SMD LED RGB dengan IC Terbenam - 5.0x5.0x1.6mm - 4.2-5.5V - 358mW - Kanta Putih Tersebar - Lembaran Data Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk komponen LED peranti permukaan-pasang (SMD) yang menggabungkan cip semikonduktor merah, hijau, dan biru (RGB) bersama-sama dengan litar bersepadu pemandu (IC) khusus dalam satu pakej padat. Penyelesaian bersepadu ini direka untuk memudahkan aplikasi arus malar bagi pereka, menghapuskan keperluan untuk perintang had arus luaran atau litar pemandu kompleks untuk setiap saluran warna. Peranti ini dibungkus dalam pakej kanta putih tersebar, yang membantu mencampurkan cahaya dari cip warna individu untuk menghasilkan output warna yang lebih seragam dan tersebar, sesuai untuk aplikasi penunjuk dan pencahayaan hiasan.

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

Kelebihan utama komponen ini ialah tahap integrasinya yang tinggi. Dengan membenamkan pemandu PWM (Modulasi Lebar Denyut) arus malar 8-bit, ia menyediakan kawalan digital tepat ke atas kecerahan setiap warna RGB dengan 256 langkah berbeza, membolehkan penciptaan lebih 16.7 juta kombinasi warna. Protokol penghantaran data lata wayar tunggal membolehkan berbilang unit dirantai dan dikawal dari satu pin mikropengawal, mengurangkan kerumitan pendawaian dan keperluan I/O pengawal dengan ketara dalam aplikasi pelbagai-LED.

Ini menjadikan komponen ini amat sesuai untuk aplikasi yang mempunyai ruang terhad dan sensitif kos yang memerlukan kesan pencahayaan pelbagai warna atau warna penuh. Pasaran sasarannya termasuk, tetapi tidak terhad kepada, penunjuk status dalam elektronik pengguna dan peralatan rangkaian, lampu latar panel hadapan, jalur lampu hiasan, modul warna penuh, dan elemen paparan video LED dalaman atau papan tanda. Pakej ini serasi dengan peralatan pemasangan pick-and-place automatik dan proses pateri refluks inframerah (IR) standard, memudahkan pembuatan volum tinggi.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah atau pada had ini tidak dijamin.

• Pelesapan Kuasa (P_D): 358 mW. Ini ialah jumlah kuasa maksimum yang boleh dilesapkan oleh pakej sebagai haba. Melebihi had ini berisiko memanaskan IC dalaman dan cip LED secara berlebihan.
• Julat Voltan Bekalan (V_DD): +4.2V hingga +5.5V. IC terbenam direka untuk bekalan logik nominal 5V. Menggunakan voltan di luar julat ini boleh merosakkan litar kawalan.
• Jumlah Arus Hadapan (I_F): 65 mA. Ini ialah jumlah maksimum arus melalui saluran Merah, Hijau, dan Biru digabungkan.
• Suhu Operasi (T_a): -40°C hingga +85°C. Peranti dijamin berfungsi dalam julat suhu ambien ini.
• Suhu Penyimpanan: -40°C hingga +100°C. Peranti boleh disimpan tanpa kuasa digunakan dalam julat yang lebih luas ini.

2.2 Ciri-ciri Optik

Diukur pada suhu ambien (T_a) 25°C dan voltan bekalan (V_DD) 5V dengan semua saluran warna ditetapkan kepada kecerahan maksimum (data = 8'b11111111).

• Keamatan Bercahaya (I_V):
  • Merah (AlInGaP): 600 - 1200 mcd (Tipikal)
  • Hijau (InGaN): 1100 - 2200 mcd (Tipikal)
  • Biru (InGaN): 270 - 540 mcd (Tipikal)
  Cip hijau biasanya menunjukkan output tertinggi, diikuti merah, kemudian biru. Ketidakseimbangan ini biasa dalam LED RGB dan mesti diambil kira dalam algoritma pencampuran warna untuk mencapai titik putih atau warna tertentu yang dikehendaki.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2): 120 darjah. Sudut pandangan lebar ini, ditakrifkan sebagai sudut di mana keamatan jatuh kepada separuh nilai pada paksi, adalah ciri kanta putih tersebar, menyediakan corak pancaran cahaya lembut yang luas sesuai untuk pencahayaan kawasan.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):
  • Merah: 615 - 630 nm
  • Hijau: 515 - 530 nm
  • Biru: 455 - 470 nm
  Julat ini mentakrifkan warna utama cahaya yang dipancarkan oleh setiap cip. Bin khusus dalam julat ini untuk unit tertentu menentukan koordinat warna tepatnya.

2.3 Ciri-ciri Elektrik

Ditentukan sepanjang julat suhu operasi penuh (-40°C hingga +85°C) dan julat voltan bekalan (4.2V hingga 5.5V).

• Arus Output IC per Saluran (I_F): 20 mA (Tipikal). Pemandu IC terbenam mengawal selia arus yang dibekalkan kepada setiap cip LED Merah, Hijau, dan Biru individu kepada nilai malar ini, memastikan kecerahan stabil dan konsistensi warna tanpa mengira variasi voltan hadapan.
• Aras Logik Input:
  • Voltan Input Aras Tinggi (V_IH): 2.7V min hingga V_DD. Serasi dengan output mikropengawal 3.3V dan 5V.
  • Voltan Input Aras Rendah (V_IL): 0V hingga 1.0V maks.
• Arus Rehat IC (I_DD): 1.5 mA (Tipikal). Ini ialah arus yang digunakan oleh pemandu IC terbenam itu sendiri apabila semua output LED dimatikan (semua bit data adalah '0').

3. Penjelasan Sistem Pembin

3.1 Pembin Koordinat Kromatisiti CIE

Dokumen ini menyediakan jadual bin warna berdasarkan koordinat kromatisiti CIE 1931 (x, y). Cahaya yang dipancarkan dari setiap LED diuji dan dikategorikan ke dalam bin tertentu (cth., A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2, C3). Setiap bin ditakrifkan oleh kawasan segiempat pada rajah kromatisiti, ditentukan oleh empat titik koordinat (x, y). Toleransi untuk penempatan dalam bin adalah +/- 0.01 dalam kedua-dua koordinat x dan y. Pembin ini memastikan konsistensi warna antara lot pengeluaran yang berbeza. Pereka boleh menentukan kod bin semasa membuat pesanan untuk mencapai padanan warna yang lebih ketat dalam aplikasi mereka, yang amat kritikal untuk paparan atau pemasangan pelbagai-LED di mana keseragaman warna adalah utama.

4. Analisis Lengkung Prestasi

4.1 Keamatan Relatif vs. Panjang Gelombang (Taburan Spektrum)

Graf yang disediakan (Rajah 1) menunjukkan taburan kuasa spektrum relatif untuk cip Merah, Hijau, dan Biru. Setiap lengkung memaparkan puncak berbeza yang sepadan dengan julat panjang gelombang dominannya. Lengkung Merah berpusat sekitar ~625nm, Hijau sekitar ~525nm, dan Biru sekitar ~465nm. Lebar puncak ini (Lebar Penuh pada Separuh Maksimum) mempengaruhi ketulenan warna; puncak yang lebih sempit secara amnya menghasilkan warna yang lebih tepu. Pertindihan antara spektrum Hijau dan Merah adalah minimum, yang bermanfaat untuk mencapai gamut warna yang luas.

4.2 Arus Hadapan vs. Lengkung Penurunan Nilai Suhu Ambien

Graf (Rajah 2) menggambarkan hubungan antara jumlah arus hadapan maksimum yang dibenarkan (I_F) dan suhu operasi ambien (T_A). Apabila suhu meningkat, arus maksimum yang dibenarkan berkurangan secara linear. Penurunan nilai ini adalah perlu untuk menghalang suhu simpang cip LED dan pemandu IC daripada melebihi had selamat, yang akan mempercepatkan degradasi dan mengurangkan jangka hayat. Pada suhu operasi maksimum 85°C, jumlah arus yang dibenarkan adalah jauh lebih rendah daripada penarafan maksimum mutlak 65mA yang ditentukan pada 25°C. Lengkung ini mesti dirujuk untuk reka bentuk terma yang boleh dipercayai.

4.3 Taburan Spatial (Corak Keamatan Bercahaya)

Rajah kutub (Rajah 3) memetakan keamatan bercahaya relatif ternormal sebagai fungsi sudut pandangan. Plot mengesahkan sudut pandangan 120 darjah, menunjukkan taburan licin, hampir seperti Lambertian yang tipikal untuk kanta tersebar. Keamatan adalah tertinggi pada 0 darjah (pada paksi) dan berkurangan secara simetri kepada 50% daripada puncaknya pada +/-60 darjah dari paksi.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi dan Konfigurasi Pakej

Komponen ini dibungkus dalam pakej permukaan-pasang dengan dimensi keseluruhan kira-kira 5.0mm panjang, 5.0mm lebar, dan 1.6mm tinggi (toleransi ±0.2mm). Pakej ini mempunyai kanta plastik putih tersebar. Konfigurasi pin terdiri daripada empat pad:

1. VSS: Bumi (rujukan 0V).
2. DIN: Input Isyarat Data Kawalan. Menerima aliran data bersiri untuk LED khusus ini.
3. DOUT: Output Isyarat Data Kawalan. Meneruskan aliran data yang diterima ke pin DIN LED seterusnya dalam rantai lata.
4. VDD: Input Kuasa DC (+4.2V hingga +5.5V).

5.2 Susun Atur Pad Lekatan PCB yang Disyorkan

Rajah corak land disediakan untuk membimbing reka bentuk papan litar bercetak (PCB). Mematuhi dimensi dan jarak pad yang disyorkan ini memastikan pembentukan sendi pateri yang betul semasa refluks, sambungan elektrik yang boleh dipercayai, dan kekuatan mekanikal yang mencukupi. Reka bentuk ini biasanya termasuk sambungan pelega haba dan bukaan topeng pateri yang sesuai.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

6.1 Profil Pateri Refluks IR

Profil refluks inframerah (IR) yang dicadangkan disediakan, mematuhi standard J-STD-020B untuk proses pateri bebas plumbum. Graf profil menunjukkan parameter utama: pra-pemanasan, rendaman, suhu puncak refluks, dan kadar penyejukan. Suhu puncak biasanya tidak boleh melebihi suhu penyimpanan maksimum komponen (100°C) dengan margin yang ketara selama lebih daripada masa yang ditentukan untuk mengelakkan kerosakan pakej plastik atau tekanan dalaman. Mengikuti profil ini adalah kritikal untuk mencapai sendi pateri yang boleh dipercayai tanpa mendedahkan LED dan IC terbenam kepada kejutan terma.

6.2 Pembersihan

Jika pembersihan selepas pateri diperlukan, komponen boleh direndam dalam etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu bilik selama kurang daripada satu minit. Penggunaan bahan pembersih kimia yang tidak ditentukan atau agresif adalah dilarang kerana ia boleh merosakkan kanta plastik atau bahan pakej.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Komponen dibekalkan dibungkus dalam pita pembawa timbul dengan pita penutup pelindung, dililit pada gegelung diameter 7-inci (178mm). Lebar pita ialah 12mm. Kuantiti pembungkusan standard ialah 1000 keping per gegelung, dengan kuantiti pesanan minimum 500 keping untuk gegelung separa. Dimensi terperinci untuk poket pita dan gegelung disediakan untuk memastikan keserasian dengan pengumpan peralatan pemasangan automatik.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Tipikal

• Pencahayaan Status dan Penunjuk: Penunjuk status pelbagai warna dalam peralatan telekom, rangkaian, dan industri.
• Pencahayaan Hiasan dan Seni Bina: Jalur LED, pencahayaan suasana, dan aksen perubahan warna dalam produk pengguna.
• Lampu Latar: Lampu latar panel hadapan atau logo dengan kesan warna dinamik.
• Paparan Warna Penuh: Sebagai piksel individu dalam paparan LED warna penuh dalaman resolusi rendah, papan mesej, atau panel cahaya lembut.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Bekalan Kuasa: Pastikan bekalan 5V yang bersih, dikawal selia dengan kapasiti arus yang mencukupi untuk bilangan LED yang digunakan. Pertimbangkan arus lonjakan apabila banyak LED dihidupkan serentak.
• Integriti Isyarat Data: Untuk rantai lata panjang atau kadar data tinggi, pertimbangkan penimbalan isyarat atau anjakan aras jika mikropengawal beroperasi pada 3.3V, kerana V_IHminimum ialah 2.7V.
• Pengurusan Terma: Patuhi lengkung penurunan nilai arus (Rajah 2). Sediakan kawasan kuprum yang mencukupi pada PCB di bawah dan di sekitar pad LED untuk bertindak sebagai penyerap haba, terutamanya dalam aplikasi kecerahan tinggi atau suhu ambien tinggi.
• Pencampuran Warna: Perisian atau firmware mesti mengambil kira keamatan bercahaya berbeza saluran R, G, dan B (mengikut nilai tipikal dalam bahagian 2.2) untuk mencapai pencampuran warna tepat dan titik putih neutral.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Pembeza utama komponen ini berbanding LED RGB diskret standard ialah pemandu arus malar bersepadu dengan kawalan PWM digital. LED RGB diskret memerlukan tiga perintang had arus berasingan (atau sinki arus malar yang lebih kompleks) dan tiga saluran PWM mikropengawal untuk kawalan. Penyelesaian bersepadu ini menyatukan litar pemandu, mengurangkan bilangan komponen pada PCB, memudahkan firmware (menggunakan protokol bersiri berbanding berbilang pemasa PWM), dan membolehkan rantai lata mudah untuk pemasangan berskala. Pertukarannya ialah kos unit yang sedikit lebih tinggi dan tetapan arus tetap (biasanya 20mA).

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

10.1 Berapa banyak LED ini yang boleh saya rantai lata?

Secara teori, bilangan yang sangat besar, kerana setiap LED menjana semula dan menghantar semula isyarat data. Had praktikal ditentukan oleh kadar segar semula yang dikehendaki dan integriti isyarat data. Jumlah masa penghantaran data untuk N LED ialah N * 24 bit * (1.2 µs ± 300ns) ditambah denyutan set semula. Untuk segar semula 30 fps, ini menghadkan rantai kepada beberapa ratus LED. Degradasi isyarat dalam rantai panjang mungkin memerlukan penggalakan isyarat berkala.

10.2 Bolehkah saya memandu LED ini dengan mikropengawal 3.3V?

Ya, spesifikasi voltan tinggi input (V_IH) minimum 2.7V adalah serasi dengan output logik tinggi 3.3V (~3.3V). Pastikan pin GPIO mikropengawal boleh membekal/menerima arus yang mencukupi untuk input DIN. Bekalan kuasa (V_DD) masih mesti berada antara 4.2V dan 5.5V.

10.3 Mengapakah jumlah arus maksimum 65mA jika setiap saluran ialah 20mA?

20mA per saluran ialah arus operasi tipikal yang ditetapkan oleh pemandu dalaman. Penarafan maksimum mutlak 65mA ialah had tekanan untuk keseluruhan pakej, mempertimbangkan haba gabungan yang dihasilkan oleh ketiga-tiga LED dan pemandu IC beroperasi serentak pada kecerahan maksimum. Lengkung penurunan nilai (Rajah 2) menunjukkan bahawa pada suhu tinggi, arus operasi selamat adalah jauh lebih rendah daripada 65mA.

11. Contoh Kes Penggunaan Praktikal

Senario: Mereka bentuk cincin lampu hiasan perubahan warna 16-LED.LED akan disusun dalam bulatan dan dirantai lata. Satu bekalan kuasa 5V, 1A akan mencukupi (16 LED * ~1.5mA arus rehat IC + 16 LED * 3 saluran * 20mA maks * kitar tugas). Satu mikropengawal (cth., Arduino atau ESP32) hanya memerlukan satu pin GPIO disambungkan ke DIN LED pertama. Firmware akan mencipta aliran data yang mengandungi nilai warna 24-bit (8 bit setiap satu untuk R, G, B) untuk semua 16 LED, diikuti oleh denyutan set semula. Aliran ini dihantar secara berterusan untuk mencipta animasi. Kanta putih tersebar memastikan titik LED individu bercampur menjadi cincin cahaya yang licin.

12. Pengenalan Prinsip Operasi

Peranti ini beroperasi berdasarkan prinsip komunikasi bersiri digital. IC terbenam mengandungi daftar anjakan dan pengunci untuk setiap saluran warna. Aliran data bersiri dikelok masuk ke dalam IC melalui pin DIN. Setiap bit data diwakili oleh masa denyutan tinggi dalam tempoh tetap 1.2µs. Bit '0' ialah denyutan tinggi pendek (~300ns), dan bit '1' ialah denyutan tinggi panjang (~900ns). 24 bit pertama yang diterima sepadan dengan nilai kecerahan 8-bit untuk Hijau, Merah, dan Biru (biasanya dalam susunan itu, GRB). Selepas menerima 24 bitnya, IC menghantar semula semua bit seterusnya dari pin DOUTnya, membolehkan data lata. Isyarat rendah pada DIN yang berlangsung lebih lama daripada 250µs (SET SEMULA) menyebabkan semua IC dalam rantai mengunci data yang diterima ke dalam pemandu output, mengemas kini kecerahan LED serentak.

13. Trend Teknologi

Integrasi pemandu IC terus ke dalam pakej LED mewakili trend penting dalam reka bentuk komponen LED, bergerak ke arah penyelesaian \"LED pintar\". Trend ini mengurangkan kerumitan sistem, meningkatkan kebolehpercayaan dengan meminimumkan sambungan luaran, dan membolehkan kawalan yang lebih canggih (seperti kebolehalamatan individu). Pembangunan masa depan mungkin termasuk integrasi lebih tinggi (menggabungkan mikropengawal atau pengawal tanpa wayar), peningkatan konsistensi warna melalui penentukuran pada cip, resolusi PWM lebih tinggi (10-bit, 12-bit, 16-bit) untuk kawalan warna lebih halus, dan protokol komunikasi dipertingkatkan dengan kadar data lebih tinggi dan pembetulan ralat untuk pemasangan berskala besar yang lebih teguh.