SMD RGB LED 19-C47 規格書 - 8-bit PWM 控制 - 5V 供電 - 全彩 - 英文技術文件

1. 產品概覽

19-C47 係一款細小嘅表面貼裝器件（SMD），集成了三個獨立嘅LED晶片（紅、綠、藍）同一個專用嘅3通道恆流驅動器IC。呢種集成設計能夠實現精確嘅混色同控制，令佢成為需要鮮艷、可編程全彩輸出嘅應用嘅關鍵組件。佢嘅主要優勢在於結合咗微型尺寸、因內置驅動器而簡化嘅外部電路，以及每個顏色通道都具備精密嘅8-bit脈衝寬度調製（PWM）控制。

1.1 核心功能同優勢

• 集成驅動器：內置一個具有線性8-bit PWM控制嘅3通道LED驅動器，基本混色唔需要外部PWM控制器。
• 高色深：每個RGB晶片都可以用256級灰度（8-bit）控制，允許超過1600萬種可能嘅顏色（256^3）。
• 緊湊SMD封裝：比傳統引線框架LED細好多，可以實現更高嘅電路板密度、減細終端產品尺寸，並且適合自動化貼片組裝。
• 合規性：產品係無鉛，符合RoHS、歐盟REACH同無鹵標準（Br <900ppm，Cl <900ppm，Br+Cl <1500ppm）。
• 工藝兼容性：設計用於兼容標準紅外線同氣相回流焊接工藝。

1.2 目標應用

呢個組件專為需要動態全彩照明同顯示嘅應用而設計。

• 室內同室外全彩LED視頻顯示屏同標牌。
• 裝飾性LED燈帶同建築照明。
• 儀錶板、開關同符號嘅背光。
• 通訊設備中嘅狀態指示燈同背光。
• 一般全彩照明應用。

2. 技術規格同深入分析

2.1 絕對最大額定值同工作條件

呢啲參數定義咗可能導致器件永久損壞嘅極限。喺推薦條件內操作可以確保可靠性能。

• 供電電壓（VDD）：絕對最大範圍係+4.2V至+5.5V。推薦嘅典型工作電壓係5.0V。超過5.5V可能會損壞內部驅動器IC。
• 輸入電壓（VIN）：邏輯輸入腳位（DIN）必須保持喺-0.5V至VDD+0.5V之間。為咗可靠識別邏輯高電平，典型電壓係3.3V，而邏輯低電平應該低於0.3*VDD（喺5V VDD下通常係1.5V）。
• ESD保護：額定為2000V人體模型（HBM）。雖然呢個提供基本嘅處理保護，但組裝期間仍然需要採取適當嘅ESD預防措施。
• 溫度範圍：工作溫度係-20°C至+70°C。儲存溫度範圍係-40°C至+90°C。焊接溫度曲線好關鍵：回流焊接峰值溫度唔應該超過260°C持續10秒，或者手動焊接時350°C持續3秒。

2.2 直流電氣特性

喺Ta=25°C，VDD=5V下測量，呢啲特性定義咗器件喺靜態條件下嘅電氣行為。

• 供電電流（IDD）：當所有LED輸出關閉時（PWM佔空比0%），驅動器IC本身嘅典型電流消耗係2.5 mA。呢個係靜態電流。
• 邏輯電平閾值：確認輸入電壓水平：VIH（高）通常係3.3V，VIL（低）最大係0.3*VDD。

2.3 時序同數據通訊協議

器件使用串行通訊協議來接收24-bit數據（紅、綠、藍每個通道各8-bit）。時序對於無錯誤數據傳輸至關重要。

• 高速模式時序：
  • T0H（0碼，高電平時間）：300ns ±80ns。
  • T0L（0碼，低電平時間）：900ns ±80ns。
  • T1H（1碼，高電平時間）：900ns ±80ns。
  • T1L（1碼，低電平時間）：300ns ±80ns。
  • RES（重置時間）：必須大於50µs嘅低電平信號來鎖存數據。
• 數據格式：為單個器件順序發送24-bit數據：通常係G7-G0，R7-R0，B7-B0（順序可能唔同，請檢查協議詳情）。
• 級聯：可以將多個器件菊花鏈式連接。一個器件嘅DOUT腳位連接到下一個器件嘅DIN腳位。接收完自己嘅24-bit後，器件會自動將後續嘅bit轉發到DOUT。
• 設計注意事項：
  • 建議喺數據線上使用RC濾波器同一個上拉/下拉電阻（R1，建議10kΩ至100kΩ）來改善信號完整性。
  • 必須喺VDD腳位附近放置一個0.1µF旁路電容，以確保穩定供電同抗噪能力。

3. 電光特性同分級系統

呢啲參數定義咗LED晶片嘅光輸出同顏色特性，喺正向電流（IF）為5mA同Ta=25°C下測量。

3.1 光學性能

• 發光強度（Iv）：典型光輸出因顏色晶片而異：
  • 紅色（RS）：70 mcd（最小28.5，最大180）。
  • 綠色（GH）：180 mcd（最小140，最大360）。
  • 藍色（BH）：40 mcd（最小28.5，最大72）。
• 視角（2θ1/2）：120度寬視角，適合需要寬廣光分佈嘅應用。
• 波長：
  • 峰值波長（λp）：紅色~632nm，綠色~518nm，藍色~468nm。
  • 主波長（λd）：紅色617.5-629.5nm，綠色525-540nm，藍色465-475nm。
• 頻譜帶寬（Δλ）：紅色~20nm，綠色~35nm，藍色~25nm。

3.2 分級系統說明

為確保生產中嘅顏色一致性，LED會根據發光強度分級。設計師應該指定所需嘅分級代碼，以確保陣列中外觀均勻。

• 紅色（RS）分級：N（28.5-45 mcd），P（45-72 mcd），Q（72-112 mcd），R（112-180 mcd）。
• 綠色（GH）分級：R2（140-180 mcd），S1（180-225 mcd），S2（225-285 mcd），T1（285-360 mcd）。
• 藍色（BH）分級：N（28.5-45 mcd），P（45-72 mcd）。

公差：發光強度有±11%公差，主波長喺一個分級內有±1nm公差。

4. 機械、封裝同組裝資訊

4.1 封裝尺寸同腳位定義

器件採用緊湊SMD封裝。建議嘅焊盤佈局係一個起點，應該針對特定製造工藝進行優化。

• 腳位功能：
  1. DOUT：數據輸出，用於級聯到下一個器件嘅DIN。
  2. VDD：電源輸入（+5V）。需要一個本地0.1µF旁路電容。
  3. DIN：串行數據輸入，用於PWM控制數據。
  4. GND：電源同數據嘅公共地。

4.2 焊接同組裝指引

• 回流溫度曲線：兼容標準溫度曲線，峰值溫度唔超過260°C持續10秒。
• 電流限制： 關鍵：集成驅動器根據PWM輸入為LED提供恆流控制。然而，外部供電電壓（VDD）必須穩壓。輕微嘅過壓會導致流經驅動器同LED嘅電流大幅增加，導致立即燒毀。適當嘅電壓調節至關重要。

4.3 濕度敏感性同儲存

呢個係濕度敏感器件（MSD）。

• 打開前：將密封防潮袋儲存喺≤30°C同≤90% RH環境下。
• 打開後：車間壽命喺≤30°C同≤60% RH下為168小時（7日）。如果喺呢段時間內未使用，未使用嘅部件必須用乾燥劑重新裝袋。
• 烘烤：如果超過車間壽命或者濕度指示卡顯示濕氣進入，焊接前需要烘烤，以防止回流期間出現爆米花損壞。

4.4 包裝規格

• 載帶同捲盤：包裝喺8mm寬嘅載帶上，捲盤直徑7英寸。每捲包含2000件。
• 標籤資訊：捲盤標籤包括產品編號（P/N）、數量（QTY）以及關鍵分級代碼，例如發光強度等級（CAT）、色度/波長等級（HUE）同正向電壓等級（REF）。

5. 應用設計考慮同常見問題

5.1 典型應用電路

基本應用涉及一個5V穩壓電源、一個能夠產生精確串行協議嘅微控制器（MCU）同LED。MCU嘅I/O腳位連接到第一個LED嘅DIN。對於多個LED，佢哋以菊花鏈式連接。每個器件嘅VDD同GND之間放置一個0.1µF陶瓷電容。可以喺MCU附近嘅數據線上串聯一個電阻（例如100Ω至470Ω）來抑制振鈴，雖然規格書建議使用RC濾波器。

5.2 設計考慮事項

• 電源供應：使用穩定性好嘅5V電源。紋波同噪音會影響顏色一致性同數據完整性。
• 數據線完整性：對於長電纜或者鏈中嘅好多器件，可能會出現信號衰減。考慮使用緩衝芯片或者差分驅動器來實現穩健通訊。
• 熱管理：雖然驅動器處理電流，但LED會產生熱量。對於高佔空比操作或者高環境溫度，確保足夠嘅PCB銅箔或者散熱，以將結溫維持喺限值內。
• 顏色校準：由於分級差異，對於專業顯示應用，可能需要使用8-bit PWM控制進行顏色校準步驟，以實現所有像素之間統一嘅白點同色域。

5.3 常見問題（基於技術參數）

• 問：每個LED通道嘅最大電流係幾多？答：規格書冇指定由內部驅動器驅動時LED嘅固定正向電流（IF）。光輸出係喺IF=5mA下指定嘅，呢個好可能係驅動器每個通道嘅設定電流。驅動器嘅恆流設計保護咗LED，但絕對最大VDD額定值唔可以超過。
• 問：我可以用3.3V微控制器驅動呢個LED嗎？答：可以。邏輯高輸入電壓（VIH）通常係3.3V，同3.3V邏輯兼容。然而，要確保VDD供電保持喺5V，LED驅動器先可以正常運作。
• 問：我可以菊花鏈式連接幾多個LED？答：限制取決於數據刷新率同信號完整性。每個器件都會增加少少傳播延遲。對於每個器件24-bit數據流同目標刷新率（例如60Hz），你可以計算最大數量。使用800kbps時鐘，對於靜態照明可以鏈接數百個器件，但對於視頻，由於需要高刷新率，數量會少啲。
• 問：點解旁路電容係必須嘅？答：驅動器IC以高頻率（PWM）切換LED電流。呢個會導致VDD線上突然嘅電流尖峰。本地0.1µF電容喺本地提供呢個高頻電流，防止可能重置IC或者導致閃爍嘅電壓下降，並減少電磁干擾（EMI）。

6. 技術比較同趨勢

6.1 同基本LED嘅區別

19-C47嘅關鍵區別在於其集成驅動器。同需要三個外部限流電阻同一個外部PWM控制器（例如來自具有三個PWM腳位嘅MCU）嘅分立RGB LED相比，呢個器件簡化咗設計。佢只需要一條數據線同電源，大幅減少大型陣列所需嘅MCU腳位數量同軟件複雜性。代價係組件成本稍高，同埋需要管理串行協議。

6.2 工作原理

器件基於串行輸入、並行輸出移位寄存器原理處理PWM數據。24-bit數據字時鐘輸入到內部寄存器。呢個寄存器控制每個顏色嘅獨立8-bit PWM發生器。PWM發生器調製驅動相應LED晶片嘅恆流源。人眼整合快速嘅開/關脈衝，感知每種原色嘅特定亮度水平，混合後形成最終顏色。

6.3 行業趨勢

可尋址LED嘅趨勢係朝向更高集成度、更高數據速率同改進嘅顏色性能。8-bit PWM（如呢個器件）嘅後繼產品通常具有16-bit或更高嘅PWM，以實現更平滑嘅調光同更好嘅顏色準確度（消除低亮度閃爍或色偏）。協議變得越來越快同穩健（例如使用曼徹斯特編碼或差分信令）。行業亦都趨向於喺驅動器IC內包含全局亮度控制同溫度補償。19-C47代表咗一個成熟、具成本效益嘅解決方案，適用於許多主流全彩照明同顯示應用。