SMD RGB LED LTSA-E35BCEGBW डेटाशीट - 12mm पैकेज - 5V आपूर्ति - ISELED प्रोटोकॉल - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ एक उच्च-प्रदर्शन, सतह-माउंट आरजीबी एलईडी मॉड्यूल के विनिर्देशों का विवरण देता है जो मांग वाले ऑटोमोटिव एक्सेसरी अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह उपकरण लाल, हरे और नीले एलईडी चिप्स को एक समर्पित ड्राइवर आईसी के साथ एकीकृत करता है जो ISELED डिजिटल संचार प्रोटोकॉल का समर्थन करता है। यह एकीकरण सटीक रंग नियंत्रण, कई इकाइयों को डेज़ी-चेन करने और एलईडी पैकेज के भीतर ही तापमान मुआवजे जैसी उन्नत सुविधाओं को सक्षम बनाता है।

1.1 मुख्य विशेषताएं और लाभ

इस उत्पाद का प्राथमिक लाभ एक कॉम्पैक्ट एसएमडी पैकेज में उच्च-चमक एलईडी प्रदर्शन और बुद्धिमान डिजिटल नियंत्रण का संयोजन है। प्रमुख विशेषताओं में शामिल हैं:

• डिजिटल सीरियल इंटरफ़ेस: यह द्विदिश, अर्ध-डुप्लेक्स ISELED-अनुपालन सीरियल संचार बस का उपयोग करता है जो 2 Mbit/s की गति से कार्य करती है। यह प्रत्येक रंग चैनल के लिए सटीक 8-बिट चमक नियंत्रण की अनुमति देता है और एक ही श्रृंखला में 4079 उपकरणों को जोड़ने में सक्षम बनाता है, जिससे जटिल प्रकाश व्यवस्था में वायरिंग सरल हो जाती है।
• एकीकृत बुद्धिमत्ता: ऑनबोर्ड ड्राइवर IC रंग मिश्रण के लिए PWM जनरेशन संभालता है और इसमें तापमान संवेदन के लिए एक एकीकृत ADC है। यह ऑपरेटिंग तापमान रेंज में सुसंगत चमकदार आउटपुट बनाए रखने के लिए स्वचालित रूप से लाल LED की ड्राइव करंट पर क्षतिपूर्ति लागू करता है।
• ऑटोमोटिव मजबूती: घटक LED डाइस के लिए AEC-Q102 और ड्राइवर IC के लिए AEC-Q100 के अनुसार योग्य है। इसे JEDEC स्तर 2 नमी संवेदनशीलता के लिए पूर्व-शर्तित किया गया है और यह लीड-मुक्त इन्फ्रारेड रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के साथ संगत है।
• Design for Manufacturing: 12mm टेप पर 7-इंच रील्स में आपूर्ति किया गया, यह पैकेज मानक स्वचालित पिक-एंड-प्लेस और सोल्डरिंग उपकरणों के साथ संगत है, जो बड़े पैमाने पर उत्पादन को सुविधाजनक बनाता है।

1.2 Target Market and Applications

प्राथमिक लक्ष्य बाजार ऑटोमोटिव उद्योग है, विशेष रूप से आंतरिक और बाहरी सहायक प्रकाश अनुप्रयोगों के लिए जहां विश्वसनीय प्रदर्शन, सटीक रंग नियंत्रण और नेटवर्क क्षमता की आवश्यकता होती है। संभावित उपयोग के मामलों में परिवेश प्रकाश व्यवस्था, स्थिति संकेतक और सजावटी प्रकाश तत्व शामिल हैं।

2. Technical Parameters: In-Depth Objective Analysis

2.1 Absolute Maximum Ratings and Operating Conditions

विश्वसनीय डिज़ाइन के लिए संचालन की सीमाओं को समझना महत्वपूर्ण है। यह उपकरण 4.5V से 5.5V की आपूर्ति से संचालित होता है, जिसका नाममात्र वोल्टेज 5.0V है। परिवेशी संचालन तापमान सीमा -40°C से +110°C तक निर्दिष्ट है, जिसका अधिकतम जंक्शन तापमान 125°C है। उपकरण की ESD वोल्टेज सहनशीलता 2 kV (HBM, AEC-Q101-001 के अनुसार क्लास H1C) दर्ज़ की गई है। भंडारण -40°C से +125°C के भीतर होना चाहिए।

2.2 Photometric and Optical Characteristics

ऑप्टिकल प्रदर्शन को पूर्ण चमक आदेशों के तहत 25°C के जंक्शन तापमान पर मापा जाता है। प्रमुख मापदंडों में शामिल हैं:

• दीप्त तीव्रता: व्यक्तिगत रंगों के लिए विशिष्ट दीप्त तीव्रता लाल (622 nm प्रमुख तरंगदैर्ध्य) के लिए 530 mcd, हरे (527 nm) के लिए 1180 mcd और नीले (461 nm) के लिए 90 mcd है। जब सभी तीन रंगों को अधिकतम (सफेद प्रकाश) पर चलाया जाता है, तो संयुक्त विशिष्ट दीप्त तीव्रता 1800 mcd है।
• रंग विशेषताएँ: सफेद प्रकाश के लिए विशिष्ट वर्णिकता निर्देशांक x=0.3127, y=0.3290 हैं, जो D65 श्वेत बिंदु से संबंधित है। देखने का कोण (2θ1/2) 120 डिग्री है, जो क्षेत्र प्रकाश व्यवस्था के लिए उपयुक्त एक विस्तृत, विसरित प्रकाश पैटर्न प्रदान करता है।
• सहनशीलताएँ: चमकदार तीव्रता में ±10% सहनशीलता, प्रमुख तरंगदैर्ध्य ±1nm, और वर्णमिति निर्देशांक ±0.01 है। ये मध्यम-से-उच्च प्रदर्शन वाले एलईडी के लिए मानक सहनशीलताएं हैं।

2.3 विद्युत और तापीय विशेषताएं

विद्युत विशेषताएं डिवाइस की बिजली खपत और तापीय प्रबंधन आवश्यकताओं को प्रकट करती हैं।

• वर्तमान खपत: औसत धारा खपत रंग के अनुसार भिन्न होती है। अधिकतम चमक पर प्रत्येक को व्यक्तिगत रूप से संचालित करने पर लाल के लिए विशिष्ट मान 26.7 एमए, हरे के लिए 20.5 एमए और नीले के लिए 10.0 एमए हैं। ड्राइवर IC स्वयं विशिष्ट रूप से 1.2 एमए की निष्क्रिय धारा (I_drv) का उपभोग करता है।
• थर्मल प्रतिरोध: एलईडी जंक्शन से सोल्डर पॉइंट तक का थर्मल रेजिस्टेंस (Rth_JS) हीट डिसिपेशन के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। लाल चिप के लिए विशिष्ट मान 70.3 °C/W, हरे के लिए 71 °C/W और नीले के लिए 61.7 °C/W हैं। ये मान 16mm² कॉपर पैड वाले FR4 सबस्ट्रेट पर मापे गए हैं। जंक्शन तापमान को अधिकतम 125°C से नीचे रखने के लिए उचित PCB थर्मल डिज़ाइन आवश्यक है, खासकर जब एक साथ कई रंगों को ड्राइव कर रहे हों या उच्च परिवेश के तापमान पर हों।

2.4 पावर-ऑन रीसेट और कम्युनिकेशन इंटरफेस

डिवाइस में एक पावर-ऑन रीसेट सर्किट है जिसका विशिष्ट थ्रेशोल्ड 4.2V (न्यूनतम 4.0V, अधिकतम 4.4V) है। सीरियल कम्युनिकेशन इंटरफेस SIO_P और SIO_N पिनों पर डिफरेंशियल सिग्नलिंग का उपयोग करता है, जिसके वोल्टेज स्तर Vcc सप्लाई रेंज (4.5V से 5.5V) से मेल खाते हैं।

3. Performance Curve Analysis

3.1 Temperature Dependence of Luminous Intensity

प्रदान किए गए ग्राफ प्रत्येक प्राथमिक रंग और सफेद रंग के लिए, जंक्शन तापमान के एक फलन के रूप में सापेक्ष दीप्त तीव्रता (25°C पर मान के सापेक्ष सामान्यीकृत) को दर्शाते हैं। एक प्रमुख अवलोकन यह है कि तापमान बढ़ने पर लाल एलईडी की तीव्रता में उल्लेखनीय गिरावट आती है, जो AlInGaP सामग्री की एक ज्ञात विशेषता है। यह एकीकृत तापमान क्षतिपूर्ति सुविधा के महत्व को रेखांकित करता है, जो इस गिरावट का प्रतिकार करने और रंग स्थिरता बनाए रखने के लिए लाल PWM ड्यूटी साइकिल को समायोजित करती है।

3.2 क्रोमैटिसिटी की तापमान निर्भरता

अतिरिक्त ग्राफ जंक्शन तापमान के साथ क्रोमैटिसिटी निर्देशांक (ΔCx, ΔCy) में बदलाव दिखाते हैं। ये बदलाव लाल और नीले चैनलों के लिए सबसे स्पष्ट हैं। डेटा असंपूरित संचालन में रंग अपवाह को समझने का आधार प्रदान करता है और ऑनबोर्ड क्षतिपूर्ति के मूल्य तथा डिजिटल इंटरफेस का उपयोग करके सिस्टम-स्तरीय रंग अंशांकन की संभावना को उजागर करता है।

4. Mechanical and Package Information

4.1 Package Dimensions and Outline

The device uses a surface-mount package. The dimensional drawing indicates the physical footprint and height. All critical dimensions are provided in millimeters with a general tolerance of ±0.2 mm unless otherwise specified. The lens is diffused to achieve the wide 120-degree viewing angle.

4.2 पिन कॉन्फ़िगरेशन और फ़ंक्शन

डिवाइस में एक 8-पिन कॉन्फ़िगरेशन है:

1. PRG5: ग्राउंड (LED निर्माण/परीक्षण के लिए).
2. SIO1_N: सीरियल कम्युनिकेशन मास्टर साइड, नेगेटिव डिफरेंशियल लाइन।
3. SIO1_P: सीरियल कम्युनिकेशन मास्टर साइड, पॉजिटिव डिफरेंशियल लाइन।
4. GND: ग्राउंड (पिन 4).
5. GND: ग्राउंड (पिन 5).
6. SIO2_P: सीरियल कम्युनिकेशन स्लेव साइड, पॉजिटिव डिफरेंशियल लाइन (डेज़ी-चेनिंग के लिए)।
7. SIO2_N: सीरियल कम्युनिकेशन स्लेव साइड, नेगेटिव डिफरेंशियल लाइन।
8. Vcc_5V: IC पावर सप्लाई (5V).

The dual ground pins (4 & 5) and separate communication ports facilitate robust power distribution and easy daisy-chaining of multiple devices.

Soldering and Assembly Guidelines

5.1 आईआर रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफाइल

J-STD-020B के अनुरूप, लीड-मुक्त (Pb-free) सोल्डरिंग के लिए एक अनुशंसित रीफ्लो प्रोफाइल प्रदान की गई है। यह प्रोफाइल प्रीहीट, सोक, रीफ्लो पीक तापमान (10 सेकंड के लिए अधिकतम 260°C), और कूलिंग दरों सहित प्रमुख पैरामीटर निर्दिष्ट करती है। एलईडी चिप्स, ड्राइवर आईसी और आंतरिक वायर बॉन्ड्स को थर्मल क्षति से बचाने और दीर्घकालिक विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए इस प्रोफाइल का पालन करना महत्वपूर्ण है।

5.2 हैंडलिंग और स्टोरेज नोट्स

The device is preconditioned to JEDEC Level 2. This means the moisture-sensitive components are baked and packaged with a desiccant. Once the sealed dry bag is opened, the components must be assembled within a specified timeframe (typically 1 year at <10% RH, or shorter times at higher humidity) or be rebaked according to the manufacturer's instructions to prevent \"popcorning\" during reflow.

6. फंक्शनल डिस्क्रिप्शन और सिस्टम आर्किटेक्चर

6.1 आंतरिक ब्लॉक आरेख अवलोकन

कार्यात्मक ब्लॉक आरेख एक एकीकृत प्रणाली को प्रकट करता है। इसका केंद्र एक "मुख्य इकाई" माइक्रोकंट्रोलर है जो संचार, PWM जनन और प्रणाली कार्यों का प्रबंधन करता है। यह ISELED क्रमिक इंटरफ़ेस के माध्यम से आदेश प्राप्त करता है। तीन स्वतंत्र, विन्यास योग्य नियत-धारा सिंक लाल, हरे और नीले LED एनोड को चलाते हैं (निम्न-पक्ष ड्राइव)। एक एकीकृत एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर (ADC) एक आंतरिक सेंसर के माध्यम से डिवाइस के तापमान को आवधिक रूप से मापता है। इस डेटा का उपयोग मुख्य इकाई द्वारा लाल LED के PWM ड्यूटी साइकिल को गतिशील रूप से समायोजित करने के लिए किया जाता है, जिससे उसके तापीय पतन की क्षतिपूर्ति होती है। ADC को अन्य एनालॉग मान मापने का भी आदेश दिया जा सकता है। एक वन-टाइम प्रोग्रामेबल (OTP) गैर-अस्थायी मेमोरी व्यक्तिगत डिवाइस अंशांकन डेटा (जैसे, LED अग्र वोल्टेज भिन्नताओं के लिए) संग्रहीत करती है, जिसे पावर-अप पर रजिस्टरों में लोड किया जाता है।

6.2 PWM और कम्युनिकेशन प्रोटोकॉल

प्रत्येक रंग की चमक 8-बिट रिज़ॉल्यूशन (256 स्तर) वाले पल्स-विड्थ मॉड्यूलेशन (PWM) के माध्यम से नियंत्रित की जाती है। ISELED प्रोटोकॉल इन चमक मानों, डिवाइस एड्रेसिंग और स्टेटस सूचना (जैसे तापमान) के रीड-बैक के ट्रांसमिशन को संभालता है। द्विदिश प्रकृति डायग्नोस्टिक कम्युनिकेशन की अनुमति देती है, जो एक श्रृंखला में डिवाइस की उपस्थिति और स्वास्थ्य को सत्यापित करती है।

7. एप्लिकेशन सुझाव और डिज़ाइन विचार

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग सर्किट

एक विशिष्ट अनुप्रयोग में, ISELED ट्रांसीवर वाला एक होस्ट माइक्रोकंट्रोलर एक श्रृंखला में पहले LED के SIO1_P/N पिन से जुड़ेगा। उस LED के SIO2_P/N पिन अगले LED के SIO1_P/N पिन से जुड़ते हैं, और इसी तरह आगे। एक एकल 5V पावर सप्लाई रेल, स्थानीय कैपेसिटर के साथ पर्याप्त रूप से डिकपल्ड, श्रृंखला में सभी LED को शक्ति प्रदान करती है। PCB लेआउट को कम-प्रतिबाधा ग्राउंड कनेक्शन और उचित थर्मल प्रबंधन सुनिश्चित करना चाहिए, डिवाइस के ग्राउंड पिन और थर्मल पैड (यदि फुटप्रिंट में मौजूद हो) से जुड़े पर्याप्त कॉपर पूर क्षेत्रों का उपयोग करके गर्मी को दूर करने के लिए।

7.2 डिज़ाइन विचार

• थर्मल प्रबंधन: Calculate the expected power dissipation (P = Vcc * I_total) and use the thermal resistance (Rth_JS) to estimate the temperature rise above the PCB solder point. Ensure the PCB design can conduct this heat away effectively to keep Tj < 125°C.
• Power Supply: 5V आपूर्ति स्थिर होनी चाहिए और एलईडी की पूरी श्रृंखला के लिए पीक करंट की आपूर्ति करने में सक्षम होनी चाहिए। पावर-अप के दौरान इनरश करंट पर विचार करें।
• Signal Integrity: लंबी श्रृंखलाओं या विद्युत रूप से शोर वाले वातावरण (जैसे ऑटोमोटिव) में, SIO लाइनों के लिए डिफरेंशियल पेयर रूटिंग (लंबाई मिलान, यदि संभव हो तो नियंत्रित प्रतिबाधा) के लिए सर्वोत्तम प्रथाओं का पालन करें।

8. तकनीकी तुलना और विभेदन

पारंपरिक एनालॉग RGB एलईडी की तुलना में, यह डिवाइस महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है: परिशुद्धता: डिजिटल नियंत्रण फॉरवर्ड वोल्टेज अंतर और एनालॉग ड्राइवर सहनशीलता के कारण होने वाले रंग विविधताओं को समाप्त करता है। सरलता: प्रति एलईडी कई पीडब्ल्यूएम लाइनों से पूरी श्रृंखला के लिए एक एकल डिफरेंशियल पेयर तक नियंत्रण लाइनों की संख्या कम करता है। बुद्धिमत्ता: OTP में संग्रहीत अंतर्निहित तापमान मुआवजा और अंशांकन जटिल बाहरी सर्किटरी के बिना सुसंगत प्रदर्शन सुनिश्चित करते हैं। निदान: द्विदिश बस सिस्टम-स्तरीय स्वास्थ्य निगरानी की अनुमति देती है। मुख्य समझौता सरल PWM जनरेशन की तुलना में डिजिटल संचार प्रोटोकॉल सॉफ्टवेयर की बढ़ी हुई जटिलता है।

9. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी मापदंडों के आधार पर)

Q: मैं इनमें से कितने LEDs को श्रृंखला में जोड़ सकता हूँ?
A: ISELED इंटरफ़ेस के माध्यम से एक सिंगल डेज़ी चेन में 4079 डिवाइस तक कनेक्ट किए जा सकते हैं।

Q: क्या तापमान क्षतिपूर्ति स्वचालित रूप से काम करती है?
A: हाँ, आंतरिक ड्राइवर IC स्वचालित रूप से तापमान मापता है और निरंतर चमकदार तीव्रता बनाए रखने के लिए लाल LED के PWM ड्यूटी साइकिल को समायोजित करता है। यह होस्ट कंट्रोलर से स्वतंत्र एक हार्डवेयर सुविधा है।

Q: OTP मेमोरी का उद्देश्य क्या है?
उत्तर: OTP प्रत्येक डिवाइस के लिए व्यक्तिगत कैलिब्रेशन डेटा संग्रहीत करता है, जैसे करंट सिंक के लिए ट्रिम वैल्यू या कलर कैलिब्रेशन गुणांक। इससे एक उत्पादन बैच के सभी यूनिट्स में बहुत समान प्रदर्शन सुनिश्चित होता है।

प्रश्न: क्या मैं 5V एलईडी के साथ संचार करने के लिए 3.3V माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग कर सकता हूं?
उत्तर: SIO पिन Vcc स्तर (4.5-5.5V) पर कार्य करते हैं। 3.3V लॉजिक डिवाइस से सीधा कनेक्शन विश्वसनीय नहीं हो सकता है। इसके लिए एक लेवल शिफ्टर या कम वोल्टेज संचालन के लिए डिज़ाइन किए गए ISELED ट्रांसीवर IC की आवश्यकता होगी।

10. व्यावहारिक उपयोग मामला उदाहरण

परिदृश्य: ऑटोमोटिव डोर पैनल एम्बिएंट लाइटिंग। एक डिजाइनर दरवाजे के पैनल और आर्मरेस्ट के साथ मल्टी-जोन, रंग बदलने वाली एम्बिएंट लाइटिंग लागू करना चाहता है। इस LED का उपयोग करके, वे LED की एक लंबी श्रृंखला (उदाहरण के लिए, 50 टुकड़े) बना सकते हैं जिसे दरवाजे के मॉड्यूल में स्थित एक ही ISELED मास्टर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। प्रत्येक LED को व्यक्तिगत रूप से एड्रेस किया जा सकता है या समूहबद्ध किया जा सकता है। होस्ट किसी भी रंग या डायनामिक लाइटिंग पैटर्न सेट करने के लिए कमांड भेज सकता है। एकीकृत तापमान मुआवजा यह सुनिश्चित करता है कि दरवाजे के पैनल के सूरज की रोशनी से गर्म होने पर भी लाल रंग की तीव्रता स्थिर रहे, जिससे नीले/हरे रंग की अनचाही ओर बदलाव रोका जा सके। डेज़ी-चेन वायरिंग एक समानांतर RGB+ड्राइवर समाधान की तुलना में आवश्यक तारों की संख्या में भारी कमी करती है, जिससे हार्नेस डिजाइन सरल होता है और लागत एवं वजन कम होता है।

11. ऑपरेटिंग प्रिंसिपल परिचय

डिवाइस एक मिश्रित-सिग्नल सिद्धांत पर कार्य करता है। डिजिटल कोर सीरियल डेटा प्राप्त करता है, कमांड डिकोड करता है, और रजिस्टर सेट करता है जो तीन स्वतंत्र हार्डवेयर PWM जनरेटर के लिए PWM ड्यूटी साइकल को परिभाषित करते हैं। ये PWM सिग्नल लो-साइड MOSFET को ड्राइव करते हैं जो एलईडी के लिए स्थिर-धारा सिंक के रूप में कार्य करते हैं। प्रत्येक चैनल के लिए करंट स्तर आंतरिक रूप से निर्धारित है (संभवतः OTP कैलिब्रेशन द्वारा सेट)। एनालॉग फ्रंट-एंड में तापमान सेंसर शामिल है जिसका वोल्टेज आउटपुट ADC द्वारा डिजिटाइज़ किया जाता है। डिजिटल लॉजिक इस तापमान रीडिंग का उपयोग एक पूर्वनिर्धारित क्षतिपूर्ति वक्र लागू करने के लिए करता है, जो लाल PWM रजिस्टर मान को वास्तविक समय में संशोधित करता है। यह क्लोज्ड-लूप नियंत्रण (तापमान संवेदन, ड्राइव समायोजन) डिवाइस के भीतर स्वायत्त रूप से होता है।

12. टेक्नोलॉजी ट्रेंड्स एंड कॉन्टेक्स्ट

यह उत्पाद एलईडी प्रकाश व्यवस्था में एक स्पष्ट रुझान का हिस्सा है: एनालॉग से डिजिटल, बुद्धिमान नोड्स की ओर बढ़ना। ISELED प्रोटोकॉल ऑटोमोटिव लाइटिंग के लिए विकसित एक विशिष्ट इकोसिस्टम है, जो SPI-आधारित एड्रेसेबल एलईडी (जैसे, WS2812B) या ऑटोमोटिव ईथरनेट जैसे अन्य मानकों के साथ प्रतिस्पर्धा करता है। सेंसिंग (तापमान) और प्रोसेसिंग को सीधे एलईडी पैकेज में एकीकृत करने से "स्मार्ट लाइटिंग" सक्षम होती है, जहां प्रकाश के प्रत्येक बिंदु को व्यक्तिगत रूप से कैलिब्रेट, मॉनिटर और नियंत्रित किया जा सकता है। यह उन्नत सुविधाओं जैसे कि प्रेडिक्टिव मेंटेनेंस (एलईडी गिरावट का पता लगाना), जटिल अनुकूली प्रकाश पैटर्न और विभिन्न सामग्रियों और उत्पादन बैचों में निर्बाध रंग मिलान को सुविधाजनक बनाता है। AEC-Q योग्यता और मजबूत संचार पर ध्यान केंद्रित करने से यह ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों की कठिन विद्युत और पर्यावरणीय परिस्थितियों के लिए उपयुक्त हो जाता है, जो उन्नत एलईडी प्रौद्योगिकी के लिए एक प्रमुख विकास क्षेत्र है।