SMD LED ya RGB yenye Dereva Iliyojumuishwa - 3.2x2.8x1.9mm - 5V - 88mW - Nyekundu/Kijani/Buluu - Waraka wa Kiufundi

1. Muhtasari wa Bidhaa

Waraka huu unaelezea kwa kina vipimo vya kijenzi kidogo cha LED cha kutumika kwenye uso, kilichoundwa kwa ajili ya usanikishaji wa bodi ya mzunguko uliochapishwa kiotomatiki. Kifaa hiki kinajumuisha vipande vitatu vya LED (Nyekundu, Kijani, Buluu) pamoja na mzunguko uliojumuishwa wa dereva wa 8-bit ndani ya kifurushi kimoja. Ujumuishaji huu huwezesha udhibiti sahihi na huru wa kila njia ya rangi, na kufanya kifaa hiki kifae kwa matumizi yanayohitaji mchanganyiko wa rangi unaobadilika na urekebishaji wa kina wa mwangaza. Kijenzi hiki kinasambazwa kwenye ukanda wa kawaida wa tasnia wa 8mm ulioviringishwa kwenye reeli za inchi 7, na kurahisisha uwekaji wa kiotomatiki kwa wingi.

1.1 Vipengele

• Inatii maagizo ya mazingira ya RoHS.
• Inatumia nyenzo za semiconductor zenye ufanisi wa juu za AlInGaP (Nyekundu) na InGaN (Kijani, Buluu) kwa mwangaza bora.
• IC ya dereva iliyojumuishwa hutoa viwango 256 tofauti vya mwangaza kwa kila moja ya njia tatu za rangi (Nyekundu, Kijani, Buluu).
• Mzunguko wa juu wa kuchanganua data usiopungua 800 kHz huhakikisha mabadiliko laini ya rangi na viwango vya kusasisha.
• Imeunganishwa kwenye ukanda wa kubeba wa 8mm kwa uwezo wa kufaa na vifaa vya kawaida vya kiotomatiki vya kuchukua na kuweka.
• Inafaa na michakato ya kuuza reflow ya infrared (IR), inayofaa kwa usanikishaji usio na risasi.
• Ingizo la kiwango cha mantiki linalofaa kwa uunganisho rahisi na microcontroller na saketi za mantiki za dijiti.

1.2 Matumizi

Kifaa hiki kimeundwa kwa aina mbalimbali za vifaa vya elektroniki ambapo nafasi, usanikishaji wa kiotomatiki, na udhibiti sahihi wa rangi ni muhimu. Maeneo makuu ya matumizi ni pamoja na:

• Mwanga wa Nyuma:Uangazaji wa kibodi, ufunguo, na paneli za mapambo katika elektroniki za watumiaji, otomatiki ya ofisi, na vifaa vya nyumbani.
• Viashiria vya Hali:Viashiria vya hali na ishara za rangi nyingi katika vifaa vya mawasiliano, mtandao, na udhibiti wa viwanda.
• Maonyesho Madogo & Ishara:Vipengele vya pikseli vilivyo na usuluhishi wa chini kwa maonyesho ya habari, taa za ishara, na taa za mapambo.

2. Vigezo vya Kiufundi: Ufafanuzi wa kina na Lengo

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Thamani hizi zinafafanua mipaka ya mkazo ambayo kuzidi kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Uendeshaji chini ya hali hizi hauhakikishiwi.

• Mtawanyiko wa Nguvu (P_D):88 mW. Hii ndiyo jumla ya nguvu ya juu ambayo kifurushi kinaweza kutawanya kama joto. Kuzidi kikomo hiki kuna hatari ya kupasha joto IC ya ndani na vipande vya LED.
• Voltage ya Usambazaji ya IC (V_DD):+4.2V hadi +5.5V. Mzunguko uliojumuishwa wa dereva unahitaji usambazaji wa nguvu uliorekebishwa ndani ya safu hii kwa uendeshaji thabiti. Voltage nje ya safu hii inaweza kusababisha kushindwa kufanya kazi au uharibifu.
• Jumla ya Mkondo wa Mbele (I_F):16 mA DC. Hii ndiyo jumla ya juu ya mikondo ambayo inaweza kutolewa kwa njia zote tatu za LED wakati mmoja.
• Joto la Uendeshaji (T_op):-20°C hadi +85°C. Kifaa kinahakikishiwa kufanya kazi ndani ya safu hii ya joto la mazingira.
• Joto la Hifadhi (T_stg):-30°C hadi +85°C.
• Joto la Kuuza:Inastahimili 260°C kwa sekunde 10, ikilingana na maelezo ya kawaida ya reflow isiyo na risasi.

Kumbuka Muhimu la Ubunifu:IC iliyojumuishwa hutoa joto wakati wa uendeshaji. Mfumo uliobuniwa vizuri wa usimamizi wa joto wa PCB (k.m., kumwagika kwa shaba kutosha, vianya vya joto) ni muhimu ili kudumisha joto kwenye sehemu za kuuza za LED chini ya 85°C kwa uthabiti wa muda mrefu.

2.2 Sifa za Umeme na Mwanga

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

• Nguvu ya Mwangaza (I_V):
  • Nyekundu (AlInGaP): 71.0 - 180.0 mcd (millicandela)
  • Kijani (InGaN): 180.0 - 355.0 mcd
  • Buluu (InGaN): 35.5 - 71.0 mcd
  Nguvu maalum ya kitengo fulani imedhamiriwa na msimbo wake wa kikundi (angalia Sehemu ya 4).
• Pembe ya Kuangalia (2θ_1/2):Digrii 120. Hii ndiyo pembe kamili ambayo nguvu ya mwangaza hushuka hadi nusu ya thamani yake ya juu ya mhimili, ikionyesha muundo mpana na uliosambaa wa utoaji unaofaa kwa uangazaji wa eneo.
• Wimbi Kuu la Rangi (λ_d):
  • Nyekundu: 620.0 - 628.0 nm
  • Kijani: 522.0 - 530.0 nm
  • Buluu: 464.0 - 472.0 nm
  Kigezo hiki kinafafanua rangi inayoonekana ya mwanga na pia inategemea kugawanywa katika makundi.
• Mkondo wa Pato la IC (I_Fkwa kila njia):Kwa kawaida 5 mA kwa kila njia ya rangi inapoendeshwa kwa V_DD=5V. Hii ndiyo mkondo wa mara kwa mara uliowekwa na dereva ya ndani kwa kila LED.
• Mkondo wa Utulivu wa IC (I_DD):Kwa kawaida 0.8 mA wakati data zote za LED zimewekwa kuwa '0' (hali ya kuzima). Hii ndiyo nguvu inayotumiwa na IC ya dereva yenyewe wakati haiangazii LED.

2.3 Kiolesura cha Dijiti & Uwakilishi wa Muda

Kifaa hutumia itifaki ya data ya mfululizo ya waya mmoja kupokea data ya biti 24 (biti 8 kwa kila njia ya Nyekundu, Kijani, na Buluu).

• Viwango vya Mantiki:
  • Voltage ya ingizo ya kiwango cha juu (V_IH): ≥ 3.0V
  • Voltage ya ingizo ya kiwango cha chini (V_IL): ≤ 0.3 * V_DD
• Uwakilishi wa Muda wa Data (T_H+ T_L= 1.2 µs ± 300ns):
  • Biti '0':Muda wa juu (T_0H) = 300ns ±150ns, Muda wa chini (T_0L) = 900ns ±150ns.
  • Biti '1':Muda wa juu (T_1H) = 900ns ±150ns, Muda wa chini (T_1L) = 300ns ±150ns.
• Muda wa Kufunga (LAT):Pigo la chini kwenye mstari wa data linalodumu zaidi ya 250 µs huashiria mwisho wa fremu ya data. IC hufunga (kuhifadhi) data ya biti 24 iliyopokelewa na kusasisha matokeo ya LED ipasavyo. Hakuna utumaji wa data unapaswa kutokea wakati wa kipindi hiki cha kufunga.

Mtiririko wa Data:Data hubadilishwa kwa mfululizo kupitia pini ya DIN. Baada ya kupokea biti 24, amri ya kufunga husasisha rejista za ndani. Data kisha hutolewa kupitia pini ya DOUT, na kuwezesha vifaa vingi kuunganishwa kwenye mnyororo kutoka kwa pini moja ya microcontroller.

3. Maelezo ya Mfumo wa Kugawa Katika Makundi

Ili kuhakikisha uthabiti wa rangi na mwangaza katika uzalishaji, vifaa hupangwa katika makundi ya utendaji. Vigezo viwili muhimu vinagawanywa katika makundi: Nguvu ya Mwangaza na Wimbi Kuu la Rangi.

3.1 Kugawa Katika Makundi Kulingana na Nguvu ya Mwangaza

Kila njia ya rangi hugawanywa katika makundi tofauti na uvumilivu wa ±15% ndani ya kila kikundi.

• Nyekundu:Makundi Q1 (71.0-90.0 mcd), Q2 (90.0-112.0 mcd), R1 (112.0-140.0 mcd), R2 (140.0-180.0 mcd).
• Kijani:Makundi S1 (180.0-224.0 mcd), S2 (224.0-280.0 mcd), T1 (280.0-355.0 mcd).
• Buluu:Makundi N2 (35.5-45.0 mcd), P1 (45.0-56.0 mcd), P2 (56.0-71.0 mcd).

3.2 Kugawa Katika Makundi Kulingana na Wimbi Kuu la Rangi (Hue)

Ugawaji huu katika makundi huhakikisha pointi sahihi za rangi. Uvumilivu ni ±1 nm ndani ya kila kikundi.

• Nyekundu:Kikundi U (620.0-624.0 nm), Kikundi V (624.0-628.0 nm).
• Kijani:Kikundi P (522.0-526.0 nm), Kikundi Q (526.0-530.0 nm).
• Buluu:Kikundi C (464.0-468.0 nm), Kikundi D (468.0-472.0 nm).

Athari kwa Ubunifu:Kwa matumizi yanayohitaji rangi sawa kwenye vitengo vingi, kupendekeza kubainisha misimbo ya kikundi iliyokazwa au kununua kutoka kwa kundi moja la uzalishaji kunashauriwa.

4. Taarifa za Mitambo na Ufungaji

4.1 Vipimo vya Kifaa na Mpangilio wa Pini

Kijenzi kina eneo ndogo la kukaa. Vipimo muhimu ni pamoja na ukubwa wa mwili wa takriban 3.2mm x 2.8mm na urefu wa 1.9mm. Uvumilivu kwa kawaida ni ±0.15mm isipokuwa imebainishwa vinginevyo.

Usanidi wa Pini:

1. V_DD:Ingizo la usambazaji wa nguvu kwa IC ya dereva iliyojumuishwa (+4.2V hadi +5.5V).
2. DIN:Ingizo la data ya mfululizo. Data ya udhibiti kwa njia za RGB hubadilishwa kupitia pini hii.
3. V_SS:Unganisho la ardhi.
4. DOUT:Pato la data ya mfululizo. Inatumika kuunganisha vifaa vingi kwenye mnyororo; inatoa data iliyopokelewa kutoka DIN baada ya kucheleweshwa ndani.

4.2 Muundo Unaopendekezwa wa Sehemu ya Kuwekea kwenye Bodi ya Mzunguko (PCB)

Muundo ulipendekezwa wa sehemu ya kuuza hutolewa ili kuhakikisha kuuza thabiti na utulivu wa mitambo. Ubunifu kwa kawaida hujumuisha miunganisho ya kutuliza joto na ukubwa wa kutosha wa sehemu ya kuuza ili kurahisisha uundaji mzuri wa kiungo cha kuuza wakati wa reflow.

5. Mwongozo wa Usanikishaji na Ushughulikiaji

5.1 Mchakato wa Kuuza

Kifaa kinafaa na michakato ya kuuza reflow ya infrared (IR) kwa kutumia solder isiyo na risasi (Pb-free). Joto la juu kabisa la kilele cha mwili linalopendekezwa ni 260°C, ambalo halipaswi kuzidi sekunde 10. Maelezo ya kawaida ya reflow kwa vijenzi vyenye unyeti wa unyevu (MSL) yanapaswa kufuatwa.

5.2 Kusafisha

Ikiwa kusafisha baada ya usanikishaji kunahitajika, weka bodi iliyosanikishwa kwenye pombe ya ethili au pombe ya isopropili kwa joto la kawaida kwa si zaidi ya dakika moja. Matumizi ya vinu vya kemikali visivyobainishwa au vikali vinaweza kuharibu nyenzo za kifurushi cha LED.

5.3 Tahadhari za Kutokwa na Umeme tuli (ESD)

Mzunguko uliojumuishwa na vipande vya LED vina unyeti kwa kutokwa na umeme tuli. Udhibiti sahihi wa ESD lazima uweko wakati wa usindikaji na usanikishaji:

• Wafanyakazi wanapaswa kuvaa mikanda ya mkono iliyowekwa ardhini au glavu za kuzuia umeme tuli.
• Vituo vyote vya kazi, zana, na vifaa lazima viwekwe ardhini ipasavyo.
• Hifadhi na usafirishe vijenzi kwenye ufungaji wa kinga ya ESD.

5.4 Hali ya Hifadhi

• Begi la Kinga ya Unyevu Lililofungwa (MBB):Hifadhi kwa ≤30°C na ≤90% Unyevu wa Jamaa (RH). Maisha ya rafu ni mwaka mmoja kutoka tarehe ya kufunga begi wakati imehifadhiwa na dawa ya kukausha ndani.
• Baada ya Kufungua Begi:Ikiwa haitatumika mara moja, vijenzi vinapaswa kuhifadhiwa katika mazingira yasiyozidi 30°C na 60% RH. Kwa hifadhi ya muda mrefu baada ya kufungua, kuoka kunaweza kuhitajika kulingana na taratibu za kawaida za kiwango cha unyeti wa unyevu cha IPC/JEDEC kabla ya reflow.

6. Ufungaji na Kuagiza

6.1 Vipimo vya Ukanda na Reel

Kifaa kinasambazwa kwa usanikishaji wa kiotomatiki:

• Upana wa Ukanda: 8mm.
• Kipenyo cha Reel:Inchi 7 (178mm).
• Idadi kwa Reel:Vipande 4000.
• Idadi ya Chini ya Kuagiza (MOQ):Vipande 500 kwa idadi iliyobaki.
• Kufunga Mfuko:Mifuko ya kijenzi hufungwa kwa ukanda wa kifuniko cha juu.
• Vijenzi Vilivyokosekana:Kiwango cha juu cha mifuko miwili mfululizo iliyokuwa tupu inaruhusiwa kwa kila kigezo.
• Kiwango:Ufungaji unalingana na vipimo vya ANSI/EIA-481.

7. Vidokezo vya Matumizi na Mazingatio ya Ubunifu

7.1 Saketi ya Kawaida ya Matumizi

Utendakazi wa kawaida unahusisha kuunganisha pini ya GPIO ya microcontroller kwenye DIN ya LED ya kwanza kwenye mnyororo. DOUT ya LED ya kwanza inaunganishwa kwenye DIN ya inayofuata, na kadhalika. Kwa hivyo, GPIO moja inaweza kudhibiti mnyororo mrefu wa LED. Usambazaji thabiti wa nguvu wa 5V uliotengwa lazima utolewe kwa pini za V_DD, na capacitor ya kuzuia ya ndani (k.m., 100nF) iwekwe karibu na kila kifaa au kikundi kidogo cha vifaa.

7.2 Usimamizi wa Joto

Kama ilivyoelezwa katika viwango, ubunifu wa joto ni muhimu. PCB inapaswa kutumia ndege za shaba zilizounganishwa kwenye sehemu za kuuza za ardhi (V_SS) kufanya kazi kama kizuizi cha joto. Vianya vya joto chini ya kifaa vinaweza kusaidia kuhamisha joto kwa tabaka za ndani au za chini. Kwa uendeshaji wa mwangaza wa juu au mzunguko wa kazi wa juu, fuatilia joto la sehemu ya kuuza ili kuhakikisha linabaki chini ya 85°C.

7.3 Uadilifu wa Ishara ya Data

Kwa minyororo mirefu ya daisy au katika mazingira yenye kelele ya umeme, fikiria yafuatayo:

• Weka mistari ya data iwe fupi iwezekanavyo.
• Epuka kuendesha mistari ya data sambamba na njia za mkondo wa juu au za kubadilisha.
• Kizuizi kidogo cha mfululizo (k.m., 33-100 Ω) kilichowekwa karibu na pini ya pato ya microcontroller kinaweza kusaidia kupunguza milio kwenye mstari wa data.
• Hakikisha microcontroller inaweza kutoa uwakilishi sahihi wa muda wa biti ya 1.2µs inayohitajika na itifaki.

7.4 Utaratibu wa Usambazaji wa Nguvu na Mkondo wa Kuingilia Ghafla

Wakati wa kuwasha mnyororo mrefu wa LED, kuwashwa kwa wakati mmoja kwa IC za dereva za ndani kunaweza kusababisha mwinuko wa ghafla wa mkondo wa kuingilia kwenye mstari wa V_DD. Usambazaji wa nguvu na njia za PCB lazima zipimwe ili kushughulikia hii bila kushuka kwa voltage kwa kiasi kikubwa. Saketi ya kuanza polepole au kuwezesha minyororo tofauti kwa nyakati tofauti kunaweza kuhitajika katika safu kubwa.

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

8.1 Je, naweza kuendesha LED hii kwa kutumia microcontroller ya 3.3V?

Ndiyo, lakini kwa tahadhari. Mahitaji ya voltage ya ingizo ya kiwango cha juu (V_IH) ni 3.0V kiwango cha chini. Mantiki ya juu ya 3.3V inakidhi kigezo hiki. Hata hivyo, lazima uhakikishe usambazaji wa nguvu (V_DD) bado uko ndani ya safu yake maalum ya 4.2V hadi 5.5V. IC ya dereva ya LED yenyewe inahitaji 5V, kwa hivyo huwezi kuipeana nguvu kutoka 3.3V.

8.2 Madhumuni ya pini ya DOUT ni nini?

Pini ya DOUT inaruhusu kuunganishwa kwenye mnyororo. IC ndani yake huhifadhi data ya mfululizo inayoingia na kuitoa baada ya kucheleweshwa maalum. Hii inaruhusu mstari mmoja wa data kutoka kwa microcontroller kuwapa idadi isiyo na kikomo ya LED kwa mfululizo, kwani kila kifaa hupitisha mtiririko wa data kwa kifaa kinachofuata.

8.3 Ninawezaje kuhesabu jumla ya matumizi ya nguvu?

Jumla ya nguvu ni jumla ya nguvu ya LED na nguvu ya utulivu ya IC.
Nguvu ya LED (ya juu kabisa):(V_DD* I_{F_Nyekundu}) + (V_DD* I_{F_Kijani}) + (V_DD* I_{F_Buluu}) ≈ 5V * (5mA+5mA+5mA) = 75mW.
Nguvu ya Utulivu ya IC: V_DD* I_DD≈ 5V * 0.8mA = 4mW.
Takriban Jumla (zote zikiwa wazi):79mW, ambayo iko chini ya mtawanyiko wa juu wa 88mW. Kumbuka, hii ni kwa mwangaza kamili. Mipangilio ya chini ya mwangaza itatumia nguvu kidogo.

8.4 Kwa nini kuna muda wa chini wa kufunga wa 250µs?

Muda wa kufunga (LAT) ni kipindi cha kuanzisha upya. Ishara ya chini inayodumu zaidi ya 250µs inamwambia IC kwamba fremu ya sasa ya data ya biti 24 imekamilika na inapaswa kusasisha rejista zake za pato. Utaratibu huu huhakikisha usawazishaji thabiti kati ya kudhibiti na mnyororo wa LED, na kuzuia data iliyoharibika kuonyeshwa.