio cuidadoso durante a montagem.
• Temperatura de Soldagem (Tsol):Reflow: máximo 260°C por 10 segundos; Soldagem manual: máximo 350°C por 3 segundos. Este é um parâmetro crítico para a montagem de PCB, a fim de evitar danos térmicos ao encapsulamento ou ao chip.

2.2 Características Fotoelétricas

Medido sob Ta=25°C, IF=5mA por canal, estes parâmetros definem as características de saída de luz e cor.

• Intensidade Luminosa (Iv):
  • Vermelho (RQH): 90 mcd (mínimo) a 280 mcd (máximo).
  • Verde (GR): 280 mcd (mínimo) a 900 mcd (máximo).
  • Azul (BY): 71 mcd (mínimo) a 224 mcd (máximo).
  Aplica-se uma tolerância de ±11%. A faixa mais ampla indica o uso de um sistema de binning, onde os dispositivos são classificados de acordo com a intensidade de saída.
• Ângulo de visão (2θ1/2):120 graus (valor típico). Definido como o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico. O ângulo de visão amplo é uma característica fundamental.
• Comprimento de onda dominante (λd):
  • Vermelho (RQH): 617.5 nm a 629.5 nm.
  • Verde (GR): 525 nm a 540 nm.
  • Azul (BY): 462 nm a 474 nm.
  Aplica-se uma tolerância de ±1 nm. Esses intervalos definem os pontos de cor primários e também estão sujeitos a efeitos de binning.

2.3 Características Elétricas

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

• Corrente de Saída (IOL):5 mA (típico). Fornece a corrente regulada para cada LED.
• Corrente de entrada (II):±1 μA (máximo). Corrente de fuga extremamente baixa nos pinos de entrada de dados.
• Nível lógico da tensão de entrada:
  • VIH (Nível Lógico Alto): Mínimo 3.3V.
  • VIL (Nível Lógico Baixo): Máximo 0.3*Vdd (por exemplo, 1.65V quando Vdd=5.5V).
  Estes são níveis compatíveis com TTL, adequados para interface com a maioria dos microcontroladores de 5V.
• Tensão de Histerese (VH):0.35V (típico). Fornece imunidade a ruído para a entrada de dados, criando uma lacuna de tensão entre os limiares de comutação alto e baixo.
• Corrente de consumo dinâmico (IDDdyn):2.5 mA (típico). Corrente consumida pela lógica de controle interno durante a transferência de dados e operação PWM.

3. Descrição do Sistema de Classificação

O datasheet sugere um sistema de classificação multiparâmetro para garantir a consistência de cor e brilho em aplicações de produção. Embora não detalhado explicitamente em uma única tabela, a seguinte classificação pode ser inferida a partir das faixas de parâmetros:

• Intensidade luminosa (CAT):Os dispositivos são classificados de acordo com a saída de luz medida (mcd) para cada cor (vermelho, verde, azul). Isso é crucial para alcançar um brilho uniforme entre múltiplas unidades em um display ou fita de LED.
• Comprimento de onda dominante (HUE):Os LEDs são classificados de acordo com seu comprimento de onda de pico (nm). Isso garante um ponto de cor consistente (por exemplo, o mesmo tom de vermelho ou azul) entre todos os dispositivos em um conjunto, o que é crucial para misturas de cores precisas e qualidade de exibição.
• Tensão direta (REF):Embora não listado na tabela principal, a seção de materiais de embalagem menciona "classes de tensão direta", indicando que os chips também podem ser classificados de acordo com suas características de tensão direta (Vf) para garantir uma distribuição uniforme de potência em strings série/paralelo.

Ao fazer o pedido, geralmente é possível solicitar códigos de bin específicos (CAT, HUE, REF) para atender aos requisitos da aplicação.

4. Análise da Curva de Desempenho

A folha de dados contém curvas de desempenho típicas, fornecendo insights sobre o comportamento que vão além das especificações de ponto único.

4.1 Distribuição Espectral

Os gráficos fornecidos mostram a intensidade luminosa relativa dos chips vermelho (RQH), verde (GR) e azul (BY) em todo o espectro visível. Pontos de observação-chave:

• Cada curva exibe um pico distinto e estreito correspondente ao seu comprimento de onda dominante, confirmando uma boa saturação de cor.
• A emissão vermelha concentra-se na região de comprimentos de onda mais longos (~620-630nm), a verde na região intermediária (~525-540nm) e a azul na região de comprimentos de onda mais curtos (~462-474nm).
• A sobreposição entre os espectros de cores é mínima, o que favorece a criação de uma ampla gama de cores durante a mistura.

4.2 Padrão de Radiação

O "Radiation Pattern" ilustra a distribuição espacial da luz. A curva para um LED de amplo ângulo de visão como este é tipicamente ampla e semelhante à Lambertiana (distribuição cosseno), confirmando a especificação de 120 graus. A intensidade é mais alta quando observada diretamente ao longo do eixo axial (0 graus) e diminui suavemente em direção às bordas (±60 graus).

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem e Configuração dos Terminais

Este dispositivo é fornecido no encapsulamento P-LCC-6 (Plastic Leaded Chip Carrier, 6 terminais). O desenho dimensional detalhado especifica comprimento, largura, altura, espaçamento dos terminais e dimensões dos pads, com uma tolerância geral de ±0.1mm. Esta informação é crucial para o projeto dos pads na PCB.

Definição dos pinos:

1. Vss:Conexão de terra do circuito interno.
2. NA:Não conectado / Sem conexão interna.
3. Di:Entrada do sinal de dados de controle. Recebe o fluxo de dados serial.
4. Do:Saída do sinal de dados de controle. Transmite o fluxo de dados para o próximo dispositivo na cadeia de conexão (daisy chain).
5. NA:Não conectado / Sem conexão interna.
6. Vdd:Entrada de alimentação positiva (4.2V a 5.5V).

A configuração dos pinos é simétrica, o que auxilia no layout da PCB. O pino 1 é tipicamente marcado por um ponto ou chanfro no encapsulamento.

6. Guia de soldagem e montagem

6.1 Perfil de temperatura para soldagem por refluxo

A folha de especificações fornece um perfil de temperatura específico para soldagem por reflow sem chumbo:

• Pré-aquecimento:150–200°C, por 60–120 segundos. Taxa máxima de aquecimento: 3°C/segundo.
• Reflow (acima da linha de líquido):A temperatura deve exceder 217°C por 60–150 segundos. A temperatura de pico não deve exceder 260°C, e o tempo acima de 260°C não deve exceder 10 segundos.
• Resfriamento:Taxa máxima de resfriamento: 6°C/segundo. O tempo acima de 255°C não deve exceder 30 segundos.

Observações Críticas:A soldagem por refluxo não deve exceder duas vezes para evitar estresse térmico excessivo no encapsulamento e na ligação por fios.

6.2 Armazenamento e Sensibilidade à Umidade

Este dispositivo é embalado em um saco de barreira contra umidade com dessecante.

• Antes da abertura:Armazenar em condições ≤30°C e ≤90% de humidade relativa (HR).
• Vida útil na oficina:Após abrir o saco selado, a soldagem deve ser concluída em 24 horas, em condições de oficina (normalmente cerca de 30°C/60% HR).
• Assar:Se o saco estiver aberto por mais de 24 horas, ou se o indicador de dessecante mostrar saturação, é necessário assar a 60°C ±5°C por 24 horas para remover a umidade absorvida e evitar o fenômeno de "pipoca" (rachadura do encapsulamento) durante o processo de soldagem por refluxo.

6.3 Observações

• Limitação de Corrente:O driver interno fornece corrente constante. No entanto, o valor absoluto máximo de Iout é 5mA. O circuito de aplicação deve garantir que as condições operacionais não excedam esse limite. Em operação normal a 5V, o próprio driver não requer um resistor externo em série para limitação de corrente, mas é necessário atenção ao projeto da fonte de alimentação.
• Tensão Mecânica:Evite aplicar tensão mecânica no encapsulamento durante a soldagem ou manuseio. Após a montagem, não dobre a PCB próximo ao componente.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificações da Bobina e da Fita de Transporte

Os componentes são fornecidos em fita transportadora estampada, enrolada em bobinas, para montagem automática de SMT.

• Quantidade de embalagem:800 unidades por bobina.
• Fornecem-se desenhos detalhados com as dimensões da bobina, da fita transportadora (largura, passo, profundidade) e da fita de cobertura para garantir compatibilidade com os equipamentos SMT.

7.2 Informações da Etiqueta

A etiqueta do carretel contém informações cruciais para rastreabilidade e montagem correta:

• Customer Part Number (CPN)
• Número da peça do fabricante (P/N): por exemplo, 61-236-ICRQHGRBYC-A 05-ET-CS
• Quantidade (QTY)
• Código de classificação: CAT (Intensidade), HUE (Comprimento de onda), REF (Tensão)
• Número do lote (LOT No.) para rastreamento

8. Recomendações para o Design da Aplicação

8.1 Circuito de Aplicação Típico

A folha de dados apresenta um circuito de aplicação padrão de 5V. O microcontrolador (MCU) ou controlador dedicado envia dados seriais para o pino Din do primeiro driver de LED. O pino Dout de cada driver é conectado ao pino Din do seguinte, formando uma cadeia em série (daisy chain). Uma única fonte de alimentação (5V) fornece energia a todos os pinos Vdd, e todos os pinos Vss são conectados ao terra. Recomenda-se o uso de um pequeno filtro RC (por exemplo, um resistor de 100Ω e um capacitor de 100nF) na linha de dados próxima ao MCU para suprir ruídos de alta frequência e melhorar a integridade do sinal, especialmente em cadeias mais longas ou ambientes ruidosos.

8.2 Protocolo de Dados e Temporização

Este dispositivo utiliza um protocolo proprietário de linha única com retorno a zero.

• Trama de Dados:Cada dispositivo possui 24 bits, organizados como 8 bits de verde, 8 bits de vermelho e 8 bits de azul (G7-G0, R7-R0, B7-B0). Isso permite 256 níveis de intensidade (0-255) para cada canal de cor.
• Temporização de bits:
  • Lógico '0': Tempo em nível alto (T0H) = 0,30 µs ±80ns, tempo em nível baixo (T0L) = 0,90 µs ±80ns.
  • Lógica '1': Tempo em nível alto (T1H) = 0,90 µs ±80ns, tempo em nível baixo (T1L) = 0,30 µs ±80ns.
  • O período total de bit para a lógica '0' e '1' é de 1,2 µs, com uma taxa de dados de aproximadamente 833 kHz.
• Sinal de reset/latch:Um pulso de baixo nível na linha Din com duração superior a 50 µs (RES) indica o fim de um quadro de dados. Após receber este sinal de reset, todos os dispositivos na cadeia transferem simultaneamente os 24 bits de dados que acabaram de receber para seus registradores de saída e atualizam as saídas PWM. Isso garante que todos os LEDs no display sejam atualizados de forma síncrona, prevenindo efeitos de "ghosting" ou "rainbow" durante a atualização dos dados.

O controlador precisa gerar temporizações precisas, geralmente utilizando temporizadores de hardware ou periféricos dedicados (como SPI em modo específico ou loops de atraso cuidadosamente projetados para manipulação de bits).

8.3 Considerações de Design de Cadeia Longa

Para aplicações com muitos dispositivos em série (por exemplo, tiras longas de LED):

• Injeção de energia:É necessário injetar alimentação de 5V em múltiplos pontos ao longo da cadeia para evitar quedas de tensão, o que pode causar escurecimento ou desvio de cor nos LEDs distantes da fonte. Utilize trilhas de alimentação grossas ou cabos de alimentação separados.
• Integridade do sinal de dados:Linhas de dados longas podem sofrer degradação de sinal (aumento do tempo de subida/descida, ringing). O uso de um buffer IC ou de um resistor em série de baixo valor (ex., 33-100Ω) na entrada do driver ajuda a casar a impedância e reduzir reflexões.
• Taxa de Atualização:Tempo Total de Atualização = (Número de LEDs * 24 bits * 1.2 µs) + Tempo de Reset. Para uma cadeia de 100 LEDs, é aproximadamente ~2.88 ms + ~0.05 ms = ~2.93 ms, permitindo uma taxa de atualização superior a 300 Hz, o que é suficiente para a maioria das aplicações visuais.

9. Comparação Técnica e Diferenciação

Em comparação com uma solução discreta (LED RGB separado + driver de corrente constante externo ou resistor + lógica de multiplexação), o 61-236-IC oferece vantagens significativas:

• Redução na quantidade de componentes:A integração de três LEDs e seus respectivos drivers em um único pacote economiza espaço na PCB e custos de montagem.
• Simplificação do controle:O protocolo de cadeia de margaridas de fio único reduz drasticamente a necessidade de GPIOs do MCU – apenas um pino é necessário para controlar centenas de LEDs, enquanto o controle PWM básico requer três pinos para cada LED RGB.
• Controle de corrente integrado:Fornece corrente estável e regulada para cada chip de LED, garantindo brilho e cor consistentes, independentemente de pequenas variações na tensão direta (Vf) entre LEDs individuais. Isso elimina a necessidade de resistores limitadores de corrente e as perdas de potência associadas.
• Atualização Síncrona:A função global de latch/reset permite que as mudanças de cor de toda a tela sejam perfeitamente sincronizadas, uma funcionalidade difícil de alcançar com LEDs discretos multiplexados.

A ponderação reside no custo unitário ligeiramente mais elevado por pixel e na dependência de protocolos de comunicação específicos.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 Quantos LEDs destes podem ser conectados em série no máximo?

O datasheet não especifica limites elétricos rígidos. Os limites reais são determinados pelos seguintes fatores:Temporização de dados: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.Distribuição de energia:Garantir que cada dispositivo na cadeia tenha tensão suficiente (5V) requer um projeto cuidadoso do barramento de energia e a configuração de múltiplos pontos de injeção.Requisito de Taxa de Atualização:Mais LEDs significam um tempo de atualização de quadro mais longo, o que pode se tornar perceptível se a taxa de atualização para conteúdo dinâmico cair abaixo de 60-100 Hz.

10.2 Posso acionar esses LEDs com um microcontrolador de 3.3V?

A folha de dados especifica uma tensão de entrada de nível alto mínima (VIH) de 3.3V. O nível lógico alto de 3.3V do microcontrolador atende exatamente a essa especificação mínima. No entanto, operar na borda da especificação não deixa margem para ruído. Em ambientes controlados com conexões curtas, pode funcionar. Para operação confiável, especialmente em cadeias mais longas ou ambientes ruidosos, é altamente recomendável usar um microcontrolador de 5V ou um conversor de nível (por exemplo, um MOSFET simples ou um CI dedicado) para converter o sinal de 3.3V em um sinal estável de 5V.

10.3 Por que há um limite de corrente de 5mA? Posso aumentar o brilho?

O limite de 5mA é determinado pelo design do driver de corrente constante interno e pelas características térmicas/elétricas do chip LED integrado. Exceder este valor absoluto máximo de corrente acarreta risco de superaquecimento do driver IC ou do chip LED, levando à atenuação acelerada do fluxo luminoso (escurecimento ao longo do tempo) ou a falhas catastróficas. O brilho deve ser controlado pelo ciclo de trabalho PWM de 8 bits (0-255), e não pelo aumento da corrente. Para necessidades de maior brilho, deve-se selecionar um produto LED diferente com uma especificação de corrente nominal mais alta.

11. Exemplo de Aplicação Prática

Cenário: Projetar um sinal curto de LED endereçável.O designer está criando um pequeno sinal com 50 pixels RGB controláveis independentemente, para exibir animações e texto.

1. Seleção de componentes:O 61-236-IC foi escolhido devido ao seu driver integrado, amplo ângulo de visão que garante boa visibilidade e controle simples em cadeia (daisy chain).
2. Projeto do PCB:O layout do PCB contém 50 pads para encapsulamentos P-LCC-6. As linhas de dados (Din/Do) são roteadas sequencialmente do conector do MCU para cada pixel. Utilize uma camada espessa de alimentação de 5V e uma camada de terra. Coloque um capacitor bulk de 100µF próximo ao ponto de entrada de alimentação e vários capacitores de desacoplamento de 0.1µF.
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. Montagem:Posicionar os componentes usando equipamento SMT de acordo com o perfil de soldagem por refluxo especificado. Após a montagem, testar a fita enviando vários padrões de cores para garantir que todos os pixels respondam correta e sincronizadamente.

Este exemplo destaca a eficiência do uso de um driver IC integrado em projetos de múltiplos pixels.

12. Princípio de Funcionamento

O 61-236-IC opera com base em um princípio de funcionamento simples e direto. Internamente, contém um registrador de deslocamento e um latch para cada canal de cor. O fluxo de dados serial recebido no pino Din é deslocado para um registrador de deslocamento de 24 bits, conforme o timing das bordas do sinal. Uma vez detectado um pulso de reset, o conteúdo do registrador de deslocamento é transferido em paralelo para três latches de retenção de 8 bits (um para vermelho, verde e azul). Esses valores armazenados controlam diretamente o ciclo de trabalho de três geradores PWM independentes. Cada gerador PWM aciona uma fonte de corrente constante conectada ao seu respectivo chip LED (vermelho, verde ou azul). A fonte de corrente constante garante que, quando o sinal PWM está em nível alto, o LED receba uma corrente estável de 5mA, independente de pequenas variações na tensão direta do LED. A combinação das três cores primárias moduladas por PWM em cada ponto produz a cor mista desejada. Os dados são simultaneamente deslocados para fora no pino Dout, permitindo que o mesmo fluxo de dados se propague para o próximo dispositivo na cadeia com atraso mínimo.

13. Tendências Tecnológicas

Dispositivos como o 61-236-IC representam uma abordagem madura e amplamente adotada no campo dos LEDs RGB endereçáveis. A tendência nesta área é em direção a uma maior integração e funcionalidades mais inteligentes:

• Maior profundidade de bits:Evolução de 8 bits por canal (256 níveis) para PWM de 10 bits, 12 bits e até 16 bits, para permitir gradientes de cor mais suaves e precisão de cores de nível profissional, especialmente em monitores de alta gama e iluminação arquitetônica.
• Memória Integrada e Padrões:Alguns drivers mais recentes incorporam memória interna para armazenar padrões ou animações de iluminação pré-programados, descarregando essa tarefa do controlador principal e permitindo operação autônoma.
• Maior Taxa de Dados e Protocolos:Adoção de protocolos de comunicação serial mais rápidos e robustos (como SDI com sinal diferencial) para suportar comprimentos de cabo maiores, maior contagem de pixels e taxas de atualização adequadas para vídeo de alta velocidade.
• Melhoria da Eficiência e Gerenciamento Térmico:Desenvolvimento de drivers mais eficientes para reduzir a potência perdida como calor, permitindo o uso de LEDs mais brilhantes ou encapsulamentos mais densos. Isso inclui design térmico avançado dentro do encapsulamento.
• Gama de cores estendida:Integra cores adicionais de LED além do RGB, como branco (W), âmbar (A) ou lima (L), para criar módulos RGBW ou RGBAW, capazes de produzir uma gama de cores mais ampla, incluindo brancos mais naturais e tons suaves.

Os princípios fundamentais de controle integrado e comunicação serial permanecem como base, mas os métodos de implementação continuam a evoluir para alcançar maior desempenho e novas aplicações.