Dokumen Teknikal LTST-G353CEGB7W - LED RGB SMD 5.0x5.0x1.6mm - 5V - 94mW - Kanta Putih Tersebar

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTST-G353CEGB7W ialah peranti pemasangan permukaan (SMD) LED yang direka untuk pemasangan papan litar bercetak (PCB) automatik dan aplikasi di mana ruang adalah kekangan kritikal. Komponen ini menggabungkan cip semikonduktor merah, hijau dan biru (RGB) bersama-sama dengan litar kawalan khusus dalam satu pakej tunggal, membentuk piksel lengkap yang boleh dialamatkan secara individu. Ia direka untuk pelbagai peralatan elektronik, termasuk tetapi tidak terhad kepada peranti komunikasi, komputer riba, infrastruktur rangkaian, perkakas pengguna, dan sistem pencahayaan papan tanda atau hiasan dalaman.

1.1 Ciri dan Kelebihan Teras

Peranti ini membezakan dirinya melalui beberapa ciri teknologi dan pembungkusan utama yang meningkatkan kebolehgunaan dan prestasinya dalam pembuatan elektronik moden.

• Kawalan Bersepadu:Kelebihan pentingialah penyepaduan cip LED RGB dengan pemacu IC 14-bit. Ini menghapuskan keperluan untuk komponen pemacu luaran untuk kawalan asas, memudahkan reka bentuk litar dan mengurangkan senarai bahan (BOM) keseluruhan.
• Kawalan Warna Resolusi Tinggi:Setiap warna utama (Merah, Hijau, Biru) boleh dikawal merentasi 1024 tahap kecerahan berbeza (PWM 10-bit). Ini membolehkan penjanaan lebih 1.07 bilion (2^30) kombinasi warna, membolehkan kecerunan warna lancar dan percampuran warna tepat.
• Pemacu IC Maju:Pemacu terbenam menggunakan kawalan Modulasi Lebar Denyut (PWM) arus malar. Kawalan 14-bit dibahagikan, dengan 10 bit dikhaskan untuk kitar tugas PWM untuk kecerahan dan 4 bit untuk penalaan halus tahap arus, menawarkan kawalan terperinci ke atas output cahaya dan kecekapan.
• Antara Muka Data Dipermudahkan:Komunikasi dengan LED dan penyambungan berantai berbilang unit dicapai melalui protokol bersiri satu wayar (serasi SPI). Ini meminimumkan bilangan talian kawalan yang diperlukan daripada pengawal mikro hos.
• Ciri Integriti Data:Peranti menyokong penghantaran berterusan titik putus (fungsi Bypass). Jika satu LED dalam rantaian gagal, isyarat data boleh memintasnya, memastikan LED yang tinggal dalam urutan terus berfungsi dengan betul, meningkatkan kebolehpercayaan sistem.
• Kesediaan Pembuatan:Komponen dibekalkan pada pita 12mm yang dipasang pada gegelung diameter 7 inci, serasi dengan peralatan pick-and-place automatik standard. Ia juga layak untuk proses pematerian refluks inframerah (IR) tanpa plumbum, termasuk pra-pengkondisian kepada Tahap Kepekaan Kelembapan JEDEC 4.
• Pematuhan Alam Sekitar:Produk ini mematuhi peraturan alam sekitar yang berkaitan.

1.2 Aplikasi dan Pasaran Sasaran

Gabungan faktor bentuk kecil, kepintaran bersepadu dan keupayaan warna penuh menjadikan LED ini sesuai untuk pelbagai aplikasi:

• Pencahayaan Status dan Penunjuk:Menyediakan maklum balas status pelbagai warna dalam peralatan telekomunikasi, peralatan automasi pejabat, perkakas rumah dan panel kawalan perindustrian.
• Panel Hadapan dan Lampu Latar:Menerangi butang, logo atau paparan dengan warna dinamik dan boleh disesuaikan.
• Pencahayaan Hiasan dan Seni Bina:Digunakan dalam jalur LED, modul, lampu lembut dan lampu untuk pencahayaan ambien atau aksen.
• Elemen Paparan Dalaman:Blok binaan untuk modul warna penuh atau paparan video tidak sekata di mana kawalan piksel individu diperlukan.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

Bahagian ini menyediakan analisis terperinci bagi parameter prestasi utama yang dinyatakan dalam lembaran data.

2.1 Ciri Optik

Prestasi optik diukur di bawah keadaan standard (Ta=25°C, VDD=5V). Peranti menggunakan kanta putih tersebar untuk mencampurkan cahaya daripada cip warna individu, menghasilkan penampilan seragam.

• Keamatan Bercahaya (I_V):Keamatan bercahaya paksi tipikal berbeza mengikut cip warna. Cip Hijau adalah paling terang (330-700 mcd), diikuti oleh Merah (130-300 mcd), dan kemudian Biru (50-180 mcd). Nilai ini mewakili output cahaya yang diukur melalui penapis yang mensimulasikan respons fotopik (mata manusia).
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):Peranti mempunyai sudut pandangan lebar 120 darjah. Ini ditakrifkan sebagai sudut penuh di mana keamatan bercahaya turun kepada separuh daripada nilai paksi, menunjukkan kebolehlihatan luar paksi yang baik.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):Parameter ini mentakrifkan warna yang dirasakan bagi setiap cip. Julat yang ditentukan ialah: Merah: 618-630 nm, Hijau: 520-535 nm, Biru: 463-475 nm. Toleransi panjang gelombang puncak pancaran ialah ±1 nm, memastikan pengeluaran warna konsisten dari peranti ke peranti.

2.2 Penarafan Elektrik dan Maksimum Mutlak

Pematuhan kepada penarafan ini adalah kritikal untuk operasi yang boleh dipercayai dan mencegah kerosakan kekal.

• Penarafan Maksimum Mutlak:
  • Pelesapan Kuasa (P_D): 94 mW. Melebihi ini boleh menyebabkan terlalu panas.
  • Voltan Bekalan (V_DD): +4.2V hingga +5.5V. IC dalaman direka untuk bekalan nominal 5V.
  • Arus Hadapan Jumlah (I_F): 17 mA. Ini adalah jumlah arus maksimum untuk ketiga-tiga cip digabungkan.
  • Suhu Operasi: 0°C hingga +85°C.
  • Suhu Penyimpanan: -40°C hingga +100°C.
• Ciri Elektrik (Tipikal @ V_DD=5V):
  • Arus Output IC per Warna: Biasanya 5 mA per saluran R, G, atau B individu. Pemacu arus malar ini memastikan output warna stabil tanpa mengira turun naik voltan kecil.
  • Tahap Input Logik: Voltan input tahap tinggi (V_IH) ialah 0.7*V_DD(biasanya 3.3V pada bekalan 5V). Voltan input tahap rendah (V_IL) ialah 0.3*V_DD. Ini menjadikannya serasi dengan logik pengawal mikro 5V dan 3.3V.
  • Arus Rehat IC: Kira-kira 0.2 mA apabila semua output LED dimatikan, menunjukkan penggunaan kuasa rendah dalam mod sedia.

2.3 Pertimbangan Terma

Walaupun tidak secara terperinci merincikan rintangan terma, lembaran data menyediakan garis panduan pengurusan terma penting melalui profil pematerian dan keadaan penyimpanan. Pelesapan kuasa maksimum 94 mW dan julat suhu operasi mentakrifkan tetingkap operasi terma. Susun atur PCB yang betul dengan pelepasan terma yang mencukupi adalah perlu untuk mengekalkan suhu simpang dalam had selamat semasa operasi berterusan, terutamanya pada kecerahan dan arus maksimum.

3. Penjelasan Sistem Pembin

Lembaran data termasuk jadual pembin kromatisiti CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) untuk memastikan konsistensi warna.

• Pembin Warna:LED disusun ke dalam bin (A, B, C, D) berdasarkan koordinat kromatisiti (x, y) yang diukur pada rajah ruang warna CIE 1931. Setiap bin ditakrifkan oleh segi empat pada carta. Toleransi untuk penempatan dalam bin ialah ±0.01 dalam kedua-dua koordinat x dan y. Proses pembin ini mengumpulkan LED dengan warna yang dirasakan hampir sama, yang penting untuk aplikasi di mana berbilang LED digunakan bersebelahan untuk mengelakkan ketidakpadanan warna yang kelihatan.
• Tafsiran:Bin A dan B meliputi rantau tertentu ruang warna untuk cahaya putih bercampur (melalui kanta tersebar), manakala bin C dan D meliputi rantau bersebelahan. Pereka boleh menentukan kod bin untuk menjamin padanan warna yang lebih ketat untuk pengeluaran mereka.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data merujuk kepada lengkung prestasi tipikal yang mewakili hubungan utama secara grafik. Walaupun graf khusus tidak dihasilkan semula dalam teks yang disediakan, kandungan standard mereka dianalisis di bawah.

• Keamatan Bercahaya Relatif vs. Arus Hadapan (Lengkung I-V):Lengkung ini akan menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus hadapan yang dibekalkan kepada setiap cip LED. Disebabkan oleh pemacu arus malar bersepadu, hubungan ini terutamanya dikendalikan secara dalaman, tetapi lengkung akan menggambarkan kecekapan gabungan cip/pemacu.
• Keamatan Bercahaya Relatif vs. Suhu Ambien:Ini adalah lengkung kritikal yang menunjukkan penurunan output cahaya apabila suhu ambien (atau simpang) meningkat. Kecekapan LED berkurangan dengan suhu, jadi graf ini membantu pereka memahami prestasi terma dan kehilangan cahaya berpotensi dalam persekitaran panas.
• Taburan Kuasa Spektrum:Graf ini akan memaparkan keamatan cahaya yang dipancarkan merentasi spektrum panjang gelombang untuk setiap cip warna, menunjukkan puncak pancaran sempit ciri LED dan panjang gelombang dominan khusus.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi dan Konfigurasi Pakej

Peranti mematuhi tapak kaki SMD standard industri. Dimensi utama adalah kira-kira 5.0mm panjang, 5.0mm lebar dan 1.6mm tinggi (toleransi ±0.2mm). Lukisan dimensi terperinci disediakan dalam lembaran data asal untuk reka bentuk corak tanah PCB yang tepat.

5.2 Konfigurasi dan Fungsi Pin

Peranti 6-pin mempunyai pinout berikut:

1. VCC:Input bekalan kuasa untuk IC dalaman. Boleh disambungkan ke VDD.
2. VDD:Input kuasa DC utama (4.2-5.5V).
3. DOUT:Output isyarat data kawalan untuk penyambungan berantai ke DIN LED seterusnya.
4. DIN:Input isyarat data kawalan daripada pengawal mikro atau LED sebelumnya.
5. VSS:Sambungan tanah.
6. FDIN:Input isyarat data tambahan (fungsi mungkin khusus untuk mod kawalan tertentu).

5.3 Pad Lampiran PCB yang Disyorkan

Susun atur pad pateri yang dicadangkan disediakan untuk memastikan pematerian yang boleh dipercayai dan kestabilan mekanikal. Susun atur ini biasanya termasuk sambungan pelepasan terma untuk menguruskan haba semasa pematerian dan operasi, dan pad bersaiz betul untuk lead sayap camar atau serupa.

6. Garis Panduan Pematerian, Pemasangan dan Pengendalian

6.1 Profil Pematerian Refluks IR

Profil refluks terperinci untuk pematerian tanpa plumbum disediakan, mematuhi J-STD-020B. Profil ini menentukan parameter kritikal:

• Pra-panas:Kenaikan beransur-ansur untuk mengaktifkan fluks dan meminimumkan kejutan terma.
• Zon Rendam:Dataran suhu untuk memastikan pemanasan seragam komponen dan papan.
• Zon Refluks:Suhu puncak biasanya antara 240°C dan 260°C, dengan masa di atas likuidus (TAL) dikawal dengan teliti untuk membentuk sendi pateri yang boleh dipercayai tanpa merosakkan pakej LED atau komponen dalaman.
• Kadar Penyejukan:Penyejukan terkawal untuk memejalkan pateri dan meminimumkan tekanan.

6.2 Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

Peranti adalah sensitif kepada kelembapan. Apabila dimeterai dalam beg kalis lembapan asal dengan penyerap lembapan, ia mempunyai jangka hayat satu tahun apabila disimpan pada ≤30°C dan ≤70% RH. Setelah dibuka, komponen harus disimpan pada ≤30°C dan ≤60% RH. Untuk penyimpanan lanjutan di luar beg asal, gunakan bekas tertutup dengan penyerap lembapan. Komponen yang terdedah kepada udara ambien selama lebih 96 jam memerlukan prosedur pembakaran (kira-kira 60°C selama 48 jam) sebelum refluks untuk mencegah "popcorning" atau delaminasi semasa pematerian.

6.3 Pembersihan

Jika pembersihan selepas pematerian diperlukan, hanya gunakan pelarut yang ditentukan. Rendaman dalam etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu bilik selama kurang satu minit adalah disyorkan. Bahan kimia keras atau tidak ditentukan boleh merosakkan kanta plastik dan pakej.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

• Pembungkusan Standard:Komponen dibekalkan pada pita pembawa timbul lebar 12mm, dililit pada gegelung diameter 7 inci (178mm).
• Kuantiti per Gegelung:1500 keping per gegelung penuh.
• Kuantiti Pesanan Minimum (MOQ):Untuk kuantiti separa, minimum 500 keping tersedia.
• Piawaian Pembungkusan:Mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481. Poket kosong dalam pita ditutup dengan pita penutup atas pelindung.

8. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

8.1 Litar Aplikasi Tipikal

Aplikasi utama melibatkan penyambungan berantai berbilang LED. Satu talian data daripada pengawal mikro disambungkan ke DIN LED pertama. DOUT-nya disambungkan ke DIN seterusnya, dan seterusnya. Bekalan kuasa 5V (dengan kapasitor penyahgandingan tempatan yang sesuai, contohnya, 100nF) mesti dibekalkan kepada semua LED, memastikan voltan kekal dalam julat 4.2-5.5V, terutamanya di hujung rantaian panjang di mana penurunan IR mungkin berlaku. Perintang siri pada talian data mungkin diperlukan untuk padanan impedans dalam rantaian panjang atau persekitaran bising.

8.2 Protokol Penghantaran Data

Komunikasi menggunakan protokol berasaskan tetapan semula, satu wayar, berkelajuan tinggi. Setiap bit dihantar sebagai denyutan tinggi dalam tempoh 1.2µs (±160ns).

• Logik '0': T_0H(masa tinggi) = 300ns ±80ns, T_0L(masa rendah) = 900ns.
• Logik '1': T_1H= 900ns ±80ns, T_1L= 300ns.
• Bingkai Data: 42 bit per LED (mungkin 14 bit untuk setiap saluran R, G, dan B).
• Tetapan Semula: Isyarat rendah pada talian data selama lebih 50µs (RES) mengunci data yang diterima ke dalam daftar output dan menyediakan IC untuk menerima bingkai baharu untuk LED pertama dalam rantaian.

8.3 Pengurusan Terma dan Kuasa

Pereka mesti mengira jumlah pelesapan kuasa. Pada tipikal 5mA per warna dan bekalan 5V, satu LED dengan ketiga-tiga warna pada putih penuh boleh melesakkan sehingga 75mW (5V * 15mA), yang berada di bawah maksimum 94mW. Walau bagaimanapun, dalam tatasusunan padat, haba terkumpul boleh menjadi ketara. Kawasan kuprum PCB yang mencukupi untuk penyingkiran haba, kemungkinan aliran udara, dan penurunan kecerahan pada suhu ambien tinggi adalah pertimbangan penting untuk kebolehpercayaan jangka panjang.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED RGB diskret yang memerlukan pemacu arus malar luaran dan litar multipleks, peranti ini menawarkan integrasi ketara, mengurangkan kerumitan reka bentuk, bilangan komponen dan ruang papan. Berbanding dengan LED boleh alamat lain (contohnya, yang menggunakan protokol berbeza seperti APA102 atau WS2812 lama), kawalan 14-bit LTST-G353CEGB7W (PWM 10-bit + arus 4-bit) menyediakan resolusi warna dan kawalan skala kelabu yang lebih halus daripada alternatif tipikal 8-bit (256 tahap). Fungsi pintasan bersepadu untuk toleransi kesilapan juga merupakan ciri kebolehpercayaan pembezaan yang tidak terdapat dalam semua LED boleh alamat.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

Q1: Apakah perbezaan antara pin VCC dan VDD?

A1: Kedua-duanya adalah input kuasa untuk IC dalaman. Mereka boleh disambungkan bersama. Lembaran data mencadangkan mereka adalah serupa secara dalaman, menyediakan fleksibiliti reka bentuk, mungkin untuk pengasingan bunyi dalam aplikasi sensitif.

Q2: Bolehkah saya memandu LED ini dengan pengawal mikro 3.3V?

A2: Ya, untuk input data (DIN). V_IHminimum ialah 0.7*V_DD. Dengan V_DD=5V, V_IHmin ialah 3.5V. Output 3.3V mungkin berada di pinggir bawah. Ia mungkin berfungsi, tetapi untuk kebolehpercayaan, penukar aras kepada 5V untuk talian data adalah disyorkan. Bekalan kuasa V_DDmasih mesti 4.2-5.5V.

Q3: Berapa banyak LED yang boleh saya sambungkan secara berantai?

A3: Had terutamanya ditentukan oleh kadar penyegaran data dan bekalan kuasa. Setiap LED memerlukan 42 bit data. Untuk rantaian panjang, masa untuk menghantar data untuk semua LED sebelum kadar penyegaran yang dikehendaki (contohnya, 60Hz) mungkin menghadkan bilangan. Secara elektrik, DOUT boleh memandu DIN LED seterusnya secara langsung. Kuasa mesti diagihkan dengan kukuh untuk mengelakkan penurunan voltan di sepanjang rantaian.

Q4: Apakah tujuan pin FDIN?

A4: Lembaran data menyenaraikannya sebagai input data tambahan. Fungsinya yang tepat mungkin untuk mod kawalan maju, ujian kilang atau keserasian dengan ciri pengawal khusus. Untuk penyambungan berantai satu wayar standard, ia biasanya dibiarkan tidak bersambung atau diikat ke VDD atau VSS seperti yang dinyatakan dalam nota aplikasi.

11. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Contoh 1: Panel Penunjuk Status:Sekumpulan 10 LED boleh digunakan pada penghala rangkaian. Setiap satu boleh diberikan warna unik untuk menunjukkan status sambungan, aktiviti trafik atau amaran sistem. Kawalan talian data tunggal memudahkan pendawaian berbanding multipleks 30 LED diskret (10 RGB).

Contoh 2: Prototaip Jalur LED Hiasan:Untuk projek pencahayaan tersuai, 50 LED boleh dipateri pada jalur PCB fleksibel. Pengawal mikro kecil (contohnya, ESP32) boleh menjana aliran data, membolehkan animasi, cucian warna dan visualisasi muzik. Sudut pandangan lebar memastikan pencahayaan sekata.

Contoh 3: Lampu Latar Kelompok Instrumen:Dalam peranti perindustrian isipadu rendah, LED ini boleh menyediakan lampu latar boleh disesuaikan untuk tolok atau butang, membolehkan pengguna akhir memilih tema warna. Pemacu arus malar memastikan kecerahan konsisten tanpa mengira warna yang dipilih.

12. Pengenalan Prinsip Operasi

Peranti beroperasi berdasarkan prinsip yang mudah. Pengawal mikro luaran menghantar aliran data bersiri yang mengandungi maklumat kecerahan untuk saluran merah, hijau dan biru. Pemacu IC bersepadu menerima data ini, menyimpannya dalam daftar dalaman dan kemudian menggunakan sumber arus malar untuk memandu setiap cip LED. Kecerahan setiap cip dikawal dengan menukar arusnya pada dan luar dengan pantas (PWM) pada frekuensi yang cukup tinggi untuk tidak dapat dilihat oleh mata manusia (>200Hz). Kitar tugas PWM ini (bahagian masa 'hidup') menentukan kecerahan yang dirasakan. Pelarasan arus 4-bit membolehkan penskalaan arus maksimum untuk setiap warna, membolehkan penentukuran titik putih. Cahaya daripada tiga cip monokromatik bercampur dalam kanta putih tersebar, menghasilkan warna komposit akhir.

13. Trend dan Konteks Teknologi

LTST-G353CEGB7W mewakili peringkat matang dalam evolusi LED SMD, khususnya dalam kategori LED "pintar" atau "boleh alamat". Trend dalam bidang ini adalah ke arah integrasi yang lebih tinggi, resolusi kawalan yang lebih besar (beralih dari 8-bit ke 16-bit atau lebih tinggi per saluran), kecekapan kuasa yang lebih baik (voltan hadapan lebih rendah, keberkesanan bercahaya lebih tinggi) dan protokol komunikasi yang lebih pantas dan lebih tahan terhadap bunyi. Terdapat juga dorongan ke arah peminaturan sambil mengekalkan atau meningkatkan output cahaya, dan pembangunan LED dengan gamut warna lebih luas untuk paparan yang lebih hidup. Peranti ini, dengan pemacu 14-bit bersepadu dan antara muka satu wayar yang boleh dipercayai, selaras dengan dorongan industri untuk penyelesaian pencahayaan yang lebih mudah, prestasi lebih tinggi dan lebih boleh dipercayai untuk peranti pintar dan bersambung.