SMD RGB LED LTST-G353CEGB7W 數據表 - 5.0x5.0x1.6mm - 5V - 94mW - 白色擴散透鏡 - 英文技術文件

1. 產品概述

LTST-G353CEGB7W 係一款表面貼裝器件（SMD）LED，專為自動化印刷電路板（PCB）組裝同空間係關鍵限制嘅應用而設計。呢個元件將紅、綠、藍（RGB）半導體芯片連同專用控制電路整合喺單一封裝內，形成一個完整、可獨立尋址嘅像素。佢專為廣泛嘅電子設備而設計，包括但不限於通訊設備、手提電腦、網絡基礎設施、消費電器，以及室內標誌或裝飾照明系統。

1.1 核心特點與優勢

呢款器件憑藉多項關鍵技術同封裝特點脫穎而出，增強咗佢喺現代電子製造中嘅可用性同性能。

• 集成控制： 一項重要優勢在於將RGB LED晶片與14位元驅動IC整合。此設計無需外接驅動元件即可實現基礎控制，簡化電路設計並降低整體物料清單（BOM）成本。
• 高解析度色彩控制： 每種原色（紅、綠、藍）均可獨立調控1024級亮度（10位元PWM）。此設計可生成超過10.7億（2^30）種色彩組合，實現平滑的色彩漸變與精準混色。
• Advanced Driver IC： 內置驅動器採用恆定電流脈衝寬度調變（PWM）控制。其14位元控制分為兩部分：10位元專用於PWM佔空比以調節亮度，4位元用於微調電流水平，從而實現對光輸出與效能之精細控制。
• 簡化數據介面： 與LED的通訊及多個單元的串聯連接，是透過單線串列協定（兼容SPI）實現。這能將主控微控制器所需的控制線數量減至最少。
• 數據完整性功能： 該裝置支援斷點連續傳輸（旁路功能）。若燈鏈中單一LED發生故障，數據信號可繞過該故障點，確保序列中其餘LED正常運作，從而提升系統可靠性。
• 製造準備度： 該元件以12毫米載帶包裝，捲盤直徑為7英吋，兼容標準自動化貼片設備。同時符合無鉛紅外線迴流焊接製程要求，包括預處理達到JEDEC濕度敏感等級4級標準。
• 環保合規性： 本產品符合相關環境法規。

1.2 目標應用與市場

細小外形、集成智能與全彩顯示能力相結合，令此LED適合多種應用：

• 狀態與指示燈照明： 為電訊設備、辦公室自動化設備、家用電器同工業控制面板提供多色狀態反饋。
• 前面板與背光照明： 以動態、可自訂嘅顏色照亮按鈕、標誌或顯示屏。
• 裝飾及建築照明： 用於LED燈帶、模組、柔光燈同燈具，作環境或重點照明。
• 室內顯示元素： 適用於需要獨立像素控制的全彩模組或不規則視頻顯示的基礎構件。

2. 技術參數：深入客觀解讀

本節詳細分析數據表中列明嘅關鍵性能參數。

2.1 Optical Characteristics

光學性能係喺標準條件（Ta=25°C，VDD=5V）下量度。該器件採用白色擴散透鏡混合各獨立顏色晶片嘅光線，以產生均勻外觀。

• 發光強度（I_V）： 典型軸向發光強度因顏色晶片而異。綠色晶片最光（330-700 mcd），其次係紅色（130-300 mcd），跟住係藍色（50-180 mcd）。呢啲數值代表透過模擬明視覺（人眼）反應嘅濾光片量度到嘅光輸出。
• 視角（2θ_1/2）： 該裝置具備120度的廣闊視角。此定義為發光強度降至軸上值一半時的全角，表示其離軸可見度良好。
• Dominant Wavelength (λ_d）： 此參數定義每顆晶片的視覺顏色。指定範圍為：紅色：618-630 nm，綠色：520-535 nm，藍色：463-475 nm。峰值發射波長容差為±1 nm，確保裝置間顏色輸出的一致性。

2.2 電氣及絕對最大額定值

嚴格遵守這些額定值對於確保可靠運作及防止永久損壞至關重要。

• Absolute Maximum Ratings:
  • 功耗（P_D）：94 毫瓦。超出此值可能導致過熱。
  • 電源電壓（V_DD): +4.2V 至 +5.5V。內部 IC 設計用於 5V 標稱電源。
  • 總正向電流 (I_F): 17 mA。此為所有三個晶片合計的最大總電流。
  • 工作溫度: 0°C 至 +85°C。
  • 儲存溫度：-40°C 至 +100°C。
• 電氣特性 (典型值 @ V_DD=5V):
  • IC 每色輸出電流：通常每個獨立嘅 R、G 或 B 通道為 5 mA。呢種恆流驅動確保顏色輸出穩定，唔受輕微電壓波動影響。
  • 邏輯輸入電平：高電平輸入電壓 (V_IH) 係 0.7*V_DD (通常喺 5V 供電下係 3.3V)。低電平輸入電壓 (V_IL) 係 0.3*V_DD. 呢個設計令佢兼容 5V 同 3.3V 微控制器邏輯。
  • IC 靜態電流：當所有 LED 輸出關閉時約為 0.2 mA，表示待機時功耗好低。

2.3 散熱考量

雖然數據表並無明確詳述熱阻，但透過焊接溫度曲線同儲存條件，提供咗關鍵嘅熱管理指引。最高功耗94 mW同工作溫度範圍定義咗熱力操作窗口。為咗喺連續工作期間（特別係最高亮度同電流時）將接面溫度維持喺安全範圍內，必須採用具備足夠散熱設計嘅適當PCB佈局。

3. Binning System Explanation

數據表包含CIE（Commission Internationale de l'Eclairage）色度分檔表，以確保顏色一致性。

• 顏色分檔： LED會根據其在CIE 1931色度圖上量度嘅色度座標（x, y）分入唔同檔位（A、B、C、D）。每個檔位由圖上一個四邊形定義。座標x同y嘅容差均為±0.01。呢個分檔過程將視覺顏色幾乎相同嘅LED歸為一組，對於需要並排使用多個LED以避免可見顏色差異嘅應用至關重要。
• 解讀： Bins A 同 B 涵蓋混合白光（透過擴散鏡片）嘅色彩空間特定區域，而 bins C 同 D 就涵蓋相鄰區域。設計師可以指定 bin code 以確保生產批次嘅顏色配對更緊密。

4. 性能曲線分析

數據表參考了典型性能曲線，以圖形方式展示關鍵關係。雖然特定圖表未在提供文本中複製，但其標準內容分析如下。

• Relative Luminous Intensity vs. Forward Current (I-V Curve): 此曲線會顯示光輸出如何隨供應至每個LED晶片的順向電流增加。由於集成了恆流驅動器，此關係主要由內部管理，但該曲線說明了晶片/驅動器組合的效率。
• 相對發光強度與環境溫度關係圖： 這條關鍵曲線顯示環境（或晶片結點）溫度上升時，光輸出會按比例下降。LED效率隨溫度升高而降低，此圖表有助設計師了解高溫環境下的熱效能表現及潛在光衰情況。
• 光譜功率分佈圖： 此圖表會顯示每種顏色晶片在波長光譜上發出的光強度，展示LED特有的窄發射峰值及其特定主導波長。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與配置

該器件符合業界標準嘅SMD封裝尺寸。主要尺寸約為長5.0毫米、闊5.0毫米、高1.6毫米（公差±0.2毫米）。詳細尺寸圖可參閱原裝datasheet，以便進行精確嘅PCB焊盤圖形設計。

5.2 引腳配置與功能

呢款6引腳器件嘅引腳排列如下：

1. VCC: 內部集成電路嘅電源輸入端。可以連接至 VDD。
2. VDD: 主直流電源輸入 (4.2-5.5V)。
3. DOUT： 用於菊花鏈連接至下一個LED的DIN的控制數據信號輸出。
4. DIN： 由微控制器或前一粒LED輸入嘅控制數據信號。
5. VSS: 接地連接。
6. FDIN: 輔助數據信號輸入（功能可能僅適用於特定控制模式）。

5.3 建議的PCB焊接盤

建議嘅焊盤佈局係為咗確保焊接可靠同機械穩定性。呢個佈局通常包括熱釋放連接，用於管理焊接同操作期間嘅熱量，以及為鷗翼式或類似引腳設計嘅正確尺寸焊盤。

6. 焊接、組裝同處理指引

6.1 IR 回流焊接溫度曲線

本文提供符合J-STD-020B標準的無鉛焊接詳細回流溫度曲線。此曲線規定了關鍵參數：

• 預熱： 逐步升溫以激活助焊劑並減少熱衝擊。
• 浸潤區域： 一個溫度平台，確保元件同電路板均勻受熱。
• 回流焊接區域： 峰值溫度通常介乎240°C至260°C之間，並需精準控制高於液相線溫度（TAL）的時間，以形成可靠的焊點，同時避免損壞LED封裝或內部元件。
• 冷卻速率： 受控冷卻過程使焊料固化，並盡量減低應力。

6.2 儲存與濕度敏感度

本裝置對濕度敏感。當其與乾燥劑一同密封於原裝防潮袋內時，在儲存溫度≤30°C及相對濕度≤70%的條件下，保質期為一年。一旦開封，元件應儲存於≤30°C及≤60%相對濕度的環境中。若需在原裝袋外長期儲存，應使用帶有乾燥劑的密封容器。若元件暴露於環境空氣中超過96小時，在進行回流焊之前需進行烘烤程序（約60°C，48小時），以防止焊接過程中出現「爆米花」現象或分層。

6.3 清潔

若焊接後需要清潔，請僅使用指定溶劑。建議在室溫下將組件浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘。使用刺激性或非指定化學品可能會損壞塑膠鏡頭及封裝。

7. Packaging and Ordering Information

• Standard Packaging: 元件以12毫米寬嘅壓紋載帶供應，捲裝喺7吋（178毫米）直徑嘅捲盤上。
• 每捲數量： 每滿捲1500件。
• 最低訂購量 (MOQ): 部分數量最低可供應500件。
• 包裝標準: 符合ANSI/EIA-481規格。載帶中嘅空位由保護性頂部覆蓋帶封住。

8. 應用設計考量

8.1 典型應用電路

主要應用涉及將多個LED以菊花鏈方式連接。微控制器嘅一條數據線連接到第一個LED嘅DIN。其DOUT則連接到下一個LED嘅DIN，如此類推。必須為所有LED提供5V電源（並配有適當嘅本地去耦電容，例如100nF），確保電壓維持喺4.2-5.5V範圍內，尤其喺長鏈末端可能出現IR壓降嘅位置。喺長鏈或嘈雜環境中，數據線上可能需要串聯一個電阻以進行阻抗匹配。

8.2 Data Transmission Protocol

通訊採用高速、單線、基於重置嘅協議。每個位元喺1.2µs (±160ns)週期內以高脈衝形式傳輸。

• Logic '0': T_0H (high time) = 300ns ±80ns, T_0L (低電平時間) = 900ns。
• 邏輯「1」：T_1H = 900ns ±80ns, T_1L = 300ns.
• Data Frame: 每個LED 42 bits (估計每個R、G、B通道各佔14 bits)。
• 重置：數據線上的低電平信號持續超過50µs（RES）會將接收到的數據鎖存到輸出寄存器，並準備好集成電路接收鏈中第一個LED的新數據幀。

8.3 熱力與電源管理

設計師必須計算總功耗。在典型情況下，每種顏色電流為5mA，供電電壓為5V，一隻全白光（三色全亮）的LED功耗可高達75mW（5V * 15mA），低於94mW的最高限值。然而，在密集的陣列中，累積熱量可能相當可觀。為確保長期可靠性，必須充分考慮PCB銅箔面積以散熱、可能的氣流，以及在高環境溫度下降低亮度。

9. 技術比較與差異化

相比需要外部恒流驅動器同多工電路嘅分立式RGB LED，呢款器件提供顯著嘅集成度，降低咗設計複雜性、元件數量同電路板空間。對比其他可尋址LED（例如採用APA102或舊款WS2812等唔同協議嘅型號），LTST-G353CEGB7W嘅14位控制（10位PWM + 4位電流）比典型8位（256級）方案提供更精細嘅色彩解析度同灰階控制。其集成嘅旁路容錯功能亦係一項突出嘅可靠性特點，並非所有可尋址LED都具備。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q1: VCC同VDD引腳有咩分別？
A1: 兩者都係內部集成電路嘅電源輸入。佢哋可以連接埋一齊。數據手冊顯示佢哋內部結構相似，提供設計彈性，可能係用於敏感應用中嘅噪音隔離。

Q2: 我可唔可以用3.3V微控制器驅動呢個LED？
A2: 可以，用於數據輸入（DIN）。個V_IH 最小值為0.7*V_DD. 當V_DD=5V, V_IH 最低電壓為3.5V。3.3V輸出可能處於下限邊緣。或許可以運作，但為了可靠性，建議為數據線使用升至5V的電平轉換器。電源V_DD 仍必須為4.2-5.5V。

Q3: 我可以串聯多少個LED？
A3: 限制主要取決於數據刷新率和電源供應。每個LED需要42位元數據。對於長串聯鏈，在達到期望刷新率（例如60Hz）前傳輸所有LED數據所需的時間可能會限制數量。在電氣層面，DOUT可以直接驅動下一個LED的DIN。必須穩健地分配電力，以避免沿鏈路出現電壓降。

Q4: FDIN 接腳嘅用途係咩？
A4: 數據手冊將佢列為輔助數據輸入。佢嘅確切功能可能係用於高級控制模式、工廠測試，或者兼容特定控制器功能。對於標準單線菊花鏈連接，通常按照應用筆記嘅說明，將佢懸空或者接駁到 VDD 或 VSS。

11. 實用設計同使用範例

示例一：狀態指示燈面板： 網絡路由器上可使用一組10顆LED燈。每顆均可設定獨特顏色，以顯示連接狀態、流量活動或系統警示。相比起以多工方式控制30顆獨立LED（10組RGB），單一數據線控制能簡化接線。

示例二：裝飾性LED燈帶原型： 喺一個客製化照明項目度，可以將50粒LED焊接喺一條柔性PCB燈條上面。一個小型微控制器（例如ESP32）可以產生數據流，實現動畫、顏色漸變同音樂視覺化效果。廣闊嘅視角確保咗均勻嘅照明。

例子3：儀錶板背光照明： 喺一個小批量工業設備度，呢啲LED可以為儀錶或按鈕提供可客製化嘅背光照明，讓終端用戶可以選擇顏色主題。恆流驅動確保咗無論選擇咩顏色，亮度都保持一致。

12. Operational Principle Introduction

The device operates on a straightforward principle. An external microcontroller sends a serial data stream containing brightness information for the red, green, and blue channels. The integrated driver IC receives this data, stores it in internal registers, and then uses constant current sources to drive each LED chip. The brightness of each chip is controlled by rapidly switching its current on and off (PWM) at a frequency high enough to be imperceptible to the human eye (>200Hz). The duty cycle of this PWM (the proportion of 'on' time) determines the perceived brightness. The 4-bit current adjustment allows scaling the maximum current for each color, enabling white point calibration. The light from the three monochromatic chips mixes within the white diffused lens, producing the final composite color.

13. 技術趨勢與背景

LTST-G353CEGB7W 代表咗SMD LED發展嘅一個成熟階段，特別係屬於「智能」或「可尋址」LED呢一類。呢個領域嘅趨勢係向更高集成度、更高控制解析度（每個通道由8位元向16位元或更高發展）、更佳嘅電源效率（更低嘅正向電壓、更高嘅發光效率），以及更快、抗噪能力更強嘅增強型通訊協議發展。同時亦推動緊喺保持或增加光輸出嘅情況下實現微型化，並開發具有更寬色域嘅LED，以實現更生動嘅顯示效果。呢款器件配備集成14位元驅動器同可靠嘅單線接口，符合業界對更簡單、更高性能、更可靠嘅智能同互聯設備照明解決方案嘅追求。