Spesifikasi LED RGB SMD 19-C47 - Kawalan PWM 8-bit - Bekalan 5V - Warna Penuh - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

19-C47 ialah peranti permukaan-pasang (SMD) padat yang menggabungkan tiga cip LED individu (Merah, Hijau, Biru) dengan pemacu arus malar 3-saluran bersepadu. Integrasi ini membolehkan percampuran dan kawalan warna yang tepat, menjadikannya komponen utama untuk aplikasi yang memerlukan output warna penuh yang terang dan boleh diprogram. Kelebihan utamanya terletak pada gabungan saiz padat, litar luaran yang dipermudahkan kerana pemandu terbina dalam, dan kawalan modulasi lebar denyut (PWM) 8-bit yang canggih untuk setiap saluran warna.

1.1 Ciri Teras dan Kelebihan

• Pemandu Bersepadu:Mengandungi pemandu LED 3-saluran dengan kawalan PWM linear 8-bit, menghapuskan keperluan untuk pengawal PWM luaran untuk percampuran warna asas.
• Kedalaman Warna Tinggi:Setiap cip RGB boleh dikawal dengan 256 tahap kelabu (8-bit), membolehkan lebih 16 juta warna yang mungkin (256^3).
• Pakej SMD Padat:Jauh lebih kecil daripada LED rangka plumbum tradisional, membolehkan ketumpatan papan yang lebih tinggi, saiz produk akhir yang dikurangkan, dan kesesuaian untuk pemasangan automatik pick-and-place.
• Pematuhan:Produk ini bebas Pb, mematuhi piawaian RoHS, EU REACH, dan bebas halogen (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Keserasian Proses:Direka untuk keserasian dengan proses pateri reflow inframerah dan fasa wap standard.

1.2 Aplikasi Sasaran

Komponen ini direka untuk aplikasi yang memerlukan pencahayaan dan paparan warna penuh yang dinamik.

• Paparan video dan papan tanda LED warna penuh dalaman dan luaran.
• Jalur pencahayaan LED hiasan dan pencahayaan seni bina.
• Pencahayaan belakang untuk panel instrumen, suis dan simbol.
• Penunjuk status dan pencahayaan belakang dalam peralatan telekomunikasi.
• Aplikasi pencahayaan warna penuh am.

2. Spesifikasi Teknikal dan Analisis Mendalam

2.1 Had Maksimum Mutlak dan Keadaan Operasi

Parameter ini mentakrifkan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Beroperasi dalam keadaan yang disyorkan memastikan prestasi yang boleh dipercayai.

• Voltan Bekalan (VDD):Julat maksimum mutlak ialah +4.2V hingga +5.5V. Voltan operasi tipikal yang disyorkan ialah 5.0V. Melebihi 5.5V boleh merosakkan IC pemandu dalaman.
• Voltan Input (VIN):Pin input logik (DIN) mesti dikekalkan antara -0.5V dan VDD+0.5V. Untuk pengiktirafan logik tinggi yang boleh dipercayai, voltan 3.3V adalah tipikal, manakala logik rendah hendaklah di bawah 0.3*VDD (biasanya 1.5V pada VDD 5V).
• Perlindungan ESD:Dinilai untuk 2000V Model Badan Manusia (HBM). Walaupun ini menawarkan perlindungan pengendalian asas, langkah berjaga-jaga ESD yang betul semasa pemasangan masih diperlukan.
• Julat Suhu:Suhu operasi ialah -20°C hingga +70°C. Suhu penyimpanan adalah dari -40°C hingga +90°C. Profil pateri adalah kritikal: suhu puncak pateri reflow tidak boleh melebihi 260°C selama 10 saat, atau 350°C selama 3 saat semasa pateri tangan.

2.2 Ciri Elektrik DC

Diukur pada Ta=25°C, VDD=5V, ciri-ciri ini mentakrifkan tingkah laku elektrik peranti di bawah keadaan statik.

• Arus Bekalan (IDD):Penggunaan arus tipikal IC pemandu itu sendiri ialah 2.5 mA apabila semua output LED dimatikan (kitar tugas PWM 0%). Ini ialah arus rehat.
• Ambang Aras Logik:Mengesahkan tahap voltan input: VIH (Tinggi) biasanya 3.3V, dan VIL (Rendah) adalah maksimum 0.3*VDD.

2.3 Masa dan Protokol Komunikasi Data

Peranti menggunakan protokol komunikasi bersiri untuk menerima data 24-bit (8 bit untuk setiap saluran Merah, Hijau dan Biru). Masa adalah penting untuk penghantaran data tanpa ralat.

• Masa Mod Kelajuan Tinggi:
  • T0H (kod 0, masa tinggi): 300ns ±80ns.
  • T0L (kod 0, masa rendah): 900ns ±80ns.
  • T1H (kod 1, masa tinggi): 900ns ±80ns.
  • T1L (kod 1, masa rendah): 300ns ±80ns.
  • RES (Masa Set Semula): Mesti lebih besar daripada 50µs isyarat rendah untuk mengunci data.
• Format Data:24 bit data dihantar secara berurutan untuk satu peranti: biasanya G7-G0, R7-R0, B7-B0 (susunan mungkin berbeza, semak butiran protokol).
• Penyambungan Berantai:Berbilang peranti boleh disambungkan secara daisy-chain. Pin DOUT satu peranti disambungkan ke pin DIN peranti seterusnya. Selepas menerima 24 bitnya, peranti secara automatik meneruskan bit seterusnya ke DOUT.
• Nota Reka Bentuk:
  • Penapis RC dan perintang tarik-atas/tarik-bawah (R1, cadangan 10kΩ hingga 100kΩ) pada talian data adalah disyorkan untuk meningkatkan integriti isyarat.
  • Kapasitor pintasan 0.1µF mesti diletakkan berhampiran pin VDD untuk bekalan kuasa yang stabil dan kekebalan bunyi.

3. Ciri Elektro-Optik dan Sistem Pengelasan

Parameter ini mentakrifkan output cahaya dan sifat warna cip LED, diukur pada arus hadapan (IF) 5mA dan Ta=25°C.

3.1 Prestasi Optik

• Keamatan Bercahaya (Iv):Output cahaya tipikal berbeza mengikut cip warna:
  • Merah (RS): 70 mcd (min 28.5, maks 180).
  • Hijau (GH): 180 mcd (min 140, maks 360).
  • Biru (BH): 40 mcd (min 28.5, maks 72).
• Sudut Pandangan (2θ1/2):Sudut pandangan lebar 120 darjah, sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pengedaran cahaya yang luas.
• Panjang Gelombang:
  • Panjang Gelombang Puncak (λp): Merah ~632nm, Hijau ~518nm, Biru ~468nm.
  • Panjang Gelombang Dominan (λd): Merah 617.5-629.5nm, Hijau 525-540nm, Biru 465-475nm.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):Merah ~20nm, Hijau ~35nm, Biru ~25nm.

3.2 Penjelasan Sistem Pengelasan

Untuk memastikan konsistensi warna dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam kelas berdasarkan keamatan bercahaya. Pereka bentuk harus menentukan kod kelas yang diperlukan untuk penampilan seragam dalam tatasusunan.

• Kelas Merah (RS):N (28.5-45 mcd), P (45-72 mcd), Q (72-112 mcd), R (112-180 mcd).
• Kelas Hijau (GH):R2 (140-180 mcd), S1 (180-225 mcd), S2 (225-285 mcd), T1 (285-360 mcd).
• Kelas Biru (BH):N (28.5-45 mcd), P (45-72 mcd).

Toleransi:Keamatan bercahaya mempunyai toleransi ±11%, dan panjang gelombang dominan mempunyai toleransi ±1nm dalam satu kelas.

4. Maklumat Mekanikal, Pembungkusan dan Pemasangan

4.1 Dimensi Pakej dan Susunan Pin

Peranti ini datang dalam pakej SMD padat. Susun atur pad yang dicadangkan adalah titik permulaan dan harus dioptimumkan untuk proses pembuatan tertentu.

• Fungsi Pin:
  1. DOUT:Output data untuk penyambungan berantai ke DIN peranti seterusnya.
  2. VDD:Input bekalan kuasa (+5V). Memerlukan kapasitor pintasan tempatan 0.1µF.
  3. DIN:Input data bersiri untuk data kawalan PWM.
  4. GND:Ground sepunya untuk kuasa dan data.

4.2 Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

• Profil Reflow:Serasi dengan profil standard dengan suhu puncak tidak melebihi 260°C selama 10 saat.
• Had Arus: Kritikal:Pemandu bersepadu menyediakan kawalan arus malar untuk LED berdasarkan input PWM. Walau bagaimanapun, voltan bekalan luaran (VDD) mesti dikawal selia. Lebihan voltan sedikit boleh menyebabkan peningkatan arus yang besar melalui pemandu dan LED, membawa kepada pembakaran serta-merta. Pengawalan voltan yang betul adalah penting.

4.3 Kepekaan Kelembapan dan Penyimpanan

Ini adalah peranti sensitif kelembapan (MSD).

• Sebelum Dibuka:Simpan beg kalis lembap tertutup pada ≤30°C dan ≤90% RH.
• Selepas Dibuka:"Jangka hayat lantai" ialah 168 jam (7 hari) pada ≤30°C dan ≤60% RH. Jika tidak digunakan dalam tempoh ini, bahagian yang tidak digunakan mesti dibungkus semula dengan bahan pengering.
• Pembakaran:Jika jangka hayat lantai terlampaui atau kad penunjuk kelembapan menunjukkan kemasukan lembapan, pembakaran diperlukan sebelum pateri untuk mengelakkan kerosakan "popcorn" semasa reflow.

4.4 Spesifikasi Pembungkusan

• Pita dan Gegelung:Dibungkus dalam pita lebar 8mm pada gegelung diameter 7 inci. Setiap gegelung mengandungi 2000 keping.
• Maklumat Label:Label gegelung termasuk Nombor Produk (P/N), kuantiti (QTY), dan kod pengelasan kritikal untuk Peringkat Keamatan Bercahaya (CAT), Peringkat Kromatisiti/Panjang Gelombang (HUE), dan Peringkat Voltan Hadapan (REF).

5. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi dan Soalan Lazim

5.1 Litar Aplikasi Biasa

Aplikasi asas melibatkan bekalan kuasa terkawal 5V, pengawal mikro (MCU) dengan pin I/O digital yang mampu menjana protokol bersiri tepat, dan LED. Pin I/O MCU disambungkan ke DIN LED pertama. Untuk berbilang LED, ia disambungkan secara daisy-chain. Kapasitor seramik 0.1µF diletakkan antara VDD dan GND pada setiap peranti. Perintang siri (cth., 100Ω hingga 470Ω) boleh diletakkan secara bersiri dengan talian data berhampiran MCU untuk meredam gegering, walaupun datasheet mencadangkan penapis RC.

5.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Bekalan Kuasa:Gunakan bekalan 5V yang dikawal dengan baik. Riple dan bunyi boleh menjejaskan konsistensi warna dan integriti data.
• Integriti Talian Data:Untuk kabel panjang atau banyak peranti dalam satu rantai, kemerosotan isyarat boleh berlaku. Pertimbangkan untuk menggunakan cip penimbal atau pemacu pembeza untuk komunikasi yang teguh.
• Pengurusan Terma:Walaupun pemandu mengendalikan arus, LED menjana haba. Untuk operasi kitar tugas tinggi atau suhu ambien tinggi, pastikan tembaga PCB atau penyejukan haba yang mencukupi untuk mengekalkan suhu simpang dalam had.
• Kalibrasi Warna:Disebabkan variasi pengelasan, untuk aplikasi paparan profesional, langkah kalibrasi warna menggunakan kawalan PWM 8-bit mungkin diperlukan untuk mencapai titik putih dan gamut warna yang seragam merentasi semua piksel.

5.3 Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

• S: Apakah arus maksimum per saluran LED?J: Datasheet tidak menentukan arus hadapan (IF) tetap untuk LED apabila didorong oleh pemandu dalaman. Output cahaya ditentukan pada IF=5mA, yang berkemungkinan arus set pemandu untuk setiap saluran. Reka bentuk arus malar pemandu melindungi LED, tetapi had maksimum mutlak penarafan VDD tidak boleh dilampaui.
• S: Bolehkah saya memandu LED ini dengan pengawal mikro 3.3V?J: Ya. Voltan input logik tinggi (VIH) biasanya 3.3V, yang serasi dengan logik 3.3V. Walau bagaimanapun, pastikan bekalan VDD kekal pada 5V untuk pemandu LED berfungsi dengan betul.
• S: Berapa banyak LED yang boleh saya sambungkan secara daisy-chain?J: Had ditentukan oleh kadar penyegaran data dan integriti isyarat. Setiap peranti menambah kelewatan perambatan kecil. Untuk aliran data 24-bit per peranti dan kadar penyegaran sasaran (cth., 60Hz), anda boleh mengira bilangan maksimum. Dengan jam 800kbps, beratus-ratus peranti boleh disambungkan untuk pencahayaan statik, tetapi untuk video, bilangannya lebih rendah kerana keperluan kadar penyegaran tinggi.
• S: Mengapa kapasitor pintasan adalah wajib?J: IC pemandu menukar arus ke LED pada frekuensi tinggi (PWM). Ini menyebabkan lonjakan arus tiba-tiba pada talian VDD. Kapasitor tempatan 0.1µF menyediakan arus frekuensi tinggi ini secara tempatan, menghalang penurunan voltan yang boleh menetapkan semula IC atau menyebabkan kelipan, dan mengurangkan gangguan elektromagnet (EMI).

6. Perbandingan Teknikal dan Trend

6.1 Perbezaan daripada LED Asas

Pembeza utama 19-C47 ialah pemandu bersepadunya. Berbanding dengan LED RGB diskret yang memerlukan tiga perintang had arus luaran dan pengawal PWM luaran (cth., dari MCU dengan tiga pin PWM), peranti ini memudahkan reka bentuk. Ia hanya memerlukan satu talian data dan kuasa, mengurangkan bilangan pin MCU dan kerumitan perisian untuk tatasusunan besar. Pertukarannya ialah kos komponen yang sedikit lebih tinggi dan keperluan untuk mengurus protokol bersiri.

6.2 Prinsip Operasi

Peranti beroperasi berdasarkan prinsip daftar anjakan siri-masuk, selari-keluar untuk data PWM. Kata data 24-bit dikelokkan ke dalam daftar dalaman. Daftar ini mengawal penjana PWM 8-bit berasingan untuk setiap warna. Penjana PWM memodulasi sumber arus malar yang memandu cip LED masing-masing. Mata manusia mengintegrasikan denyutan hidup/mati pantas, melihat tahap kecerahan tertentu untuk setiap warna utama, yang bercampur untuk membentuk warna akhir.

6.3 Trend Industri

Trend dalam LED boleh alamat adalah ke arah integrasi yang lebih tinggi, kadar data yang lebih tinggi, dan prestasi warna yang lebih baik. Pengganti kepada PWM 8-bit (seperti peranti ini) selalunya mempunyai ciri PWM 16-bit atau lebih tinggi untuk pemudaran yang lebih lancar dan ketepatan warna yang lebih baik (menghapuskan kelipan atau anjakan warna pada kecerahan rendah). Protokol menjadi lebih pantas dan teguh (cth., menggunakan pengekodan Manchester atau isyarat pembeza). Terdapat juga peralihan ke arah memasukkan kawalan kecerahan global dan pampasan suhu dalam IC pemandu. 19-C47 mewakili penyelesaian matang dan kos efektif untuk banyak aplikasi pencahayaan dan paparan warna penuh arus perdana.