目錄
1. 產品概述
EL3534-RGBISE0391L-AM 是一款高度整合的智慧型LED元件，專為現代汽車內裝照明系統設計。它將紅、綠、藍（RGB）三色LED晶片整合於單一SMARTLED封裝內，並搭載了透過ISELED通訊協定進行溝通的整合式驅動IC。此整合設計簡化了系統架構，減少了外部元件數量，並能直接透過微控制器進行精確的數位色彩控制與校正。
本產品的核心優勢在於其符合嚴格的汽車級標準，包括LED符合AEC-Q102認證，驅動IC符合AEC-Q100認證。它已校準至D65白點標準（CIE x=0.3127, y=0.3290），確保不同生產批次間色彩輸出的穩定與精準，這對於美學照明應用至關重要。主要目標市場是開發情境照明、儀表板背光及其他需要動態變色與高可靠度內裝照明功能的汽車原廠（OEM）與一階供應商。
2. 深入技術參數分析
2.1 光度與色彩特性
本元件的光度性能是在特定測試條件下（通常為散熱墊溫度25°C）進行表徵。典型發光強度為：紅光（主波長620nm）410 mcd、綠光（530nm）880 mcd、藍光（468nm）110 mcd。當三色同時驅動以產生白光時，典型總合發光強度為1400 mcd。這些發光強度量測值容差為±8%。主波長容差為±1nm，色度座標容差為±0.01，確保了嚴格的色彩分級。
本元件提供120度的寬廣視角，能在廣大區域內提供均勻的照明。這適用於需要均勻光分佈的應用，例如導光板或直接照明。
2.2 電氣與介面特性
本元件工作於標稱5V電源（VCC），建議工作範圍為4.5V至5.5V。電源電壓的絕對最大額定值為5.5V。序列通訊介面支援ISELED通訊協定。與主微控制器的上游連接可工作於單端模式以簡化連接，資料傳輸率（SIO1_P）範圍為1.4至2.6 MHz（典型值2 MHz）。與菊花鏈中其他元件的下游連接則使用差動模式。本元件會在開機時自動偵測上游與下游鏈路的通訊模式（單端或差動）。
各顏色在全亮度下的典型順向電流為：紅光12.5 mA、綠光9.5 mA、藍光7 mA，產生白光時的典型總電流為26 mA。驅動IC本身的待機電流典型值為1.2 mA。開機重置（POR）發生在典型VCC 4.2V時，而欠壓鎖定（UVLO）則在典型VCC 3.3V時啟動，可在電源不穩定時保護元件。
2.3 熱與可靠度規格
本元件的最高工作接面溫度（Tj）額定為125°C。建議的工作環境/焊點溫度（Topr/Ts）範圍為-40°C至+110°C，此為汽車級元件的標準規格。從接面到焊點的熱阻（Rth JS el）最大值為120 K/W。此參數對於熱管理設計至關重要，以確保LED接面溫度在運作時維持在安全範圍內。
在可靠度方面，本元件具備最高2 kV（人體放電模型）的靜電防護能力。它符合RoHS、REACH規範，且為無鹵素（溴<900ppm，氯<900ppm，溴+氯<1500ppm）。它還具備硫化物耐受等級A0，這對於在可能含有腐蝕性硫化物氣體的汽車環境中確保元件壽命非常重要。濕度敏感等級（MSL）為2級。
3. 機械與封裝資訊
本元件採用緊湊的表面黏著封裝，尺寸為長3.5 mm、寬3.4 mm、高1.35 mm。焊墊佈局包含11支接腳。主要功能接腳包括：用於燒錄電壓的接腳1（PRG5，通常連接至GND）、用於上游序列介面的接腳2和3（SIO1_N, SIO1_P）、用於下游序列介面的接腳6和7（SIO2_P, SIO2_N）、用於5V電源的接腳8（VCC），以及用於接地的接腳4和5（GND）。接腳9、10和11分別連接至綠光、紅光和藍光LED的陰極。一個顯著特點是，透過施加適當的電流路徑，這些LED陰極接腳可用於在不使用整合驅動IC的情況下獨立點亮LED，為測試或簡單應用提供了靈活性。
4. 焊接與組裝指南
本元件可承受最高260°C的回焊溫度達30秒，與標準無鉛焊接製程相容。設計人員應遵循規格書中提供的典型應用佈局，以確保最佳的電氣與熱性能。這包括差動序列線路的正確佈線，以及接地焊墊的適當散熱設計。建議在電源開啟後，等待150微秒的空閒時間，再向元件發送初始化指令。
5. 應用建議與設計考量
5.1 典型應用情境
主要應用為汽車內裝照明。這包括車門飾板、腳部空間及中控台的氣氛燈條；開關與控制器的背光；以及裝飾性重點照明。ISELED通訊協定支援多個元件以菊花鏈方式連接，允許單一微控制器控制一長串具備獨立定址能力的LED，簡化了線束設計。
5.2 設計考量
- 電源供應：確保提供穩定且低雜訊的5V電源，因為本元件包含敏感的類比與數位電路。需考量一串元件在開機時的突波電流。
- 熱管理：針對預期的使用情境計算最大功耗（P = Vf * If），並確保PCB設計提供低熱阻路徑以散熱，使接面溫度維持在125°C以下。散熱焊墊應妥善焊接至PCB的銅箔鋪地區域。
- 訊號完整性：對於較長的菊花鏈或在雜訊較大的汽車環境中，應遵循差動對（SIO2_P/N）佈線的最佳實務，以維持訊號完整性。
- 軟體：主微控制器必須實作ISELED通訊協定堆疊，以正確初始化、定址並向LED鏈發送色彩資料。
6. 技術比較與差異化
相較於搭配獨立驅動IC的傳統分離式RGB LED，EL3534-RGBISE0391L-AM提供了顯著的整合度。關鍵差異在於內建符合ISELED規範的驅動器，它負責處理色彩校正、伽瑪校正與通訊，將這些任務從主系統微控制器卸載。這帶來多項優勢：降低系統物料清單（BOM）、簡化PCB佈局、無需人工分選即可保證色彩一致性，以及在菊花鏈配置中更容易擴展。儲存在每個元件內的整合校正資料，確保無論LED製造差異為何，指令的色彩都能被準確重現。
7. 常見問題解答（基於技術參數）
問：我可以將此LED與標準3.3V微控制器GPIO一起使用嗎？
答：序列介面的邏輯位準是相對於其5V電源（VCC）定義的。對於單端上游模式，VIH最小值為1.20V，VIL最大值為1.14V。3.3V CMOS輸出（高電位通常約3.3V）應可相容，但必須驗證在所有條件下實際電壓位準均符合規格書規範。
問：除了紅、綠、藍和白色，我該如何產生其他顏色？
答：所有顏色都是透過ISELED通訊協定，以數位方式控制紅、綠、藍各通道的脈衝寬度調變（PWM）工作週期來產生。透過發送不同的RGB數值（例如，橘色為255, 150, 0），整合驅動器會混合光輸出以產生所需顏色。
問：PRG5接腳的用途是什麼？
答：PRG5接腳用於內部驅動IC的燒錄或工廠校正。在正常操作時，必須將其連接到接地（GND）。讓其浮接或錯誤連接可能導致不可預期的行為。
問：最多可以將多少個此類LED以菊花鏈方式連接？
答：規格書並未指定最大數量。限制通常取決於總資料更新率要求（延遲隨鏈長增加而增加）、電源供應的電流能力，以及第一個元件的驅動器能否在無訊號衰減的情況下正確地將資料傳輸通過整個鏈路。
8. 實際應用案例
假設要為汽車門板設計一個氣氛照明系統。一對差動資料線及電源/接地線可以沿著車門佈線。最多可將20個EL3534元件以菊花鏈方式連接，並實體安裝在導光板後方。位於車門模組或車身控制器內的主微控制器發送單一資料流。鏈中的每個LED從資料流中讀取其分配的顏色資料。這使得動態效果（如顏色波浪沿門板移動）或所有LED顯示相同選定顏色成為可能，同時將佈線複雜性降至最低。整合校正確保駕駛側車門的紅色與乘客側車門的紅色完全匹配，即使LED來自不同的生產批次。
9. 工作原理簡介
本元件基於數位指令原理運作。主微控制器根據ISELED通訊協定發送資料幀。這些幀包含定址資訊和顏色資料（RGB數值）。每個元件內的整合通訊單元從上游接收資料幀。如果位址匹配，主單元便處理指令，這通常涉及更新三個LED通道的PWM產生器。接著，PWM驅動器調節流向相應紅、綠、藍LED晶片的電流，控制其亮度。本元件亦可將資料傳遞至下游元件，實現菊花鏈拓撲。自動線路模式偵測功能讓系統能夠自我配置，識別鏈中的第一個與最後一個元件。
10. 技術趨勢與背景
EL3534-RGBISE0391L-AM代表了汽車照明朝向更高整合度與智慧化的趨勢。從簡單的開關照明轉向動態、個人化的情境照明，需要具備數位可控、一致且可靠的元件。像ISELED這樣的通訊協定是專為汽車環境開發，以確保穩健的通訊。未來的發展可能包括更高層次的整合，例如在同一封裝內整合光感測器以實現自適應亮度控制，或支援更進階的色彩空間。重點仍將放在滿足汽車級可靠度（AEC-Q）、降低系統複雜度，以及為車輛內裝開創新的設計可能性。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |