61-236-IC 顶部发光RGB LED驱动器规格书 - P-LCC-6封装 - 5V供电 - 120°视角 - 简体中文技术文档

1. 产品概述

61-236-IC是一款高度集成的表面贴装LED驱动器，专为全彩RGB应用而设计。它将三个独立的LED芯片（红、绿、蓝）与一个专用控制IC集成在单个P-LCC-6封装内。这种集成简化了PCB设计，无需为每个颜色通道配备外部驱动元件。该器件专为需要鲜艳混色、动态灯光效果以及紧凑外形下可靠性能的应用而设计。

1.1 核心优势与目标市场

61-236-IC的主要优势在于其系统级简洁性。它采用单线数据传输协议，与传统并行RGB LED接口相比，显著减少了来自微控制器或主控制器所需的控制线数量。这使其成为可扩展设计的成本效益解决方案。其通过内部反射器和透明树脂实现的120度宽视角，确保了均匀的光分布，使其成为导光管应用以及多角度可见性至关重要的装饰照明的理想选择。

目标市场包括室内外全彩LED显示屏、装饰和建筑照明灯带、游戏外设，以及任何需要可寻址、多色LED点的应用。该器件符合RoHS、REACH和无卤标准，确保其满足严格的国际环境与安全法规。

2. 深入技术参数分析

本节详细分解了器件在规定条件下的工作极限和性能特征。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。不保证在此极限下或超过此极限的操作。

• 电源电压 (Vdd):4.2V 至 5.5V。这定义了内部控制电路的工作电压范围。通常使用稳定的5V电源。
• 输出电压 (Vout):17V。这是驱动器输出级能承受的最大电压，与LED正向电压相关。
• 输入电压 (Vin):-0.5V 至 Vdd+0.5V。这规定了数据输入 (Din) 和设置引脚的安全电压范围，以防止闩锁或损坏。
• LED输出电流 (Iout):5 mA。这是每个颜色通道（红、绿、蓝）的最大恒定电流。超过此电流可能导致LED性能退化或失效。
• 工作温度 (Topr):-25°C 至 +85°C。器件可靠工作的环境温度范围。
• 存储温度 (Tstg):-40°C 至 +90°C。器件未通电时的安全温度范围。
• ESD (静电放电):2000V (人体模型)。表明静电防护等级，建议在组装过程中小心处理。
• 焊接温度 (Tsol):回流焊：最高260°C，持续10秒；手工焊：最高350°C，持续3秒。这是PCB组装的关键参数，以避免对封装或芯片造成热损伤。

2.2 光电特性

在Ta=25°C、每通道IF=5mA条件下测量，这些参数定义了光输出和颜色特性。

• 发光强度 (Iv):
  • 红色 (RQH): 90 mcd (最小值) 至 280 mcd (最大值)。
  • 绿色 (GR): 280 mcd (最小值) 至 900 mcd (最大值)。
  • 蓝色 (BY): 71 mcd (最小值) 至 224 mcd (最大值)。
  适用±11%的容差。较大的范围表明使用了分档系统，器件根据输出强度进行分类。
• 视角 (2θ1/2):120 度 (典型值)。定义为发光强度降至其峰值一半时的全角。宽视角是一个关键特性。
• 主波长 (λd):
  • 红色 (RQH): 617.5 nm 至 629.5 nm。
  • 绿色 (GR): 525 nm 至 540 nm。
  • 蓝色 (BY): 462 nm 至 474 nm。
  适用±1nm的容差。这些范围定义了主色点，同样受分档影响。

2.3 电气特性

定义于Ta=-20~+70°C, Vdd=4.5~5.5V, Vss=0V。

• 输出电流 (IOL):5 mA (典型值)。提供给每个LED的调节电流。
• 输入电流 (II):±1 μA (最大值)。数据输入引脚极低的漏电流。
• 输入电压逻辑电平:
  • VIH (逻辑高电平): 最小值 3.3V。
  • VIL (逻辑低电平): 最大值 0.3*Vdd (例如，Vdd=5.5V时为1.65V)。
  这些是TTL兼容电平，适合与大多数5V微控制器接口。
• 迟滞电压 (VH):0.35V (典型值)。通过在高、低电平切换阈值之间创建电压间隙，为数据输入提供抗噪能力。
• 动态功耗电流 (IDDdyn):2.5 mA (典型值)。内部控制逻辑在数据传输和PWM操作期间消耗的电流。

3. 分档系统说明

规格书暗示了一个多参数分档系统，以确保生产应用中的颜色和亮度一致性。虽然未在单一表格中明确详述，但可以从参数范围推断出以下分档：

• 发光强度 (CAT):器件根据每个颜色（红、绿、蓝）的测量光输出 (mcd) 进行分类。这对于在显示屏或灯带中的多个单元间实现均匀亮度至关重要。
• 主波长 (HUE):LED根据其峰值波长 (nm) 进行分档。这确保了组装中所有器件间一致的色点（例如，相同的红色或蓝色色调），这对于精确混色和显示质量至关重要。
• 正向电压 (REF):虽然未在主表中列出，但包装材料部分提到了“正向电压等级”，表明芯片也可能根据其正向电压 (Vf) 特性进行分类，以确保在串联/并联串中均匀分配功率。

订购时，通常可以请求特定的分档代码 (CAT, HUE, REF) 以匹配应用要求。

4. 性能曲线分析

规格书包含典型的性能曲线，提供了超越单点规格的行为洞察。

4.1 光谱分布

提供的图表显示了红色 (RQH)、绿色 (GR) 和蓝色 (BY) 芯片在整个可见光谱范围内的相对发光强度。关键观察点：

• 每条曲线都显示了一个与其主波长相对应的明显、狭窄的峰值，证实了良好的色彩饱和度。
• 红色发射集中在较长波长区域 (~620-630nm)，绿色在中段 (~525-540nm)，蓝色在较短波长区域 (~462-474nm)。
• 颜色光谱之间的重叠极小，这有利于在混色时创建宽广的色域。

4.2 辐射模式

“辐射特性图”说明了光的空间分布。像这种宽视角LED的曲线通常是宽且类似朗伯型（余弦分布），证实了120度的规格。当直接沿轴向（0度）观察时强度最高，并向边缘（±60度）平滑递减。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸与引脚配置

该器件采用P-LCC-6（塑料有引线芯片载体，6引脚）封装。详细的尺寸图规定了长度、宽度、高度、引脚间距和焊盘尺寸，一般公差为±0.1mm。此信息对于PCB焊盘设计至关重要。

引脚定义:

1. Vss:内部电路的接地连接。
2. NA:未连接 / 无内部连接。
3. Di:控制数据信号输入。接收串行数据流。
4. Do:控制数据信号输出。将数据流传送到菊花链中的下一个器件。
5. NA:未连接 / 无内部连接。
6. Vdd:正电源输入 (4.2V 至 5.5V)。

引脚配置对称，有助于PCB布局。引脚1通常由封装上的圆点或切角标记。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

规格书提供了特定的无铅回流焊温度曲线：

• 预热:150–200°C，持续60–120秒。最大升温速率：3°C/秒。
• 回流（高于液相线）:温度必须超过217°C，持续60–150秒。峰值温度不得超过260°C，且高于260°C的时间不得超过10秒。
• 冷却:最大降温速率：6°C/秒。高于255°C的时间应不超过30秒。

关键注意事项:回流焊不应超过两次，以避免对封装和引线键合造成过度的热应力。

6.2 存储与湿度敏感性

该器件包装在带有干燥剂的防潮屏障袋中。

• 开封前:存储在≤30°C和≤90%相对湿度 (RH) 条件下。
• 车间寿命:打开密封袋后，必须在24小时内于车间条件下（通常约30°C/60%RH）完成焊接。
• 烘烤:如果袋子开封超过24小时，或者干燥剂指示剂显示饱和，则需要在60°C ±5°C下烘烤24小时，以去除吸收的湿气，防止回流焊过程中出现“爆米花”现象（封装开裂）。

6.3 注意事项

• 电流限制:内部驱动器提供恒定电流。然而，Iout的绝对最大额定值为5mA。应用电路必须确保工作条件不超过此限制。在正常的5V操作下，驱动器本身不需要外部串联电阻进行限流，但必须注意电源设计。
• 机械应力:在焊接或处理过程中避免对封装施加机械应力。组装后不要在元件附近弯曲PCB。

7. 包装与订购信息

7.1 卷盘与载带规格

元件以压花载带形式提供，卷绕在卷盘上，用于自动贴片组装。

• 包装数量:每卷800片。
• 提供了卷盘尺寸、载带凹槽尺寸（宽度、间距、深度）和覆盖带规格的详细图纸，以确保与SMT设备的兼容性。

7.2 标签信息

卷盘标签包含用于可追溯性和正确组装的关键信息：

• 客户料号 (CPN)
• 制造商料号 (P/N): 例如，61-236-ICRQHGRBYC-A 05-ET-CS
• 数量 (QTY)
• 分档代码: CAT (强度), HUE (波长), REF (电压)
• 批号 (LOT No.) 用于追溯

8. 应用设计建议

8.1 典型应用电路

规格书展示了一个标准的5V应用电路。微控制器 (MCU) 或专用控制器将串行数据发送到第一个LED驱动器的Din引脚。每个驱动器的Dout引脚连接到下一个的Din引脚，形成菊花链。单个电源 (5V) 为所有Vdd引脚供电，所有Vss引脚连接到地。建议在靠近MCU的数据线上使用一个小型RC滤波器（例如，100Ω电阻和100nF电容），以抑制高频噪声并改善信号完整性，特别是在较长的链或嘈杂的环境中。

8.2 数据协议与时序

该器件使用专有的单线归零协议。

• 数据帧:每个器件24位，组织为8位绿色、8位红色和8位蓝色 (G7-G0, R7-R0, B7-B0)。这允许每个颜色通道有256个强度等级 (0-255)。
• 位时序:
  • 逻辑 '0': 高电平时间 (T0H) = 0.30 µs ±80ns，低电平时间 (T0L) = 0.90 µs ±80ns。
  • 逻辑 '1': 高电平时间 (T1H) = 0.90 µs ±80ns，低电平时间 (T1L) = 0.30 µs ±80ns。
  • 逻辑'0'和'1'的总位周期均为1.2 µs，数据速率约为833 kHz。
• 复位/锁存信号:Din线上的低电平脉冲持续时间超过50 µs (RES) 表示一个数据帧的结束。接收到此复位信号后，链中的所有器件同时将它们刚刚接收到的24位数据锁存到其输出寄存器中，并更新PWM输出。这确保了显示屏中的所有LED同步更新，防止数据刷新期间的“重影”或“彩虹”效应。

控制器需要生成精确的时序，通常使用硬件定时器或专用外设（如特定模式下的SPI或精心设计的延时循环进行位操作）。

8.3 长链设计考量

对于许多器件串联的应用（例如，长LED灯带）：

• 电源注入:必须沿链在多个点注入5V电源，以防止电压下降，这可能导致远离电源的LED变暗或颜色偏移。使用粗的电源走线或单独的电源线。
• 数据信号完整性:长的数据线可能遭受信号劣化（上升/下降时间延长、振铃）。在驱动器输入端使用缓冲IC或低值串联电阻（例如，33-100Ω）有助于匹配阻抗并减少反射。
• 刷新率:总更新时间 = (LED数量 * 24位 * 1.2 µs) + 复位时间。对于100个LED的链，约为~2.88 ms + ~0.05 ms = ~2.93 ms，允许刷新率超过300 Hz，这对于大多数视觉应用来说已经足够。

9. 技术对比与差异化

与分立解决方案（单独的RGB LED + 外部恒流驱动器或电阻 + 多路复用逻辑）相比，61-236-IC提供了显著优势：

• 元件数量减少:将三个LED及其驱动器集成到一个封装中，节省PCB空间和组装成本。
• 控制简化:单线菊花链协议极大地减少了MCU GPIO的需求——仅需一个引脚即可控制数百个LED，而基本的PWM控制每个RGB LED需要三个引脚。
• 集成电流控制:为每个LED芯片提供稳定、调节的电流，确保一致的亮度和颜色，不受单个LED之间微小正向电压 (Vf) 变化的影响。这消除了对限流电阻的需求以及相关的功率损耗。
• 同步更新:全局锁存/复位功能使得整个显示屏的颜色变化能够完美同步，这是多路复用的分立LED不易实现的功能。

权衡之处在于每个像素的单元成本略高，并且依赖于特定的通信协议。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 这些LED最多可以串联多少个？

规格书中没有规定硬性的电气限制。实际限制由以下因素决定： 1.数据时序: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.电源分配:确保链中每个器件有足够的电压 (5V) 需要精心设计电源总线，并设置多个注入点。 3.刷新率要求:更多的LED意味着更长的帧更新时间，如果动态内容的刷新率降至60-100 Hz以下，可能会变得明显。

10.2 我可以用3.3V微控制器驱动这些LED吗？

规格书规定最小高电平输入电压 (VIH) 为3.3V。来自微控制器的3.3V逻辑高电平正好满足此最小规格。然而，在规格的边缘操作没有噪声余量。在连接短、受控的环境中，可能可以工作。为了可靠运行，特别是在较长的链或嘈杂的环境中，强烈建议使用5V微控制器或电平转换器（例如，简单的MOSFET或专用IC）将3.3V信号转换为稳定的5V信号。

10.3 为什么有5mA的电流限制？我能提高亮度吗？

5mA的限制是由内部恒流驱动器的设计以及集成LED芯片的热/电特性决定的。超过此绝对最大额定值有过热驱动器IC或LED芯片的风险，导致光通量加速衰减（随时间变暗）或灾难性故障。亮度应通过8位PWM占空比 (0-255) 控制，而不是通过增加电流。对于更高亮度的需求，应选择具有更高电流额定值的不同LED产品。

11. 实际应用示例

场景：设计一个短的可寻址LED标志。设计师正在创建一个带有50个独立可控RGB像素的小型标志，用于显示动画和文本。

1. 元件选择:选择61-236-IC是因为其集成驱动器、宽视角确保良好可见性以及简单的菊花链控制。
2. PCB设计:PCB布局包含50个P-LCC-6封装的焊盘。数据线 (Din/Do) 从MCU连接器依次布线到每个像素。使用厚的5V电源层和地层。在电源入口点附近放置一个100µF的大容量电容和几个0.1µF的去耦电容。
3. 固件: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. 组装:使用SMT设备按照指定的回流焊曲线放置元件。组装后，通过发送各种颜色图案测试标志，确保所有像素正确且同步响应。

此示例突显了在多像素设计中使用集成驱动器IC的效率。

12. 工作原理

61-236-IC基于一个简单直接的工作原理运行。内部包含一个移位寄存器和每个颜色通道的锁存器。在Din引脚上接收到的串行数据流根据信号边沿的时序被移入一个24位移位寄存器。一旦检测到复位脉冲，移位寄存器的内容被并行传输到三个8位保持锁存器（红、绿、蓝各一个）。这些锁存值直接控制三个独立PWM发生器的占空比。每个PWM发生器驱动连接到其各自LED芯片（红、绿或蓝）的恒流源。恒流源确保当PWM信号为高电平时，LED接收到稳定的5mA电流，不受LED正向电压微小变化的影响。每个点上三个PWM调制的原色组合产生所需的混合颜色。数据同时被移位输出到Dout引脚，允许相同的数据流以最小延迟传播到链中的下一个器件。

13. 技术趋势

像61-236-IC这样的器件代表了可寻址RGB LED领域成熟且广泛采用的方法。该领域的趋势是朝着更高集成度和更智能的功能发展：

• 更高位深:从每通道8位 (256级) 向10位、12位甚至16位PWM发展，以实现更平滑的颜色渐变和专业级色彩精度，特别是在高端显示屏和建筑照明中。
• 集成内存与图案:一些较新的驱动器包含内置内存，用于存储预编程的照明图案或动画，将此任务从主控制器卸载，实现独立运行。
• 更高数据速率与协议:采用更快、更稳健的串行通信协议（如差分信号的SDI），以支持更长的线缆长度、更高的像素数和适合高速视频的刷新率。
• 改进效率与热管理:开发效率更高的驱动器以减少作为热量损失的功率，允许使用更亮的LED或更密集的封装。这包括封装内部的高级热设计。
• 扩展色域:集成超越RGB的额外LED颜色，如白色 (W)、琥珀色 (A) 或青柠色 (L)，以创建RGBW或RGBAW模块，能够产生更广泛的颜色范围，包括更自然的白色和柔和色调。

集成控制和串行通信的核心原则仍然是基础，但实现方式持续演进，以实现更高性能和新的应用。