SMD LED RGB dengan IC Terbenam - Kawalan Arus Malar - 5V - 65mA - Kanta Putih Tersebar - Lembaran Data Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk komponen LED RGB permukaan-pasang yang menggabungkan litar kawalan dan cip RGB dalam satu pakej tunggal. Reka bentuk bersepadu ini membentuk titik piksel yang lengkap dan boleh dialamatkan secara individu, menghapuskan keperluan untuk litar pemandu luaran untuk operasi arus malar. Peranti ini direka untuk pemasangan PCB automatik dan sesuai untuk aplikasi yang mempunyai ruang terhad dalam pelbagai spektrum peralatan elektronik.

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

Kelebihan utama komponen ini adalah reka bentuk all-in-one. Dengan membenamkan IC pemandu 8-bit, ia menyediakan kawalan PWM arus malar untuk setiap cip merah, hijau, dan biru. Ini membolehkan setiap warna utama mencapai 256 tahap kecerahan, membolehkan penciptaan lebih daripada 16.7 juta warna berbeza. Penghantaran isyarat antara berbilang unit dipermudahkan melalui port lata satu wayar. Ciri utama termasuk pematuhan RoHS, pembungkusan yang serasi dengan peralatan penempatan automatik, dan kesesuaian untuk proses pematerian alir balik inframerah. Aplikasi sasarannya merangkumi telekomunikasi, automasi pejabat, perkakas rumah, peralatan industri, penunjuk status, lampu latar panel hadapan, modul warna penuh, pencahayaan hiasan, dan paparan video dalaman.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Mengendalikan peranti melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan kekal. Penarafan maksimum mutlak ditentukan pada suhu ambien (Ta) 25°C.

• Pelesapan Kuasa (P):358 mW. Ini adalah jumlah kuasa maksimum yang boleh dipelesapkan oleh pakej.
• Julat Voltan Bekalan (VDD):+4.2V hingga +5.5V. IC terbenam memerlukan julat voltan terkawal ini untuk operasi yang betul.
• Jumlah Arus Hadapan DC (IF):65 mA. Ini adalah jumlah arus maksimum yang boleh dibekalkan kepada gabungan cip RGB.
• Julat Suhu Operasi:-40°C hingga +85°C.
• Julat Suhu Penyimpanan:-40°C hingga +100°C.

2.2 Ciri-ciri Optik

Prestasi optik diukur pada Ta=25°C, VDD=5V, dan dengan semua saluran warna ditetapkan kepada kecerahan maksimum (8'b11111111).

• Keamatan Pencahayaan (Iv):
  • Merah (AlInGaP): 340 mcd (Min), 800 mcd (Maks)
  • Hijau (InGaN): 600 mcd (Min), 1500 mcd (Maks)
  • Biru (InGaN): 150 mcd (Min), 360 mcd (Maks)
• Sudut Pandangan (2θ1/2):120 darjah (Tipikal). Ini adalah sudut penuh di mana keamatan pencahayaan adalah separuh daripada keamatan pada paksi.
• Panjang Gelombang Dominan (λd):
  • Merah: 615 nm hingga 630 nm
  • Hijau: 520 nm hingga 535 nm
  • Biru: 460 nm hingga 475 nm

2.3 Ciri-ciri Elektrik

Parameter elektrik ditentukan merentasi julat suhu ambien -20°C hingga +70°C dan julat voltan bekalan (VDD) 4.2V hingga 5.5V.

• Arus Keluaran IC (IF):20 mA (Tipikal) setiap saluran warna (Merah, Hijau, Biru secara berasingan). Ini adalah arus malar yang ditetapkan oleh pemandu terbenam.
• Aras Voltan Input:
  • Voltan Input Aras Tinggi (VIH): 2.7V min hingga VDD maks untuk DIN dan pin kawalan lain.
  • Voltan Input Aras Rendah (VIL): 0V min hingga 1.0V maks.
• Arus Kerja IC (IDD):1.5 mA (Tipikal) apabila semua data LED ditetapkan kepada '0' (keadaan mati).

2.4 Masa Pemindahan Data

IC terbenam menggunakan protokol komunikasi bersiri tertentu. Jumlah tempoh untuk satu bit (TH + TL) ialah 1.2μs ±300ns.

• T0H (0 kod, masa tinggi):300 ns ±150ns
• T0L (0 kod, masa rendah):900 ns ±150ns
• T1H (1 kod, masa tinggi):900 ns ±150ns
• T1L (1 kod, masa rendah):300 ns ±150ns
• RES (Masa set semula):>250 μs. Isyarat rendah pada DIN yang berlangsung lebih lama daripada ini akan menetapkan semula IC.

3. Penjelasan Sistem Binning

Produk menggunakan sistem binning berasaskan koordinat kromatisiti CIE untuk memastikan konsistensi warna. Bin ditakrifkan oleh segi empat pada rajah kromatisiti CIE 1931 (x, y). Jadual yang disediakan menyenaraikan kod bin (A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2, C3) dengan koordinat (x, y) untuk empat titik sudutnya (Point1 hingga Point4). Toleransi untuk setiap koordinat CIE (x, y) dalam bin adalah +/- 0.01. Sistem ini membolehkan pereka memilih LED dari kod bin yang sama untuk mencapai rupa warna yang seragam dalam tatasusunan atau paparan.

4. Analisis Keluk Prestasi

4.1 Keamatan Relatif vs. Panjang Gelombang

Graf taburan spektrum menunjukkan puncak pancaran untuk tiga warna. LED Merah (menggunakan teknologi AlInGaP) mempunyai panjang gelombang dominan dalam julat 615-630nm. LED Hijau dan Biru (menggunakan teknologi InGaN) mempunyai puncak dalam julat 520-535nm dan 460-475nm, masing-masing. Keluk membantu memahami ketulenan warna dan pertindihan berpotensi antara saluran.

4.2 Arus Hadapan vs. Keluk Penurunan Suhu Ambien

Graf ini menggambarkan arus hadapan maksimum yang dibenarkan untuk LED sebagai fungsi suhu ambien. Apabila suhu meningkat, arus maksimum yang dibenarkan berkurangan secara linear untuk mengelakkan terlalu panas dan memastikan kebolehpercayaan. Ini adalah graf kritikal untuk reka bentuk pengurusan haba.

4.3 Taburan Spatial (Keamatan Pencahayaan vs. Sudut)

Rajah kutub menggambarkan keamatan pencahayaan relatif sebagai fungsi sudut pandangan. Corak pancaran lebar yang simetri dengan sudut pandangan 120 darjah mengesahkan keterangan kanta "putih tersebar", menyediakan pencahayaan yang luas dan sekata sesuai untuk aplikasi penunjuk dan lampu latar.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej dan Konfigurasi Pin

Komponen adalah peranti permukaan-pasang. Lembaran data termasuk lukisan dimensi terperinci. Semua dimensi adalah dalam milimeter dengan toleransi piawai ±0.2 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Konfigurasi pin adalah seperti berikut:

1. VDD:Input kuasa DC (+4.2V hingga +5.5V).
2. DIN:Input isyarat data kawalan.
3. VSS: Ground.
4. DOUT:Output isyarat data kawalan (untuk lata ke DIN LED seterusnya).

5.2 Susun Atur Pad Lekatan PCB yang Disyorkan

Corak land (footprint) yang dicadangkan untuk PCB disediakan untuk memastikan pematerian yang betul dan kestabilan mekanikal semasa pemasangan. Mengikuti cadangan ini adalah penting untuk mencapai kebolehpercayaan sambungan pateri yang baik.

6. Garis Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Profil Pematerian Alir Balik IR

Graf profil pematerian alir balik terperinci disediakan, mematuhi J-STD-020B untuk proses tanpa plumbum. Ia menentukan parameter kritikal: pemanasan awal, rendaman, suhu puncak alir balik, dan kadar penyejukan. Mematuhi profil ini adalah penting untuk mengelakkan kerosakan haba pada pakej LED dan IC dalaman.

6.2 Pembersihan

Jika pembersihan selepas pematerian diperlukan, LED hanya boleh direndam dalam etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu biasa selama kurang daripada satu minit. Penggunaan bahan pembersih kimia yang tidak ditentukan adalah dilarang kerana ia boleh merosakkan bahan pakej.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

Peranti dibekalkan dalam format pita-dan-gelendong yang serasi dengan mesin pick-and-place automatik.

• Dimensi Pita:Lebar pita 12mm.
• Saiz Gelendong:Diameter 7-inci (178mm).
• Kuantiti setiap Gelendong:4000 keping.
• Kuantiti Pembungkusan Minimum:500 keping untuk lot baki.
• Pita Penutup:Poket komponen kosong dimeterai dengan pita penutup atas.
• Spesifikasi:Pembungkusan mematuhi piawaian ANSI/EIA 481.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Biasa

• Penunjuk Status & Lampu Latar:Ideal untuk lampu status pelbagai warna pada elektronik pengguna, peralatan rangkaian, dan panel industri.
• Pencahayaan Hiasan & Seni Bina:Sesuai untuk jalur LED tukar warna, pencahayaan mood, dan pencahayaan aksen kerana keupayaan warna penuh dan ciri lata.
• Paparan Resolusi Rendah:Boleh digunakan untuk membina modul warna penuh, lampu cahaya lembut, dan paparan video dalaman tidak sekata (cth., fasad media, pemasangan seni).

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Bekalan Kuasa:Pastikan bekalan 5V yang stabil dan terkawal dalam julat 4.2V-5.5V. Pertimbangkan arus lonjakan dan kapasitor penyahgandingan berhampiran pin VDD.
• Integriti Isyarat Data:Kekalkan keperluan masa yang tepat (T0H, T1H, dll.) untuk isyarat data bersiri. Untuk lata panjang atau persekitaran bising, pertimbangkan penimbal isyarat atau anjakan aras.
• Pengurusan Haba:Patuhi keluk penurunan arus. Sediakan kawasan kuprum yang mencukupi pada PCB untuk penyebaran haba, terutamanya apabila memandu ketiga-tiga saluran pada kecerahan tinggi untuk tempoh yang panjang.
• Perlindungan ESD:Laksanakan langkah perlindungan ESD piawai pada talian data dan kuasa semasa pengendalian dan dalam aplikasi akhir.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED RGB diskret tradisional yang memerlukan pemandu arus malar luaran atau perintang, penyelesaian bersepadu ini menawarkan kelebihan ketara:

• Reka Bentuk Dipermudahkan:Mengurangkan bilangan komponen, footprint PCB, dan kerumitan reka bentuk.
• Konsistensi Warna yang Unggul:IC terbenam menyediakan arus malar yang tepat dan stabil kepada setiap cip, membawa kepada output warna yang lebih konsisten merentasi unit dan dari masa ke masa berbanding reka bentuk terhad perintang.
• Peredupan Resolusi Tinggi:PWM 8-bit (256 langkah) setiap warna membolehkan percampuran warna dan peredupan yang lancar, membolehkan kesan pencahayaan profesional.
• Keupayaan Daisy-Chaining:Protokol lata satu wayar memudahkan pendawaian untuk tatasusunan besar, hanya memerlukan satu pin GPIO mikropengawal untuk mengawal rantai panjang LED.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah tujuan IC terbenam?

J: Ia menyediakan pemanduan arus malar dan kawalan peredupan PWM untuk setiap saluran warna secara dalaman, menghapuskan keperluan untuk komponen had arus luaran dan memudahkan kawalan mikropengawal.

S: Berapa banyak LED yang boleh saya sambungkan dalam satu rantai?

J: Secara teori, bilangan yang sangat besar, kerana setiap LED menjana semula isyarat data. Had praktikal ditentukan oleh kadar penyegaran data yang diperlukan dan penurunan voltan terkumpul pada talian kuasa (VDD). Untuk rantai panjang, suntikan kuasa pada berbilang titik adalah disyorkan.

S: Bolehkah saya memandu LED ini dengan mikropengawal 3.3V?

J: Aras tinggi input data (VIH) minimum ialah 2.7V. Logik tinggi 3.3V (biasanya 3.3V) memenuhi keperluan ini, jadi ia umumnya serasi. Pastikan bekalan kuasa 5V untuk LED (VDD) adalah berasingan daripada bekalan 3.3V mikropengawal.

S: Mengapakah arus hadapan ditetapkan pada 20mA?

J: IC terbenam telah dikonfigurasikan terlebih dahulu untuk menyampaikan arus malar 20mA (tipikal) kepada setiap cip LED. Ini mengoptimumkan prestasi dan kebolehpercayaan. Kecerahan dikawal semata-mata melalui kitaran tugas PWM, bukan dengan mengubah amplitud arus.

11. Contoh Kes Penggunaan Praktikal

Senario: Mereka bentuk penunjuk status padat, boleh disesuaikan warna untuk hab rumah pintar.

Pereka menggunakan LED ini kerana satu komponen menyediakan cahaya merah, hijau, dan biru. Mikropengawal menghantar aliran data bersiri mudah untuk menetapkan warna (cth., merah untuk luar talian, sian untuk bersambung, ungu untuk mengemas kini). Pemanduan arus malar memastikan kecerahan kekal stabil tanpa mengira turun naik bekalan kuasa kecil. Sudut pandangan lebar menjadikan penunjuk kelihatan dari pelbagai sudut. Pakej permukaan-pasang membolehkan reka bentuk panel rata yang licin. Pembungkusan pita-dan-gelendong membolehkan pemasangan automatik yang pantas semasa pengeluaran besar-besaran.

12. Pengenalan Prinsip Operasi

Peranti beroperasi berdasarkan prinsip mudah. Mikropengawal luaran menghantar aliran data bersiri ke dalam pin DIN. Aliran ini mengandungi 24 bit data (8 bit setiap satu untuk tahap kecerahan merah, hijau, dan biru). IC terbenam di dalam LED pertama membaca 24 bit pertama ini, menguncinya, dan kemudian mengalihkan aliran data yang tinggal keluar melalui pin DOUTnya ke pin DIN LED seterusnya dalam rantai. IC kemudian menggunakan Modulasi Lebar Denyut (PWM) untuk mengawal sumber arus malar yang disambungkan kepada setiap cip LED. Arus 20mA dihidupkan dan dimatikan dengan sangat pantas. Nisbah masa hidup kepada masa mati (kitaran tugas) dalam tempoh tetap menentukan kecerahan yang dirasakan setiap warna, membolehkan percampuran warna yang tepat.

13. Trend Teknologi

Penyepaduan elektronik kawalan terus ke dalam pakej LED mewakili trend yang jelas dalam industri, bergerak ke arah LED "pintar" atau "cerdas". Trend ini bertujuan untuk memudahkan reka bentuk produk akhir, meningkatkan konsistensi prestasi, dan membolehkan ciri yang lebih maju seperti kebolehalamatan individu dalam tatasusunan padat. Pembangunan masa depan mungkin termasuk kedalaman bit yang lebih tinggi untuk kawalan warna (10-bit, 12-bit), sensor bersepadu (cth., untuk maklum balas suhu atau cahaya), dan protokol komunikasi yang lebih teguh atau kelajuan lebih tinggi. Fokus kekal pada meningkatkan integrasi, mengurangkan kos sistem, dan meningkatkan kebolehpercayaan untuk aplikasi dalam pencahayaan umum, automotif, dan paparan resolusi tinggi.