Spesifikasi Teknikal LED Warna Penuh SMD5050 RGB - Dimensi 5.0x5.0x1.6mm - Voltan 2.2-3.4V - Kuasa 0.846W - Dokumen Teknikal MS

1. Gambaran Keseluruhan Produk

SMD5050-RGB ialah LED warna penuh berprestasi tinggi, pemasangan permukaan, direka untuk aplikasi yang memerlukan pencampuran warna yang terang dan operasi yang boleh dipercayai. Peranti ini menggabungkan cip LED merah, hijau dan biru dalam satu pakej 5.0mm x 5.0mm, membolehkan penjanaan spektrum warna yang luas melalui modulasi lebar denyut (PWM) atau kawalan arus analog. Aplikasi utamanya termasuk pencahayaan hiasan, pencahayaan aksen seni bina, lampu latar untuk paparan, papan tanda dan elektronik pengguna di mana kesan warna dinamik dikehendaki.

Kelebihan teras LED ini terletak pada faktor bentuknya yang padat yang menempatkan tiga pemancar berbeza, memudahkan reka bentuk dan pemasangan PCB berbanding menggunakan tiga LED diskret berasingan. Ia menawarkan sudut pandangan tipikal yang luas iaitu 120 darjah, memastikan keseragaman warna dan kebolehlihatan yang baik dari pelbagai perspektif. Pakej ini direka untuk keserasian dengan proses pemasangan SMT (Teknologi Pemasangan Permukaan) standard, termasuk pematerian aliran semula.

2. Parameter dan Spesifikasi Teknikal

2.1 Had Maksimum Mutlak (Ta=25°C)

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

• Arus Hadapan (IF):90 mA (berterusan)
• Arus Denyut Hadapan (IFP):120 mA (Lebar denyut ≤10ms, Kitar tugas ≤1/10)
• Pelesapan Kuasa (PD):846 mW
• Suhu Operasi (Topr):-40°C hingga +80°C
• Suhu Penyimpanan (Tstg):-40°C hingga +80°C
• Suhu Simpang (Tj):125°C
• Suhu Pematerian (Tsld):200°C atau 230°C selama 10 saat (profil aliran semula)

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik (Ta=25°C)

Parameter ini mentakrifkan prestasi tipikal di bawah keadaan ujian standard.

• Voltan Hadapan (Merah, VF_R):Tipikal 2.2V, Maksimum 2.6V (pada IF=60mA)
• Voltan Hadapan (Hijau, VF_G):Tipikal 3.2V, Maksimum 3.4V (pada IF=60mA)
• Voltan Hadapan (Biru, VF_B):Tipikal 3.2V, Maksimum 3.4V (pada IF=60mA)
• Voltan Songsang (VR):5 V
• Arus Songsang (IR):Maksimum 10 µA
• Sudut Pandangan (2θ1/2):120 darjah

2.3 Pengelasan Panjang Gelombang

LED dikelaskan ke dalam tong panjang gelombang tertentu untuk memastikan konsistensi warna dalam aplikasi. Tong panjang gelombang dominan adalah seperti berikut:

• Merah (R):R1 (620-625nm), R2 (625-630nm)
• Hijau (G):G5 (519-522.5nm), G6 (522.5-526nm), G7 (526-530nm)
• Biru (B):B1 (445-450nm), B2 (450-455nm), B3 (455-460nm), B4 (460-465nm)

Pengelasan ini membolehkan pereka memilih LED dengan koordinat kromatisiti yang tepat untuk aplikasi yang memerlukan titik warna tertentu atau padanan warna yang ketat merentasi pelbagai unit.

3. Lengkung dan Analisis Prestasi

3.1 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V)

Ciri I-V adalah asas untuk reka bentuk pemacu. Cip LED merah mempamerkan voltan hadapan yang lebih rendah (biasanya ~2.2V) berbanding cip hijau dan biru (biasanya ~3.2V), yang konsisten dengan bahan semikonduktor berbeza yang digunakan (contohnya, AlInGaP untuk merah vs. InGaN untuk hijau/biru). Perbezaan ini memerlukan reka bentuk litar yang berhati-hati, selalunya melibatkan perintang had arus berasingan atau saluran arus malar bebas untuk setiap warna untuk mencapai kecerahan seimbang dan pencampuran warna yang betul. Lengkung menunjukkan penyalaan tajam, tipikal tingkah laku diod.

3.2 Kuasa Spektrum Relatif vs. Suhu Simpang

Output spektrum LED berubah dengan perubahan suhu simpang. Secara umumnya, apabila suhu simpang meningkat, panjang gelombang dominan untuk LED berasaskan InGaN (hijau/biru) cenderung beralih ke panjang gelombang yang lebih panjang (anjakan merah), manakala kuasa output optik berkurangan. Untuk LED merah berasaskan AlInGaP, panjang gelombang juga mungkin beralih, dan kecekapan menurun. Graf ini adalah penting untuk aplikasi yang beroperasi dalam suhu ambien yang berbeza-beza atau di mana pengurusan terma adalah mencabar, kerana ia boleh menjejaskan warna yang dilihat dan output cahaya. Penyingkiran haba yang betul dan reka bentuk terma adalah penting untuk mengekalkan prestasi warna yang stabil.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Dimensi dan Lukisan Garis Besar

Dimensi pakej ialah 5.0mm (P) x 5.0mm (L) x 1.6mm (T). Lukisan termasuk toleransi kritikal: dimensi .X mempunyai toleransi ±0.10mm, dan dimensi .XX mempunyai toleransi ±0.05mm. LED mempunyai enam terminal (anod dan katod untuk setiap satu daripada tiga cip warna).

4.2 Reka Bentuk Tapak dan Stensil yang Disyorkan

Corak tanah PCB yang disyorkan (tapak) dan reka bentuk stensil pes pateri disediakan untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang boleh dipercayai semasa aliran semula. Tapak termasuk corak pelepasan terma dan saiz pad yang sesuai untuk memudahkan pembasahan pateri yang baik dan kestabilan mekanikal. Mematuhi susun atur yang disyorkan ini membantu mengelakkan batu nisan, ketidaksejajaran dan sendi pateri yang tidak mencukupi.

5. Panduan Pemasangan, Pengendalian dan Aplikasi

5.1 Kepekaan Kelembapan dan Pembakaran

Pakej SMD5050 adalah sensitif kelembapan (diklasifikasikan MSL mengikut IPC/JEDEC J-STD-020C). Jika beg penghalang kelembapan asal dibuka dan komponen terdedah kepada kelembapan ambien melebihi had yang ditetapkan, kelembapan yang diserap boleh mengewap semasa pematerian aliran semula, berpotensi menyebabkan pengelupasan dalaman atau keretakan ("popcorning").

• Penyimpanan:Simpan beg yang tidak dibuka pada <30°C/<85% RH. Selepas dibuka, simpan pada <30°C/<60% RH dan gunakan dalam masa 12 jam.
• Pembakaran:Jika pendedahan melebihi had atau kad penunjuk kelembapan menunjukkan kelembapan tinggi, bakar pada 60°C selama 24 jam sebelum pematerian. Jangan melebihi 60°C. Gunakan dalam masa 1 jam selepas pembakaran atau simpan dalam kabinet kering (<20% RH).

5.2 Perlindungan Nyahcas Elektrostatik (ESD)

LED adalah peranti semikonduktor yang terdedah kepada kerosakan ESD, terutamanya jenis hijau, biru dan putih (tidak terpakai di sini). ESD boleh menyebabkan kegagalan serta-merta (katastrofik) atau kerosakan pendam yang membawa kepada pengurangan jangka hayat dan degradasi prestasi.

• Langkah Berjaga-jaga:Laksanakan program kawalan ESD penuh: gunakan tali pergelangan tangan berasaskan, tikar anti-statik, pengion dan lantai konduktif. Kendalikan LED hanya di stesen kerja yang dilindungi ESD.
• Pembungkusan:Gunakan bahan konduktif atau disipatif untuk pengangkutan dan penyimpanan.

5.3 Cadangan Reka Bentuk Litar

Litar pemacu yang betul adalah kritikal untuk prestasi dan jangka hayat.

• Had Arus:Sentiasa gunakan perintang had arus bersiri untuk setiap saluran warna. Ini menstabilkan arus terhadap variasi dalam voltan bekalan dan voltan hadapan (Vf) antara LED individu.
• Jenis Pemacu:Pemacu arus malar sangat disyorkan berbanding pemacu voltan malar untuk kestabilan optimum dan untuk mengelakkan pelarian terma.
• Kutub Sambungan:Sahkan kutub anod/katod sebelum menggunakan kuasa. Sambungan songsang boleh merosakkan LED.
• Urutan Kuasa:Apabila menyambung, sambungkan output pemacu ke LED terlebih dahulu, kemudian gunakan kuasa input kepada pemacu untuk mengelakkan transien voltan.

Spesifikasi teknikal ini menggambarkan dua konfigurasi litar: satu dengan satu perintang per rentetan selari (kurang ideal kerana ketidakseimbangan arus jika Vf berbeza) dan satu dengan perintang individu untuk setiap LED (lebih disukai untuk kawalan arus yang lebih baik).

5.4 Langkah Berjaga-jaga Pengendalian

Elakkan pengendalian langsung kanta LED dengan jari kosong. Minyak kulit boleh mencemarkan kanta silikon, menyebabkan degradasi optik dan mengurangkan output cahaya. Gunakan alat pengambil vakum atau pinset bersih yang direka untuk pengendalian komponen. Daya mekanikal yang berlebihan dengan pinset boleh merosakkan ikatan wayar atau die semikonduktor di dalam pakej.

6. Maklumat Pesanan dan Penomboran Model

Produk mengikut sistem pengekodan nombor bahagian tertentu: T5A003FA. Walaupun butiran penyahkodan penuh untuk setiap segmen disediakan dalam dokumen (meliputi kod fluks, suhu warna, kod dalaman, kiraan cip, kod kanta dan garis besar pakej), pengecam utama "5050" mengesahkan saiz pakej, dan "RGB" atau "F" menunjukkan jenis warna penuh (Merah, Hijau, Biru).

7. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

7.1 Pengurusan Terma

Walaupun suhu simpang maksimum ialah 125°C, beroperasi pada suhu yang lebih rendah memanjangkan jangka hayat dengan ketara dan mengekalkan kestabilan warna. Pastikan PCB mempunyai kawasan kuprum yang mencukupi untuk penyebaran haba. Untuk tatasusunan berkuasa tinggi atau berketumpatan tinggi, pertimbangkan untuk menggunakan PCB teras logam (MCPCB) atau penyejukan aktif.

7.2 Pencampuran dan Kawalan Warna

Untuk mencapai titik putih tertentu atau warna tepu, kawalan tepat nisbah arus antara saluran merah, hijau dan biru adalah perlu. Ini biasanya dilakukan melalui pendim PWM, yang lebih berkesan untuk kawalan warna berbanding pendim analog, kerana ia mengekalkan voltan hadapan optimum dan ciri warna LED. Voltan hadapan yang berbeza memerlukan saluran pemacu berasingan atau nilai perintang yang dikira dengan teliti untuk setiap warna jika menggunakan bekalan voltan biasa dengan perintang.

7.3 Reka Bentuk Optik

Sudut pandangan 120 darjah menyediakan corak pancaran yang luas, seperti Lambertian. Untuk aplikasi yang memerlukan cahaya terarah, optik sekunder seperti kanta atau pemantul boleh dipasang di atas LED. Bahan kanta silikon agak lembut; berhati-hati supaya tidak menggaruknya semasa pemasangan.

8. Perbandingan dan Pembezaan

Berbanding menggunakan tiga LED SMD berasingan (contohnya, pakej 3528), SMD5050 RGB bersepadu menawarkan penyelesaian yang lebih padat, memudahkan pemasangan pick-and-place (satu komponen vs. tiga), dan memastikan penjajaran ruang tepat tiga titik warna, yang kritikal untuk pencampuran warna yang baik pada jarak pendek. Berbanding pakej LED RGB terdahulu, 5050 selalunya menyediakan output cahaya yang lebih tinggi dan prestasi terma yang lebih baik kerana tapaknya yang lebih besar.

9. Soalan Lazim (FAQ)

9.1 Bolehkah saya memandu ketiga-tiga warna secara selari dengan satu perintang?

Tidak, ini tidak disyorkan. Voltan hadapan (Vf) cip merah, hijau dan biru adalah berbeza. Menyambungkannya secara selari dengan satu perintang akan menyebabkan ketidakseimbangan arus yang teruk, dengan kebanyakan arus mengalir melalui saluran dengan Vf terendah (biasanya merah), membawa kepada warna yang tidak betul dan arus berlebihan berpotensi dalam beberapa cip.

9.2 Mengapakah pembakaran diperlukan, dan bolehkah saya menggunakan suhu yang lebih tinggi untuk membakar dengan lebih cepat?

Pembakaran mengeluarkan kelembapan yang diserap untuk mengelakkan kerosakan semasa aliran semula. Jangan melebihi 60°C. Suhu yang lebih tinggi boleh merosotkan bahan dalaman (silikon, fosfor jika ada, pelekat) dan pembungkusan pita-dan-gelendong itu sendiri.

9.3 Apakah jangka hayat tipikal LED ini?

Jangka hayat LED (selalunya ditakrifkan sebagai L70 - masa kepada 70% daripada fluks bercahaya awal) sangat bergantung pada keadaan operasi, terutamanya arus pemacu dan suhu simpang. Beroperasi pada atau di bawah arus yang disyorkan (60mA per cip) dan mengekalkan suhu simpang yang rendah melalui reka bentuk terma yang baik boleh menghasilkan puluhan ribu jam operasi.

10. Contoh Aplikasi Praktikal

Senario: Reka bentuk jalur LED berubah warna.

1. Susun Atur:Pelbagai LED SMD5050 RGB diletakkan di sepanjang jalur PCB fleksibel pada pic yang ditakrifkan (contohnya, 30 LED/meter).
2. Litar:Anod R, G dan B setiap LED disambungkan ke rel kuasa biasa (Vcc_R, Vcc_G, Vcc_B) melalui perintang had arus individu pada jalur. Katod disambungkan ke longkang MOSFET saluran-N yang dikawal oleh mikropengawal.
3. Kawalan:Mikropengawal menjana isyarat PWM untuk setiap saluran warna setiap kumpulan LED (selalunya dikumpulkan dalam segmen 3-LED untuk jalur boleh dialamatkan seperti WS2812B, yang menggabungkan cip pengawal). Ini membolehkan kawalan warna dan kecerahan bebas untuk setiap segmen.
4. Kuasa:Bekalan voltan malar 5V atau 12V digunakan. Voltan dan nilai perintang dipilih untuk menyediakan 60mA per cip yang dikehendaki, mengambil kira penurunan voltan di sepanjang jalur.
5. Pemasangan:Jalur dipasang menggunakan proses SMT, mengikut garis panduan kepekaan kelembapan dan ESD. Selepas pematerian, salutan silikon selalunya digunakan untuk kalis air.

11. Prinsip Operasi

LED ialah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan melebihi ambang diod dikenakan, elektron dari rantau jenis-n bergabung semula dengan lubang dari rantau jenis-p dalam lapisan aktif. Penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Panjang gelombang khusus (warna) cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor yang digunakan dalam rantau aktif. SMD5050 RGB menggabungkan tiga simpang sedemikian, diperbuat daripada sistem bahan berbeza (contohnya, AlInGaP untuk merah, InGaN untuk hijau dan biru), ke dalam satu pakej. Cahaya dari setiap cip bercampur secara luaran untuk menghasilkan warna yang dilihat.

12. Trend Teknologi

Trend umum dalam LED RGB adalah ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih lumen per watt), pembiakan warna yang lebih baik (gamut yang lebih luas) dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi. Terdapat juga peralihan ke arah pengelasan warna dan fluks yang lebih ketat untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran besar-besaran. Integrasi dengan elektronik kawalan (contohnya, mencipta "LED pintar" atau LED boleh dialamatkan dengan IC terbina dalam) menjadi semakin biasa, memudahkan reka bentuk sistem untuk aplikasi pencahayaan dinamik. Tambahan pula, kemajuan dalam bahan pembungkusan bertujuan untuk menyediakan prestasi terma yang lebih baik dan rintangan jangka panjang terhadap faktor persekitaran seperti kelembapan dan pendedahan UV.