ورقة بيانات EL3534-RGBISE0391L-AM SMARTLED - الحجم 3.5x3.4x1.35 مم - الجهد 5 فولت - بروتوكول ISELED - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

مكون EL3534-RGBISE0391L-AM هو عنصر LED ذكي ومتكامل للغاية، مصمم لأنظمة الإضاءة الداخلية الحديثة للسيارات. يجمع بين شرائح LED الحمراء والخضراء والزرقاء (RGB) داخل حزمة SMARTLED واحدة، ويتميز بوجود دائرة سائق متكاملة تتواصل عبر بروتوكول ISELED. يبسط هذا التكامل تصميم النظام عن طريق تقليل عدد المكونات الخارجية وتمكين التحكم الرقمي الدقيق في اللون والمعايرة مباشرةً من المتحكم الدقيق.

تكمن الميزة الأساسية لهذا المنتج في امتثاله للمعايير الصارمة للسيارات، بما في ذلك تأهيل AEC-Q102 لمصباح LED وAEC-Q100 لدائرة السائق. تمت معايرته وفقًا لمعيار النقطة البيضاء D65 (CIE x=0.3127, y=0.3290)، مما يضمن إخراج لون ثابت ودقيق عبر دفعات الإنتاج، وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيقات الإضاءة الجمالية. السوق المستهدف الرئيسي هو شركات تصنيع السيارات الأصلية (OEMs) وموردي المستوى الأول الذين يطورون إضاءة المحيط، وإضاءة لوحة القيادة، وميزات الإضاءة الداخلية الأخرى التي تتطلب تغيير لون ديناميكي وموثوقية عالية.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية واللونية

يتم توصيف الأداء الضوئي للجهاز تحت ظروف اختبار محددة، عادةً عند درجة حرارة وسادة حرارية تبلغ 25 درجة مئوية. شدة الإضاءة النموذجية هي 410 مللي كانديلا للون الأحمر (الطول الموجي السائد 620 نانومتر)، و880 مللي كانديلا للأخضر (530 نانومتر)، و110 مللي كانديلا للأزرق (468 نانومتر). عند تشغيل الألوان الثلاثة في وقت واحد لإنتاج الضوء الأبيض، تكون شدة الإضاءة المجمعة النموذجية 1400 مللي كانديلا. ينطبق تسامح ±8٪ على قياسات شدة الإضاءة هذه. تسامح الطول الموجي السائد هو ±1 نانومتر، وتسامح إحداثيات اللون هو ±0.01، مما يضمن فرزًا دقيقًا للألوان.

يوفر الجهاز زاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة، مما يوفر إضاءة موحدة على مساحة واسعة. هذا مناسب للتطبيقات مثل أدلة الضوء أو الإضاءة المباشرة حيث تكون هناك حاجة لتوزيع ضوء متساوٍ.

2.2 الخصائص الكهربائية وواجهة الاتصال

يعمل الجهاز من مصدر جهد اسمي 5 فولت (VCC)، مع نطاق تشغيل موصى به من 4.5 فولت إلى 5.5 فولت. الحد الأقصى المطلق لجهد الإمداد هو 5.5 فولت. تدعم واجهة الاتصال التسلسلية بروتوكول ISELED. يمكن أن يعمل الاتصال المنبع (إلى المتحكم الدقيق المضيف) في وضع أحادي الطرف لتسهيل الاتصال، بمعدل بيانات (SIO1_P) يتراوح من 1.4 إلى 2.6 ميجاهرتز (نموذجي 2 ميجاهرتز). يستخدم الاتصال المصب (إلى الأجهزة الأخرى في سلسلة متتالية) وضعًا تفاضليًا. يكتشف الجهاز تلقائيًا وضع الاتصال (أحادي الطرف أو تفاضلي) على كل من الوصلات المنبع والمصب أثناء بدء التشغيل.

تيارات الأمام النموذجية لكل لون عند السطوع الكامل هي 12.5 مللي أمبير للأحمر، و9.5 مللي أمبير للأخضر، و7 مللي أمبير للأزرق، مما يؤدي إلى إجمالي تيار نموذجي يبلغ 26 مللي أمبير للضوء الأبيض. تيار الاستعداد النموذجي لدائرة السائق نفسها هو 1.2 مللي أمبير. يحدث إعادة ضبط عند التشغيل (POR) عند جهد VCC نموذجي يبلغ 4.2 فولت، بينما يتم تنشيط قفل الجهد المنخفض (UVLO) عند جهد VCC نموذجي يبلغ 3.3 فولت، لحماية الجهاز أثناء ظروف الطاقة غير المستقرة.

2.3 التصنيفات الحرارية والموثوقية

تم تصنيف الجهاز ليعمل عند درجة حرارة تقاطع (Tj) تصل إلى 125 درجة مئوية. نطاق درجة حرارة التشغيل المحيطة/نقطة اللحام الموصى به (Topr/Ts) هو من -40 درجة مئوية إلى +110 درجة مئوية، وهو معيار للمكونات من فئة السيارات. يتم تحديد المقاومة الحرارية من التقاطع إلى نقطة اللحام (Rth JS el) بحد أقصى 120 كلفن/واط. هذه المعلمة حاسمة لتصميم إدارة الحرارة لضمان بقاء درجة حرارة تقاطع LED ضمن الحدود الآمنة أثناء التشغيل.

من حيث الموثوقية، تم تصنيف الجهاز للحماية من الكهرباء الساكنة (ESD) حتى 2 كيلو فولت (نموذج جسم الإنسان). وهو متوافق مع RoHS وREACH وخالي من الهالوجين (Br<900 جزء في المليون، Cl<900 جزء في المليون، Br+Cl<1500 جزء في المليون). كما يتميز بمقاومة للكبريت مصنفة كـ A0، وهو أمر مهم لطول العمر في بيئات السيارات حيث يمكن للغازات المحتوية على الكبريت أن تسبب تآكل المكونات. مستوى حساسية الرطوبة (MSL) هو 2.

3. معلومات الميكانيكية والتغليف

يأتي الجهاز في حزمة سطحية مدمجة بقياس 3.5 مم طولاً، و3.4 مم عرضاً، و1.35 مم ارتفاعاً. يتكون تخطيط المسارات من 11 دبوساً. تشمل الدبابيس الوظيفية الرئيسية: الدبوس 1 (PRG5) لجهد البرمجة (متصل عادةً بـ GND)، الدبوسان 2 و3 (SIO1_N, SIO1_P) لواجهة الاتصال التسلسلية المنبع، الدبوسان 6 و7 (SIO2_P, SIO2_N) لواجهة الاتصال التسلسلية المصب، الدبوس 8 (VCC) لمصدر الجهد 5 فولت، والدبوسان 4 و5 (GND) للأرضي. الدبابيس 9 و10 و11 متصلة بأقطاب الكاثود لمصابيح LED الخضراء والحمراء والزرقاء على التوالي. من الميزات الملحوظة أنه يمكن استخدام دبابيس كاثود LED هذه لإضاءة مصابيح LED بشكل مستقل دون استخدام دائرة السائق المتكاملة، عن طريق تطبيق مسار تيار مناسب، مما يوفر مرونة للاختبار أو التطبيقات البسيطة.

4. إرشادات اللحام والتجميع

يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة لحام إعادة التدفق 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 30 ثانية، وهو متوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص القياسية. يجب على المصممين اتباع تخطيط التطبيق النموذجي المقدم في ورقة البيانات لضمان الأداء الكهربائي والحراري الأمثل. وهذا يشمل التوجيه المناسب لخطوط الاتصال التسلسلية التفاضلية وتوفير تخفيف حراري كافٍ لمسار الأرضي. يوصى بالسماح بوقت خمول قدره 150 ميكروثانية بعد بدء التشغيل قبل إرسال أوامر التهيئة إلى الجهاز.

5. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

5.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

التطبيق الأساسي هو الإضاءة الداخلية للسيارات. وهذا يشمل شرائط الإضاءة المحيطة في ألواح الأبواب، وأماكن القدمين، ووحدة التحكم المركزية؛ الإضاءة الخلفية للمفاتيح والضوابط؛ وإضاءة الزخرفة التزيينية. يتيح بروتوكول ISELED ربط أجهزة متعددة في سلسلة متتالية، مما يسمح لمتحكم دقيق واحد بالتحكم في سلسلة طويلة من مصابيح LED مع إمكانية عنونة فردية، مما يبسط تصميم حزم الأسلاك.

5.2 اعتبارات التصميم

• مصدر الطاقة:تأكد من وجود مصدر جهد 5 فولت مستقر ومنخفض الضوضاء، حيث أن الجهاز يتضمن دوائر تناظرية ورقمية حساسة. ضع في الاعتبار تيار الاندفاع أثناء بدء التشغيل لسلسلة من الأجهزة.
• الإدارة الحرارية:احسب أقصى تبديد للطاقة (P = Vf * If) لحالة الاستخدام المقصودة وتأكد من أن تصميم اللوحة المطبوعة (PCB) يوفر مسار مقاومة حرارية منخفض لتبديد الحرارة، مع الحفاظ على درجة حرارة التقاطع أقل من 125 درجة مئوية. يجب لحام الوسادة الحرارية بشكل صحيح على مساحة نحاسية على اللوحة المطبوعة.
• سلامة الإشارة:لسلاسل متتالية أطول أو في بيئات سيارات صاخبة، اتبع أفضل الممارسات لتوجيه أزواج الخطوط التفاضلية (SIO2_P/N) للحفاظ على سلامة الإشارة.
• البرمجيات:يجب على المتحكم الدقيق المضيف تنفيذ مكدس بروتوكول ISELED لتهيئة وعنونة وإرسال بيانات اللون إلى سلسلة LED بشكل صحيح.

6. المقارنة التقنية والتمييز

بالمقارنة مع مصابيح LED RGB المنفصلة التقليدية مع دوائر سائق منفصلة، يقدم EL3534-RGBISE0391L-AM تكاملاً كبيراً. المميز الرئيسي هو دائرة السائق المدمجة المتوافقة مع ISELED، والتي تتعامل مع معايرة اللون، وتصحيح جاما، والاتصال، مما يخفف العبء عن هذه المهام من المتحكم الدقيق للنظام الرئيسي. يؤدي هذا إلى عدة مزايا: تقليل قائمة مواد النظام (BOM)، وتبسيط تخطيط اللوحة المطبوعة، وضمان اتساق اللون دون فرز يدوي، وسهولة التوسع في تكوينات السلسلة المتتالية. تضمن بيانات المعايرة المتكاملة المخزنة في كل جهاز إعادة إنتاج اللون المطلوب بدقة، بغض النظر عن الاختلافات في تصنيع LED.

7. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني استخدام هذا المصباح LED مع دبوس GPIO قياسي لمتحكم دقيق بجهد 3.3 فولت؟

ج: يتم تحديد مستويات منطق واجهة الاتصال التسلسلية بالنسبة لمصدر الجهد 5 فولت الخاص بها (VCC). بالنسبة لوضع المنبع أحادي الطرف، VIH هو 1.20 فولت كحد أدنى وVIL هو 1.14 فولت كحد أقصى. يجب أن يكون ناتج CMOS بجهد 3.3 فولت (عادةً ~3.3 فولت للحالة المرتفعة) متوافقاً، ولكن من الضروري التحقق من أن مستويات الجهد الفعلية تفي بمواصفات ورقة البيانات تحت جميع الظروف.

س: كيف يمكنني إنشاء ألوان أخرى غير الأحمر والأخضر والأزرق والأبيض؟

ج: يتم توليد جميع الألوان عن طريق التحكم رقمياً في دورة عمل تعديل عرض النبضة (PWM) لكل قناة من قنوات الأحمر والأخضر والأزرق عبر بروتوكول ISELED. عن طريق إرسال قيم RGB مختلفة (مثل 255، 150، 0 للبرتقالي)، يقوم السائق المتكامل بخلط إخراج الضوء لإنتاج اللون المطلوب.

س: ما هو الغرض من دبوس PRG5؟

ج: يتم استخدام دبوس PRG5 لبرمجة أو المعايرة المصنعية لدائرة السائق الداخلية. للتشغيل العادي، يجب توصيله بالأرضي (GND). قد يؤدي تركه عائماً أو توصيله بشكل غير صحيح إلى سلوك غير متوقع.

س: كم عدد مصابيح LED هذه التي يمكن توصيلها في سلسلة متتالية؟

ج: لا تحدد ورقة البيانات عدداً أقصى. عادةً ما يتم تحديد الحد من خلال متطلبات معدل تحديث البيانات الإجمالي (يزداد زمن الانتقال مع طول السلسلة)، وقدرة التيار لمصدر الطاقة، وقدرة سائق الجهاز الأول على نقل البيانات بشكل صحيح عبر السلسلة بأكملها دون تدهور الإشارة.

8. مثال عملي لحالة الاستخدام

فكر في تصميم نظام إضاءة محيطية لوحة باب سيارة. يمكن توجيه زوج واحد من الأسلاك (للبيانات التفاضلية) وأسلاك الطاقة/الأرضي على طول الباب. يمكن توصيل ما يصل إلى 20 جهاز EL3534 في سلسلة متتالية ووضعها فعلياً خلف دليل ضوء. يرسل المتحكم الدقيق المضيف، الموجود في وحدة الباب أو وحدة تحكم الهيكل، دفق بيانات واحد. يقرأ كل مصباح LED في السلسلة بيانات اللون المخصصة له من الدفق. يتيح ذلك تأثيرات ديناميكية مثل موجة لون تتحرك على طول الباب، أو عرض جميع مصابيح LED لنفس اللون المحدد، مع الحد الأدنى من تعقيد الأسلاك. تضمن المعايرة المتكاملة تطابق اللون الأحمر على باب السائق تماماً مع الأحمر على باب الراكب، حتى لو كانت مصابيح LED من دفعات إنتاج مختلفة.

9. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز على مبدأ الأمر الرقمي. يرسل المتحكم الدقيق المضيف إطارات بيانات وفقاً لبروتوكول ISELED. تحتوي هذه الإطارات على معلومات عنونة وبيانات اللون (قيم RGB). تستقبل وحدة الاتصال المتكاملة في كل جهاز الإطار من جانب المنبع. إذا تطابق العنوان، تقوم الوحدة الرئيسية بمعالجة الأمر، والذي يتضمن عادةً تحديث مولدات PWM للقنوات الثلاث لمصابيح LED. ثم تنظم برامج تشغيل PWM التيار إلى شرائح LED الحمراء والخضراء والزرقاء على التوالي، للتحكم في سطوعها. يمكن للجهاز أيضاً تمرير البيانات إلى الجهاز المصب، مما يتيح طوبولوجيا السلسلة المتتالية. يسمح اكتشاف وضع الخط التلقائي للنظام بتكوين نفسه، وتحديد الجهاز الأول والأخير في السلسلة.

10. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

يمثل EL3534-RGBISE0391L-AM الاتجاه في إضاءة السيارات نحو مزيد من التكامل والذكاء. يتطلب الانتقال من الإضاءة البسيطة (تشغيل/إيقاف) إلى إضاءة المحيط الديناميكية والشخصية مكونات يمكن التحكم فيها رقمياً، ومتسقة، وموثوقة. تم تطوير بروتوكولات مثل ISELED خصيصاً لبيئات السيارات لضمان اتصال قوي. قد تشمل التطورات المستقبلية مستويات أعلى من التكامل، مثل دمج أجهزة استشعار الضوء للتحكم في السطوع التكيفي داخل نفس الحزمة، أو دعم مساحات لونية أكثر تطوراً. يظل التركيز على تلبية موثوقية فئة السيارات (AEC-Q)، وتقليل تعقيد النظام، وتمكين إمكانيات تصميم جديدة لداخلية المركبات.