Spesifikasi Teknikal LED Warna Penuh RGB SMD5050 - Saiz 5.0x5.0mm - Voltan 2.2-3.4V - Kuasa 0.2W - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LED warna penuh RGB SMD5050 ialah peranti permukaan pasang yang direka untuk aplikasi yang memerlukan pencahayaan berwarna-warni dan terang. Ia menggabungkan cip semikonduktor merah, hijau dan biru (RGB) dalam satu pakej 5.0mm x 5.0mm, membolehkan penciptaan pelbagai spektrum warna melalui percampuran warna tambahan. Komponen ini direka untuk output kecerahan tinggi dan prestasi yang boleh dipercayai dalam faktor bentuk padat, menjadikannya sesuai untuk reka bentuk pencahayaan moden.

1.1 Kelebihan Teras

Kelebihan utama LED ini termasuk keamatan bercahaya yang tinggi, sudut pandangan luas 120 darjah, dan keupayaan untuk menjana berjuta-juta warna dengan mengawal keamatan diod merah, hijau dan biru secara bebas. Reka bentuk SMDnya memudahkan proses pemasangan automatik, meningkatkan kecekapan dan konsistensi pembuatan.

1.2 Pasaran Sasaran dan Aplikasi

LED ini disasarkan untuk industri elektronik pengguna, pencahayaan seni bina, papan tanda, pencahayaan aksen automotif dan hiburan. Aplikasi tipikal termasuk dinding video LED, jalur pencahayaan hiasan, penunjuk status, lampu latar untuk paparan dan sistem pencahayaan ambien dinamik di mana keupayaan pertukaran warna adalah penting.

2. Analisis Parameter Teknikal

2.1 Ciri-ciri Fotometrik dan Elektrik (Ta=25°C)

Jadual berikut memperincikan parameter operasi utama untuk setiap saluran warna di bawah keadaan tipikal. Adalah penting untuk mematuhi penarafan maksimum bagi memastikan jangka hayat dan prestasi peranti.

Parameter	Simbol	Nilai Tipikal	Nilai Maksimum	Unit
Pelesapan Kuasa	PD	200	306	mW
Arus Kehadapan	IF	60	90	mA
Voltan Kehadapan (Merah)	VF	2.2	2.6	V
Voltan Kehadapan (Hijau)	VF	3.2	3.4	V
Voltan Kehadapan (Biru)	VF	3.2	3.4	V
Voltan Songsang	VR	-	5	V
Arus Songsang	IR	-	≤5	μA
Panjang Gelombang Puncak (λd) Merah	λd	625	-	nm
Panjang Gelombang Puncak (λd) Hijau	λd	525	-	nm
Panjang Gelombang Puncak (λd) Biru	λd	460	-	nm
Sudut Pandangan (2θ½)	2θ½	120	-	°
Suhu Operasi	Topr	-40 hingga +80	-	°C
Suhu Penyimpanan	Tstg	-40 hingga +80	-	°C
Suhu Simpang	Tj	-	125	°C

2.2 Ciri-ciri Terma

Suhu simpang maksimum (Tj) ditetapkan pada 125°C. Pengurusan terma yang betul, termasuk kawasan kuprum PCB yang mencukupi dan kemungkinan penyejuk haba, adalah perlu apabila beroperasi pada arus tinggi atau dalam suhu ambien yang tinggi untuk mengelakkan penurunan prestasi dan kegagalan pramatang.

3. Penjelasan Sistem Pembin

3.1 Piawaian Pembin Panjang Gelombang

Untuk memastikan konsistensi warna dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam bin berdasarkan panjang gelombang pancaran puncak mereka. Kod berikut mentakrifkan julat panjang gelombang untuk setiap warna.

Kod	Minimum	Maksimum	Unit
R1	620	625	nm
R2	625	630	nm
G5	519	522.5	nm
G6	522.5	526	nm
G7	526	530	nm
B1	445	450	nm
B2	450	455	nm
B3	455	460	nm
B4	460	465	nm

Pembin ini membolehkan pereka memilih LED dengan kromatisiti tepat untuk aplikasi yang memerlukan rupa warna seragam, seperti dalam paparan format besar atau pemasangan pencahayaan yang diselaraskan.

4. Analisis Lengkuk Prestasi

4.1 Voltan Kehadapan vs. Arus Kehadapan (Lengkuk IV)

Lengkuk IV menggambarkan hubungan antara voltan kehadapan (VF) dan arus kehadapan (IF) untuk cip merah, hijau dan biru. LED merah biasanya mempamerkan voltan kehadapan yang lebih rendah (~2.2V) berbanding LED hijau dan biru (~3.2V). Ciri ini adalah penting untuk mereka bentuk litar had arus atau pemacu arus malar yang sesuai untuk setiap saluran untuk mencapai output warna seimbang dan mengelakkan keadaan arus berlebihan.

4.2 Tenaga Spektrum Relatif vs. Suhu Simpang

Graf ini menunjukkan bagaimana output cahaya (tenaga spektrum relatif) setiap cip warna berubah dengan peningkatan suhu simpang (Tj). Secara umumnya, output bercahaya berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Kadar penurunan boleh berbeza antara bahan semikonduktor yang berbeza (InGaN untuk biru/hijau dan AlInGaP untuk merah). Penyejuk haba yang berkesan adalah penting untuk mengekalkan output warna dan kecerahan yang stabil sepanjang hayat produk.

4.3 Suhu Ambien vs. Arus Kehadapan Dibenarkan

Lengkuk penurunan nilai ini mentakrifkan arus kehadapan maksimum yang dibenarkan sebagai fungsi suhu ambien (Ta). Apabila suhu ambien meningkat, arus maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan untuk mengelakkan suhu simpang melebihi had 125°C. Pereka mesti merujuk lengkuk ini untuk menentukan arus operasi selamat untuk persekitaran aplikasi khusus mereka.

4.4 Corak Radiasi (Lengkuk Sudut Pandangan)

Gambar rajah taburan keamatan kutub mengesahkan sudut pandangan 120 darjah. Corak pancaran biasanya Lambertian atau hampir Lambertian, menyediakan medan pencahayaan yang luas dan sekata sesuai untuk banyak aplikasi pencahayaan umum dan penunjuk.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej dan Lukisan Garis Besar

LED ini ditempatkan dalam pakej SMD5050 standard dengan dimensi 5.0mm (P) x 5.0mm (L). Ketinggian tepat dan toleransi dimensi (contohnya, ±0.10mm untuk dimensi .X, ±0.05mm untuk dimensi .XX) harus dirujuk dari lukisan mekanikal terperinci dalam lembaran data asal untuk susun atur PCB yang tepat.

5.2 Susun Atur Pad Disyorkan dan Reka Bentuk Stensil

Corak land (footprint) yang disyorkan dan reka bentuk stensil pateri disediakan untuk memastikan pematerian yang boleh dipercayai. Susun atur pad biasanya mempunyai enam pad—dua untuk setiap tiga cip warna, yang berkongsi konfigurasi katod atau anod sepunya bergantung pada nombor bahagian tertentu. Mematuhi susun atur yang disyorkan ini meminimumkan kecacatan pematerian seperti tombstoning dan memastikan sambungan terma dan elektrik yang betul.

6. Garis Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Parameter Pematerian Alir Semula

LED ini serasi dengan proses pematerian alir semula inframerah (IR) atau perolakan standard yang digunakan untuk teknologi permukaan pasang (SMT). Profil alir semula bebas plumbum tipikal dengan suhu puncak tidak melebihi 260°C untuk tempoh yang ditetapkan oleh piawaian JEDEC (contohnya, 10-30 saat di atas 240°C) biasanya boleh digunakan. Adalah penting untuk mengelakkan tekanan terma yang berlebihan untuk mengelakkan kerosakan pada ikatan wayar dalaman dan kanta epoksi.

6.2 Langkah Berjaga-jaga Pengendalian dan Penyimpanan

LED sensitif kepada nyahcas elektrostatik (ESD). Sentiasa kendalikannya dalam persekitaran yang dilindungi ESD menggunakan gelang pergelangan tangan dibumikan dan bekas konduktif. Simpan komponen dalam beg penghalang kelembapan asal pada keadaan yang disyorkan (suhu < 40°C, kelembapan < 70% RH) untuk mengelakkan penyerapan kelembapan, yang boleh menyebabkan \"popcorning\" semasa alir semula.

7. Pembungkusan dan Maklumat Pesanan

7.1 Spesifikasi Pembungkusan Produk

LED dibekalkan dalam pita pembawa timbul untuk pemasangan pick-and-place automatik. Lebar pita, dimensi poket dan kiraan gegelung mengikut piawaian EIA-481. Pita penutup dengan kekuatan kupas yang ditetapkan (0.1 - 0.7N pada sudut 10 darjah) menutup komponen di tempatnya. Pembungkusan ini memastikan perlindungan komponen, konsistensi orientasi dan kebolehpercayaan suapan dalam mesin pemasangan berkelajuan tinggi.

7.2 Sistem Penomboran Bahagian (Peraturan Penamaan Model)

Nombor bahagian mengikut format berstruktur yang mengkodkan atribut utama:

T [Kod Bentuk] [Kiraan Cip] [Kod Optik] [Kod Dalaman] [Kod Warna] [Kod Fluks] - [Kod CCT] [Kod Lain].

Sebagai contoh, kod \"5A\" menunjukkan bentuk 5050N, \"3\" menunjukkan tiga cip (RGB), \"00\" menunjukkan tiada kanta sekunder, \"F\" menunjukkan warna penuh, dsb. Memahami nomenklatur ini adalah penting untuk menentukan dan memesan varian LED yang dikehendaki dengan warna, kecerahan dan ciri optik yang betul.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Litar Aplikasi Tipikal

Setiap saluran warna LED RGB harus didorong secara bebas menggunakan sumber arus malar atau perintang had arus bersiri dengan sumber voltan suis. Modulasi lebar denyut (PWM) adalah kaedah pilihan untuk kawalan keamatan (pemudaran dan percampuran warna) kerana ia mengekalkan voltan kehadapan dan kromatisiti yang konsisten, tidak seperti pemudaran analog yang boleh menyebabkan anjakan warna. Mikropengawal dengan output PWM biasanya digunakan untuk menjana isyarat kawalan.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pemadanan Arus:Disebabkan perbezaan Vf dan kecekapan cip R, G, B, perintang penetapan arus atau pemacu berasingan diperlukan untuk mencapai keseimbangan putih atau nisbah warna yang dikehendaki.
• Pengurusan Terma:Sertakan pelepasan terma dan kawasan kuprum yang mencukupi pada PCB, terutamanya jika beroperasi pada arus tinggi atau dalam tatasusunan berketumpatan tinggi.
• Perlindungan ESD:Gabungkan diod perlindungan ESD pada talian isyarat berhampiran LED, terutamanya dalam aplikasi mudah alih atau pengguna.
• Reka Bentuk Optik:Pertimbangkan sudut pandangan 120 darjah apabila mereka bentuk kanta atau pandu cahaya untuk mencapai corak sinaran dan taburan spatial yang dikehendaki.

9. Piawaian Kebolehpercayaan dan Kualiti

9.1 Piawaian Ujian Kebolehpercayaan

Produk menjalani ujian kebolehpercayaan yang ketat mengikut piawaian industri (JESD22, MIL-STD-202G). Ujian utama termasuk:

• Ujian Hayat Operasi:Dijalankan pada suhu bilik, suhu tinggi (85°C) dan suhu rendah (-40°C) selama 1008 jam di bawah arus maksimum.
• Hayat Operasi Suhu Tinggi/Kelembapan:1008 jam pada 60°C/90% RH.
• Kitaran Suhu:Mendedahkan peranti kepada peralihan pantas antara suhu ekstrem (contohnya, -40°C hingga +125°C).

Kriteria kegagalan ditakrifkan dengan ketat, termasuk had pada anjakan voltan kehadapan (≤200mV), degradasi fluks bercahaya (≤15% untuk InGaN, ≤25% untuk AlInGaP) dan arus bocor (≤10μA).

10. Soalan Lazim (FAQ)

10.1 Bagaimana saya mencapai cahaya putih tulen dengan LED RGB ini?

Putih tulen dicipta dengan mencampurkan keamatan tertentu cahaya merah, hijau dan biru. Nisbah arus tepat (contohnya, IR:IG:IB) yang diperlukan bergantung pada kecekapan individu dan koordinat kromatisiti bin LED tertentu. Ia biasanya memerlukan penentukuran dan maklum balas dari penderia warna untuk aplikasi ketepatan tinggi. Menggunakan kawalan PWM membolehkan pelarasan halus nisbah ini.

10.2 Bolehkah saya mendorong ketiga-tiga saluran secara selari dari satu sumber arus malar?

Tidak. Disebabkan perbezaan ketara dalam voltan kehadapan antara cip merah (~2.2V) dan biru/hijau (~3.2V), menyambungkannya secara selari akan mengakibatkan ketidakseimbangan arus yang teruk, berpotensi mendorong berlebihan saluran merah sambil mendorong kurang saluran lain. Setiap saluran warna mesti mempunyai litar kawalan arus sendiri.

10.3 Apakah kesan suhu simpang pada warna?

Peningkatan suhu simpang menyebabkan anjakan dalam panjang gelombang puncak (biasanya panjang gelombang lebih panjang untuk AlInGaP merah dan panjang gelombang lebih pendek untuk InGaN biru/hijau) dan pengurangan output cahaya. Ini boleh membawa kepada anjakan warna yang boleh dilihat dalam sistem RGB jika tidak diuruskan. Mengekalkan suhu simpang yang stabil dan rendah melalui reka bentuk terma yang baik adalah penting untuk aplikasi warna stabil.

11. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

11.1 Reka Bentuk Lampu Meja Boleh Laras Warna

Pertimbangkan lampu meja menggunakan tatasusunan LED RGB SMD5050 ini. Reka bentuk akan melibatkan:

1. Litar Pemacu:IC pemacu LED khusus dengan tiga output arus malar bebas dan keupayaan pemudaran PWM untuk setiap saluran, dikawal melalui I2C atau antara muka serupa dari mikropengawal.
2. Reka Bentuk Terma:PCB teras logam (MCPCB) bertindak sebagai penyejuk haba. Via terma menyambungkan pad terma LED ke satah kuprum besar di bahagian belakang papan untuk meleraikan haba dengan cekap.
3. Optik:Penyebar diletakkan di atas tatasusunan LED untuk mencampurkan titik cahaya individu ke kawasan pencahayaan seragam dan bebas silau.
4. Kawalan:Antara muka pengguna (butang, penderia sentuh atau apl) membolehkan pemilihan warna pra-tetap (putih, putih suam, putih sejuk) atau warna tersuai melalui peluncur RGB. Mikropengawal menterjemah input ini kepada kitar tugas PWM yang sepadan untuk saluran R, G dan B.

Kes ini menyerlahkan integrasi pertimbangan reka bentuk elektrik, terma, optik dan firmware apabila menggunakan komponen ini.

12. Pengenalan Prinsip Teknikal

12.1 Prinsip Kerja LED RGB

LED RGB pada dasarnya adalah tiga diod pemancar cahaya bebas—merah, hijau dan biru—dikapsulkan bersama. Setiap diod memancarkan cahaya melalui elektroluminesens: apabila voltan kehadapan dikenakan merentasi simpang p-n bahan semikonduktor (AlInGaP untuk merah, InGaN untuk hijau dan biru), elektron bergabung semula dengan lubang, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor. Dengan mengawal keamatan tiga warna utama ini secara bebas, pelbagai warna sekunder boleh dihasilkan melalui percampuran warna tambahan.

13. Trend Teknologi

13.1 Evolusi dalam LED Warna Penuh

Pasaran untuk LED warna penuh terus berkembang dengan trend memberi tumpuan kepada:

• Kecekapan Lebih Tinggi (lm/W):Penambahbaikan berterusan dalam pertumbuhan epitaksial dan reka bentuk cip menghasilkan lebih banyak output cahaya per unit kuasa elektrik, mengurangkan penggunaan tenaga dan beban terma.
• Pembentangan Warna dan Gamut yang Diperbaiki:Pembangunan sistem fosfor baru dan pemancar jalur sempit (seperti titik kuantum) untuk mengembangkan gamut warna untuk paparan dan meningkatkan Indeks Pembentangan Warna (CRI) untuk pencahayaan, walaupun dalam sistem berasaskan RGB.
• Pengecilan:Pembangunan saiz pakej lebih kecil (contohnya, 2020, 1515) dengan prestasi serupa atau lebih baik untuk aplikasi terhad ruang seperti lampu latar mini-LED untuk TV dan monitor.
• Ciri Pintar Bersepadu:Kemunculan LED dengan pemacu terbina dalam, pengawal dan antara muka komunikasi (contohnya, I2C, SPI atau tanpa wayar seperti Zigbee/BLE) memudahkan reka bentuk sistem untuk pencahayaan bersambung IoT.
• Kebolehpercayaan Dipertingkatkan:Kemajuan dalam bahan pembungkusan (silikon, seramik) untuk menahan suhu lebih tinggi dan keadaan persekitaran lebih keras dengan lebih baik, memanjangkan jangka hayat produk.