Spesifikasi Teknikal LED RGB SMD 12-23C - Pita 8mm - Bekalan 5V - Kawalan PWM 256 Tahap Kelabu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

12-23C ialah peranti permukaan-pasang (SMD) padat yang menggabungkan tiga cip LED individu (Merah, Hijau, Biru) dengan pemacu arus malar 3-saluran khusus bersepadu. Integrasi ini membolehkan keupayaan warna penuh dengan kawalan digital tepat dalam satu pakej miniatur. Kelebihan utamanya terletak pada membolehkan reka bentuk PCB berketumpatan tinggi untuk aplikasi yang memerlukan pencahayaan warna terang dan terkawal secara dinamik tanpa kerumitan litar pemacu luaran.

Fungsian teras didorong oleh litar bersepadu yang menerima isyarat data digital bersiri. Isyarat ini mengandungi 24 bit data (8 bit setiap saluran warna), membolehkan 256 tahap kelabu berbeza setiap warna, menghasilkan lebih 16 juta kombinasi warna yang mungkin. Peranti ini dibungkus pada pita 8mm dan dibekalkan pada gegelung berdiameter 7 inci, menjadikannya serasi sepenuhnya dengan peralatan pemasangan pick-and-place automatik berkelajuan tinggi.

2. Sorotan Mendalam Spesifikasi Teknikal

2.1 Had Maksimum Mutlak

Had-had ini mentakrifkan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi harus sentiasa kekal dalam sempadan ini.

• Voltan Bekalan (VDD):+3.8V hingga +5.5V. Ini ialah julat voltan untuk litar logik dan kawalan pemandu dalaman IC.
• Voltan Output (VOUT):Maksimum 17V. Penarafan ini berkaitan dengan keupayaan voltan tahan transistor output pemandu dalaman yang disambungkan ke anod LED.
• Voltan Input (VIN):-0.5V hingga VDD+0.5V. Berlaku untuk pin input digital (DIN). Melebihi ini boleh merosakkan struktur perlindungan input.
• Nyahcas Elektrostatik (ESD):2000V (Model Badan Manusia). Menunjukkan tahap perlindungan ESD sederhana; prosedur pengendalian yang betul masih disyorkan.
• Suhu Operasi (Topr):-20°C hingga +70°C. Julat suhu ambien untuk operasi yang boleh dipercayai.
• Suhu Penyimpanan (Tstg):-40°C hingga +90°C.
• Suhu Pateri:Peranti ini dinilai untuk pateri refluks dengan suhu puncak 260°C selama 10 saat, atau pateri tangan pada 350°C selama 3 saat.

2.2 Syarat Operasi Disyorkan

Ini ialah syarat untuk prestasi optimum dan terjamin.

• Voltan Bekalan (VDD):5.0V (Tipikal). Peranti ini direka untuk bekalan logik 5V.
• Aras Logik Input:
  • Voltan Input Aras Tinggi (VIH): Minimum 0.7*VDD. Isyarat mesti berada di atas aras ini untuk dikenali sebagai logik '1'.
  • Voltan Input Aras Rendah (VIL): Maksimum 0.3*VDD. Isyarat mesti berada di bawah aras ini untuk dikenali sebagai logik '0'.
• Kelewatan Perambatan (TPLZ):Maksimum 300 ns. Ini ialah kelewatan masa untuk isyarat data merambat dari pin DIN ke pin DOUT, penting untuk menentukan kelajuan penghantaran data maksimum dalam konfigurasi daisy-chain.
• Masa Jatuh Output (TTHZ):Maksimum 20 µs untuk saluran output R/G/B. Ini mempengaruhi ciri-ciri pensuisan PWM.
• Kapasitan Input (CI):Maksimum 15 pF. Beban kapasitif yang dibentangkan oleh pin DIN.

2.3 Ciri-Ciri Elektro-Optik

Diukur pada arus hadapan (IF) 5mA setiap cip warna dan suhu ambien (Ta) 25°C.

• Keamatan Cahaya (Iv):
  • Merah (RS): Nilai tipikal antara 22.5 mcd hingga 72.0 mcd, bergantung pada pengelasan tertentu.
  • Hijau (GH): Nilai tipikal antara 45.0 mcd hingga 140.0 mcd.
  • Biru (BH): Nilai tipikal antara 18.0 mcd hingga 57.0 mcd.
• Sudut Pandangan (2θ1/2):130 darjah (Tipikal). Sudut pandangan lebar ini adalah ciri kanta resin tersebar putih.
• Panjang Gelombang Puncak (λp):
  • Merah: 632 nm
  • Hijau: 518 nm
  • Biru: 468 nm
• Panjang Gelombang Dominan (λd):Panjang gelombang warna yang dilihat.
  • Merah: 617.5 nm hingga 629.5 nm
  • Hijau: 525.0 nm hingga 540.0 nm
  • Biru: 464.5 nm hingga 476.5 nm
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):
  • Merah: 20 nm
  • Peranti ini menggunakan protokol komunikasi bersiri satu wayar. Data dimasukkan pada pinggir menaik isyarat. Protokol mentakrifkan dua aras logik: kod '0' dan kod '1', setiap satu dengan keperluan masa tinggi (T1H, T0H) dan masa rendah (T1L, T0L) tertentu.
  • Biru: 25 nm

3. Penjelasan Sistem Pengelasan (Binning)

Peranti ini dikelaskan berdasarkan parameter optik utama untuk memastikan konsistensi warna dan kecerahan dalam satu kelompok pengeluaran.

3.1 Pengelasan Keamatan Cahaya

Setiap cip warna dikelaskan secara berasingan. Kod pengelasan (cth., M2, N1, P2) mentakrifkan julat keamatan cahaya minimum dan maksimum pada IF=5mA. Sebagai contoh, cip Merah dalam pengelasan P1 mempunyai keamatan antara 45.0 dan 57.0 mcd. Spesifikasi menyediakan jadual terperinci untuk Merah (RS), Hijau (GH), dan Biru (BH). Toleransi ±11% digunakan untuk keamatan cahaya.

3.2 Pengelasan Panjang Gelombang Dominan

Sama seperti keamatan, panjang gelombang dominan juga dikelaskan untuk mengawal titik warna. Sebagai contoh, cip Hijau dalam pengelasan 'Y' mempunyai panjang gelombang dominan antara 525.0 nm dan 530.0 nm. Spesifikasi menyediakan jadual untuk ketiga-tiga warna. Toleransi ±1nm ditetapkan untuk panjang gelombang dominan.

4. Analisis Prestasi dan Masa

4.1 Bentuk Gelombang Masa dan Protokol Komunikasi

The device uses a single-wire, serial communication protocol. Data is clocked in on the rising edge of the signal. The protocol defines two logic levels: '0' code and '1' code, each with specific high-time (T1H, T0H) and low-time (T1L, T0L) requirements.

• T0H:300 ns ±80 ns (masa aras tinggi untuk kod 0).
• T0L:900 ns ±80 ns (masa aras rendah untuk kod 0).
• T1H:900 ns ±80 ns (masa aras tinggi untuk kod 1).
• T1L:300 ns ±80 ns (masa aras rendah untuk kod 1).
• RES (Masa Set Semula):>50 µs. Isyarat rendah pada DIN yang bertahan lebih lama daripada ini akan menetapkan semula daftar anjakan dalaman dan mengunci data ke output.

Dua puluh empat bit data dihantar secara berurutan: biasanya 8 bit untuk Hijau, 8 bit untuk Merah, dan 8 bit untuk Biru (susunan GRB). Data untuk pelbagai peranti boleh disambung secara daisy-chain dari DOUT satu peranti ke DIN peranti seterusnya.

4.2 Litar Aplikasi

Untuk sistem 5V, spesifikasi mengesyorkan meletakkan kapasitor penyahgandingan 0.1 µF antara pin AVDD (kuasa) dan GND, diletakkan sedekat mungkin dengan peranti untuk mengurangkan hingar dan memastikan operasi stabil. Pemandu dalaman adalah jenis arus malar; walau bagaimanapun, had maksimum mutlak menunjukkan bahawa perintang had arus luaran mungkin diperlukan bergantung pada voltan saliran yang digunakan (voltan pada anod LED, yang lebih tinggi daripada VDD) untuk mengelakkan keadaan arus berlebihan. Nilai perintang khusus ditentukan oleh arus LED sasaran dan voltan hadapan cip LED pada arus tersebut.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

Peranti ini mempunyai tapak kaki SMD padat. Lukisan dimensi menunjukkan saiz badan dan konfigurasi plumbum. Semua toleransi yang tidak dinyatakan adalah ±0.1mm. Susunan pin adalah seperti berikut:

1. DIN:Input Data untuk isyarat kawalan bersiri.
2. GND:Ground sepunya untuk data dan kuasa.
3. DOUT:Output Data untuk daisy-chain ke peranti seterusnya.
4. AVDD:Input bekalan kuasa, sambungkan ke +5V.

5.2 Spesifikasi Pembungkusan

Peranti ini dibekalkan dalam pembungkusan tahan lembapan.

• Pita Pembawa:Pita lebar 8mm pada gegelung berdiameter 7 inci. Setiap gegelung mengandungi 2000 keping.
• Kepekaan Lembapan:Komponen adalah sensitif lembapan (mungkin MSL 3 atau serupa). Langkah berjaga-jaga termasuk:
  • Penyimpanan sebelum beg dibuka: ≤30°C / ≤90% RH.
  • Jangka hayat selepas beg dibuka: 24 jam pada ≤30°C / ≤60% RH.
  • Bahagian yang tidak digunakan mesti dibungkus semula dengan bahan pengering jika melebihi jangka hayat.
  • Pembakaran diperlukan jika penunjuk bahan pengering menunjukkan tepu atau masa penyimpanan dilebihi.
• Dimensi Gegelung dan Pita:Lukisan terperinci disediakan untuk gegelung, poket pita pembawa, dan pita penutup.
• Maklumat Label:Label gegelung termasuk medan untuk Nombor Bahagian Pelanggan (CPN), Nombor Produk (P/N), Kuantiti (QTY), dan kod Pengelasan khusus untuk Keamatan Cahaya (CAT), Panjang Gelombang (HUE), dan Voltan Hadapan (REF).

6. Garis Panduan Pateri, Pemasangan dan Penggunaan

6.1 Keserasian Proses Pateri

12-23C serasi dengan kedua-dua proses pateri refluks inframerah dan fasa wap, mematuhi profil dengan suhu puncak 260°C sehingga 10 saat. Ia juga dinilai untuk pateri tangan pada 350°C selama 3 saat. Produk ini bebas plumbum dan mematuhi piawaian RoHS, EU REACH, dan bebas halogen (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).

6.2 Langkah Berjaga-jaga Penggunaan Kritikal

• Perlindungan Arus Berlebihan:Adalah wajib menggunakan perintang had arus luaran secara bersiri dengan setiap saluran warna LED. Voltan hadapan LED mempunyai pekali suhu negatif, bermaksud arus meningkat apabila suhu meningkat. Tanpa perintang, walaupun peningkatan kecil dalam voltan bekalan atau suhu simpang boleh membawa kepada pelarian haba dan kegagalan peranti.
• Langkah Berjaga-jaga ESD:Walaupun dinilai untuk 2000V HBM, prosedur pengendalian ESD standard harus diikuti semasa pemasangan dan pengendalian.
• Pengurusan Haba:Suhu simpang operasi maksimum adalah terhad oleh IC pemandu dan cip LED. Kawasan kuprum PCB yang mencukupi (pelepasan haba) harus digunakan untuk pad GND untuk menyerakkan haba, terutamanya apabila memacu LED pada arus yang lebih tinggi.

7. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

7.1 Senario Aplikasi Biasa

• Paparan Video LED Dalaman/Luar:Sesuai untuk paparan jarak halus kerana saiz kecil, pemacu bersepadu, dan keupayaan daisy-chain.
• Pita Cahaya LED Warna Penuh:Membolehkan pita cahaya RGB boleh atur alamat dan boleh program.
• Pencahayaan Hiasan LED:Pencahayaan seni bina, papan tanda, dan pencahayaan suasana.
• Pencahayaan Belakang:Untuk panel instrumen, suis, LCD, dan simbol di mana warna dinamik dikehendaki.
• Peralatan Telekomunikasi:Penunjuk status dan pencahayaan belakang papan kekunci.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Bekalan Kuasa:Gunakan bekalan 5V yang bersih dan terkawal. Kapasitor penyahgandingan 0.1µF adalah kritikal untuk kekebalan hingar.
• Integriti Talian Data:Untuk daisy-chain panjang atau data berkelajuan tinggi, pertimbangkan impedans surih dan keperluan berpotensi untuk perintang bersiri berhampiran output pemandu untuk mengurangkan deringan.
• Penetapan Arus:Kira nilai perintang luaran (Rext) menggunakan formula: Rext = (Vdrain - Vf_led - Vds_sat) / Iled_target. Di mana Vdrain ialah voltan bekalan anod (<17V), Vf_led ialah voltan hadapan LED pada arus sasaran, Vds_sat ialah voltan tepu transistor output pemandu (dari spesifikasi IC pemandu, jika ada), dan Iled_target ialah arus LED yang dikehendaki (cth., 5mA untuk ukuran spesifikasi).
• Konsistensi Warna:Untuk aplikasi yang memerlukan warna seragam, nyatakan kod pengelasan ketat (CAT dan HUE) daripada pembekal.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Pembezaan utama 12-23C ialah integrasi cip LED dan IC pemandu. Berbanding dengan menggunakan LED diskret dengan IC pemandu berasingan, penyelesaian ini menawarkan:

• Pengurangan Bilangan Komponen:Kurang bahagian untuk diletakkan dan dipateri.
• Tapak Kaki Lebih Kecil:Membolehkan reka bentuk berketumpatan lebih tinggi.
• Susun Atur PCB Dipermudahkan:Tidak perlu mengalirkan surih pemandu arus tinggi dari IC pusat ke LED yang jauh.
• Kesederhanaan Kawalan Digital:Satu talian data mengawal warna dan kecerahan, mengurangkan bilangan pin mikropengawal dan kerumitan perisian berbanding kawalan PWM analog saluran berasingan.
• Daisy-Chaining:Memudahkan pendawaian untuk tatasusunan linear seperti pita cahaya.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah kadar data maksimum yang boleh saya gunakan?

J: Faktor penghad ialah kelewatan perambatan (300ns maks) dan keperluan masa untuk T0H/T1H. Anggaran konservatif untuk tempoh data adalah kira-kira 1.2µs (T0H+T0L untuk '0'), yang diterjemahkan kepada kadar data kira-kira 833 kHz. Walau bagaimanapun, masa set semula (50µs) antara bingkai akan mengurangkan kadar segar semula berkesan.

S: Bolehkah saya memacu LED pada lebih daripada 5mA?

J: Spesifikasi hanya menyatakan ciri-ciri pada 5mA. Memacu pada arus yang lebih tinggi akan meningkatkan output cahaya tetapi juga meningkatkan penyerakan kuasa, suhu simpang, dan mungkin mengurangkan jangka hayat. Arus maksimum adalah terhad oleh keupayaan IC pemandu dan penarafan LED sendiri, yang tidak diterangkan sepenuhnya di sini. Penurunan nilai dan analisis haba adalah penting.

S: Bagaimanakah saya mengira nilai perintang luaran?

J: Seperti yang diterangkan dalam bahagian 7.2. Anda memerlukan lengkung Vf LED (sering dianggarkan daripada nilai tipikal dalam spesifikasi) dan voltan bekalan anod anda (Vdrain). Vdrain biasa ialah 12V. Contoh untuk LED Merah pada 5mA: Jika Vf_red ≈ 2.0V dan Vds_sat ≈ 0.6V, maka R = (12V - 2.0V - 0.6V) / 0.005A = 1880 Ω. Gunakan nilai piawai terdekat.

S: Apakah perbezaan antara panjang gelombang puncak dan panjang gelombang dominan?

J: Panjang gelombang puncak (λp) ialah panjang gelombang pada titik tertinggi dalam lengkung taburan kuasa spektrum LED. Panjang gelombang dominan (λd) ialah panjang gelombang cahaya monokromatik tulen yang sepadan dengan warna yang dilihat LED. λd lebih relevan untuk aplikasi pencampuran warna dan paparan.

10. Prinsip Operasi

Peranti ini beroperasi berdasarkan prinsip mudah. Daftar anjakan dalaman menerima data bersiri pada pin DIN. Data ini dimasukkan bit demi bit berdasarkan masa isyarat input. Selepas 24 bit diterima, isyarat rendah pada DIN yang bertahan lebih lama daripada masa RES (50µs) mengunci data ini ke dalam daftar pegangan. Nilai daftar pegangan mengawal tiga penjana modulasi lebar denyut (PWM) berasingan, satu untuk setiap saluran warna (Merah, Hijau, Biru). Setiap nilai 8-bit (0-255) menetapkan kitar tugas penjana PWM yang sepadan, seterusnya mengawal arus purata, dan dengan itu kecerahan, setiap cip LED dari masa ke masa. Mata manusia mengintegrasikan kelipan pantas ini, melihatnya sebagai warna mantap dengan keamatan boleh laras. Pin DOUT menyediakan salinan penimbal aliran data input, membolehkan daisy-chain lancar kepada bilangan peranti seterusnya yang tidak terhad.