Spesifikasi Teknikal LED Pixel Pintar C4516SDWN3S1-RGBC0120-2H - Pakej P-LCC-6 - 5V - Sudut Pandangan 120°

1. Gambaran Keseluruhan Produk

C4516SDWN3S1-RGBC0120-2H ialah komponen LED pixel pintar bersepadu. Ia menggabungkan cip LED merah, hijau, dan biru dengan litar bersepadu (IC) pemacu 3-saluran khusus dalam satu pakej peranti permukaan-pasang (SMD) P-LCC-6. Integrasi ini memudahkan reka bentuk dengan menghapuskan keperluan komponen pemacu luaran untuk setiap saluran warna.

Fungsi teras IC pemacu bersepadu (dirujuk sebagai 4516-IC dalam dokumen) adalah untuk menyediakan kawalan linear Modulasi Lebar Denyut (PWM) 8-bit individu untuk setiap LED merah (R), hijau (G), dan biru (B). Ini membolehkan penciptaan 16.7 juta warna (2^24) melalui percampuran keamatan yang tepat. Kawalan dicapai melalui protokol komunikasi bersiri wayar tunggal yang mudah, menjadikannya sangat kos efektif dan mudah dilaksanakan dalam pelbagai reka bentuk pencahayaan.

Pakej ini mempunyai pemantul dalaman dan dibentuk daripada resin jernih tidak berwarna, menyumbang kepada sudut pandangan lebar 120 darjah. Percampuran cahaya daripada tiga LED warna primer menghasilkan pancaran putih, menjadikan komponen ini amat sesuai untuk aplikasi lampu latar dan paip cahaya di mana pencahayaan seragam dan sudut lebar diperlukan.

2. Analisis Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Had Maksimum Mutlak

Had-had ini mentakrifkan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di luar julat ini tidak dijamin.

• Voltan Bekalan Kuasa (VDD):Maksimum 6.5V. Voltan operasi tipikal ialah 5V, menyediakan margin keselamatan.
• Pelesapan Kuasa (PD):Kurang daripada 400 mW. Ini menghadkan jumlah haba yang dihasilkan oleh IC dan LED digabungkan.
• Arus Output LED (Iout):25 mA maksimum setiap saluran. Arus output tipikal ditetapkan sebagai 20 mA dalam ciri-ciri elektrik.
• Suhu Operasi (Topr):-25°C hingga +85°C. Ini mentakrifkan julat suhu ambien untuk operasi yang boleh dipercayai.
• Suhu Penyimpanan (Tstg):-40°C hingga +90°C.
• Nyahcas Elektrostatik (ESD):Tahan 2000V, menunjukkan tahap perlindungan pengendalian asas.
• Suhu Pateri:Serasi dengan proses tanpa plumbum (Pb-free): Pateri aliran balik IR pada 260°C untuk maksimum 10 saat, atau pateri tangan pada 350°C untuk maksimum 3 saat.

2.2 Ciri-Ciri Elektro-Optik

Diukur pada Ta=25°C dan VDD=5V, parameter ini mentakrifkan prestasi output cahaya.

• Keamatan Bercahaya (Iv):
  • Merah (R): 450 mcd (Min) hingga 1120 mcd (Maks). Nilai tipikal tersirat dalam julat ini.
  • Hijau (G): 1120 mcd (Min) hingga 2800 mcd (Maks). Hijau biasanya saluran paling terang.
  • Biru (B): 280 mcd (Min) hingga 710 mcd (Maks).
  • Toleransi:±11% untuk keamatan bercahaya.
• Sudut Pandangan (2θ1/2):100° (Min), 120° (Tipikal), 140° (Maks). Sudut tipikal lebar 120° ialah ciri utama.
• Panjang Gelombang Dominan (λd):
  • Merah: 618 nm hingga 630 nm.
  • Hijau: 520 nm hingga 535 nm.
  • Biru: 463 nm hingga 475 nm.
  • Toleransi:±1 nm.
• Bahan Cip:Merah menggunakan AlGaInP, manakala Hijau dan Biru menggunakan InGaN, yang merupakan piawai untuk LED kecekapan tinggi.

2.3 Ciri-Ciri Elektrik

Parameter untuk IC pemacu bersepadu, ditentukan untuk Ta=-20 hingga +70°C dan Vdd=4.5 hingga 5.5V.

• Arus Output (IOL):19 mA (Min), 20 mA (Tip), 21 mA (Maks). Ini ialah arus malar yang dibekalkan kepada setiap LED.
• Aras Logik Input (untuk pin DIN, SET):
  • VIH (Voltan input aras tinggi): Minimum 2.7V.
  • VIL (Voltan input aras rendah): Maksimum 0.3 * Vdd (contohnya, 1.5V maks pada Vdd=5V).
• Voltan Histeresis (VH):Tipikal 0.35V. Ini memberikan kekebalan bunyi pada pin input.
• Pelesapan Arus Dinamik (IDD_dyn):Tipikal 2 mA. Ini ialah arus operasi IC pemacu itu sendiri.

3. Protokol & Masa Komunikasi

Peranti menggunakan skema komunikasi wayar tunggal, tanpa pulangan ke sifar (NRZ) untuk menerima data 24-bit (8 bit untuk setiap saluran R, G, B).

3.1 Masa Pemindahan Data

Aras logik ditakrifkan oleh tempoh denyut tinggi dalam kitaran masa tetap 1.2 µs.

• Logik '0':Masa voltan tinggi (T0H) = 0.30 µs (±0.15µs), Masa voltan rendah (T0L) = 0.90 µs.
• Logik '1':Masa voltan tinggi (T1H) = 0.90 µs (±0.15µs), Masa voltan rendah (T1L) = 0.30 µs.
• Isyarat Set Semula/Kancing:Isyarat aras rendah pada pin DIN selama lebih 50 µs (khususnya, di atas 250 µs ditunjukkan) mengunci data 24-bit yang diterima ke dalam daftar output, mengemas kini kecerahan LED.

Data dihantar MSB (Bit Paling Bererti) dahulu untuk setiap warna. Urutan untuk satu piksel ialah: R[7], R[6], ... R[0], G[7], ... G[0], B[7], ... B[0]. Pin DOUT menghantar semula isyarat, membolehkan berbilang peranti disambung secara rantai daripada satu talian data pengawal.

4. Maklumat Mekanikal & Pakej

4.1 Dimensi Pakej dan Susunan Pin

Peranti ini dibungkus dalam pakej P-LCC-6 (Pembawa Cip Berpimpin Plastik). Lukisan dimensi yang disediakan menunjukkan tapak kaki SMD tipikal. Konfigurasi pin adalah seperti berikut:

1. DI (Input Data):Input isyarat data kawalan.
2. VDD:Bekalan kuasa untuk litar kawalan / IC (biasanya 5V).
3. Anod (Pin 3 & 4):Ini disambung secara dalaman. Input bekalan kuasa untuk cip LED R, G, B. Mesti disambung ke sumber voltan melalui perintang had arus yang sesuai.
4. GND (Bumi):Bumi sepunya untuk IC dan LED.
5. DOUT (Output Data):Output isyarat data kawalan untuk menyambung secara rantai ke pin DI peranti seterusnya.

Nota Reka Bentuk Kritikal:Spesifikasi ini memberi amaran dengan jelas bahawa perintang had arus luaranmestidigunakan secara bersiri dengan pin Anod. Tanpanya, walaupun peningkatan sedikit dalam voltan bekalan anod boleh menyebabkan perubahan arus yang besar dan merosakkan melalui LED.

5. Garis Panduan Pateri, Pemasangan & Penyimpanan

5.1 Keadaan Pateri

Komponen ini bebas plumbum dan serasi dengan pateri aliran balik IR. Profil suhu tanpa plumbum yang disyorkan disediakan:

• Pra-Pemanasan:150–200°C selama 60–120 saat (cerun maks 3°C/saat).
• Aliran Balik:Di atas 217°C selama 60–150 saat, dengan suhu puncak tidak melebihi 260°C untuk maksimum 10 saat.
• Penyejukan:Kadar penurunan cerun maksimum 6°C/saat.
• Penting:Pateri aliran balik tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali. Tekanan tidak boleh dikenakan pada pakej semasa pemanasan, dan PCB tidak boleh meleding selepas pateri.

5.2 Kepekaan Kelembapan dan Penyimpanan

Peranti ini dibungkus dalam beg penghalang tahan lembap dengan penyerap lembapan.

• Sebelum Dibuka:Simpan pada ≤30°C dan ≤90% Kelembapan Relatif (RH). Jangan buka beg sehingga sedia untuk digunakan.
• Selepas Dibuka (Jangka Hayat Lantai):Komponen mesti dipateri dalam masa 24 jam selepas membuka beg kalis lembap.
• Pembakaran:Jika masa penyimpanan dilebihi atau penyerap lembapan menunjukkan kemasukan lembapan, rawatan pembakaran pada 60°C ±5°C selama 24 jam diperlukan sebelum digunakan.

6. Pembungkusan dan Pesanan

Produk ini dibekalkan pada pita pembawa timbul, yang kemudiannya dililit pada gegelung. Kuantiti piawai setiap gegelung ialah 2000 keping. Bahan dan proses pembungkusan direka untuk tahan lembap. Label pada gegelung termasuk pengecam piawai seperti Nombor Produk (P/N), kuantiti (QTY), dan nombor lot (LOT No.). Spesifikasi ini juga merujuk kepada tong untuk Peringkat Keamatan Bercahaya (CAT), Peringkat Panjang Gelombang Dominan (HUE), dan Peringkat Voltan Hadapan (REF), menunjukkan produk mungkin tersedia dalam gred prestasi yang telah disusun.

7. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

7.1 Aplikasi Biasa

• Paparan Video LED Dalam/Luar:Sesuai untuk paparan warna penuh resolusi rendah hingga sederhana, papan tanda, dan papan mesej kerana kawalan bersepadu dan keupayaan sambungan rantai.
• Jalur Cahaya LED Warna Penuh:Membolehkan jalur LED RGB boleh dialamatkan untuk pencahayaan hiasan, seni bina, dan hiburan.
• Pencahayaan Hiasan LED:Sesuai untuk perlengkapan pencahayaan tukar warna, pencahayaan aksen, dan pemasangan interaktif.
• Pencahayaan Luar Permainan:Boleh digunakan dalam pencahayaan kes PC, pencahayaan latar papan kekunci, atau peranti persisian permainan lain.
• Paip Cahaya/Lampu Latar:Sudut pandangan lebar dan campuran pancaran putih menjadikannya calon yang baik untuk aplikasi panduan cahaya tepi atau cahaya langsung.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

1. Perintang Had Arus:Ini ialah komponen luaran paling kritikal. Perintang mesti diletakkan secara bersiri dengan bekalan Anod untuk setiap saluran warna (atau perintang sepunya jika menggunakan satu voltan bekalan untuk semua warna) untuk menetapkan arus maksimum dan melindungi LED. Nilai mesti dikira berdasarkan voltan bekalan Anod (V_anod), voltan hadapan LED (Vf, dianggarkan daripada lengkung tipikal), dan arus yang dikehendaki (I, biasanya 20mA). R = (V_anod - Vf) / I.
2. Penyahgandingan Bekalan Kuasa:Kapasitor pintasan (contohnya, 0.1µF) harus diletakkan berhampiran pin VDD untuk menstabilkan bekalan kuasa IC dan menapis bunyi.
3. Integriti Talian Data:Untuk rantai panjang atau dalam persekitaran bising elektrik, pertimbangkan untuk menambah perintang bersiri kecil (contohnya, 100Ω) pada output pengawal dan/atau perintang tarik atas pada talian data untuk memastikan tepi isyarat yang bersih.
4. Pengurusan Terma:Walaupun pakej ini berkuasa rendah, suhu ambien tinggi atau memandu ketiga-tiga LED pada kecerahan maksimum serentak boleh menghampiri had pelesapan kuasa. Pastikan tembaga PCB atau penyejukan haba yang mencukupi jika digunakan dalam tatasusunan berketumpatan tinggi.
5. Pematuhan Masa:Mikropengawal atau pemacu yang menjana isyarat data mesti mematuhi dengan ketat spesifikasi masa T0H, T1H, dan set semula untuk memastikan komunikasi yang boleh dipercayai.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

C4516SDWN3S1 mengintegrasikan pemacu dan LED, yang membezakannya daripada penyelesaian diskret (LED berasingan + IC pemacu luaran). Kelebihan utama termasuk:

• Reka Bentuk Dipermudahkan:Mengurangkan bilangan komponen, tapak kaki PCB, dan kerumitan pemasangan.
• Kawalan Wayar Tunggal:Meminimumkan pendawaian, terutamanya dalam tatasusunan berbilang piksel, berbanding penyelesaian yang memerlukan talian jam dan data berasingan (contohnya, SPI).
• Faktor Bentuk Bersepadu:P-LCC-6 ialah pakej SMD biasa yang mudah dipasang.
• Sudut Pandangan Lebar:Sudut 120° adalah lebih baik daripada banyak LED dengan pancaran sempit, bermanfaat untuk aplikasi pencahayaan resap.
• Batasan Potensi:Integrasi bermaksud prestasi LED (panjang gelombang, keamatan) ditetapkan kepada tong yang dipilih. Arus output maksimum setiap saluran (25mA) sesuai untuk tujuan penunjuk dan hiasan tetapi mungkin lebih rendah daripada LED diskret berkuasa tinggi.

9. Soalan Lazim (FAQ)

9.1 Berapa banyak LED ini boleh saya sambung secara rantai?

Secara teori, bilangan yang sangat besar, terhad terutamanya oleh kadar kemas kini data. Setiap piksel memerlukan 24 bit data. Kadar data ditentukan oleh masa 1.2 µs setiap bit. Untuk mengemas kini rantai N piksel, anda perlukan (24 * N) bit ditambah denyut set semula akhir (>50 µs). Untuk kadar kemas kini 30 Hz, anda boleh menyambung ratusan piksel. Had praktikal ditetapkan oleh integriti isyarat dan pengagihan kuasa pada rantai panjang.

9.2 Mengapakah perintang luaran amat diperlukan?

IC pemacu bersepadu menyediakan sink arus malarsinkpada sisi katod setiap LED (disambung secara dalaman). Walau bagaimanapun, nilai arus ditetapkan oleh perbezaan voltan antara pin Anod (dibekalkan secara luaran) dan rujukan dalaman IC. Tanpa perintang bersiri, voltan Anod secara langsung menetapkan arus. Voltan hadapan LED (Vf) mempunyai pekali suhu negatif (ia berkurangan apabila LED menjadi panas). Peningkatan sedikit dalam voltan bekalan atau penurunan Vf disebabkan pemanasan boleh menyebabkan peningkatan arus yang tidak terkawal, membawa kepada kegagalan pantas. Perintang memberikan maklum balas negatif, menstabilkan arus.

9.3 Bolehkah saya menggunakan mikropengawal 3.3V untuk mengawal pin DIN?

Berpotensi, tetapi dengan berhati-hati. Minimum VIH ialah 2.7V. Logik tinggi 3.3V (~3.3V) memenuhi spesifikasi ini. Walau bagaimanapun, margin bunyi dikurangkan. Adalah penting untuk memastikan isyarat yang bersih. Jika boleh, menggunakan mikropengawal 5V atau penukar aras adalah disyorkan untuk operasi yang teguh.

9.4 Apakah tujuan pin SET yang disebut dalam ciri-ciri elektrik?

Walaupun pin data utama ialah DIN, rujukan kepada pin SET dalam spesifikasi voltan input mencadangkan mungkin terdapat pin tambahan untuk konfigurasi (contohnya, menetapkan kecerahan global atau mod). Penerangan pin utama hanya menyenaraikan DI, VDD, Anod, GND, DOUT. Pereka bentuk harus merujuk versi paling terperinci spesifikasi IC pemadu untuk penjelasan tentang fungsi pin jika pin SET hadir pada varian tertentu.

10. Pengenalan Prinsip Operasi

Peranti ini beroperasi berdasarkan prinsip daftar anjakan siri-masuk, selari-keluaran digabungkan dengan sink arus malar. Aliran data bersiri 24-bit dimasukkan ke dalam daftar anjakan dalaman melalui masa pada pin DI. Setiap bit sepadan dengan keadaan hidup/mati yang dikehendaki untuk sub-tempoh tertentu dalam kitaran PWM untuk satu saluran warna. Setelah keseluruhan bingkai 24-bit diterima, isyarat rendah yang berpanjangan (set semula) mengunci data ini ke dalam set daftar kedua yang secara langsung mengawal sink arus output. Sink arus ini kemudiannya hidup untuk sebahagian kecil setiap tempoh PWM berkadaran dengan nilai 8-bit untuk setiap warna, mencipta kecerahan dan warna yang dirasakan. Pin DOUT menyediakan data yang dialih keluar daripada daftar dalaman, membolehkan kaskad.

11. Trend dan Konteks Pembangunan

Peranti seperti C4516SDWN3S1 mewakili segmen pasaran LED boleh alamat yang matang dan dioptimumkan kos. Trend teknologi dalam bidang ini termasuk:

• Integrasi Lebih Tinggi:Beralih ke arah pemacu yang mengawal lebih banyak saluran (contohnya, 4-saluran RGBW) atau termasuk fungsi tambahan seperti pembetulan gamma dan resapan ralat dalam IC.
• Protokol Komunikasi yang Lebih Baik:Walaupun wayar tunggal mudah, protokol baharu menawarkan kadar data lebih tinggi (seperti 800kHz WS2812B) atau kekebalan bunyi yang lebih baik (isyarat pembezaan, seperti dalam panel LED profesional).
• Kedalaman Bit Lebih Tinggi:Perkembangan daripada 8-bit (256 aras) ke 10-bit, 12-bit, atau bahkan 16-bit PWM setiap saluran untuk kecerunan warna lebih lancar dan julat dinamik tinggi dalam pencahayaan profesional.
• Prestasi Terma dan Elektrik yang Dipertingkatkan:Reka bentuk dengan penurunan voltan lebih rendah, kecekapan lebih tinggi, dan laluan terma lebih baik untuk membolehkan kecerahan berterusan lebih tinggi.
• Pemiawaian:Pertumbuhan protokol digital piawai industri (contohnya, DMX, Art-Net) yang berantara dengan pemacu piksel ini untuk pemasangan berskala besar.

Komponen ini berada dengan kukuh dalam arus perdana LED RGB boleh alamat digital kos rendah, mengimbangi prestasi, kesederhanaan, dan kos secara efektif untuk pelbagai aplikasi pengguna dan komersial.