SMD RGB LED 19-C47 डेटाशीट - 8-बिट PWM नियंत्रण - 5V बिजली आपूर्ति - पूर्ण रंग - तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

19-C47 एक कॉम्पैक्ट सरफेस माउंट डिवाइस (SMD) है जो तीन स्वतंत्र एलईडी चिप्स (लाल, हरा, नीला) और एक समर्पित 3-चैनल कॉन्स्टेंट करंट ड्राइवर IC को एकीकृत करता है। यह एकीकृत डिज़ाइन सटीक रंग मिश्रण और नियंत्रण को सक्षम बनाता है, जिससे यह उन अनुप्रयोगों में एक महत्वपूर्ण घटक बन जाता है जिनमें जीवंत, प्रोग्राम करने योग्य पूर्ण-रंग आउटपुट की आवश्यकता होती है। इसके मुख्य लाभ हैं माइक्रो पैकेज आकार, अंतर्निहित ड्राइवर के कारण सरलीकृत बाहरी सर्किटरी, और प्रत्येक रंग चैनल के लिए सटीक 8-बिट पल्स-विड्थ मॉड्यूलेशन (PWM) नियंत्रण।

1.1 मुख्य विशेषताएँ और लाभ

• एकीकृत ड्राइवर:एक अंतर्निहित 3-चैनल एलईडी ड्राइवर जिसमें रैखिक 8-बिट पीडब्लूएम नियंत्रण है, जो बाहरी पीडब्लूएम नियंत्रक के बिना बुनियादी रंग मिश्रण को सक्षम बनाता है।
• उच्च रंग गहराई:प्रत्येक RGB चिप को 256 ग्रे स्केल स्तरों (8-बिट) के माध्यम से नियंत्रित किया जा सकता है, जो 16 मिलियन से अधिक रंग (256^3) प्राप्त करने में सक्षम बनाता है।
• कॉम्पैक्ट SMD पैकेज:पारंपरिक लीड फ्रेम LED की तुलना में आकार काफी छोटा है, जो उच्च सर्किट बोर्ड घनत्व, अंतिम उत्पाद के आकार में कमी को सक्षम बनाता है और स्वचालित सतह माउंट असेंबली के लिए उपयुक्त है।
• अनुपालन:产品无铅，符合RoHS、欧盟REACH及无卤标准（Br <900ppm， Cl <900ppm， Br+Cl <1500ppm）。
• प्रक्रिया संगतता:मानक अवरक्त और वाष्प चरण रिफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के साथ संगत डिज़ाइन।

1.2 लक्षित अनुप्रयोग

यह घटक उन अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है जिन्हें गतिशील पूर्ण-रंग प्रकाश व्यवस्था और प्रदर्शन की आवश्यकता होती है।

• इनडोर और आउटडोर पूर्ण-रंग LED वीडियो डिस्प्ले और साइनेज।
• सजावटी एलईडी लाइट स्ट्रिप्स और आर्किटेक्चरल लाइटिंग।
• डैशबोर्ड, स्विच और प्रतीकों की बैकलाइटिंग।
• संचार उपकरणों में स्थिति संकेतक और बैकलाइट।
• सामान्य पूर्ण-रंग प्रकाश व्यवस्था अनुप्रयोग।

2. तकनीकी विशिष्टताएँ एवं गहन विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग और संचालन की शर्तें

ये पैरामीटर उन सीमा मूल्यों को परिभाषित करते हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुँचा सकते हैं। अनुशंसित स्थितियों में कार्य करने से विश्वसनीय प्रदर्शन सुनिश्चित होता है।

• पावर सप्लाई वोल्टेज (VDD):पूर्ण अधिकतम सीमा +4.2V से +5.5V है। अनुशंसित विशिष्ट कार्य वोल्टेज 5.0V है। 5.5V से अधिक वोल्टेज आंतरिक ड्राइवर IC को क्षतिग्रस्त कर सकता है।
• इनपुट वोल्टेज (VIN):लॉजिकल इनपुट पिन (DIN) का वोल्टेज -0.5V से VDD+0.5V के बीच रहना चाहिए। विश्वसनीय लॉजिक हाई स्तर की पहचान सुनिश्चित करने के लिए, विशिष्ट वोल्टेज 3.3V है, जबकि लॉजिक लो स्तर 0.3*VDD (5V VDD पर आमतौर पर 1.5V) से कम होना चाहिए।
• ESD संरक्षण:रेटिंग 2000V ह्यूमन बॉडी मॉडल (HBM) है। हालांकि यह बुनियादी परिचालन सुरक्षा प्रदान करता है, असेंबली प्रक्रिया के दौरान उचित ESD रोकथाम उपाय अभी भी आवश्यक हैं।
• तापमान सीमा:कार्यशील तापमान -20°C से +70°C तक है। भंडारण तापमान सीमा -40°C से +90°C तक है। सोल्डरिंग प्रोफाइल महत्वपूर्ण है: रिफ्लो सोल्डरिंग के दौरान पीक तापमान 10 सेकंड से अधिक के लिए 260°C से अधिक नहीं होना चाहिए, या हैंड सोल्डरिंग के दौरान 3 सेकंड से अधिक के लिए 350°C से अधिक नहीं होना चाहिए।

2.2 DC विद्युत विशेषताएँ

Ta=25°C, VDD=5V की स्थिति में मापा गया, ये विशेषताएँ डिवाइस के स्थिर स्थिति में विद्युत व्यवहार को परिभाषित करती हैं।

• पावर सप्लाई करंट (IDD):जब सभी LED आउटपुट बंद (PWM ड्यूटी साइकिल 0%) होते हैं, तो ड्राइवर IC का स्वयं का विशिष्ट बिजली खपत करंट 2.5 mA होता है। यह स्थिर करंट है।
• लॉजिक लेवल थ्रेशोल्ड:इनपुट वोल्टेज लेवल की पुष्टि करें: VIH (उच्च स्तर) का विशिष्ट मान 3.3V है, VIL (निम्न स्तर) का अधिकतम मान 0.3*VDD है।

2.3 टाइमिंग और डेटा संचार प्रोटोकॉल

यह डिवाइस 24-बिट डेटा (लाल, हरा, नीला - प्रत्येक चैनल के लिए 8 बिट) प्राप्त करने के लिए सीरियल कम्युनिकेशन प्रोटोकॉल का उपयोग करता है। त्रुटि-मुक्त डेटा ट्रांसमिशन के लिए टाइमिंग महत्वपूर्ण है।

• हाई-स्पीड मोड टाइमिंग:
  • T0H (0 कोड, हाई टाइम): 300ns ±80ns।
  • T0L (0 कोड, निम्न स्तर का समय): 900ns ±80ns।
  • T1H (1 कोड, उच्च स्तर का समय): 900ns ±80ns।
  • T1L (1 कोड, निम्न स्तर का समय): 300ns ±80ns।
  • RES (reset time): Data is latched by a low-level signal that must be greater than 50µs.
• Data format:एकल डिवाइस के लिए 24-बिट डेटा क्रमिक रूप से भेजें: आमतौर पर G7-G0, R7-R0, B7-B0 (क्रम भिन्न हो सकता है, कृपया प्रोटोकॉल विवरण जांचें)।
• कैस्केडिंग:कई डिवाइसों को डेज़ी-चेन तरीके से जोड़ा जा सकता है। एक डिवाइस का DOUT पिन अगले डिवाइस के DIN पिन से जुड़ा होता है। अपना 24-बिट डेटा प्राप्त करने के बाद, डिवाइस स्वचालित रूप से आगे के डेटा बिट्स को DOUT पर अग्रेषित कर देता है।
• डिज़ाइन विवरण:
  • सिग्नल अखंडता में सुधार के लिए डेटा लाइन पर RC फ़िल्टर और पुल-अप/पुल-डाउन रेसिस्टर (R1, सुझाव: 10kΩ से 100kΩ) का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।
  • बिजली आपूर्ति की स्थिरता और शोर प्रतिरोध सुनिश्चित करने के लिए VDD पिन के पास एक 0.1µF बायपास कैपेसिटर अवश्य लगाया जाना चाहिए।

3. ऑप्टोइलेक्ट्रिक विशेषताएँ और ग्रेडिंग सिस्टम

ये पैरामीटर LED चिप के प्रकाश उत्पादन और रंग विशेषताओं को परिभाषित करते हैं, जिन्हें 5mA की अग्र धारा (IF) और Ta=25°C की स्थिति में मापा जाता है।

3.1 ऑप्टिकल प्रदर्शन

• दीप्त तीव्रता (Iv):विशिष्ट प्रकाश उत्पादन रंग चिप के अनुसार भिन्न होता है:
  • लाल (RS): 70 mcd (न्यूनतम 28.5, अधिकतम 180)।
  • हरा (GH): 180 mcd (न्यूनतम 140, अधिकतम 360).
  • नीला (BH): 40 mcd (न्यूनतम 28.5, अधिकतम 72).
• दृष्टिकोण (2θ1/2):120 डिग्री चौड़ा दृष्टिकोण, जो व्यापक प्रकाश वितरण की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
• तरंगदैर्ध्य:
  • पीक वेवलेंथ (λp): रेड ~632nm, ग्रीन ~518nm, ब्लू ~468nm.
  • डोमिनेंट वेवलेंथ (λd): रेड 617.5-629.5nm, ग्रीन 525-540nm, ब्लू 465-475nm.
• स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ (Δλ):लाल ~20nm, हरा ~35nm, नीला ~25nm।

3.2 ग्रेडिंग प्रणाली विवरण

उत्पादन में रंग स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए, LED को उनकी चमक तीव्रता के आधार पर बिन किया जाता है। डिजाइनरों को सरणी में एक समान उपस्थिति के लिए आवश्यक बिन कोड निर्दिष्ट करना चाहिए।

• लाल (RS) ग्रेड:N (28.5-45 mcd), P (45-72 mcd), Q (72-112 mcd), R (112-180 mcd).
• हरा (GH) ग्रेड:R2 (140-180 mcd), S1 (180-225 mcd), S2 (225-285 mcd), T1 (285-360 mcd).
• नीला (BH) ग्रेडिंग:N (28.5-45 mcd), P (45-72 mcd).

Tolerance:Luminous intensity tolerance is ±11%, and dominant wavelength tolerance within the same bin is ±1nm.

4. Mechanical, Packaging and Assembly Information

4.1 Package Dimensions and Pin Definitions

यह डिवाइस एक कॉम्पैक्ट SMD पैकेज में आता है। सुझाया गया पैड लेआउट एक प्रारंभिक बिंदु है और विशिष्ट विनिर्माण प्रक्रिया के अनुसार अनुकूलित किया जाना चाहिए।

• पिन कार्य:
  1. DOUT:डेटा आउटपुट, अगले डिवाइस के DIN से कैस्केड करने के लिए उपयोग किया जाता है।
  2. VDD:पावर इनपुट (+5V)। इसके निकट एक 0.1µF बायपास कैपेसिटर रखने की आवश्यकता है।
  3. DIN:PWM नियंत्रण डेटा के लिए सीरियल डेटा इनपुट।
  4. GND:बिजली और डेटा का सामान्य ग्राउंड।

4.2 सोल्डरिंग और असेंबली गाइड

• रिफ्लो सोल्डरिंग प्रोफाइल:मानक प्रोफाइल के साथ संगत, पीक तापमान 260°C से अधिक न हो और 10 सेकंड से अधिक न रहे।
• करंट लिमिट: मुख्य बिंदु:एकीकृत ड्राइवर PWM इनपुट के आधार पर LED को स्थिर धारा नियंत्रण प्रदान करता है। हालांकि, बाहरी बिजली आपूर्ति वोल्टेज (VDD) स्थिर होना चाहिए। मामूली अधिक वोल्टेज के कारण ड्राइवर और LED के माध्यम से धारा में भारी वृद्धि हो सकती है, जिससे तत्काल जलने का कारण बन सकता है। उचित वोल्टेज विनियमन अत्यंत महत्वपूर्ण है।

4.3 नमी संवेदनशीलता और भंडारण

यह एक नमी संवेदनशील उपकरण (MSD) है।

• खोलने से पहले:सीलबंद नमीरोधी बैग को ≤30°C और ≤90% RH की स्थितियों में संग्रहित करें।
• खोलने के बाद:≤30°C और ≤60% RH स्थितियों में "शॉप फ्लोर लाइफ" 168 घंटे (7 दिन) है। यदि इस समय सीमा के भीतर उपयोग नहीं किया जाता है, तो अप्रयुक्त भागों को फिर से डिसिकेंट के साथ सील करना होगा।
• बेकिंग:यदि शेल्फ जीवन समाप्त हो गया है या आर्द्रता संकेतक कार्ड नमी दिखाता है, तो रिफ्लो प्रक्रिया के दौरान "पॉपकॉर्न" क्षति को रोकने के लिए वेल्डिंग से पहले बेकिंग आवश्यक है।

4.4 पैकेजिंग विनिर्देश

• टेप एंड रील:8 मिमी चौड़ी टेप पर पैक किया गया है, रील का व्यास 7 इंच है। प्रति रील 2000 टुकड़े होते हैं।
• लेबल जानकारी:रील लेबल में उत्पाद संख्या (P/N), मात्रा (QTY) और महत्वपूर्ण ग्रेडिंग कोड शामिल हैं: ल्यूमिनस तीव्रता ग्रेड (CAT), रंग/तरंगदैर्ध्य ग्रेड (HUE) और फॉरवर्ड वोल्टेज ग्रेड (REF)।

5. अनुप्रयोग डिज़ाइन विचार एवं सामान्य समस्याएँ

5.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिपथ

मूल अनुप्रयोग में एक 5V विनियमित बिजली आपूर्ति, एक माइक्रोकंट्रोलर (MCU) जो सटीक सीरियल प्रोटोकॉल उत्पन्न कर सकता है और जिसमें डिजिटल I/O पिन हैं, और LED शामिल हैं। MCU का I/O पिन पहले LED के DIN से जुड़ा होता है। एकाधिक LED के लिए, उन्हें डेज़ी-चेन तरीके से जोड़ा जाता है। प्रत्येक डिवाइस के VDD और GND के बीच एक 0.1µF सिरेमिक कैपेसिटर रखा जाता है। रिंगिंग को दबाने के लिए MCU के निकट डेटा लाइन पर एक रेसिस्टर (उदाहरण के लिए, 100Ω से 470Ω) श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है, हालांकि डेटाशीट RC फ़िल्टर के उपयोग की सलाह देती है।

5.2 Design Considerations

• पावर सप्लाई:एक अच्छी तरह से विनियमित 5V पावर सप्लाई का उपयोग करें। रिपल और शोर रंग एकरूपता और डेटा अखंडता को प्रभावित कर सकते हैं।
• डेटा लाइन अखंडता:लंबे केबल या डिवाइसों की लंबी श्रृंखला वाले मामलों में, सिग्नल क्षीणन हो सकता है। मजबूत संचार के लिए बफर चिप्स या डिफरेंशियल ड्राइवर के उपयोग पर विचार करें।
• थर्मल प्रबंधन:हालांकि ड्राइवर करंट को संभालता है, एलईडी गर्मी उत्पन्न करेगी। उच्च ड्यूटी साइकिल ऑपरेशन या उच्च परिवेशी तापमान के लिए, जंक्शन तापमान को सीमा के भीतर रखने के लिए पर्याप्त पीसीबी कॉपर फॉयल या हीट सिंकिंग सुनिश्चित करें।
• रंग अंशशोधन:बिनिंग भिन्नताओं के कारण, पेशेवर डिस्प्ले अनुप्रयोगों के लिए, सभी पिक्सेल के बीच एक समान व्हाइट पॉइंट और कलर गैमट प्राप्त करने के लिए 8-बिट पीडब्लूएम नियंत्रण के साथ रंग अंशशोधन चरण की आवश्यकता हो सकती है।

5.3 Frequently Asked Questions (Based on Technical Parameters)

• प्रश्न: प्रत्येक एलईडी चैनल के लिए अधिकतम धारा क्या है?उत्तर: डेटाशीट आंतरिक ड्राइवर द्वारा संचालित होने पर एलईडी की एक निश्चित फॉरवर्ड करंट (IF) निर्दिष्ट नहीं करती है। प्रकाश उत्पादन IF=5mA पर निर्दिष्ट किया गया है, जो संभवतः ड्राइवर द्वारा प्रत्येक चैनल के लिए निर्धारित धारा है। ड्राइवर का निरंतर-धारा डिज़ाइन एलईडी की सुरक्षा करता है, लेकिन पूर्ण अधिकतम VDD रेटिंग से अधिक नहीं होना चाहिए।
• प्रश्न: क्या मैं इस एलईडी को 3.3V माइक्रोकंट्रोलर से संचालित कर सकता हूँ?उत्तर: हाँ, आप कर सकते हैं। लॉजिक हाई इनपुट वोल्टेज (VIH) का विशिष्ट मान 3.3V है, जो 3.3V लॉजिक के साथ संगत है। हालाँकि, LED ड्राइवर के सही ढंग से काम करने के लिए कृपया सुनिश्चित करें कि VDD पावर सप्लाई 5V बनी रहे।
• प्रश्न: मैं कितने LEDs को कैस्केड कर सकता हूँ?उत्तर: सीमा डेटा रिफ्रेश रेट और सिग्नल इंटीग्रिटी पर निर्भर करती है। प्रत्येक डिवाइस थोड़ी सी प्रोपेगेशन डिले जोड़ता है। प्रति डिवाइस 24-बिट डेटा स्ट्रीम और लक्षित रिफ्रेश रेट (उदाहरण के लिए, 60Hz) के लिए, अधिकतम संख्या की गणना की जा सकती है। 800kbps क्लॉक का उपयोग करके, स्टैटिक प्रकाश व्यवस्था के लिए सैकड़ों डिवाइसों को कैस्केड किया जा सकता है, लेकिन वीडियो के लिए, उच्च रिफ्रेश दर की आवश्यकता के कारण यह संख्या कम हो जाती है।
• प्रश्न: बाईपास कैपेसिटर क्यों आवश्यक है?उत्तर: ड्राइवर IC, LED करंट को उच्च आवृत्ति (PWM) पर स्विच करता है। इससे VDD लाइन पर अचानक करंट स्पाइक्स उत्पन्न होते हैं। पास में लगा 0.1µF कैपेसिटर स्थानीय रूप से यह उच्च-आवृत्ति करंट प्रदान करता है, जिससे वोल्टेज ड्रॉप (जो IC रीसेट या फ्लिकरिंग का कारण बन सकती है) को रोका जाता है और विद्युतचुंबकीय हस्तक्षेप (EMI) कम होता है।

6. तकनीकी तुलना एवं उद्योग रुझान

6.1 मूल LED से अंतर

19-C47 का मुख्य अंतर इसका एकीकृत ड्राइवर है। तीन बाहरी करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर्स और एक बाहरी PWM कंट्रोलर (उदाहरण के लिए, तीन PWM पिन वाले MCU से) की आवश्यकता वाले डिस्क्रीट RGB LED की तुलना में, यह डिवाइस डिज़ाइन को सरल बनाता है। इसे केवल एक डेटा लाइन और पावर की आवश्यकता होती है, जो बड़े ऐरे के लिए आवश्यक MCU पिनों की संख्या और सॉफ़्टवेयर जटिलता को काफी कम कर देता है। कीमत थोड़ी अधिक घटक लागत और सीरियल प्रोटोकॉल के प्रबंधन की आवश्यकता है।

6.2 कार्य सिद्धांत

यह डिवाइस PWM डेटा को सीरियल-इन, पैरेलल-आउट शिफ्ट रजिस्टर सिद्धांत पर आधारित प्रक्रिया करता है। 24-बिट डेटा शब्द को क्लॉक सिग्नल द्वारा आंतरिक रजिस्टर में शिफ्ट किया जाता है। यह रजिस्टर प्रत्येक रंग के स्वतंत्र 8-बिट PWM जनरेटर को नियंत्रित करता है। PWM जनरेटर संबंधित LED चिप को चलाने वाले कॉन्स्टेंट करंट स्रोत को मॉड्यूलेट करता है। मानव आँख तेजी से स्विचिंग पल्स को इंटीग्रेट करती है, प्रत्येक प्राथमिक रंग की विशिष्ट चमक स्तर को समझती है, और ये चमक स्तर मिलकर अंतिम रंग बनाते हैं।

6.3 उद्योग प्रवृत्तियाँ

एड्रेसेबल एलईडी का रुझान उच्च एकीकरण, उच्च डेटा दर और बेहतर रंग प्रदर्शन की ओर है। 8-बिट पीडब्लूएम (इस डिवाइस की तरह) के बाद के उत्पादों में आमतौर पर 16-बिट या उच्चतर पीडब्लूएम होता है, ताकि अधिक स्मूद डिमिंग और बेहतर रंग सटीकता (कम चमक पर फ्लिकर या रंग पूर्वाग्रह को खत्म करना) हासिल की जा सके। प्रोटोकॉल तेज और अधिक मजबूत हो रहे हैं (उदाहरण के लिए, मैनचेस्टर एन्कोडिंग या डिफरेंशियल सिग्नलिंग का उपयोग करके)। उद्योग ड्राइवर आईसी के भीतर ग्लोबल ब्राइटनेस कंट्रोल और तापमान मुआवजे को एकीकृत करने की दिशा में भी बढ़ रहा है। 19-C47 कई मुख्यधारा के फुल-कलर लाइटिंग और डिस्प्ले एप्लिकेशन के लिए एक परिपक्व, लागत-प्रभावी समाधान का प्रतिनिधित्व करता है।