SMD 5050 RGBW LED Mwongozo wa Uchambuzi wa Kiufundi - 5.0x5.0x1.6mm - Nyekundu 2.6V/Kijani 3.8V/Bluu 3.8V/Nyeupe 3.6V - 0.2W kwa Chipi - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

Waraka huu unaelezea kwa kina vipimo vya kifurushi cha LED chenye nguvu ndogo, kinachotiawa kwenye uso, katika umbo la 5050. Kifaa hiki kinaunganisha chipi nne za kibinafsi za semiconductor ndani ya kifurushi kimoja cha nyeupe cha resini: Nyekundu (R), Kijani (G), Bluu (B), na Nyeupe (W). Usanidi huu wa chipi nyingi huwezesha uzalishaji wa anuwai pana ya rangi, ikiwa ni pamoja na mwanga mweupe safi kutoka kwa chipi maalum ya nyeupe na rangi zilizochanganywa kutoka kwa mchanganyiko wa RGB. Kifurushi kimekusudiwa kuwa na fremu ya risasi yenye pini 8, ikitoa njia ya umeme ya kibinafsi kwa kila chipi kwa ajili ya udhibiti wa kujitegemea.

Faida kuu za LED hii ni pamoja na ufanisi wake wa juu wa kutoa mwanga, matumizi ya nguvu ya chini, na pembe ya kuona pana ya digrii 120. Umbo lake dogo la SMD linafanya liwe sawa kwa michakato ya usanikishaji ya kiotomatiki kama vile kutia solderi kwa njia ya IR. Bidhaa hii inatii viwango muhimu vya kimazingira na usalama, ikiwa ni pamoja na RoHS, EU REACH, na mahitaji ya kutokuwa na halojeni (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

Matumizi yanayokusudiwa ni mbalimbali, yakitumia uwezo wake wa kuchanganya rangi na sifa za mwanga wa jumla. Matumizi makuu ni pamoja na taa za mapambo na burudani za jumla, viashiria vya hali, taa za nyuma au mwanga kwa swichi na paneli, na matumizi mengine ambapo vyanzo vya mwanga vidogo na vyenye rangi nyingi vinahitajika.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango vyote vimeainishwa kwenye joto la sehemu ya kutia solderi (T_{Kutia Solderi}) la 25°C. Kuzidi mipaka hii kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu.

• Voltage ya Nyuma (V_R):5V kiwango cha juu kwa chipi zote (R, G, B, W). Kutumia voltage ya juu zaidi ya nyuma kunaweza kusababisha kuvunjika kwa kiungo.
• Mkondo wa Mbele unaoendelea (I_F):Chipi za Nyekundu na Nyeupe zimepewa kiwango cha 200mA. Chipi za Kijani na Bluu zimepewa kiwango cha 180mA. Hizi ni mipaka ya mkondo wa DC.
• Mkondo wa Juu wa Mbele (I_FP):Kwa uendeshaji wa msukumo wenye mzunguko wa kazi wa 1/10 na upana wa msukumo wa 10ms. Nyekundu/Nyeupe: 400mA. Kijani/Bluu: 360mA.
• Kupoteza Nguvu (P_d):Nguvu ya juu inayoruhusiwa ya kupotea kwa kila chipi. R: 520mW, G/B: 684mW, W: 720mW. Hii ni muhimu kwa usimamizi wa joto.
• Masafa ya Joto:Uendeshaji: -40°C hadi +85°C. Uhifadhi: -40°C hadi +100°C. Joto la Juu la Kiungo (T_j): 110°C.
• Upinzani wa Joto (R_{th J-S}):Kutoka kiungo hadi sehemu ya kutia solderi. R: 60°C/W, G: 110°C/W, B: 75°C/W, W: 75°C/W. Thamani za chini zinaonyesha uhamisho bora wa joto kutoka chipi hadi bodi.
• Joto la Kutia Solderi:IR Reflow: Kilele cha 260°C kwa sekunde 10 kiwango cha juu. Kutia Solderi kwa Mkono: 350°C kwa sekunde 3 kiwango cha juu.

2.2 Sifa za Umeme na Mwanga

Utendaji wa kawaida hupimwa kwa T_{Kutia Solderi}=25°C na I_F=100mA, isipokuwa imesemwa vinginevyo.

• Nguvu ya Mwanga (I_v):Inapimwa kwa millicandelas (mcd). Thamani za kawaida: R: 5000 mcd, G: 11000 mcd, B: 3000 mcd, W: 10000 mcd. Thamani za chini pia zimeainishwa. Toleo ni ±11%.
• Voltage ya Mbele (V_F):Kushuka kwa voltage kwenye LED kwa 100mA. Kawaida/Juu: R: 2.10V/2.60V, G: 3.00V/3.80V, B: 3.10V/3.80V, W: 2.90V/3.60V. Toleo ni ±0.1V. Kigezo hiki ni muhimu sana kwa usanifu wa kiendeshi.
• Pembe ya Kuona (2θ_1/2):Digrii 120. Hii ndiyo pembe kamili ambayo nguvu ya mwanga ni nusu ya nguvu ya kilele (kwenye mhimili).
• Urefu wa Wimbi Kuu (λ_p):Urefu wa wimbi wa kilele wa mwanga unaotolewa. R: 619-629nm, G: 520-535nm, B: 460-475nm. Toleo ni ±1nm. Rangi ya LED nyeupe inaelezewa kama "Njano".
• Mkondo wa Nyuma (I_R):Mkondo wa juu wa uvujaji wa 10µA kwa V_R= -5V kwa chipi zote.

3. Maelezo ya Mfumo wa Kugawa katika Makundi

Ili kuhakikisha uthabiti wa rangi na mwangaza, LED zinasagwa katika makundi kulingana na utendaji uliopimwa.

3.1 Kugawa katika Makundi Kulingana na Nguvu ya Mwanga

LED zimegawanywa katika makundi kulingana na nguvu yao ya mwanga iliyopimwa kwa I_F=100mA. Kila kundi lina msimbo (k.m., CB, DA, EA) unaofafanua safu ya chini/ya juu ya nguvu katika mcd.

• Nyekundu (R):Makundi CB (3550-4500 mcd), DA (4500-5600 mcd), DB (5600-7100 mcd).
• Kijani (G):Makundi EA (7100-9000 mcd), EB (9000-11200 mcd), FA (11200-14000 mcd).
• Bluu (B):Makundi BA (1800-2240 mcd), BB (2240-2800 mcd), CA (2800-3550 mcd), CB (3550-4500 mcd).
• Nyeupe (W):Makundi DB (5600-7100 mcd), EA (7100-9000 mcd), EB (9000-11200 mcd), FA (11200-14000 mcd), FB (14000-18000 mcd).

3.2 Kugawa katika Makundi Kulingana na Urefu wa Wimbi Kuu

LED pia hugawanywa katika makundi kulingana na urefu wa wimbi wa kilele wa mwanga wao ili kudhibiti hue ya rangi.

• Nyekundu (R):Makundi RB (619-624 nm), RC (624-629 nm).
• Kijani (G):Makundi G7 (520-525 nm), G8 (525-530 nm), G9 (530-535 nm).
• Bluu (B):Makundi B3 (460-465 nm), B4 (465-470 nm), B5 (470-475 nm).

3.3 Kugawa katika Makundi Kulingana na Kuratibu za Rangi (LED Nyeupe)

Kwa LED nyeupe, rangi inafafanuliwa kwa usahihi kwa kutumia kuratibu za rangi (x, y) kwenye mchoro wa CIE 1931. Waraka huu unatoa jedwali la kina la misimbo ya makundi (k.m., A11, A12, A21) na maeneo yao ya pembe nne yaliyofafanuliwa na seti nne za kuratibu (x,y). Toleo la kuratibu hizi ni ±0.01. Mfumo huu unahakikisha udhibiti mkali wa sehemu ya nyeupe (k.m., nyeupe baridi, nyeupe ya kati, nyeupe ya joto) ya mwanga unaotolewa.

4. Uchambuzi wa Mikondo ya Utendaji

Waraka huu unajumuisha mikondo ya kawaida ya sifa, ambayo ni muhimu kwa kuelewa tabia ya kifaa chini ya hali tofauti za uendeshaji.

4.1 Usambazaji wa Wigo

Mkondo wa kawaida wa usambazaji wa wigo unaonyeshwa, ukionyesha nguvu ya mwanga ya jamaa dhidi ya urefu wa wimbi. Mkondo huu unaonyesha kwa macho muundo wa pato la mwanga. Kwa chipi za RGB, unaonyesha vilele nyembamba kwenye urefu wao kuu wa wimbi. Kwa LED nyeupe (kwa kawaida chipi ya bluu iliyopakwa fosforasi), mkondo unaonyesha kilele kipana kutoka kwa mwanga uliobadilishwa wa fosforasi, ukichanganywa na kilele kidogo cha bluu kutoka kwa LED ya pampu. Mkondo wa kawaida wa majibu ya jicho la mwanadamu (V(λ)) pia unarejelewa kwa mahesabu ya fotometri.

4.2 Mkondo wa Mbele dhidi ya Voltage ya Mbele (Mkondo wa I-V)

Mikondo tofauti kwa chipi za R, G, B, na W inaonyesha uhusiano kati ya mkondo wa mbele (I_F) na voltage ya mbele (V_F) kwa 25°C. Mikondo hii ni ya kielelezo kwa asili. Ni muhimu sana kwa kubuni saketi za kuzuia mkondo au viendeshi vya mkondo wa mara kwa mara. Mikondo hii inathibitisha kuwa kwa mkondo wa kawaida wa uendeshaji wa 100mA, V_Finalingana na thamani za kawaida zilizotajwa kwenye jedwali la umeme.

4.3 Urefu wa Wimbi dhidi ya Mkondo wa Mbele

Mikondo hii inaonyesha jinsi urefu kuu wa wimbi (rangi) wa kila chipi hubadilika kadri mkondo wa mbele unavyoongezeka. Kwa ujumla, urefu wa wimbi unaweza kuongezeka kidogo kwa mkondo kutokana na joto la kiungo na athari zingine. Hii ni jambo muhimu la kuzingatia kwa matumizi yanayohitaji uthabiti sahihi wa rangi katika anuwai ya viwango vya mwangaza.

4.4 Nguvu ya Mwanga ya Jamaa dhidi ya Mkondo wa Mbele

Michoro hii inaonyesha jinsi pato la mwanga (nguvu ya mwanga ya jamaa kwa G/W, nguvu ya radiometriki ya jamaa kwa R/B) linavyoongezeka kwa mkondo wa mbele. Uhusiano kwa ujumla ni wa mstari kwa mikondo ya chini lakini unaweza kujaa kwa mikondo ya juu kutokana na kushuka kwa joto na ufanisi. Data hii hutumiwa kuamua mkondo bora wa kuendesha kwa kiwango cha mwangaza kinachohitajika.

4.5 Mkondo wa Juu Unaoruhusiwa wa Mbele dhidi ya Joto

Mkondo huu wa kupunguza kiwango ni mmoja wa muhimu zaidi kwa kuegemea. Unaonyesha jinsi mkondo wa juu unaoruhusiwa wa mbele unaoendelea lazima upunguzwe kadri joto la mazingira (au sehemu ya solderi) linavyoongezeka. Kwa mfano, kwa 85°C, mkondo unaoruhusiwa utakuwa chini sana kuliko kiwango cha 25°C. Kuendesha juu ya mkondo huu kuna hatari ya kuzidi joto la juu la kiungo, na kusababisha kupungua kwa haraka kwa lumen na kupunguza maisha ya huduma.

5. Miongozo ya Kutia Solderi na Usanikishaji

LED hii ni nyeti kwa utokaji umeme wa tuli (ESD) na lazima ishikiliwe kwa tahadhari zinazofaa. Njia zilizopendekezwa za kutia solderi ni:

• Kutia Solderi kwa Njia ya IR Reflow:Hii ndiyo njia bora ya usanikishaji wa SMD. Joto la juu la kilele halipaswi kuzidi 260°C, na wakati juu ya 260°C unapaswa kuwa mdogo hadi sekunde 10. Profaili ya kawaida ya reflow isiyo na risasi inafaa.
• Kutia Solderi kwa Mkono:Ikiwa ni lazima, kutia solderi kwa mkono kunaweza kufanywa kwa joto la ncha ya chuma lisilozidi 350°C. Muda wa mguso kwa kila risasi unapaswa kuwa mdogo hadi sekunde 3 ili kuzuia uharibifu wa joto kwa kifurushi na viunganisho vya waya.

Lazima kuchukua tahadhari ili kuepuka mkazo wa mitambo kwenye kifurushi wakati wa na baada ya kutia solderi. Safu ya joto la uhifadhi ni -40°C hadi +100°C.

6. Mapendekezo ya Matumizi na Mambo ya Kukusudiwa

6.1 Saketi za Kawaida za Matumizi

Kila chipi (R, G, B, W) inahitaji saketi yake ya kuzuia mkondo kutokana na sifa zao tofauti za voltage ya mbele. Kiendeshi cha mkondo wa mara kwa mara kinapendekezwa sana kuliko upinzani wa mfululizo rahisi kwa uthabiti bora wa mwangaza na rangi, hasa wakati wa kufanya kazi kutoka kwa chanzo cha voltage kinachobadilika kama betri. Kwa kuchanganya rangi za RGB, udhibiti wa upana wa msukumo (PWM) ndiyo njia ya kawaida ya kudhibiti nguvu, kwani inadumisha voltage ya mbele na mkondo wa mara kwa mara, na hivyo kuhifadhi chromaticity ya kila rangi ya msingi.

6.2 Usimamizi wa Joto

Kupooza joto kwa ufanisi ni muhimu kwa utendaji na umri wa huduma. Thamani za upinzani wa joto (R_{th J-S}) zinaonyesha jinsi joto linavyotiririka kwa urahisi kutoka chipi hadi PCB. Wasanifu lazima wahakikishe kuwa PCB ina eneo la kutosha la shaba (pedi za joto au vias kwa tabaka za ndani) ili kutawanya joto jumla linalozalishwa (jumla ya I_F* V_Fkwa chipi zote zinazofanya kazi). Kuendesha karibu na au kwenye viwango vya juu vya mkondo bila baridi inayofaa kutasababisha joto la juu la kiungo, na kusababisha kushuka kwa pato la mwanga (kupungua kwa lumen) na kupunguza sana maisha ya huduma ya LED.

6.3 Usanifu wa Mwanga

Pembe pana ya kuona ya digrii 120 hufanya LED hii ifae kwa matumizi yanayohitaji mwanga mpana, uliosambaa. Kwa mwanga unaoelekezwa zaidi, optics ya sekondari (lenzi) inaweza kuhitajika. Wakati wa kubuni kwa kuchanganya rangi, ukaribu wa kimwili wa chipi nne ndani ya kifurushi cha 5050 huhakikisha mchanganyiko mzuri wa rangi angani kwa umbali, lakini kwa kuona karibu sana, pointi za rangi za kibinafsi zinaweza kutambulika.

7. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

LED hii ya 5050 RGBW inajitofautisha kwa kuunganisha viwashi vinne tofauti katika ukubwa mdogo sana, wa kiwango cha tasnia cha 5.0mm x 5.0mm. Ikilinganishwa na kutumia LED nne tofauti za rangi moja za 5050, kifurushi hiki kilichounganishwa hukifanya kifaa kiwe na ukubwa mdogo na kurahisisha usanikishaji wa kuchukua-na-kuweka. Ujumuishaji wa chipi maalum ya nyeupe, pamoja na chipi za RGB, hutoa chanzo cha mwanga mweupe cha hali ya juu bila hitaji la kuchanganya rangi, ambayo wakati mwingine kunaweza kusababisha ufanisi wa chini au matatizo ya kuonyesha rangi. Usanidi wa kibinafsi wa pini 8 hutoa urahisi wa juu wa udhibiti, na kuwaruhusu kila rangi kuendeshwa kwa kujitegemea au katika mchanganyiko wowote.

8. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (Kulingana na Vigezo vya Kiufundi)

Q: Je, naweza kuendesha chipi zote nne (RGBW) kwa sambamba kutoka kwa chanzo kimoja cha voltage cha mara kwa mara na upinzani mmoja wa mfululizo?

A: Hairuhusiwi. Voltage za mbele (V_F) zinatofautiana sana (k.m., Nyekundu ~2.1V, Bluu ~3.1V). Kuziunganisha kwa sambamba kungesababisha kutofautiana kwa mkondo, na chipi nyekundu ikivuta mkondo mwingi, na kuzidi kiwango chake, huku zingine zikiwa dim au zimezimwa. Kila njia ya rangi inahitaji udhibiti wa mkondo tofauti.

Q: Kuna tofauti gani kati ya nguvu ya mwanga (mcd) na nguvu (mW) katika viwango?

A: Nguvu ya mwanga (inayopimwa kwa candela au millicandela) ni mwangaza unaoonwa wa mwanga kama inavyoonekana na jicho la mwanadamu, ukipimwa kwa mkondo wa usikivu wa jicho. Kupoteza nguvu (katika milliwatts) ni nguvu ya umeme inayobadilishwa kuwa joto (I_F*V_F) kwenye kiungo cha LED. Sehemu ya nguvu ya pembejeo hubadilishwa kuwa mwanga (nguvu ya mionzi), lakini waraka huu unabainisha joto la juu ambalo lazima lisimamiwe.

Q: Ninawezaje kufasiri makundi ya kuratibu za rangi kwa LED nyeupe?

A: Kila kundi (k.m., A11) kinafafanua eneo dogo la pembe nne kwenye chati ya rangi ya CIE. Jozi nne za kuratibu (x,y) ndizo pembe za eneo hilo. LED ambazo rangi zao zilizopimwa ziko ndani ya pembe nne hizi hupewa msimbo huo wa kundi. Hii inahakikisha kuwa LED zote kwenye kundi zina sehemu ya nyeupe karibu sawa.

Q: Kwa nini mkondo wa juu wa mbele (I_FP) ni mkubwa kuliko mkondo unaoendelea (I_F)?

A: Kiungo cha semiconductor kinaweza kushughulikia msukumo wa mkondo wa juu kwa muda mfupi sana (sekunde 10 katika kesi hii) kwa sababu joto linalozalishwa halina muda wa kuinua joto la kiungo hadi kiwango cha hatari. Hii ni muhimu kwa kupunguza mwangaza kwa PWM au kuunda mwanga mkali wa muda mfupi.

9. Kesi ya Matumizi na Usanifu wa Vitendo

Hali: Kubuni taa ya mhemko inayobadilisha rangi.

Msanifu anachagua LED hii kwa taa ya dawati inayoendeshwa na USB. Anatumia microcontroller yenye njia nne za PWM kudhibiti kwa kujitegemea mikondo ya R, G, B, na W. LED nyeupe hutoa hali safi ya mwanga wa kusoma. LED za RGB zinachanganywa ili kuunda mamilioni ya rangi kwa mwanga wa mazingira. Usanifu unatumia IC ya kiendeshi cha LED ya mkondo wa mara kwa mara inayoweza kutoa hadi 200mA kwa kila njia. PCB inajumuisha ndege kubwa ya ardhini iliyounganishwa na pedi ya joto ya LED kupitia vias nyingi ili kutumika kama kifaa cha kupooza joto. Firmware inatekeleza algoriti za kupungua kwa rangi na inajumuisha mantiki ya usimamizi wa joto ambayo hupunguza mkondo wa juu wa kuendesha ikiwa kichaguzi cha joto cha microcontroller (kilichowekwa karibu na LED kwenye PCB) kinasoma juu ya 70°C, na kuhakikisha kuwa LED inafanya kazi ndani ya mkondo wake salama wa kupunguza kiwango cha joto.

10. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

Utoaji wa mwanga unategemea electroluminescence katika nyenzo za semiconductor. Wakati voltage ya mbele inatumiwa kwenye kiungo cha p-n cha LED, elektroni na mashimo hujumuishwa tena, na kutolewa nishati kwa njia ya fotoni (mwanga). Rangi (urefu wa wimbi) ya mwanga imedhamiriwa na nishati ya pengo la bendi ya nyenzo ya semiconductor. Chipi nyekundu hutumia AlInGaP (Aluminum Indium Gallium Phosphide). Chipi za kijani na bluu hutumia InGaN (Indium Gallium Nitride) na uwiano tofauti wa indiamu/galiamu ili kurekebisha pengo la bendi. LED nyeupe kwa kawaida hutumia chipi ya bluu ya InGaN iliyopakwa fosforasi ya manjano (au rangi nyingi). Mwanga wa bluu kutoka kwa chipi huwasha fosforasi, ambayo kisha hutoa wigo mpana wa urefu wa wimbi mrefu zaidi (manjano, nyekundu), ikichanganywa na mwanga wa bluu uliobaki ili kutoa mwanga mweupe. Maelezo ya "Njano" yanaonyesha joto la rangi linalohusiana (CCT) kwenye upande wa joto wa wigo wa nyeupe.

11. Mienendo ya Teknolojia na Muktadha

Vifurushi vilivyounganishwa vya chipi nyingi kama hii ya 5050 RGBW vinawakilisha mwelekeo wa msongamano wa juu wa utendaji na usanifu rahisi wa mfumo katika taa za LED. Harakati ya pembe pana za kuona (kama digrii 120) inalenga matumizi yanayohitaji mwanga sawa, usio na mwangaza badala ya taa zilizolengwa. Kuna juhudi za tasnia za kuendelea kwa ufanisi wa juu wa kutoa mwanga (pato zaidi la mwanga kwa watt ya umeme) na uboreshaji wa kuonyesha rangi, hasa kwa sehemu ya nyeupe. Zaidi ya hayo, toleo kali la kugawa katika makundi, kama inavyoonekana na majedwali ya kina ya kuratibu za rangi, yanaonyesha mahitaji ya soko ya uthabiti bora wa rangi katika matumizi ya LED ya rangi moja na nyeupe, ambayo ni muhimu sana katika vifaa vya LED nyingi na skrini.