Spesifikasi LTSA-E35BCEGBW - LED RGB SMD 12mm 5V dengan Protokol ISELED untuk Aplikasi Automotif

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk modul LED RGB permukaan-pasang berprestasi tinggi yang direka untuk aplikasi aksesori automotif yang menuntut. Peranti ini menggabungkan cip LED merah, hijau dan biru dengan IC pemacu khusus yang menyokong protokol komunikasi digital ISELED. Integrasi ini membolehkan kawalan warna yang tepat, penyambungan berantai pelbagai unit, dan ciri-ciri termaju seperti pampasan suhu secara langsung dalam pakej LED.

1.1 Ciri dan Kelebihan Teras

Kelebihan utama produk ini ialah gabungan prestasi LED kecerahan tinggi dengan kawalan digital pintar dalam pakej SMD padat. Ciri-ciri utama termasuk:

• Antara Muka Bersiri Digital:Menggunakan bas komunikasi bersiri dua hala, separuh dupleks yang mematuhi ISELED beroperasi pada 2 Mbit/s. Ini membolehkan kawalan kecerahan 8-bit yang tepat untuk setiap saluran warna dan membolehkan penyambungan sehingga 4079 peranti dalam satu rantaian tunggal, memudahkan pendawaian dalam sistem pencahayaan kompleks.
• Kepintaran Bersepadu:IC pemadu di papan mengendalikan penjanaan PWM untuk percampuran warna dan mempunyai ADC bersepadu untuk pengesanan suhu. Ia secara automatik menggunakan pampasan kepada arus pemacu LED merah untuk mengekalkan output bercahaya yang konsisten merentasi julat suhu operasi.
• Kekukuhan Automotif:Komponen ini layak mengikut AEC-Q102 untuk dadu LED dan AEC-Q100 untuk IC pemacu. Ia dipra-syaratkan kepada kepekaan kelembapan JEDEC Tahap 2 dan serasi dengan proses pateri refluks inframerah bebas plumbum.
• Reka Bentuk untuk Pembuatan:Dibekalkan dalam pita 12mm pada gegelung 7-inci, pakej ini serasi dengan peralatan pateri dan pick-and-place automatik standard, memudahkan pengeluaran volum tinggi.

1.2 Pasaran Sasaran dan Aplikasi

Pasaran sasaran utama ialah industri automotif, khususnya untuk aplikasi pencahayaan aksesori dalaman dan luaran yang memerlukan prestasi boleh dipercayai, kawalan warna tepat dan kebolehjaringan. Kes penggunaan berpotensi termasuk pencahayaan ambien, penunjuk status dan elemen pencahayaan hiasan.

2. Parameter Teknikal: Analisis Objektif Mendalam

2.1 Kadar Maksimum Mutlak dan Keadaan Operasi

Memahami had operasi adalah kritikal untuk reka bentuk yang boleh dipercayai. Peranti beroperasi daripada bekalan 4.5V hingga 5.5V, dengan voltan nominal 5.0V. Julat suhu operasi ambien ditetapkan dari -40°C hingga +110°C, dengan suhu simpang maksimum 125°C. Peranti ini dinilai untuk voltan tahan ESD 2 kV (HBM, Kelas H1C mengikut AEC-Q101-001). Penyimpanan hendaklah dalam -40°C hingga +125°C.

2.2 Ciri-ciri Fotometrik dan Optik

Prestasi optik diukur pada suhu simpang 25°C di bawah arahan kecerahan penuh. Metrik utama termasuk:

• Keamatan Bercahaya:Keamatan bercahaya tipikal untuk warna individu ialah 530 mcd untuk Merah (panjang gelombang dominan 622 nm), 1180 mcd untuk Hijau (527 nm) dan 90 mcd untuk Biru (461 nm). Apabila ketiga-tiga warna didorong pada maksimum (cahaya putih), keamatan bercahaya tipikal gabungan ialah 1800 mcd.
• Ciri-ciri Warna:Koordinat kromatisiti tipikal untuk cahaya putih ialah x=0.3127, y=0.3290, yang sepadan dengan titik putih D65. Sudut pandangan (2θ1/2) ialah 120 darjah, menyediakan corak cahaya lebar dan meresap yang sesuai untuk pencahayaan kawasan.
• Toleransi:Keamatan bercahaya mempunyai toleransi ±10%, panjang gelombang dominan ±1nm dan koordinat kromatisiti ±0.01. Ini adalah toleransi standard untuk LED prestasi sederhana-ke-tinggi.

2.3 Ciri-ciri Elektrik dan Terma

Ciri-ciri elektrik mendedahkan keperluan pengurusan terma dan penggunaan kuasa peranti.

• Penggunaan Arus:Penggunaan arus purata berbeza mengikut warna. Nilai tipikal ialah 26.7 mA untuk Merah, 20.5 mA untuk Hijau dan 10.0 mA untuk Biru apabila setiap satu didorong secara individu pada kecerahan maksimum. IC pemacu itu sendiri menggunakan arus rehat tipikal (I_drv) 1.2 mA.
• Rintangan Terma:Rintangan terma dari simpang LED ke titik pateri (Rth_JS) ialah parameter kritikal untuk penyebaran haba. Nilai tipikal ialah 70.3 °C/W untuk cip Merah, 71 °C/W untuk Hijau dan 61.7 °C/W untuk Biru. Nilai ini diukur pada substrat FR4 dengan pad kuprum 16mm². Reka bentuk terma PCB yang betul adalah penting untuk mengekalkan suhu simpang di bawah maksimum 125°C, terutamanya apabila mendorong pelbagai warna serentak atau pada suhu ambien tinggi.

2.4 Set Semula Hidupkan Kuasa dan Antara Muka Komunikasi

Peranti ini mempunyai litar set semula hidupkan kuasa dengan ambang tipikal 4.2V (min 4.0V, maks 4.4V). Antara muka komunikasi bersiri menggunakan isyarat pembezaan pada pin SIO_P dan SIO_N, dengan tahap voltan yang sepadan dengan julat bekalan Vcc (4.5V hingga 5.5V).

3. Analisis Lengkung Prestasi

3.1 Kebergantungan Suhu pada Keamatan Bercahaya

Graf yang disediakan menggambarkan keamatan bercahaya relatif (dinormalisasi kepada nilai pada 25°C) sebagai fungsi suhu simpang untuk setiap warna utama dan untuk putih. Pemerhatian utama ialah penurunan ketara dalam keamatan LED merah apabila suhu meningkat, yang merupakan ciri bahan AlInGaP yang diketahui. Ini menekankan kepentingan ciri pampasan suhu bersepadu, yang melaraskan kitar tugas PWM merah untuk menentang penurunan ini dan mengekalkan kestabilan warna.

3.2 Kebergantungan Suhu pada Kromatisiti

Graf tambahan menunjukkan anjakan dalam koordinat kromatisiti (ΔCx, ΔCy) dengan suhu simpang. Anjakan ini paling ketara untuk saluran merah dan biru. Data ini menyediakan asas untuk memahami hanyutan warna dalam operasi tanpa pampasan dan menyerlahkan nilai pampasan di papan dan potensi untuk kalibrasi warna peringkat sistem menggunakan antara muka digital.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

4.1 Dimensi dan Garis Luar Pakej

Peranti menggunakan pakej permukaan-pasang. Lukisan dimensi menunjukkan tapak fizikal dan ketinggian. Semua dimensi kritikal disediakan dalam milimeter dengan toleransi umum ±0.2 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Kanta ini direncat untuk mencapai sudut pandangan lebar 120 darjah.

4.2 Konfigurasi dan Fungsi Pin

Peranti mempunyai konfigurasi 8-pin:

1. PRG5:Tanah (untuk pembuatan/ujian LED).
2. SIO1_N:Bahagian Master Komunikasi Bersiri, talian pembezaan negatif.
3. SIO1_P:Bahagian Master Komunikasi Bersiri, talian pembezaan positif.
4. GND:Tanah (Pin 4).
5. GND:Tanah (Pin 5).
6. SIO2_P:Bahagian Hamba Komunikasi Bersiri, talian pembezaan positif (untuk penyambungan berantai).
7. SIO2_N:Bahagian Hamba Komunikasi Bersiri, talian pembezaan negatif.
8. Vcc_5V:Bekalan Kuasa IC (5V).

Dua pin tanah (4 & 5) dan port komunikasi berasingan memudahkan pengagihan kuasa yang kukuh dan penyambungan berantai mudah pelbagai peranti.

5. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

5.1 Profil Pateri Refluks IR

Profil refluks yang disyorkan untuk pateri bebas plumbum (Pb-free) disediakan, mematuhi J-STD-020B. Profil ini menentukan parameter utama termasuk pra-pemanasan, rendaman, suhu puncak refluks (260°C maksimum selama 10 saat) dan kadar penyejukan. Mematuhi profil ini adalah penting untuk mengelakkan kerosakan terma pada cip LED, IC pemacu dan ikatan wayar dalaman, memastikan kebolehpercayaan jangka panjang.

5.2 Nota Pengendalian dan Penyimpanan

Peranti ini dipra-syaratkan kepada JEDEC Tahap 2. Ini bermakna komponen sensitif kelembapan dibakar dan dibungkus dengan bahan pengering. Sebaik sahaja beg kering tertutup dibuka, komponen mesti dipasang dalam tempoh masa yang ditetapkan (biasanya 1 tahun pada<10% RH, atau masa lebih pendek pada kelembapan lebih tinggi) atau dibakar semula mengikut arahan pengeluar untuk mengelakkan "popcorning" semasa refluks.

6. Penerangan Fungsian dan Seni Bina Sistem

6.1 Gambaran Keseluruhan Gambarajah Blok Dalaman

Gambarajah blok fungsian mendedahkan sistem bersepadu. Terasnya ialah mikropengawal "Unit Utama" yang menguruskan komunikasi, penjanaan PWM dan fungsi sistem. Ia menerima arahan melalui antara muka bersiri ISELED. Tiga sinki arus tetap bebas dan boleh dikonfigurasi mendorong anod LED Merah, Hijau dan Biru (pemacu sisi rendah). Penukar Analog-ke-Digital (ADC) bersepadu mengukur suhu peranti secara berkala melalui penderia dalaman. Data ini digunakan oleh Unit Utama untuk melaraskan kitar tugas PWM untuk LED merah secara dinamik, mengimbangi penurunan termanya. ADC juga boleh diarahkan untuk mengukur nilai analog lain. Ingatan tidak meruap Boleh Diprogram Satu Kali (OTP) menyimpan data kalibrasi peranti individu (cth., untuk variasi voltan hadapan LED), yang dimuatkan ke dalam daftar pada hidupkan kuasa.

6.2 Protokol PWM dan Komunikasi

Kecerahan untuk setiap warna dikawal melalui Modulasi Lebar Denyut (PWM) dengan resolusi 8-bit (256 tahap). Protokol ISELED mengendalikan penghantaran nilai kecerahan ini, pengalamatan peranti dan bacaan semula maklumat status (seperti suhu). Sifat dua hala membolehkan komunikasi diagnostik, mengesahkan kehadiran dan kesihatan peranti dalam rantaian.

7. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

7.1 Litar Aplikasi Tipikal

Dalam aplikasi tipikal, mikropengawal hos dengan transceiver ISELED akan disambungkan ke pin SIO1_P/N LED pertama dalam rantaian. Pin SIO2_P/N LED itu disambungkan ke pin SIO1_P/N LED seterusnya dan seterusnya. Satu rel bekalan kuasa 5V tunggal, dipisahkan secukupnya dengan kapasitor tempatan, membekalkan kuasa kepada semua LED dalam rantaian. Susun atur PCB mesti memastikan sambungan tanah impedans rendah dan pengurusan terma yang betul dengan menggunakan kawasan tuangan kuprum yang mencukupi yang disambungkan ke pin tanah peranti dan pad terma (jika ada dalam tapak) untuk menyebarkan haba.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pengurusan Terma:Kira pembebasan kuasa yang dijangkakan (P = Vcc * I_total) dan gunakan rintangan terma (Rth_JS) untuk menganggarkan kenaikan suhu melebihi titik pateri PCB. Pastikan reka bentuk PCB boleh mengalirkan haba ini dengan berkesan untuk mengekalkan Tj<125°C.
• Bekalan Kuasa:Bekalan 5V mesti stabil dan mampu membekalkan arus puncak untuk keseluruhan rantaian LED. Pertimbangkan arus lonjakan semasa hidupkan kuasa.
• Integriti Isyarat:Untuk rantaian panjang atau dalam persekitaran bising elektrik (seperti automotif), ikut amalan terbaik untuk laluan pasangan pembezaan (padanan panjang, impedans terkawal jika mungkin) untuk talian SIO.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED RGB analog tradisional, peranti ini menawarkan kelebihan ketara:Ketepatan:Kawalan digital menghapuskan variasi warna yang disebabkan oleh perbezaan voltan hadapan dan toleransi pemacu analog.Kesederhanaan:Mengurangkan bilangan talian kawalan daripada pelbagai talian PWM setiap LED kepada satu pasangan pembezaan untuk keseluruhan rantaian.Kepintaran:Pampasan suhu terbina dalam dan kalibrasi yang disimpan dalam OTP memastikan prestasi konsisten tanpa litar luaran kompleks.Diagnostik:Bas dua hala membolehkan pemantauan kesihatan peringkat sistem. Pertukaran utama ialah peningkatan kerumitan perisian protokol komunikasi digital berbanding dengan penjanaan PWM mudah.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Berapa banyak LED ini yang boleh saya sambung secara bersiri?

J: Sehingga 4079 peranti boleh disambungkan dalam satu rantaian berantai tunggal melalui antara muka ISELED.

S: Adakah pampasan suhu berfungsi secara automatik?

J: Ya, IC pemacu dalaman secara automatik mengukur suhu dan melaraskan kitar tugas PWM LED merah untuk mengekalkan keamatan bercahaya malar. Ini adalah ciri perkakasan bebas daripada pengawal hos.

S: Apakah tujuan ingatan OTP?

J: OTP menyimpan data kalibrasi individu untuk setiap peranti, seperti nilai trim untuk sinki arus atau pekali kalibrasi warna. Ini membolehkan prestasi yang sangat seragam merentasi semua unit dalam kumpulan pengeluaran.

S: Bolehkah saya menggunakan mikropengawal 3.3V untuk berkomunikasi dengan LED 5V?

J: Pin SIO beroperasi pada tahap Vcc (4.5-5.5V). Sambungan langsung ke peranti logik 3.3V mungkin tidak boleh dipercayai. Penukar tahap atau transceiver ISELED IC yang direka untuk operasi voltan lebih rendah akan diperlukan.

10. Contoh Kes Penggunaan Praktikal

Senario: Pencahayaan Ambien Panel Pintu Automotif.Pereka ingin melaksanakan pencahayaan ambien berbilang zon, bertukar warna di sepanjang panel pintu dan sandaran tangan. Menggunakan LED ini, mereka boleh mencipta rantaian panjang LED (cth., 50 keping) yang dikawal oleh satu master ISELED tunggal yang terletak dalam modul pintu. Setiap LED boleh dialamatkan secara individu atau dikumpulkan. Hos boleh menghantar arahan untuk menetapkan sebarang warna atau corak pencahayaan dinamik. Pampasan suhu bersepadu memastikan keamatan warna merah kekal stabil walaupun panel pintu panas akibat cahaya matahari, mengelakkan anjakan warna yang tidak diingini ke arah biru/hijau. Pendawaian berantai mengurangkan bilangan wayar yang diperlukan berbanding dengan penyelesaian RGB+pemacu selari, memudahkan reka bentuk kekangan dan menurunkan kos dan berat.

11. Pengenalan Prinsip Operasi

Peranti beroperasi berdasarkan prinsip isyarat campuran. Teras digital menerima data bersiri, menyahkod arahan dan menetapkan daftar yang menentukan kitar tugas PWM untuk tiga penjana perkakasan PWM bebas. Isyarat PWM ini mendorong MOSFET sisi rendah yang bertindak sebagai sinki arus tetap untuk LED. Tahap arus untuk setiap saluran ditetapkan secara dalaman (mungkin ditetapkan oleh kalibrasi OTP). Depan analog termasuk penderia suhu yang output voltannya didigitalkan oleh ADC. Logik digital menggunakan bacaan suhu ini untuk menggunakan lengkung pampasan yang telah ditetapkan, mengubah nilai daftar PWM merah secara masa nyata. Kawalan gelung tertutup ini (mengesan suhu, melaraskan pemacu) berlaku secara autonomi dalam peranti.

12. Trend dan Konteks Teknologi

Produk ini adalah sebahagian daripada trend jelas dalam pencahayaan LED: peralihan dari analog ke nod pintar digital. Protokol ISELED adalah ekosistem khusus yang dibangunkan untuk pencahayaan automotif, bersaing dengan piawaian lain seperti LED boleh dialamatkan berasaskan SPI (cth., WS2812B) atau Ethernet Automotif. Integrasi penderiaan (suhu) dan pemprosesan terus ke dalam pakej LED membolehkan "pencahayaan pintar" di mana setiap titik cahaya boleh dikalibrasi, dipantau dan dikawal secara individu. Ini memudahkan ciri-ciri termaju seperti penyelenggaraan ramalan (mengesan degradasi LED), corak pencahayaan adaptif kompleks dan padanan warna lancar merentasi bahan dan kumpulan pengeluaran yang berbeza. Fokus pada kelayakan AEC-Q dan komunikasi kukuh menjadikannya sesuai untuk keadaan elektrik dan persekitaran automotif yang keras, kawasan pertumbuhan utama untuk teknologi LED termaju.