Spesifikasi Teknikal LED SMD 5050 RGBW - 5.0x5.0x1.6mm - Merah 2.6V/Hijau 3.8V/Biru 3.8V/Putih 3.6V - 0.2W Sebiji Cip - Dokumen Teknikal

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk pakej LED berkuasa rendah, permukaan-pasang yang padat dalam faktor bentuk 5050. Peranti ini mengintegrasikan empat cip semikonduktor individu dalam satu pakej resin putih: Merah (R), Hijau (G), Biru (B), dan Putih (W). Konfigurasi multi-cip ini membolehkan penjanaan spektrum warna yang luas, termasuk cahaya putih tulen dari die putih khusus dan warna campuran daripada gabungan RGB. Pakej ini direka dengan bingkai plumbum 8-pin, menyediakan akses elektrik individu kepada setiap cip untuk kawalan bebas.

Kelebihan utama LED ini termasuk kecekapan pencahayaan yang tinggi, penggunaan kuasa yang rendah, dan sudut pandangan luas 120 darjah. Faktor bentuk SMD yang padat menjadikannya sesuai untuk proses pemasangan automatik seperti pateri alir balik IR. Produk ini mematuhi piawaian alam sekitar dan keselamatan utama, termasuk RoHS, EU REACH, dan keperluan bebas halogen (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

Aplikasi sasaran adalah pelbagai, memanfaatkan keupayaan pencampuran warna dan sifat pencahayaan amnya. Kegunaan utama termasuk pencahayaan hiasan dan hiburan am, penunjuk status, lampu latar atau pencahayaan untuk suis dan panel, serta aplikasi lain yang memerlukan sumber cahaya pelbagai warna yang padat.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Rating Maksimum Mutlak

Semua rating ditetapkan pada suhu titik pateri (T_Pateri) 25°C. Melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan kekal.

• Voltan Songsang (V_R):Maksimum 5V untuk semua cip (R, G, B, W). Menggunakan voltan songsang yang lebih tinggi boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Arus Hadapan Berterusan (I_F):Cip Merah dan Putih dinilai untuk 200mA. Cip Hijau dan Biru dinilai untuk 180mA. Ini adalah had arus AT.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):Untuk operasi berdenyut dengan kitar tugas 1/10 dan lebar denyut 10ms. Merah/Putih: 400mA. Hijau/Biru: 360mA.
• Pelesapan Kuasa (P_d):Kehilangan kuasa maksimum yang dibenarkan setiap cip. R: 520mW, G/B: 684mW, W: 720mW. Ini adalah kritikal untuk pengurusan haba.
• Julat Suhu:Operasi: -40°C hingga +85°C. Penyimpanan: -40°C hingga +100°C. Suhu Simpang Maksimum (T_j): 110°C.
• Rintangan Haba (R_{th J-S}):Simpang-ke-titik pateri. R: 60°C/W, G: 110°C/W, B: 75°C/W, W: 75°C/W. Nilai yang lebih rendah menunjukkan pemindahan haba yang lebih baik dari cip ke papan.
• Suhu Pateri:Alir Balik IR: Puncak 260°C untuk maksimum 10 saat. Pateri Tangan: 350°C untuk maksimum 3 saat.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Prestasi biasa diukur pada T_Pateri=25°C dan I_F=100mA, melainkan dinyatakan sebaliknya.

• Keamatan Pencahayaan (I_v):Diukur dalam millicandelas (mcd). Nilai biasa: R: 5000 mcd, G: 11000 mcd, B: 3000 mcd, W: 10000 mcd. Nilai minimum juga ditetapkan. Toleransi ialah ±11%.
• Voltan Hadapan (V_F):Susutan voltan merentasi LED pada 100mA. Biasa/Maks: R: 2.10V/2.60V, G: 3.00V/3.80V, B: 3.10V/3.80V, W: 2.90V/3.60V. Toleransi ialah ±0.1V. Parameter ini adalah penting untuk reka bentuk pemacu.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):120 darjah. Ini adalah sudut penuh di mana keamatan pencahayaan adalah separuh daripada keamatan puncak (paksi).
• Panjang Gelombang Dominan (λ_p):Panjang gelombang puncak cahaya yang dipancarkan. R: 619-629nm, G: 520-535nm, B: 460-475nm. Toleransi ialah ±1nm. Warna LED Putih digambarkan sebagai "Kekuningan".
• Arus Songsang (I_R):Arus bocor maksimum 10µA pada V_R= -5V untuk semua cip.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan konsistensi warna dan kecerahan, LED disusun ke dalam bin berdasarkan prestasi yang diukur.

3.1 Binning Keamatan Pencahayaan

LED dikumpulkan mengikut keamatan pencahayaan yang diukur pada I_F=100mA. Setiap bin mempunyai kod (cth., CB, DA, EA) yang mentakrifkan julat keamatan min/maks dalam mcd.

• Merah (R):Bin CB (3550-4500 mcd), DA (4500-5600 mcd), DB (5600-7100 mcd).
• Hijau (G):Bin EA (7100-9000 mcd), EB (9000-11200 mcd), FA (11200-14000 mcd).
• Biru (B):Bin BA (1800-2240 mcd), BB (2240-2800 mcd), CA (2800-3550 mcd), CB (3550-4500 mcd).
• Putih (W):Bin DB (5600-7100 mcd), EA (7100-9000 mcd), EB (9000-11200 mcd), FA (11200-14000 mcd), FB (14000-18000 mcd).

3.2 Binning Panjang Gelombang Dominan

LED juga dibin mengikut panjang gelombang puncak cahaya yang dipancarkan untuk mengawal rona warna.

• Merah (R):Bin RB (619-624 nm), RC (624-629 nm).
• Hijau (G):Bin G7 (520-525 nm), G8 (525-530 nm), G9 (530-535 nm).
• Biru (B):Bin B3 (460-465 nm), B4 (465-470 nm), B5 (470-475 nm).

3.3 Binning Koordinat Kromatisiti (LED Putih)

Untuk LED Putih, warna ditakrifkan dengan tepat menggunakan koordinat kromatisiti (x, y) pada rajah CIE 1931. Spesifikasi ini menyediakan jadual terperinci kod bin (cth., A11, A12, A21) dengan kawasan segi empat yang sepadan ditakrifkan oleh empat set koordinat (x,y). Toleransi untuk koordinat ini ialah ±0.01. Sistem ini memastikan kawalan ketat ke atas titik putih (cth., putih sejuk, putih neutral, putih suam) cahaya yang dipancarkan.

4. Analisis Lengkuk Prestasi

Spesifikasi ini termasuk lengkuk ciri biasa, yang penting untuk memahami tingkah laku peranti di bawah keadaan operasi yang berbeza.

4.1 Taburan Spektrum

Lengkuk taburan spektrum biasa ditunjukkan, memplot keamatan relatif terhadap panjang gelombang. Lengkuk ini mewakili komposisi output cahaya secara visual. Untuk cip RGB, ia menunjukkan puncak sempit pada panjang gelombang dominan mereka. Untuk LED Putih (biasanya cip Biru dengan salutan fosfor), lengkuk menunjukkan puncak luas dari cahaya yang ditukar oleh fosfor, digabungkan dengan puncak biru yang lebih kecil dari LED pam. Lengkuk tindak balas mata manusia piawai (V(λ)) juga dirujuk untuk pengiraan fotometrik.

4.2 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkuk I-V)

Lengkuk berasingan untuk cip R, G, B, dan W menunjukkan hubungan antara arus hadapan (I_F) dan voltan hadapan (V_F) pada 25°C. Lengkuk ini bersifat eksponen. Ia adalah kritikal untuk mereka bentuk litar had arus atau pemacu arus malar. Lengkuk mengesahkan bahawa pada arus operasi biasa 100mA, V_Fsejajar dengan nilai biasa yang dinyatakan dalam jadual elektrik.

4.3 Panjang Gelombang vs. Arus Hadapan

Lengkuk ini menggambarkan bagaimana panjang gelombang dominan (warna) setiap cip berubah dengan peningkatan arus hadapan. Secara umumnya, panjang gelombang boleh meningkat sedikit dengan arus disebabkan pemanasan simpang dan kesan lain. Ini adalah pertimbangan penting untuk aplikasi yang memerlukan kestabilan warna yang tepat merentasi pelbagai tahap kecerahan.

4.4 Keamatan Relatif vs. Arus Hadapan

Plot ini menunjukkan bagaimana output cahaya (keamatan pencahayaan relatif untuk G/W, keamatan radiometrik relatif untuk R/B) meningkat dengan arus hadapan. Hubungannya secara amnya linear pada arus yang lebih rendah tetapi boleh tepu pada arus yang lebih tinggi disebabkan kejatuhan haba dan kecekapan. Data ini digunakan untuk menentukan arus pemacu optimum untuk tahap kecerahan yang dikehendaki.

4.5 Arus Hadapan Maksimum Dibenarkan vs. Suhu

Lengkuk penyahkadar kuasa ini adalah salah satu yang paling penting untuk kebolehpercayaan. Ia menunjukkan bagaimana arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan apabila suhu ambien (atau titik pateri) meningkat. Sebagai contoh, pada 85°C, arus yang dibenarkan akan jauh lebih rendah daripada rating 25°C. Beroperasi di atas lengkuk ini berisiko melebihi suhu simpang maksimum, menyebabkan kejatuhan output cahaya (susut nilai lumen) dan memendekkan jangka hayat operasi LED dengan ketara.

5. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

LED adalah sensitif kepada nyahcas elektrostatik (ESD) dan mesti dikendalikan dengan langkah berjaga-jaga yang sesuai. Kaedah pateri yang disyorkan adalah:

• Pateri Alir Balik IR:Ini adalah kaedah pilihan untuk pemasangan SMD. Suhu puncak maksimum tidak boleh melebihi 260°C, dan masa di atas 260°C harus dihadkan kepada 10 saat. Profil alir balik bebas plumbum piawai adalah sesuai.
• Pateri Tangan:Jika perlu, pateri tangan boleh dilakukan dengan suhu hujung besi tidak melebihi 350°C. Masa sentuhan setiap plumbum harus dihadkan kepada 3 saat untuk mengelakkan kerosakan haba pada pakej dan ikatan wayar.

Perhatian mesti diambil untuk mengelakkan tekanan mekanikal pada pakej semasa dan selepas pateri. Julat suhu penyimpanan ialah -40°C hingga +100°C.

6. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

6.1 Litar Aplikasi Biasa

Setiap cip (R, G, B, W) memerlukan litar had arus sendiri kerana ciri voltan hadapan mereka yang berbeza. Pemacu arus malar sangat disyorkan berbanding perintang siri mudah untuk konsistensi kecerahan dan kestabilan warna yang lebih baik, terutamanya apabila beroperasi dari sumber voltan berubah seperti bateri. Untuk pencampuran warna RGB, modulasi lebar denyut (PWM) adalah kaedah piawai untuk kawalan keamatan, kerana ia mengekalkan voltan dan arus hadapan yang malar, seterusnya mengekalkan kromatisiti setiap warna utama.

6.2 Pengurusan Haba

Penyingkiran haba yang berkesan adalah penting untuk prestasi dan jangka hayat. Nilai rintangan haba (R_{th J-S}) menunjukkan betapa mudahnya haba mengalir dari cip ke PCB. Pereka bentuk mesti memastikan PCB mempunyai kawasan kuprum yang mencukupi (pad haba atau via ke lapisan dalam) untuk menyingkirkan jumlah haba yang dijana (jumlah I_F* V_Funtuk semua cip aktif). Beroperasi berhampiran atau pada rating arus maksimum tanpa penyejukan yang betul akan membawa kepada suhu simpang yang tinggi, menyebabkan kejatuhan output cahaya (susut nilai lumen) dan memendekkan jangka hayat operasi LED dengan ketara.

6.3 Reka Bentuk Optik

Sudut pandangan luas 120 darjah menjadikan LED ini sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pencahayaan luas dan meresap. Untuk cahaya yang lebih diarahkan, optik sekunder (kanta) mungkin diperlukan. Apabila mereka bentuk untuk pencampuran warna, kedekatan fizikal empat cip dalam pakej 5050 memastikan percampuran warna ruang yang baik pada jarak, tetapi untuk pandangan yang sangat dekat, titik warna individu mungkin boleh dilihat.

7. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

LED RGBW 5050 ini membezakannya sendiri dengan mengintegrasikan empat pemancar berbeza dalam jejak industri piawai 5.0mm x 5.0mm yang sangat padat. Berbanding menggunakan empat LED 5050 satu warna berasingan, pakej bersepadu ini menjimatkan ruang PCB dan memudahkan pemasangan pick-and-place. Kemasukan die putih khusus, sebagai tambahan kepada dadu RGB, menyediakan sumber cahaya putih berkualiti tinggi tanpa perlu pencampuran warna, yang kadangkala boleh mengakibatkan kecekapan lebih rendah atau isu rendering warna. Konfigurasi 8-pin individu menawarkan fleksibiliti maksimum untuk kawalan, membolehkan setiap warna dipacu secara bebas atau dalam sebarang kombinasi.

8. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya memacu semua empat cip (RGBW) secara selari dari satu sumber voltan malar dengan satu perintang siri?

J: Tidak disyorkan. Voltan hadapan (V_F) berbeza dengan ketara (cth., Merah ~2.1V, Biru ~3.1V). Menyambungkannya secara selari akan menyebabkan ketidakseimbangan arus yang teruk, dengan cip merah menarik kebanyakan arus, berpotensi melebihi ratingnya, manakala yang lain kekal malap atau padam. Setiap saluran warna memerlukan kawalan arus berasingan.

S: Apakah perbezaan antara keamatan pencahayaan (mcd) dan kuasa (mW) dalam rating?

J: Keamatan pencahayaan (diukur dalam candela atau millicandela) adalah kecerahan cahaya yang dilihat oleh mata manusia, ditimbang oleh lengkuk kepekaan mata. Pelesapan kuasa (dalam milliwatt) adalah kuasa elektrik yang ditukar kepada haba (I_F*V_F) pada simpang LED. Sebahagian daripada kuasa input ditukar kepada cahaya (kuasa sinaran), tetapi spesifikasi ini menyatakan haba maksimum yang mesti diuruskan.

S: Bagaimana saya mentafsir bin koordinat kromatisiti untuk LED Putih?

J: Setiap bin (cth., A11) mentakrifkan kawasan segi empat kecil pada carta warna CIE. Empat pasangan koordinat (x,y) adalah sudut kawasan itu. LED yang warna terukurnya jatuh dalam segi empat ini diberikan kod bin itu. Ini memastikan semua LED dalam satu kelompok mempunyai titik warna putih yang hampir sama.

S: Mengapa arus hadapan puncak (I_FP) lebih tinggi daripada arus berterusan (I_F)?

J: Simpang semikonduktor boleh mengendalikan denyut arus yang lebih tinggi untuk tempoh yang sangat singkat (10ms dalam kes ini) kerana haba yang dijana tidak mempunyai masa untuk menaikkan suhu simpang ke tahap kritikal. Ini berguna untuk pendim PWM atau mencipta kilatan terang yang singkat.

9. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Senario: Mereka bentuk lampu suasana berubah warna.

Seorang pereka memilih LED ini untuk lampu meja berkuasa USB. Mereka menggunakan mikropengawal dengan empat saluran PWM untuk mengawal arus R, G, B, dan W secara bebas. LED Putih menyediakan mod lampu bacaan tulen. LED RGB dicampur untuk mencipta berjuta-juta warna untuk pencahayaan ambien. Reka bentuk menggunakan IC pemacu LED arus malar yang mampu membekalkan sehingga 200mA setiap saluran. PCB termasuk satah bumi besar yang disambungkan ke pad haba LED melalui pelbagai via untuk bertindak sebagai penyingkir haba. Perisian tegar melaksanakan algoritma pudaran warna dan termasuk logik pengurusan haba yang mengurangkan arus pemacu maksimum jika sensor suhu mikropengawal (diletakkan berhampiran LED pada PCB) membaca melebihi 70°C, memastikan LED beroperasi dalam lengkuk penyahkadar kuasa suhu selamatnya.

10. Pengenalan Prinsip Operasi

Pancaran cahaya adalah berdasarkan elektroluminesens dalam bahan semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi simpang p-n LED, elektron dan lubang bergabung semula, membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Warna (panjang gelombang) cahaya ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor. Cip Merah menggunakan AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida). Cip Hijau dan Biru menggunakan InGaN (Indium Gallium Nitrida) dengan nisbah indium/gallium yang berbeza untuk menala jurang jalur. LED Putih biasanya menggunakan cip Biru InGaN yang disalut dengan fosfor kuning (atau pelbagai warna). Cahaya biru dari cip merangsang fosfor, yang kemudian memancarkan spektrum panjang gelombang yang lebih panjang (kuning, merah), bergabung dengan cahaya biru yang tinggal untuk menghasilkan cahaya putih. Penerangan "Kekuningan" mencadangkan suhu warna berkaitan (CCT) pada bahagian spektrum putih yang lebih suam.

11. Trend dan Konteks Teknologi

Pakej multi-cip bersepadu seperti RGBW 5050 ini mewakili trend ke arah ketumpatan fungsi yang lebih tinggi dan reka bentuk sistem yang dipermudahkan dalam pencahayaan LED. Pergerakan ke sudut pandangan yang lebih luas (seperti 120 darjah) memenuhi aplikasi yang memerlukan pencahayaan seragam, bebas silau dan bukannya lampu sorot fokus. Terdapat dorongan industri yang berterusan untuk kecekapan pencahayaan yang lebih tinggi (lebih banyak output cahaya per watt elektrik) dan rendering warna yang lebih baik, terutamanya untuk komponen putih. Tambahan pula, toleransi binning yang lebih ketat, seperti yang dibuktikan oleh jadual koordinat kromatisiti terperinci, mencerminkan permintaan pasaran untuk konsistensi warna yang unggul dalam kedua-dua aplikasi LED monokrom dan putih, yang adalah kritikal dalam peralatan dan paparan multi-LED.