आईसी इनबिल्ट एसएमडी आरजीबी एलईडी डेटाशीट - कॉन्स्टेंट करंट कंट्रोल - 5V - 65mA - व्हाइट डिफ्यूज़ लेंस

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ एक सतह-माउंट RGB LED घटक की विशिष्टताओं का विस्तार से वर्णन करता है जो नियंत्रण सर्किट और RGB चिप को एक ही पैकेज में एकीकृत करता है। यह एकीकृत डिज़ाइन एक पूर्ण, स्वतंत्र रूप से एड्रेस करने योग्य पिक्सेल बनाता है जो बाहरी ड्राइवर सर्किटरी के बिना निरंतर धारा संचालन को सक्षम बनाता है। यह उपकरण स्वचालित PCB असेंबली के लिए डिज़ाइन किया गया है और विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में सीमित स्थान वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।

1.1 मुख्य लाभ एवं लक्षित बाजार

इस घटक का मुख्य लाभ इसका एकीकृत डिज़ाइन है। अंतर्निहित 8-बिट ड्राइवर IC के माध्यम से, यह लाल, हरे और नीले प्रत्येक चिप को निरंतर-धारा PWM नियंत्रण प्रदान करता है। इससे प्रत्येक मूल रंग 256 स्तरों की चमक प्राप्त कर सकता है, जिससे 1.67 करोड़ से अधिक विभिन्न रंगों का मिश्रण संभव होता है। एकाधिक इकाइयों के बीच सिग्नल ट्रांसमिशन सिंगल-वायर कैस्केड पोर्ट द्वारा सरल बना दिया गया है। मुख्य विशेषताओं में RoHS अनुपालन, स्वचालित प्लेसमेंट उपकरणों के साथ संगत पैकेजिंग और इन्फ्रारेड रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के लिए उपयुक्तता शामिल है। इसके लक्षित अनुप्रयोग संचार उपकरण, कार्यालय स्वचालन, घरेलू उपकरण, औद्योगिक उपकरण, स्थिति संकेतक, फ्रंट पैनल बैकलाइट, फुल-कलर मॉड्यूल, सजावटी प्रकाश व्यवस्था और इंडोर वीडियो डिस्प्ले जैसे क्षेत्रों को शामिल करते हैं।

2. तकनीकी मापदंड: गहन एवं वस्तुनिष्ठ विश्लेषण

2.1 Absolute Maximum Ratings

इन सीमाओं से परे संचालन से डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। पूर्ण अधिकतम रेटिंग परिवेश के तापमान (Ta) 25°C पर निर्दिष्ट है।

• पावर कंजम्पशन (P):358 mW। यह पैकेज द्वारा डिसिपेट की जा सकने वाली अधिकतम कुल पावर है।
• पावर सप्लाई वोल्टेज रेंज (VDD):+4.2V से +5.5V। अंतर्निहित IC को सामान्य रूप से कार्य करने के लिए इस वोल्टेज सीमा की आवश्यकता होती है।
• कुल DC अग्र धारा (IF):65 mA। यह RGB चिप संयोजन को प्रदान की जा सकने वाली अधिकतम कुल धारा है।
• कार्य तापमान सीमा:-40°C से +85°C।
• भंडारण तापमान सीमा:-40°C से +100°C।

2.2 प्रकाशीय विशेषताएँ

प्रकाशीय प्रदर्शन Ta=25°C, VDD=5V और सभी रंग चैनलों को अधिकतम चमक (8'b11111111) पर सेट करने की स्थिति में मापा गया है।

• प्रकाश उत्सर्जन तीव्रता (Iv):
  • लाल (AlInGaP): 340 mcd (न्यूनतम), 800 mcd (अधिकतम)
  • हरा (InGaN): 600 mcd (न्यूनतम), 1500 mcd (अधिकतम)
  • नीला (InGaN): 150 mcd (न्यूनतम), 360 mcd (अधिकतम)
• देखने का कोण (2θ1/2):120 डिग्री (विशिष्ट मान)। यह वह पूर्ण कोण है जब उत्सर्जन तीव्रता अक्षीय तीव्रता की आधी हो जाती है।
• प्रमुख तरंगदैर्ध्य (λd):
  • लाल: 615 nm से 630 nm
  • हरा: 520 nm से 535 nm
  • नीला: 460 nm से 475 nm

2.3 विद्युत विशेषताएँ

विद्युत मापदंड परिवेश तापमान सीमा -20°C से +70°C और बिजली आपूर्ति वोल्टेज (VDD) सीमा 4.2V से 5.5V के भीतर निर्दिष्ट हैं।

• IC आउटपुट करंट (IF):प्रत्येक रंग चैनल (लाल, हरा, नीला अलग-अलग) के लिए 20 mA (सामान्य मान)। यह अंतर्निहित ड्राइवर द्वारा निर्धारित एक स्थिर धारा मान है।
• इनपुट वोल्टेज स्तर:
  • उच्च-स्तरीय इनपुट वोल्टेज (VIH): DIN और अन्य नियंत्रण पिन के लिए, न्यूनतम 2.7V से अधिकतम VDD।
  • निम्न-स्तरीय इनपुट वोल्टेज (VIL): न्यूनतम 0V से अधिकतम 1.0V।
• IC ऑपरेटिंग करंट (IDD):जब सभी LED डेटा '0' (बंद स्थिति) पर सेट हो, तो विशिष्ट मान 1.5 mA है।

2.4 डेटा ट्रांसमिशन टाइमिंग

अंतर्निहित IC एक विशिष्ट सीरियल कम्युनिकेशन प्रोटोकॉल का उपयोग करता है। एक बिट का कुल चक्र (TH + TL) 1.2μs ±300ns है।

• T0H (0 कोड, हाई-लेवल समय):300 ns ±150ns
• T0L (0 कोड, निम्न स्तर का समय):900 ns ±150ns
• T1H (1 कोड, उच्च स्तर का समय):900 ns ±150ns
• T1L (1 बिट, निम्न स्तर का समय):300 ns ±150ns
• RES (रीसेट समय):>250 μs。DIN引脚上的低电平信号持续时间超过此值将复位IC。

3. ग्रेडिंग सिस्टम विवरण

यह उत्पाद रंग एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए CIE क्रोमैटिसिटी निर्देशांक पर आधारित एक बिनिंग सिस्टम का उपयोग करता है। बिन को CIE 1931 (x, y) क्रोमैटिसिटी डायग्राम पर एक चतुर्भुज द्वारा परिभाषित किया गया है। प्रदान की गई तालिका बिन कोड (A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2, C3) और उनके चार कोने बिंदुओं (Point1 से Point4) के (x, y) निर्देशांक सूचीबद्ध करती है। प्रत्येक बिन के भीतर CIE (x, y) निर्देशांक के लिए सहनशीलता +/- 0.01 है। यह सिस्टम डिजाइनरों को एक ही बिन कोड वाले LED का चयन करने की अनुमति देता है ताकि ऐरे या डिस्प्ले में एक समान रंग उपस्थिति प्राप्त की जा सके।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

4.1 सापेक्ष तीव्रता और तरंगदैर्ध्य संबंध

स्पेक्ट्रम वितरण आरेख तीन रंगों के उत्सर्जन शिखर दिखाता है। लाल LED (AlInGaP तकनीक का उपयोग करके) का प्रमुख तरंगदैर्ध्य 615-630nm सीमा में है। हरे और नीले LED (InGaN तकनीक का उपयोग करके) के शिखर क्रमशः 520-535nm और 460-475nm सीमा में हैं। ये वक्र रंग शुद्धता और चैनलों के बीच संभावित अतिव्यापन को समझने में सहायक होते हैं।

4.2 फॉरवर्ड करंट एवं परिवेश तापमान डेरेटिंग वक्र

यह ग्राफ एलईडी की अधिकतम अनुमत फॉरवर्ड करंट को परिवेश तापमान के फलन के रूप में दर्शाता है। तापमान बढ़ने के साथ, अधिकतम अनुमत करंट रैखिक रूप से घटता है, ताकि अत्यधिक गर्मी से बचा जा सके और विश्वसनीयता सुनिश्चित हो सके। यह थर्मल प्रबंधन डिजाइन का एक महत्वपूर्ण चार्ट है।

4.3 स्पेशियल डिस्ट्रीब्यूशन (ल्यूमिनस इंटेंसिटी बनाम एंगल संबंध)

ध्रुवीय आरेख दृष्टि कोण के साथ सापेक्ष दीप्त तीव्रता के कार्यात्मक संबंध को दर्शाता है। सममित, चौड़ी बीम पैटर्न और 120 डिग्री का दृष्टि कोण "व्हाइट डिफ्यूज़" लेंस के विवरण की पुष्टि करते हैं, जो संकेतक और बैकलाइट अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त विस्तृत, समान प्रकाश व्यवस्था प्रदान करता है।

5. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

5.1 पैकेज आयाम और पिन कॉन्फ़िगरेशन

यह घटक एक सतह माउंट डिवाइस है। डेटाशीट में विस्तृत आयाम चित्र शामिल हैं। जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, सभी आयाम मिलीमीटर में हैं, मानक सहनशीलता ±0.2 mm है। पिन कॉन्फ़िगरेशन निम्नानुसार है:

1. VDD:DC power supply input (+4.2V to +5.5V).
2. DIN:नियंत्रण डेटा सिग्नल इनपुट।
3. VSS: ग्राउंड।
4. DOUT:नियंत्रण डेटा सिग्नल आउटपुट (अगले LED के DIN पिन से कैस्केड करने के लिए)।

5.2 अनुशंसित PCB पैड लेआउट

यह सुनिश्चित करने के लिए कि असेंबली प्रक्रिया के दौरान अच्छी सोल्डरिंग और यांत्रिक स्थिरता हो, सुझावित PCB पैड पैटर्न (फुटप्रिंट) प्रदान किए गए हैं। अच्छी सोल्डर जोड़ विश्वसनीयता प्राप्त करने के लिए इस अनुशंसा का पालन करना महत्वपूर्ण है।

6. वेल्डिंग और असेंबली गाइड

6.1 इन्फ्रारेड रीफ्लो वेल्डिंग तापमान प्रोफाइल

विस्तृत लीड-फ्री रीफ्लो सोल्डरिंग तापमान प्रोफाइल प्रदान की गई है, जो J-STD-020B मानक के अनुरूप है। यह महत्वपूर्ण पैरामीटर निर्धारित करता है: प्रीहीट, सोक, रीफ्लो पीक तापमान और कूलिंग दर। एलईडी पैकेज और आंतरिक आईसी को थर्मल क्षति से बचाने के लिए इस तापमान प्रोफाइल का पालन करना महत्वपूर्ण है।

6.2 सफाई

यदि सोल्डरिंग के बाद सफाई की आवश्यकता हो, तो एलईडी को केवल कमरे के तापमान पर इथेनॉल या आइसोप्रोपिल अल्कोहल में एक मिनट से अधिक समय तक नहीं डुबोया जाना चाहिए। अनिर्दिष्ट रासायनिक क्लीनर के उपयोग पर प्रतिबंध है, क्योंकि वे पैकेजिंग सामग्री को नुकसान पहुंचा सकते हैं।

7. पैकेजिंग एवं आर्डर सूचना

यह उपकरण रील टेप रूप में उपलब्ध है, जो स्वचालित प्लेसमेंट मशीनों के साथ संगत है।

• रील टेप आकार:रील टेप चौड़ाई 12mm.
• रील आकार:व्यास 7 इंच (178 मिमी)।
• प्रति रोल मात्रा:4000 टुकड़े।
• न्यूनतम पैकेजिंग मात्रा:शेष बैच 500 टुकड़े हैं।
• कवर टेप:खाली घटक जेब शीर्ष कवर टेप से सील की जाती है।
• विशिष्टता:पैकेजिंग ANSI/EIA 481 मानक के अनुरूप है।

8. अनुप्रयोग सुझाव

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• स्टेटस इंडिकेटर और बैकलाइट:उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, नेटवर्क उपकरणों और औद्योगिक पैनलों पर बहुरंगी स्टेटस इंडिकेटर के लिए उपयुक्त।
• सजावटी और वास्तुकला प्रकाश व्यवस्था:इसकी पूर्ण-रंग क्षमता और कैस्केडिंग विशेषता के साथ, यह रंग बदलने वाली LED स्ट्रिप्स, माहौल प्रकाश व्यवस्था और एक्सेंट लाइटिंग के लिए उपयुक्त है।
• कम रिज़ॉल्यूशन डिस्प्ले:यह पूर्ण रंग मॉड्यूल, सॉफ्ट लाइट्स और अनियमित इंडोर वीडियो डिस्प्ले (जैसे, मीडिया फ़ैसड, कला प्रतिष्ठान) के निर्माण के लिए उपयोग किया जा सकता है।

8.2 डिज़ाइन संबंधी विचार

• पावर सप्लाई:स्थिर और विनियमित 5V बिजली आपूर्ति सुनिश्चित करें, जो 4.2V-5.5V की सीमा के भीतर हो। सर्ज करंट पर विचार करें और VDD पिन के पास डिकप्लिंग कैपेसिटर लगाएं।
• डेटा सिग्नल अखंडता:सीरियल डेटा सिग्नल की सटीक टाइमिंग आवश्यकताओं (T0H, T1H, आदि) को बनाए रखें। लंबी कैस्केड या शोर वाले वातावरण के लिए, सिग्नल बफरिंग या लेवल शिफ्टिंग पर विचार करें।
• थर्मल प्रबंधन:करंट डीरेटिंग कर्व का पालन करें। PCB पर पर्याप्त कॉपर एरिया प्रदान करें, विशेष रूप से सभी तीन चैनलों को लंबे समय तक उच्च चमक पर चलाते समय।
• ESD सुरक्षा:हैंडलिंग और अंतिम अनुप्रयोग में, डेटा और पावर लाइनों पर मानक ESD सुरक्षा उपाय लागू करें।

9. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

बाहरी स्थिर-धारा ड्राइवर या प्रतिरोधक की आवश्यकता वाले पारंपरिक पृथक RGB LED की तुलना में, इस एकीकृत समाधान के महत्वपूर्ण लाभ हैं:

• डिज़ाइन सरलीकरण:घटकों की संख्या, PCB फुटप्रिंट और डिज़ाइन जटिलता में कमी।
• उत्कृष्ट रंग स्थिरता:अंतर्निहित IC प्रत्येक चिप को सटीक, स्थिर निरंतर धारा प्रदान करता है, जिससे रोकनेवाला-सीमित डिज़ाइन की तुलना में, यूनिटों के बीच और समय के साथ रंग आउटपुट अधिक सुसंगत होता है।
• उच्च रिज़ॉल्यूशन डिमिंग:प्रति रंग 8-बिट PWM (256 स्तर) सहज रंग मिश्रण और डिमिंग की अनुमति देता है, जिससे पेशेवर प्रकाश प्रभाव प्राप्त होते हैं।
• डेज़ी-चेन कनेक्टिविटी:सिंगल-वायर कैस्केड प्रोटोकॉल बड़े एरे की वायरिंग को सरल बनाता है, जिससे एक लंबी एलईडी श्रृंखला को नियंत्रित करने के लिए केवल एक माइक्रोकंट्रोलर जीपीआईओ पिन की आवश्यकता होती है।

10. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)

प्रश्न: बिल्ट-इन IC का उद्देश्य क्या है?
उत्तर: यह आंतरिक रूप से प्रत्येक रंग चैनल के लिए स्थिर धारा ड्राइव और PWM डिमिंग नियंत्रण प्रदान करता है, बाहरी करंट-लिमिटिंग घटकों की आवश्यकता के बिना, और माइक्रोकंट्रोलर नियंत्रण को सरल बनाता है।

प्रश्न: मैं एक श्रृंखला में कितने LED जोड़ सकता हूँ?
उत्तर: सिद्धांत रूप में बहुत अधिक संख्या में जोड़े जा सकते हैं, क्योंकि प्रत्येक LED डेटा सिग्नल को पुनर्जीवित करता है। व्यावहारिक सीमा आवश्यक डेटा रिफ्रेश दर और पावर लाइन (VDD) पर संचयी वोल्टेज ड्रॉप पर निर्भर करती है। लंबी श्रृंखलाओं के लिए, कई बिंदुओं पर पावर इंजेक्शन की सिफारिश की जाती है।

प्रश्न: क्या मैं इस LED को 3.3V माइक्रोकंट्रोलर से चला सकता हूँ?
उत्तर: डेटा इनपुट हाई (VIH) का न्यूनतम मान 2.7V है। 3.3V लॉजिक हाई (आमतौर पर 3.3V) इस आवश्यकता को पूरा करता है, इसलिए यह आमतौर पर संगत होता है। LED के 5V पावर सप्लाई (VDD) और माइक्रोकंट्रोलर की 3.3V पावर सप्लाई को अलग रखना सुनिश्चित करें।

प्रश्न: फॉरवर्ड करंट 20mA पर क्यों तय किया गया है?
उत्तर: अंतर्निहित IC प्रत्येक LED चिप को एक स्थिर 20mA (टाइपिकल) करंट प्रदान करने के लिए पूर्व-कॉन्फ़िगर किया गया है। यह प्रदर्शन और विश्वसनीयता को अनुकूलित करता है। चमक केवल PWM ड्यूटी साइकल द्वारा नियंत्रित की जाती है, करंट के परिमाण को बदलकर नहीं।

11. वास्तविक अनुप्रयोग उदाहरण

परिदृश्य: एक कॉम्पैक्ट, रंग-अनुकूलन योग्य स्टेटस इंडिकेटर लाइट को स्मार्ट होम हब के लिए डिज़ाइन करना।
डिज़ाइनर ने इस LED का चयन इसलिए किया क्योंकि एक ही घटक लाल, हरा और नीला प्रकाश प्रदान कर सकता है। माइक्रोकंट्रोलर रंग सेट करने के लिए सरल सीरियल डेटा स्ट्रीम भेजता है (उदाहरण के लिए, लाल ऑफ़लाइन, सियान कनेक्टेड, बैंगनी अपडेटिंग)। कॉन्स्टेंट करंट ड्राइवर सुनिश्चित करता है कि बिजली आपूर्ति में मामूली उतार-चढ़ाव के दौरान भी चमक स्थिर रहे। वाइड व्यूइंग एंगल इंडिकेटर को हर कोण से देखना संभव बनाता है। एसएमडी पैकेजिंग एक स्टाइलिश फ्लैट डिज़ाइन को सक्षम करती है। रील टेप पैकेजिंग बड़े पैमाने पर उत्पादन में त्वरित, स्वचालित असेंबली की सुविधा देती है।

12. कार्य सिद्धांत का संक्षिप्त परिचय

इस उपकरण का कार्य सिद्धांत बहुत सरल है। एक बाहरी माइक्रोकंट्रोलर DIN पिन पर एक सीरियल डेटा स्ट्रीम भेजता है। यह डेटा स्ट्रीम 24 बिट डेटा (लाल, हरा, नीला प्रत्येक 8 बिट चमक) शामिल करती है। पहले LED के भीतर निर्मित IC इन पहले 24 बिट्स को पढ़ता है, उन्हें लैच करता है, और फिर शेष डेटा स्ट्रीम को इसके DOUT पिन के माध्यम से श्रृंखला में अगले LED के DIN पिन पर शिफ्ट आउट कर देता है। फिर, IC प्रत्येक LED चिप से जुड़े कॉन्स्टेंट करंट सोर्स को नियंत्रित करने के लिए पल्स विड्थ मॉड्यूलेशन (PWM) का उपयोग करता है। 20mA करंट को बहुत तेजी से स्विच किया जाता है। एक निश्चित चक्र के भीतर, ऑन समय और ऑफ समय का अनुपात (ड्यूटी साइकिल) प्रत्येक रंग की अनुभूत चमक निर्धारित करता है, जिससे सटीक रंग मिश्रण प्राप्त होता है।

13. प्रौद्योगिकी रुझान

Direct integration of control electronics into the LED package represents a clear industry trend, moving towards "smart" or "intelligent" LEDs. This trend aims to simplify end-product design, improve performance consistency, and enable more advanced features, such as individual addressing in dense arrays. Future developments may include higher bit-depth color control (10-bit, 12-bit), integrated sensors (e.g., for temperature or optical feedback), and more robust or higher-speed communication protocols. The focus remains on increasing integration, reducing system cost, and improving reliability in general lighting, automotive, and high-resolution display applications.