SMD RGB LED 19-C47 데이터시트 - 8비트 PWM 제어 - 5V 전원 - 풀 컬러 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

19-C47은 세 개의 개별 LED 칩(적색, 녹색, 청색)과 전용 3채널 정전류 드라이버 IC를 통합한 소형 표면 실장 장치(SMD)입니다. 이 통합은 정밀한 색상 혼합과 제어를 가능하게 하여 생생하고 프로그래밍 가능한 풀 컬러 출력이 필요한 애플리케이션의 핵심 구성 요소입니다. 주요 장점은 미니어처 풋프린트, 내장 드라이버로 인한 외부 회로의 단순화, 그리고 각 색상 채널에 대한 정교한 8비트 펄스 폭 변조(PWM) 제어의 조합에 있습니다.

1.1 핵심 특징 및 장점

• 통합 드라이버:선형 8비트 PWM 제어 기능을 갖춘 3채널 LED 드라이버를 내장하여 기본적인 색상 혼합을 위한 외부 PWM 컨트롤러가 필요 없습니다.
• 높은 색상 심도:각 RGB 칩은 256 그레이스케일 레벨(8비트)로 제어 가능하여 1600만 가지 이상의 가능한 색상(256^3)을 표현할 수 있습니다.
• 소형 SMD 패키지:기존 리드 프레임 LED보다 훨씬 작아 보드 밀도를 높이고, 최종 제품 크기를 줄이며, 자동 픽 앤 플레이스 조립에 적합합니다.
• 규정 준수:본 제품은 무연(Pb-free)이며, RoHS, EU REACH 및 할로겐 프리 기준(Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm)을 준수합니다.
• 공정 호환성:표준 적외선 및 기상 리플로우 솔더링 공정과의 호환성을 위해 설계되었습니다.

1.2 목표 애플리케이션

본 구성 요소는 다이내믹한 풀 컬러 조명 및 디스플레이를 요구하는 애플리케이션을 위해 설계되었습니다.

• 실내외 풀 컬러 LED 비디오 디스플레이 및 사이니지.
• 장식용 LED 라이트 스트립 및 건축 조명.
• 계기판, 스위치 및 심볼의 백라이트.
• 통신 장비의 상태 표시기 및 백라이트.
• 일반 풀 컬러 조명 애플리케이션.

2. 기술 사양 및 심층 분석

2.1 절대 최대 정격 및 동작 조건

이 파라미터들은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 권장 조건 내에서 동작하는 것이 안정적인 성능을 보장합니다.

• 공급 전압 (VDD):절대 최대 범위는 +4.2V ~ +5.5V입니다. 권장 일반 동작 전압은 5.0V입니다. 5.5V를 초과하면 내부 드라이버 IC가 손상될 수 있습니다.
• 입력 전압 (VIN):논리 입력 핀(DIN)은 -0.5V와 VDD+0.5V 사이로 유지되어야 합니다. 안정적인 논리 하이 인식을 위해서는 3.3V 전압이 일반적이며, 논리 로우는 0.3*VDD(5V VDD에서 일반적으로 1.5V) 미만이어야 합니다.
• ESD 보호:2000V 인체 모델(HBM) 등급입니다. 기본적인 취급 보호 기능을 제공하지만, 조립 중 적절한 ESD 예방 조치는 여전히 필요합니다.
• 온도 범위:동작 온도는 -20°C ~ +70°C입니다. 보관 온도는 -40°C ~ +90°C까지 확장됩니다. 솔더링 프로파일은 매우 중요합니다: 리플로우 솔더링 피크 온도는 10초 동안 260°C를 초과해서는 안 되며, 핸드 솔더링 시 3초 동안 350°C를 초과해서는 안 됩니다.

2.2 DC 전기적 특성

Ta=25°C, VDD=5V에서 측정된 이 특성들은 정적 조건에서 장치의 전기적 거동을 정의합니다.

• 공급 전류 (IDD):모든 LED 출력이 꺼진 상태(PWM 듀티 사이클 0%)에서 드라이버 IC 자체의 일반적인 전류 소비는 2.5 mA입니다. 이것이 정지 전류입니다.
• 논리 레벨 임계값:입력 전압 레벨을 확인합니다: VIH (하이)는 일반적으로 3.3V이고, VIL (로우)은 최대 0.3*VDD입니다.

2.3 타이밍 및 데이터 통신 프로토콜

본 장치는 24비트 데이터(적색, 녹색, 청색 채널 각각 8비트)를 수신하기 위해 직렬 통신 프로토콜을 사용합니다. 오류 없는 데이터 전송을 위해 타이밍이 매우 중요합니다.

• 고속 모드 타이밍:
  • T0H (0 코드, 하이 시간): 300ns ±80ns.
  • T0L (0 코드, 로우 시간): 900ns ±80ns.
  • T1H (1 코드, 하이 시간): 900ns ±80ns.
  • T1L (1 코드, 로우 시간): 300ns ±80ns.
  • RES (리셋 시간): 데이터를 래치하기 위해 50µs 이상의 로우 신호가 필요합니다.
• 데이터 형식:단일 장치에 대해 24비트 데이터가 순차적으로 전송됩니다: 일반적으로 G7-G0, R7-R0, B7-B0 (순서는 다를 수 있으므로 프로토콜 상세 사항 확인 필요).
• 캐스케이딩:여러 장치를 데이지 체인으로 연결할 수 있습니다. 한 장치의 DOUT 핀이 다음 장치의 DIN 핀에 공급됩니다. 자신의 24비트를 수신한 후, 장치는 후속 비트를 DOUT으로 자동 전달합니다.
• 설계 노트:
  • 신호 무결성을 향상시키기 위해 데이터 라인에 RC 필터와 풀업/풀다운 저항(R1, 권장 10kΩ ~ 100kΩ)을 사용하는 것이 좋습니다.
  • 안정적인 전원 공급 및 노이즈 내성을 위해 VDD 핀 근처에 0.1µF 바이패스 커패시터를 배치해야 합니다.

3. 전기-광학적 특성 및 빈닝 시스템

이 파라미터들은 순방향 전류(IF) 5mA, Ta=25°C에서 측정된 LED 칩의 광 출력 및 색상 특성을 정의합니다.

3.1 광학 성능

• 광도 (Iv):일반적인 광 출력은 색상 칩에 따라 다릅니다:
  • 적색 (RS): 70 mcd (최소 28.5, 최대 180).
  • 녹색 (GH): 180 mcd (최소 140, 최대 360).
  • 청색 (BH): 40 mcd (최소 28.5, 최대 72).
• 시야각 (2θ1/2):넓은 120도 시야각으로, 광범위한 광 분포가 필요한 애플리케이션에 적합합니다.
• 파장:
  • 피크 파장 (λp): 적색 ~632nm, 녹색 ~518nm, 청색 ~468nm.
  • 주 파장 (λd): 적색 617.5-629.5nm, 녹색 525-540nm, 청색 465-475nm.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):적색 ~20nm, 녹색 ~35nm, 청색 ~25nm.

3.2 빈닝 시스템 설명

생산 시 색상 일관성을 보장하기 위해 LED는 광도에 따라 빈으로 분류됩니다. 설계자는 어레이에서 균일한 외관을 얻기 위해 필요한 빈 코드를 지정해야 합니다.

• 적색 (RS) 빈:N (28.5-45 mcd), P (45-72 mcd), Q (72-112 mcd), R (112-180 mcd).
• 녹색 (GH) 빈:R2 (140-180 mcd), S1 (180-225 mcd), S2 (225-285 mcd), T1 (285-360 mcd).
• 청색 (BH) 빈:N (28.5-45 mcd), P (45-72 mcd).

허용 오차:광도는 ±11%의 허용 오차를 가지며, 주 파장은 빈 내에서 ±1nm의 허용 오차를 가집니다.

4. 기계적, 패키징 및 조립 정보

4.1 패키지 치수 및 핀아웃

본 장치는 소형 SMD 패키지로 제공됩니다. 제안된 패드 레이아웃은 시작점이며, 특정 제조 공정에 맞게 최적화되어야 합니다.

• 핀 기능:
  1. DOUT:다음 장치의 DIN으로 캐스케이딩하기 위한 데이터 출력.
  2. VDD:전원 공급 입력 (+5V). 로컬 0.1µF 바이패스 커패시터가 필요합니다.
  3. DIN:PWM 제어 데이터를 위한 직렬 데이터 입력.
  4. GND:전원 및 데이터를 위한 공통 접지.

4.2 솔더링 및 조립 가이드라인

• 리플로우 프로파일:피크 온도가 10초 동안 260°C를 초과하지 않는 표준 프로파일과 호환됩니다.
• 전류 제한: 중요:통합 드라이버는 PWM 입력을 기반으로 LED에 대한 정전류 제어를 제공합니다. 그러나 외부 공급 전압(VDD)은 규제되어야 합니다. 약간의 과전압은 드라이버와 LED를 통과하는 큰 전류 증가를 유발하여 즉시 소손될 수 있습니다. 적절한 전압 규제가 필수적입니다.

4.3 습기 민감도 및 보관

본 제품은 습기에 민감한 장치(MSD)입니다.

• 개봉 전:밀봉된 방습 백을 ≤30°C 및 ≤90% RH 조건에서 보관하십시오.
• 개봉 후:"플로어 라이프"는 ≤30°C 및 ≤60% RH 조건에서 168시간(7일)입니다. 이 시간 내에 사용하지 않으면 사용하지 않은 부품은 건조제와 함께 다시 백에 포장해야 합니다.
• 베이킹:플로어 라이프를 초과하거나 습도 표시 카드에 습기 침투가 나타나면, 리플로우 중 "팝콘" 손상을 방지하기 위해 솔더링 전 베이킹이 필요합니다.

4.4 패키징 사양

• 테이프 및 릴:7인치 직경 릴에 8mm 너비 테이프로 포장됩니다. 각 릴에는 2000개가 들어 있습니다.
• 라벨 정보:릴 라벨에는 제품 번호(P/N), 수량(QTY) 및 광도 등급(CAT), 색도/파장 등급(HUE), 순방향 전압 등급(REF)에 대한 중요한 빈닝 코드가 포함됩니다.

5. 애플리케이션 설계 고려사항 및 FAQ

5.1 일반적인 애플리케이션 회로

기본적인 애플리케이션은 5V 규제 전원 공급 장치, 정밀한 직렬 프로토콜을 생성할 수 있는 디지털 I/O 핀을 가진 마이크로컨트롤러(MCU), 그리고 LED로 구성됩니다. MCU의 I/O 핀은 첫 번째 LED의 DIN에 연결됩니다. 여러 LED의 경우 데이지 체인으로 연결됩니다. 각 장치의 VDD와 GND 사이에 0.1µF 세라믹 커패시터가 배치됩니다. 링잉을 감쇠시키기 위해 데이터 라인에 MCU 근처에 직렬 저항(예: 100Ω ~ 470Ω)을 배치할 수 있으나, 데이터시트는 RC 필터를 제안합니다.

5.2 설계 고려사항

• 전원 공급:잘 규제된 5V 전원을 사용하십시오. 리플 및 노이즈는 색상 일관성과 데이터 무결성에 영향을 미칠 수 있습니다.
• 데이터 라인 무결성:긴 케이블이나 체인에 많은 장치가 있는 경우 신호 열화가 발생할 수 있습니다. 강력한 통신을 위해 버퍼 칩이나 차동 드라이버 사용을 고려하십시오.
• 열 관리:드라이버가 전류를 처리하지만, LED는 열을 발생시킵니다. 높은 듀티 사이클 동작이나 높은 주변 온도에서 접합 온도를 한계 내로 유지하기 위해 충분한 PCB 구리 또는 방열판을 확보하십시오.
• 색상 보정:빈닝 변동으로 인해 전문 디스플레이 애플리케이션의 경우, 모든 픽셀에서 균일한 화이트 포인트와 색 영역을 달성하기 위해 8비트 PWM 제어를 사용한 색상 보정 단계가 필요할 수 있습니다.

5.3 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

• Q: LED 채널당 최대 전류는 얼마입니까?A: 데이터시트는 내부 드라이버에 의해 구동될 때 LED의 고정된 순방향 전류(IF)를 명시하지 않습니다. 광 출력은 IF=5mA에서 지정되며, 이는 각 채널에 대한 드라이버의 설정 전류일 가능성이 높습니다. 드라이버의 정전류 설계는 LED를 보호하지만, 절대 최대 VDD 정격을 초과해서는 안 됩니다.
• Q: 3.3V 마이크로컨트롤러로 이 LED를 구동할 수 있습니까?A: 예. 논리 하이 입력 전압(VIH)은 일반적으로 3.3V로, 3.3V 논리와 호환됩니다. 그러나 LED 드라이버가 올바르게 작동하려면 VDD 공급이 5V로 유지되어야 합니다.
• Q: 몇 개의 LED를 데이지 체인으로 연결할 수 있습니까?A: 제한은 데이터 새로 고침 속도와 신호 무결성에 의해 결정됩니다. 각 장치는 약간의 전파 지연을 추가합니다. 장치당 24비트 데이터 스트림과 목표 새로 고침 속도(예: 60Hz)에 대해 최대 수를 계산할 수 있습니다. 800kbps 클록으로 정적 조명의 경우 수백 개의 장치를 체인으로 연결할 수 있지만, 비디오의 경우 높은 새로 고침 속도가 필요하기 때문에 수는 더 적습니다.
• Q: 바이패스 커패시터가 왜 필수입니까?A: 드라이버 IC는 고주파수(PWM)로 LED에 전류를 스위칭합니다. 이로 인해 VDD 라인에 갑작스러운 전류 스파이크가 발생합니다. 로컬 0.1µF 커패시터는 이 고주파 전류를 로컬에서 공급하여 IC를 리셋하거나 깜빡임을 유발할 수 있는 전압 강하를 방지하고 전자기 간섭(EMI)을 줄입니다.

6. 기술 비교 및 트렌드

6.1 기본 LED와의 차별점

19-C47의 주요 차별점은 통합 드라이버입니다. 세 개의 외부 전류 제한 저항과 외부 PWM 컨트롤러(예: 세 개의 PWM 핀을 가진 MCU)가 필요한 개별 RGB LED와 비교하여, 이 장치는 설계를 단순화합니다. 단일 데이터 라인과 전원만 필요로 하여 대형 어레이에 대한 MCU 핀 수와 소프트웨어 복잡성을 크게 줄입니다. 트레이드오프는 약간 높은 구성 요소 비용과 직렬 프로토콜 관리의 필요성입니다.

6.2 동작 원리

본 장치는 PWM 데이터에 대해 직렬 입력, 병렬 출력 시프트 레지스터 원리로 동작합니다. 24비트 데이터 워드가 내부 레지스터로 클럭됩니다. 이 레지스터는 각 색상에 대한 별도의 8비트 PWM 발생기를 제어합니다. PWM 발생기는 각각의 LED 칩을 구동하는 정전류원을 변조합니다. 인간의 눈은 빠른 켜기/끄기 펄스를 통합하여 각 기본 색상에 대한 특정 밝기 수준을 인지하며, 이들이 혼합되어 최종 색상을 형성합니다.

6.3 산업 트렌드

어드레서블 LED의 트렌드는 더 높은 통합도, 더 높은 데이터 속도, 그리고 향상된 색상 성능을 향해 나아가고 있습니다. 8비트 PWM(이 장치와 같은)의 후속 제품들은 종종 더 부드러운 디밍과 더 나은 색상 정확도(낮은 밝기에서의 깜빡임 또는 색상 변화 제거)를 위해 16비트 이상의 PWM을 특징으로 합니다. 프로토콜은 더 빠르고 강력해지고 있습니다(예: 맨체스터 코딩 또는 차동 신호 사용). 또한 드라이버 IC 내에 글로벌 밝기 제어 및 온도 보상을 포함하는 방향으로 나아가고 있습니다. 19-C47은 많은 주류 풀 컬러 조명 및 디스플레이 애플리케이션을 위한 성숙하고 비용 효율적인 솔루션을 대표합니다.