SMD LED ya RGB yenye IC Iliyojumuishwa - 5.0x5.0x1.6mm - 4.2-5.5V - 358mW - Lens Nyeupe Iliyotawanyika - Waraka wa Kiufundi kwa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

Waraka huu unaelezea kwa kina vipimo vya kijenzi cha LED cha kifaa cha kusakinishwa kwenye uso (SMD) ambacho kinachanganya vipande vya semiconductor nyekundu, kijani, na bluu (RGB) pamoja na mzunguko uliojumuishwa wa kiendesha (IC) ndani ya kifurushi kimoja, kidogo. Suluhisho hili lililojumuishwa limeundwa ili kurahisisha matumizi ya mkondo wa mara kwa mara kwa wabunifu, na kuondoa hitaji la vipinga vya kuzuia mkondo vya nje au mzunguko tata wa kiendesha kwa kila njia ya rangi. Kifaa hiki kimewekwa kwenye kifurushi cha lensi nyeupe iliyotawanyika, ambayo husaidia kuchanganya mwanga kutoka kwa vipande vya rangi binafsi ili kuunda pato la rangi lenye umoja zaidi na lililotawanyika, linalofaa kwa matumizi ya mwangaza wa kiashiria na mapambo.

1.1 Faida Kuu na Soko Lengwa

Faida kuu ya kijenzi hiki ni kiwango chake kikubwa cha ujumuishaji. Kwa kujumuisha kiendesha cha 8-bit cha PWM (Udhibiti wa Upana wa Pigo) cha mkondo wa mara kwa mara, kinatoa udhibiti sahihi wa dijiti juu ya mwangaza wa kila rangi ya RGB na hatua 256 tofauti, na kuwezesha uundaji wa mchanganyiko wa rangi zaidi ya milioni 16.7. Itifaki ya usambazaji wa data ya mnyororo wa waya mmoja inaruhusu vitengo vingi kuunganishwa kwa mnyororo na kudhibitiwa kutoka kwa pini moja ya kidhibiti, na hivyo kupunguza kwa kiasi kikubwa utata wa wiring na mahitaji ya I/O ya kidhibiti katika matumizi ya LED nyingi.

Hii inafanya kijenzi hiki kifae hasa kwa matumizi yanayopungukiwa na nafasi na yanayohitaji gharama nafuu yanayohitaji athari za mwangaza wa rangi nyingi au rangi kamili. Masoko yake yanayolengwa ni pamoja na, lakini sio tu, viashiria vya hali katika vifaa vya elektroniki vya watumiaji na vifaa vya mtandao, mwangaza wa nyuma wa paneli ya mbele, vipande vya mwangaza vya mapambo, moduli za rangi kamili, na vipengele vya maonyesho ya video ya LED ya ndani au ishara. Kifurushi hiki kinaendana na vifaa vya usanikishaji vya kuchukua-na-kuweka otomatiki na michakato ya kawaida ya kuuza tena ya infrared (IR), na hivyo kuwezesha uzalishaji wa wingi.

2. Vigezo vya Kiufundi: Ufafanuzi wa kina wa Lengo

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango hivi vinafafanua mipaka ya mkazo ambayo kuzidi kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Uendeshaji chini ya au kwenye mipaka hii hauhakikishiwi.

• Mtawanyiko wa Nguvu (P_D): 358 mW. Hii ndiyo nguvu ya juu kabisa ambayo kifurushi kinaweza kutawanya kama joto. Kuzidi kikomo hiki kuna hatari ya kupasha joto IC ya ndani na vipande vya LED.
• Masafa ya Voltage ya Usambazaji (V_DD): +4.2V hadi +5.5V. IC iliyojumuishwa imeundwa kwa usambazaji wa mantiki wa 5V. Kutumia voltage nje ya masafa haya kunaweza kuharibu mzunguko wa udhibiti.
• Jumla ya Mkondo wa Mbele (I_F): 65 mA. Hii ndiyo jumla ya juu kabisa ya mikondo inayopita kwenye njia za Nyekundu, Kijani, na Bluu zikiwa zimejumlishwa.
• Joto la Uendeshaji (T_a): -40°C hadi +85°C. Kifaa hiki kinahakikishiwa kufanya kazi ndani ya masafa haya ya joto la mazingira.
• Joto la Hifadhi: -40°C hadi +100°C. Kifaa kinaweza kuhifadhiwa bila nguvu iliyotumika ndani ya masafa haya mapana zaidi.

2.2 Sifa za Kioo

Iliyopimwa kwa joto la mazingira (T_a) la 25°C na voltage ya usambazaji (V_DD) ya 5V na njia zote za rangi zikiwekwa kwenye mwangaza wa juu kabisa (data = 8'b11111111).

• Ukali wa Mwangaza (I_V):
  • Nyekundu (AlInGaP): 600 - 1200 mcd (Kawaida)
  • Kijani (InGaN): 1100 - 2200 mcd (Kawaida)
  • Bluu (InGaN): 270 - 540 mcd (Kawaida)
  Kipande cha kijani kwa kawaida huonyesha pato la juu kabisa, kikifuatiwa na nyekundu, kisha bluu. Kutokuwiana huku ni kawaida katika LED za RGB na lazima kuzingatiwe katika algoriti za kuchanganya rangi ili kufikia nukta nyeupe inayotakiwa au hue maalum.
• Pembe ya Kuangalia (2θ_1/2): digrii 120. Pembe hii pana ya kuangalia, iliyofafanuliwa kama pembe ambapo ukali hupungua hadi nusu ya thamani yake kwenye mhimili, ni sifa ya lensi nyeupe iliyotawanyika, na hutoa muundo mpana, laini wa utoaji wa mwanga unaofaa kwa mwangaza wa eneo.
• Wavelength Kuu (λ_d):
  • Nyekundu: 615 - 630 nm
  • Kijani: 515 - 530 nm
  • Bluu: 455 - 470 nm
  Masafa haya yanafafanua rangi ya msingi ya mwanga unaotolewa na kila kipande. Bin maalum ndani ya masafa haya kwa kitengo fulani huamua viwianishi vyake sahihi vya rangi.

2.3 Sifa za Umeme

Zilizobainishwa kwenye masafa yote ya joto la uendeshaji (-40°C hadi +85°C) na masafa ya voltage ya usambazaji (4.2V hadi 5.5V).

• Mkondo wa Pato wa IC kwa Kila Njia (I_F): 20 mA (Kawaida). Kiendesha cha IC kilichojumuishwa kinadhibiti mkondo unaotolewa kwa kila kipande cha LED cha Nyekundu, Kijani, na Bluu kwa thamani hii ya mara kwa mara, na kuhakikisha mwangaza thabiti na uthabiti wa rangi bila kujali tofauti za voltage ya mbele.
• Viwango vya Mantiki ya Ingizo:
  • Voltage ya Ingizo ya Kiwango cha Juu (V_IH): 2.7V kiwango cha chini hadi V_DD. Inaendana na matokeo ya kidhibiti ya 3.3V na 5V.
  • Voltage ya Ingizo ya Kiwango cha Chini (V_IL): 0V hadi 1.0V kiwango cha juu.
• Mkondo wa Utulivu wa IC (I_DD): 1.5 mA (Kawaida). Hii ndiyo mkondo unaotumiwa na kiendesha cha IC kilichojumuishwa yenyewe wakati matokeo yote ya LED yamezimwa (bits zote za data ni '0').

3. Ufafanuzi wa Mfumo wa Kugawa Bin

3.1 Uwekaji Bin wa Viwianishi vya Rangi vya CIE

Waraka huu unatoa jedwali la bin la rangi kulingana na viwianishi vya rangi vya CIE 1931 (x, y). Mwanga unaotolewa kutoka kwa kila LED unajaribiwa na kuainishwa katika bin maalum (k.m., A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2, C3). Kila bin inafafanuliwa na eneo la pembe nne kwenye mchoro wa rangi, uliobainishwa na pointi nne za viwianishi (x, y). Uvumilivu wa uwekaji ndani ya bin ni +/- 0.01 katika viwianishi vyote vya x na y. Uwekaji huu wa bin unahakikisha uthabiti wa rangi kati ya kundi tofauti la uzalishaji. Wabunifu wanaweza kubainisha msimbo wa bin wakati wa kuagiza ili kufikia mechi ya rangi iliyokazwa katika matumizi yao, ambayo ni muhimu kwa maonyesho au usakinishaji wa LED nyingi ambapo umoja wa rangi ni muhimu zaidi.

4. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji

4.1 Ukali wa Jamaa dhidi ya Wavelength (Usambazaji wa Wigo)

Grafu iliyotolewa (Mchoro 1) inaonyesha usambazaji wa nguvu ya wigo wa jamaa kwa vipande vya Nyekundu, Kijani, na Bluu. Kila mkunjiko unaonyesha kilele tofauti kinacholingana na masafa yake kuu ya wavelength. Mkunjo wa Nyekundu unazunguka ~625nm, wa Kijani ~525nm, na wa Bluu ~465nm. Upana wa vilele hivi (Upana Kamili kwa Nusu ya Juu) huathiri usafi wa rangi; vilele nyembamba kwa ujumla huzaa rangi zilizojazwa zaidi. Mwingiliano kati ya wigo wa Kijani na Nyekundu ni mdogo, ambayo ni muhimu kwa kufikia gamu pana ya rangi.

4.2 Mkondo wa Mbele dhidi ya Mkunjo wa Kupunguza Joto la Mazingira

Grafu (Mchoro 2) inaonyesha uhusiano kati ya jumla ya juu inayoruhusiwa ya mkondo wa mbele (I_F) na joto la uendeshaji la mazingira (T_A). Kadiri joto linavyoongezeka, mkondo wa juu unaoruhusiwa hupungua kwa mstari. Kupunguza huku kunahitajika ili kuzuia joto la kiunganishi cha vipande vya LED na kiendesha cha IC kuzidi mipaka salama, ambayo ingeharakisha uharibifu na kupunguza maisha ya huduma. Katika joto la juu la uendeshaji la 85°C, mkondo wa jumla unaoruhusiwa ni chini sana kuliko kiwango cha juu kabisa cha 65mA kilichobainishwa kwa 25°C. Mkunjo huu lazima utazamiwe kwa muundo wa joto unaotegemewa.

4.3 Usambazaji wa Nafasi (Muundo wa Ukali wa Mwangaza)

Mchoro wa polar (Mchoro 3) unaonyesha ukali wa jamaa wa kawaida kama kazi ya pembe ya kuangalia. Mchoro huo unathibitisha pembe ya kuangalia ya digrii 120, na kuonyesha usambazaji laini, unaofanana na Lambert kwa kawaida wa lensi iliyotawanyika. Ukali ni wa juu kabisa kwa digrii 0 (kwenye mhimili) na hupungua kwa ulinganifu hadi 50% ya kilele chake kwa digrii +/-60 kutoka kwa mhimili.

5. Taarifa za Mitambo na Kifurushi

5.1 Vipimo vya Kifurushi na Usanidi

Kijenzi hiki kimewekwa kwenye kifurushi cha kusakinishwa kwenye uso chenye vipimo vya jumla vya takriban 5.0mm kwa urefu, 5.0mm kwa upana, na 1.6mm kwa urefu (uvumilivu ±0.2mm). Kifurushi kina lensi ya plastiki nyeupe iliyotawanyika. Usanidi wa pini una mabamba manne:

1. VSS: Ardhi (rejeleo la 0V).
2. DIN: Ingizo la Ishara ya Data ya Udhibiti. Inapokea mkondo wa data wa serial kwa LED hii maalum.
3. DOUT: Pato la Ishara ya Data ya Udhibiti. Inapeleka mkondo wa data uliopokelewa kwa pini ya DIN ya LED inayofuata katika mnyororo.
4. VDD: Ingizo la Nguvu ya DC (+4.2V hadi +5.5V).

5.2 Mpango wa Bamba Unapendekezwa wa Kuambatanisha PCB

Mchoro wa muundo wa ardhi umetolewa ili kuongoza muundo wa bodi ya mzunguko wa kuchapishwa (PCB). Kufuata vipimo hivi vya bamba vilivyopendekezwa na nafasi kunahakikisha uundaji sahihi wa kiunganishi cha solder wakati wa kuyeyusha tena, muunganisho wa umeme unaotegemewa, na nguvu ya kutosha ya mitambo. Muundo kwa kawaida unajumuisha miunganisho ya kutuliza joto na ufunguzi unaofaa wa kifuniko cha solder.

6. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

6.1 Profaili ya Kuuza tena ya IR

Profaili ya kupendekezwa ya kuuza tena ya infrared (IR) imetolewa, inayolingana na kiwango cha J-STD-020B kwa michakato ya kuuza isiyo na risasi. Grafu ya profaili inaonyesha vigezo muhimu: joto la awali, kuchovya, joto la kilele cha kuyeyusha tena, na viwango vya kupoa. Joto la kilele kwa kawaida halipaswi kuzidi joto la juu la hifadhi la kijenzi (100°C) kwa kiasi kikubwa kwa zaidi ya muda maalum ili kuepuka uharibifu wa kifurushi cha plastiki au mkazo wa ndani. Kufuata profaili hii ni muhimu kwa kufikia viunganishi vya solder vinavyotegemewa bila kuwakabidhi LED na IC iliyojumuishwa kwa mshtuko wa joto.

6.2 Kusafisha

Ikiwa kusafisha baada ya kuuza kunahitajika, kijenzi kinaweza kuzamishwa kwenye pombe ya ethyl au pombe ya isopropyl kwa joto la kawaida kwa chini ya dakika moja. Matumizi ya vinasafi vya kemikali visivyobainishwa au vikali vimekatazwa kwani vinaweza kuharibu lensi ya plastiki au nyenzo za kifurushi.

7. Ufungaji na Taarifa za Kuagiza

7.1 Vipimo vya Ukanda na Reel

Vijenzi vinatolewa vilivyofungwa kwenye ukanda wa kubeba uliochongwa na ukanda wa kifuniko cha kinga, ulioviringishwa kwenye reeli zenye kipenyo cha inchi 7 (178mm). Upana wa ukanda ni 12mm. Kiasi cha kawaida cha ufungaji ni vipande 1000 kwa kila reel, na kiwango cha chini cha agizo la vipande 500 kwa reeli za sehemu. Vipimo vya kina vya mifuko ya ukanda na reel vimetolewa ili kuhakikisha kuendana na vifaa vya usanikishaji otomatiki vya kulisha.

8. Mapendekezo ya Matumizi

8.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

• Mwangaza wa Hali na Kiashiria: Viashiria vya hali vya rangi nyingi katika vifaa vya mawasiliano, mtandao, na viwanda.
• Mwangaza wa Mapambo na Usanifu: Vipande vya LED, mwangaza wa hisia, na viambatisho vya kubadilisha rangi katika bidhaa za watumiaji.
• Mwangaza wa Nyuma: Mwangaza wa nyuma wa paneli ya mbele au nembo na athari za rangi zenye nguvu.
• Maonyesho ya Rangi Kamili: Kama saizi binafsi katika maonyesho ya LED ya rangi kamili ya ndani yenye usuluhishi wa chini, bodi za ujumbe, au paneli za mwangaza laini.

8.2 Mambo ya Kuzingatia ya Muundo

• Usambazaji wa Nguvu: Hakikisha usambazaji safi, uliodhibitiwa wa 5V na uwezo wa kutosha wa mkondo kwa idadi ya LED zinazotumiwa. Zingatia mkondo wa kuingia wakati LED nyingi zinawashwa wakati mmoja.
• Uadilifu wa Ishara ya Data: Kwa minyororo mirefu au viwango vya juu vya data, zingatia uwekaji wakati wa ishara au kubadilisha kiwango ikiwa kidhibiti kinafanya kazi kwa 3.3V, kwani V_IHkiwango cha chini ni 2.7V.
• Usimamizi wa Joto: Zingatia mkunjo wa kupunguza mkondo (Mchoro 2). Toa eneo la kutosha la shaba kwenye PCB chini na karibu na mabamba ya LED ili kutumika kama kizuizi cha joto, hasa katika matumizi ya mwangaza wa juu au joto la juu la mazingira.
• Kuchanganya Rangi: Programu au firmware lazima izingatie ukali tofauti wa mwangaza wa njia za R, G, na B (kulingana na thamani za kawaida katika sehemu ya 2.2) ili kufikia kuchanganya rangi sahihi na nukta nyeupe isiyo na upande.

9. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Tofauti kuu ya kijenzi hiki ikilinganishwa na LED ya kawaida ya RGB tofauti ni kiendesha kilichojumuishwa cha mkondo wa mara kwa mara chenye udhibiti wa dijiti wa PWM. LED ya RGB tofauti inahitaji vipinga vitatu tofauti vya kuzuia mkondo (au kituo tata zaidi cha mkondo wa mara kwa mara) na njia tatu za PWM za kidhibiti kwa udhibiti. Suluhisho hili lililojumuishwa linachanganya mzunguko wa kiendesha, kupunguza idadi ya vijenzi kwenye PCB, kurahisisha firmware (kutumia itifaki ya serial badala ya vipima vingi vya PWM), na kuwezesha uunganishaji rahisi wa mnyororo kwa usakinishaji unaoweza kuongezeka. Hasara ni gharama ya juu kidogo ya kitengo na usanidi wa mkondo uliowekwa (kwa kawaida 20mA).

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

10.1 Ni LED ngapi za aina hii ninaweza kuunganisha kwa mnyororo?

Kwa nadharia, idadi kubwa sana, kwani kila LED inazalisha tena na kutuma tena ishara ya data. Kikomo cha vitendo kinaamuliwa na kiwango kinachotakiwa cha kusasisha na uadilifu wa ishara ya data. Jumla ya muda wa usambazaji wa data kwa LED N ni N * bits 24 * (1.2 µs ± 300ns) pamoja na pigo la kuanzisha upya. Kwa kusasisha kwa 30 fps, hii inapunguza mnyororo hadi LED mia kadhaa. Uharibifu wa ishara kwenye minyororo mirefu unaweza kuhitaji kuimarisha ishara mara kwa mara.

10.2 Je, ninaweza kuendesha LED hii na kidhibiti cha 3.3V?

Ndio, voltage ya juu ya ingizo (V_IH) vipimo vya 2.7V kiwango cha chini vinaendana na pato la mantiki la juu la 3.3V (~3.3V). Hakikisha pini ya GPIO ya kidhibiti inaweza kutoa/kupokea mkondo wa kutosha kwa ingizo la DIN. Usambazaji wa nguvu (V_DD) lazima bado uwe kati ya 4.2V na 5.5V.

10.3 Kwa nini jumla ya juu ya mkondo ni 65mA ikiwa kila njia ni 20mA?

20mA kwa kila njia ni mkondo wa kawaida wa uendeshaji uliowekwa na kiendesha cha ndani. Kiwango cha juu kabisa cha 65mA ni kikomo cha mkazo kwa kifurushi chote, kwa kuzingatia joto linalozalishwa na LED zote tatu na kiendesha cha IC kinachofanya kazi wakati mmoja kwa mwangaza wa juu kabisa. Mkunjo wa kupunguza (Mchoro 2) unaonyesha kuwa kwenye joto la juu, mkondo salama wa uendeshaji ni chini sana kuliko 65mA.

11. Mfano wa Matumizi ya Vitendo

Mazingira: Kubuni pete ya mwangaza ya mapambo ya kubadilisha rangi ya LED 16.LED zingewekwa kwenye mduara na kuunganishwa kwa mnyororo. Usambazaji mmoja wa 5V, 1A ungekua wa kutosha (LED 16 * ~1.5mA mkondo wa utulivu wa IC + LED 16 * njia 3 * 20mA kiwango cha juu * mzunguko wa wajibu). Kidhibiti (k.m., Arduino au ESP32) kingehitaji pini moja tu ya GPIO iliyounganishwa na DIN ya LED ya kwanza. Firmware ingeunda mkondo wa data ulio na thamani za rangi za bits 24 (bits 8 kwa kila moja ya R, G, B) kwa LED zote 16, kikifuatiwa na pigo la kuanzisha upya. Mkondo huu unatumwa kila wakati ili kuunda uhuishaji. Lensi nyeupe iliyotawanyika inahakikisha pointi za LED binafsi zinachanganyika kuwa pete laini ya mwanga.

12. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

Kifaa hiki kinafanya kazi kwa kanuni ya mawasiliano ya serial ya dijiti. IC iliyojumuishwa ina rejista za kuhama na vifungo kwa kila njia ya rangi. Mkondo wa data wa serial unasukumwa ndani ya IC kupitia pini ya DIN. Kila bit ya data inawakilishwa na wakati wa pigo la juu ndani ya kipindi kilichowekwa cha 1.2µs. Bit '0' ni pigo fupi la juu (~300ns), na bit '1' ni pigo refu la juu (~900ns). Bits 24 za kwanza zilizopokelewa zinahusiana na thamani za mwangaza za bits 8 za Kijani, Nyekundu, na Bluu (kwa kawaida kwa mpangilio huo, GRB). Baada ya kupokea bits zake 24, IC inatuma tena bits zote zinazofuata kutoka kwa pini yake ya DOUT, na kuwezesha data kusambaa kwa mnyororo. Ishara ya chini kwenye DIN inayodumu zaidi ya 250µs (KUANZISHA UPYA) husababisha IC zote kwenye mnyororo kufunga data zilizopokelewa ndani ya viendesha vya pato, na kusasisha mwangaza wa LED wakati mmoja.

13. Mienendo ya Teknolojia

Ujumuishaji wa viendesha vya IC moja kwa moja ndani ya vifurushi vya LED unawakilisha mwenendo mkubwa katika muundo wa kijenzi cha LED, ukielekea kwenye suluhisho za \"LED zenye akili\". Mwenendo huu unapunguza utata wa mfumo, kuboresha uaminifu kwa kupunguza miunganisho ya nje, na kuwezesha udhibiti wa kisasa zaidi (kama anwani ya kibinafsi). Maendeleo ya baadaye yanaweza kujumuisha ujumuishaji wa juu zaidi (kujumuisha vidhibiti vidogo au vidhibiti vya bila waya), uthabiti bora wa rangi kupitia urekebishaji kwenye chip, usuluhishi wa juu wa PWM (bits 10, bits 12, bits 16) kwa udhibiti mzuri wa rangi, na itifaki za mawasiliano zilizoboreshwa zilizo na viwango vya juu vya data na urekebishaji wa makosa kwa usakinishaji mkubwa zaidi wenye nguvu.