SMD RGB светодиод со встроенным драйвером - 3.2x2.8x1.9мм - 5В - 88мВт - Красный/Зеленый/Синий - Техническая спецификация

1. Обзор изделия

Устройство разработано для широкого спектра электронного оборудования, где критически важны компактность, автоматизированная сборка и точное управление цветом. Основные области применения включают:

1.1 Ключевые особенности

• Соответствует экологическим директивам RoHS.
• Использует высокоэффективные полупроводниковые материалы AlInGaP (красный) и InGaN (зеленый, синий) для превосходной яркости.
• Встроенная 8-битная микросхема драйвера обеспечивает 256 дискретных уровней яркости для каждого из трех цветовых каналов (красный, зеленый, синий).
• Высокая частота обновления данных не менее 800 кГц обеспечивает плавные цветовые переходы и частоту обновления.
• Упакован на 8-мм несущей ленте для совместимости со стандартным автоматизированным оборудованием для установки компонентов.
• Совместим с процессами пайки оплавлением в ИК-печах, подходит для бессвинцовой сборки.
• Совместим с логическими уровнями для легкого сопряжения с микроконтроллерами и цифровыми логическими схемами.

1.2 Области применения

The device is engineered for a broad spectrum of electronic equipment where space, automated assembly, and precise color control are critical. Primary application areas include:

• Подсветка:Подсветка клавиатур, панелей управления и декоративных панелей в потребительской электронике, офисной технике и бытовых приборах.
• Индикаторы состояния:Многоцветные индикаторы состояния и сигнализации в телекоммуникационном, сетевом и промышленном управляющем оборудовании.
• Микродисплеи и вывески:Элементы низкого разрешения для информационных дисплеев, символических светильников и декоративного освещения.

2. Технические параметры: Подробное объективное описание

2.1 Предельно допустимые рабочие режимы

Эти значения определяют предельные уровни воздействия, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (P_D):88 мВт. Это максимальная общая мощность, которую корпус может рассеять в виде тепла. Превышение этого предела грозит перегревом внутренней микросхемы и светодиодных кристаллов.
• Напряжение питания микросхемы (V_DD):+4.2В до +5.5В. Встроенная схема драйвера требует стабилизированного питания в этом диапазоне для надежной работы. Напряжения вне этого диапазона могут вызвать сбой или повреждение.
• Суммарный прямой ток (I_F):16 мА постоянного тока. Это максимальная сумма токов, которую можно подать на все три светодиодных канала одновременно.
• Рабочая температура (T_op):-20°C до +85°C. Гарантируется функционирование устройства в этом диапазоне температуры окружающей среды.
• Температура хранения (T_stg):-30°C до +85°C.
• Температура пайки:Выдерживает 260°C в течение 10 секунд, что соответствует типичным профилям бессвинцового оплавления.

Важное замечание для проектирования:Встроенная микросхема выделяет тепло в процессе работы. Для обеспечения долгосрочной надежности необходима хорошо спроектированная система теплового режима печатной платы (например, достаточные медные полигоны, тепловые переходные отверстия), чтобы поддерживать температуру в точках пайки светодиода ниже 85°C.

2.2 Электрооптические характеристики

Измерено при температуре окружающей среды (T_a) 25°C, V_DD=5В и всех цветовых каналах, установленных на максимальную яркость (данные = 8'b11111111).

• Сила света (I_V):
  • Красный (AlInGaP): 71.0 - 180.0 мкд (милликандела)
  • Зеленый (InGaN): 180.0 - 355.0 мкд
  • Синий (InGaN): 35.5 - 71.0 мкд
  Конкретная интенсивность для данного экземпляра определяется его кодом сортировки (см. Раздел 4).
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов. Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего осевого пикового значения, что указывает на широкую, рассеянную диаграмму направленности, подходящую для освещения площадей.
• Доминирующая длина волны (λ_d):
  • Красный: 620.0 - 628.0 нм
  • Зеленый: 522.0 - 530.0 нм
  • Синий: 464.0 - 472.0 нм
  Этот параметр определяет воспринимаемый цвет света и также подвергается сортировке.
• Выходной ток микросхемы (I_Fна канал):Обычно 5 мА на каждый цветовой канал при питании V_DD=5В. Это постоянный ток, устанавливаемый внутренним драйвером для каждого светодиода.
• Ток покоя микросхемы (I_DD):Обычно 0.8 мА, когда все данные светодиодов установлены в '0' (выключенное состояние). Это мощность, потребляемая самой микросхемой драйвера, когда она не активно зажигает светодиоды.

2.3 Цифровой интерфейс и временные параметры

Устройство использует однопроводной последовательный протокол данных для приема 24-битных данных (по 8 бит для красного, зеленого и синего каналов).

• Логические уровни:
  • Высокий уровень входного напряжения (V_IH): ≥ 3.0В
  • Низкий уровень входного напряжения (V_IL): ≤ 0.3 * V_DD
• Временные параметры данных (T_H+ T_L= 1.2 мкс ± 300нс):
  • Бит '0':Время высокого уровня (T_0H) = 300нс ±150нс, Время низкого уровня (T_0L) = 900нс ±150нс.
  • Бит '1':Время высокого уровня (T_1H) = 900нс ±150нс, Время низкого уровня (T_1L) = 300нс ±150нс.
• Время защелкивания (LAT):Низкий импульс на линии данных длительностью более 250 мкс сигнализирует об окончании кадра данных. Микросхема защелкивает (сохраняет) принятые 24-битные данные и соответствующим образом обновляет выходы светодиодов. Передача данных в течение этого периода защелкивания происходить не должна.

Поток данных:Данные последовательно вводятся через вывод DIN. После приема 24 битов команда защелкивания обновляет внутренние регистры. Затем данные выводятся через вывод DOUT, что позволяет соединять несколько устройств последовательно (гирляндой) от одного вывода микроконтроллера.

3. Объяснение системы сортировки (бининг)

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве устройства сортируются по диапазонам характеристик (бина). Сортируются два ключевых параметра: Сила света и Доминирующая длина волны.

3.1 Сортировка по силе света

Каждый цветовой канал сортируется отдельно с допуском ±15% внутри каждого бина.

• Красный:Бины Q1 (71.0-90.0 мкд), Q2 (90.0-112.0 мкд), R1 (112.0-140.0 мкд), R2 (140.0-180.0 мкд).
• Зеленый:Бины S1 (180.0-224.0 мкд), S2 (224.0-280.0 мкд), T1 (280.0-355.0 мкд).
• Синий:Бины N2 (35.5-45.0 мкд), P1 (45.0-56.0 мкд), P2 (56.0-71.0 мкд).

3.2 Сортировка по доминирующей длине волны (оттенку)

Эта сортировка обеспечивает точные цветовые точки. Допуск составляет ±1 нм внутри каждого бина.

• Красный:Бин U (620.0-624.0 нм), Бин V (624.0-628.0 нм).
• Зеленый:Бин P (522.0-526.0 нм), Бин Q (526.0-530.0 нм).
• Синий:Бин C (464.0-468.0 нм), Бин D (468.0-472.0 нм).

Влияние на проектирование:Для применений, требующих одинакового цвета на нескольких устройствах, рекомендуется указывать узкие коды бинов или закупать устройства из одной производственной партии.

4. Механическая информация и данные о корпусе

4.1 Габаритные размеры и распиновка

Компонент имеет компактные размеры. Ключевые размеры включают размер корпуса приблизительно 3.2мм x 2.8мм при высоте 1.9мм. Допуски обычно составляют ±0.15мм, если не указано иное.

Конфигурация выводов:

1. V_DD:Вход питания встроенной микросхемы драйвера (+4.2В до +5.5В).
2. DIN:Последовательный вход данных. Управляющие данные для RGB-каналов вводятся через этот вывод.
3. V_SS:Подключение к земле.
4. DOUT:Последовательный выход данных. Используется для последовательного соединения нескольких устройств; выводит данные, принятые с DIN, после внутренней задержки.

Линза прозрачная, что позволяет видеть собственный цвет каждого светодиодного кристалла.

4.2 Рекомендуемый рисунок контактных площадок на печатной плате

Предоставлена рекомендуемая разводка контактных площадок для обеспечения надежной пайки и механической стабильности. Конструкция обычно включает тепловые перемычки и достаточный размер площадок для облегчения формирования качественных паяных соединений во время оплавления.

5. Рекомендации по монтажу и обращению

5.1 Процесс пайки

Устройство совместимо с процессами пайки оплавлением в ИК-печах с использованием бессвинцового припоя. Максимальная рекомендуемая пиковая температура корпуса составляет 260°C, и она не должна превышаться более чем на 10 секунд. Следует соблюдать стандартные профили оплавления для компонентов, чувствительных к влаге (MSL).

5.2 Очистка

Если необходима очистка после сборки, погрузите собранную плату в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре не более чем на одну минуту. Использование неуказанных или агрессивных химических очистителей может повредить материал корпуса светодиода.

5.3 Меры предосторожности от электростатического разряда (ЭСР)

Микросхема и светодиодные кристаллы чувствительны к электростатическому разряду. При обращении и сборке должны быть обеспечены надлежащие меры защиты от ЭСР:

• Персонал должен носить заземленные браслеты или антистатические перчатки.
• Все рабочие места, инструменты и оборудование должны быть правильно заземлены.
• Храните и транспортируйте компоненты в упаковке, защищающей от ЭСР.

5.4 Условия хранения

• Запечатанный влагозащитный пакет (MBB):Хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤90%. Срок годности составляет один год с даты запечатывания пакета при хранении с осушителем внутри.
• После вскрытия пакета:Если компоненты не используются немедленно, их следует хранить в среде, не превышающей 30°C и 60% RH. Для длительного хранения после вскрытия перед оплавлением может потребоваться прогрев в соответствии со стандартными процедурами уровня чувствительности к влаге IPC/JEDEC.

6. Упаковка и заказ

6.1 Спецификация на ленте и катушке

Устройство поставляется для автоматизированной сборки:

• Ширина ленты: 8mm.
• Диаметр катушки:7 дюймов (178мм).
• Количество на катушке:4000 штук.
• Минимальный объем заказа (MOQ):500 штук для остаточных количеств.
• Герметизация ячеек:Ячейки с компонентами запечатаны верхней покровной лентой.
• Отсутствующие компоненты:Согласно спецификации допускается максимум две последовательные пустые ячейки.
• Стандарт:Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA-481.

7. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

7.1 Типовая схема включения

Типичная реализация включает подключение вывода общего назначения (GPIO) микроконтроллера к DIN первого светодиода в цепочке. DOUT первого светодиода подключается к DIN следующего и так далее. Таким образом, один вывод GPIO может управлять длинной цепочкой светодиодов. К выводам V_DDдолжен быть подан стабильный, развязанный источник питания 5В, с локальным блокировочным конденсатором (например, 100нФ), размещенным рядом с каждым устройством или небольшой группой устройств.

7.2 Тепловой режим

Как отмечено в предельных режимах, тепловое проектирование критически важно. На печатной плате следует использовать медные полигоны, подключенные к контактным площадкам земли (V_SS), в качестве радиатора. Тепловые переходные отверстия под устройством могут помочь отводить тепло на внутренние или нижние слои. Для работы с высокой яркостью или большим коэффициентом заполнения контролируйте температуру площадок, чтобы она оставалась ниже 85°C.

7.3 Целостность данных

Для длинных последовательных цепочек или в условиях электрических помех рассмотрите следующее:

• Держите линии данных как можно короче.
• Избегайте прокладки линий данных параллельно силовым или коммутирующим дорожкам.
• Небольшой последовательный резистор (например, 33-100 Ом), установленный рядом с выходным выводом микроконтроллера, может помочь уменьшить звон на линии данных.
• Убедитесь, что микроконтроллер может генерировать точные временные параметры битов 1.2 мкс, требуемые протоколом.

7.4 Последовательность включения питания и пусковой ток

При включении длинной цепочки светодиодов одновременное включение внутренних микросхем драйверов может вызвать кратковременный всплеск пускового тока на линии V_DD. Источник питания и дорожки печатной платы должны быть рассчитаны на это без значительного проседания напряжения. В больших массивах может потребоваться схема плавного пуска или поэтапное включение разных цепочек.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

8.1 Можно ли управлять этим светодиодом от микроконтроллера с напряжением 3.3В?

Да, но с осторожностью. Требование к высокому уровню входного напряжения (V_IH) составляет минимум 3.0В. Логическая единица 3.3В соответствует этой спецификации. Однако вы должны убедиться, что напряжение питания (V_DD) по-прежнему находится в указанном диапазоне от 4.2В до 5.5В. Сам драйвер светодиода требует 5В, поэтому вы не можете питать его от 3.3В.

8.2 Для чего предназначен вывод DOUT?

Вывод DOUT позволяет соединять устройства последовательно (гирляндой). Микросхема внутренне буферизует входящие последовательные данные и выводит их после фиксированной задержки. Это позволяет одной линии данных от микроконтроллера подавать сигнал на неограниченное количество светодиодов, соединенных последовательно, так как каждое устройство передает поток данных следующему.

8.3 Как рассчитать общее энергопотребление?

Общая мощность - это сумма мощности светодиодов и мощности покоя микросхемы.
Мощность светодиодов (макс.):(V_DD* I_{F_Red}) + (V_DD* I_{F_Green}) + (V_DD* I_{F_Blue}) ≈ 5В * (5мА+5мА+5мА) = 75мВт.
Мощность покоя микросхемы: V_DD* I_DD≈ 5В * 0.8мА = 4мВт.
Приблизительно всего (все включены):79мВт, что ниже максимальной рассеиваемой мощности 88мВт. Помните, что это при полной яркости. Более низкие настройки яркости будут потреблять меньше энергии.

8.4 Почему минимальное время защелкивания составляет 250 мкс?

Время защелкивания (LAT) - это период сброса. Низкий сигнал длительностью более 250 мкс сообщает микросхеме, что текущий 24-битный кадр данных завершен, и она должна обновить свои выходные регистры. Этот механизм обеспечивает надежную синхронизацию между контроллером и цепочкой светодиодов, предотвращая отображение поврежденных данных.