C4516SDWN3S1-RGBC0120-2H Akıllı Piksel LED Veri Sayfası - P-LCC-6 Paketi - 5V - 120° Görüş Açısı - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürüne Genel Bakış

C4516SDWN3S1-RGBC0120-2H, entegre bir akıllı piksel LED bileşenidir. Tek bir P-LCC-6 yüzey montaj (SMD) paketi içinde kırmızı, yeşil ve mavi LED çipleri ile özel bir 3 kanallı sürücü entegre devresini (IC) birleştirir. Bu entegrasyon, her renk kanalı için harici sürücü bileşenlerine olan ihtiyacı ortadan kaldırarak tasarımı basitleştirir.

Entegre sürücü IC'nin (belgede 4516-IC olarak anılır) temel işlevi, kırmızı (R), yeşil (G) ve mavi (B) LED'lerin her biri için ayrı ayrı 8-bit Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM) doğrusal kontrolü sağlamaktır. Bu, hassas yoğunluk karıştırma yoluyla 16.7 milyon renk (2^24) oluşturulmasına olanak tanır. Kontrol, basit, tek kablo seri iletişim protokolü ile sağlanır; bu da çeşitli aydınlatma tasarımlarında uygulanmasını oldukça uygun maliyetli ve kolay hale getirir.

Paket, iç reflektör özelliğine sahiptir ve renksiz şeffaf reçineden kalıplanmıştır; bu da geniş 120 derecelik görüş açısına katkıda bulunur. Üç ana renk LED'den gelen ışığın karışımı beyaz bir ışık yayılımı sağlar; bu da bu bileşeni, düzgün ve geniş açılı aydınlatmanın gerektiği arka aydınlatma ve ışık kılavuzu uygulamaları için özellikle uygun kılar.

2. Teknik Parametre Derinlemesine Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Bu aralıkların dışında çalışma garanti edilmez.

• Güç Kaynağı Gerilimi (VDD):Maksimum 6.5V. Tipik çalışma gerilimi 5V'dur ve güvenli bir marj sağlar.
• Güç Dağılımı (PD):400 mW'dan az. Bu, IC ve LED'lerin birlikte ürettiği toplam ısıyı sınırlar.
• LED Çıkış Akımı (Iout):Kanal başına maksimum 25 mA. Tipik çıkış akımı, elektriksel karakteristiklerde 20 mA olarak belirtilmiştir.
• Çalışma Sıcaklığı (Topr):-25°C ila +85°C. Bu, güvenilir çalışma için ortam sıcaklığı aralığını tanımlar.
• Depolama Sıcaklığı (Tstg):-40°C ila +90°C.
• Elektrostatik Deşarj (ESD):2000V'a dayanır; bu, temel seviyede bir kullanım koruması olduğunu gösterir.
• Lehimleme Sıcaklığı:Kurşunsuz (Pb-free) işlemlerle uyumludur: 260°C'de maksimum 10 saniye IR reflow lehimleme veya 350°C'de maksimum 3 saniye el lehimlemesi.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Ta=25°C ve VDD=5V'da ölçülmüştür; bu parametreler ışık çıkış performansını tanımlar.

• Işık Şiddeti (Iv):
  • Kırmızı (R): 450 mcd (Min) ila 1120 mcd (Maks). Tipik değer bu aralık içinde kabul edilir.
  • Yeşil (G): 1120 mcd (Min) ila 2800 mcd (Maks). Yeşil tipik olarak en parlak kanaldır.
  • Mavi (B): 280 mcd (Min) ila 710 mcd (Maks).
  • Tolerans:Işık şiddeti için ±%11.
• Görüş Açısı (2θ1/2):100° (Min), 120° (Tipik), 140° (Maks). Geniş 120° tipik açı, temel bir özelliktir.
• Baskın Dalga Boyu (λd):
  • Kırmızı: 618 nm ila 630 nm.
  • Yeşil: 520 nm ila 535 nm.
  • Mavi: 463 nm ila 475 nm.
  • Tolerans:±1 nm.
• Çip Malzemeleri:Kırmızı AlGaInP, Yeşil ve Mavi ise InGaN kullanır; bu malzemeler yüksek verimli LED'ler için standarttır.

2.3 Elektriksel Karakteristikler

Entegre sürücü IC için parametreler, Ta=-20 ila +70°C ve Vdd=4.5 ila 5.5V üzerinde belirtilmiştir.

• Çıkış Akımı (IOL):19 mA (Min), 20 mA (Tip), 21 mA (Maks). Bu, her LED'e sağlanan sabit akımdır.
• Giriş Mantık Seviyeleri (DIN, SET pinleri için):
  • VIH (Yüksek seviye giriş gerilimi): Minimum 2.7V.
  • VIL (Düşük seviye giriş gerilimi): Maksimum 0.3 * Vdd (örneğin, Vdd=5V'da maksimum 1.5V).
• Histerezis Gerilimi (VH):Tipik 0.35V. Bu, giriş pinlerinde gürültü bağışıklığı sağlar.
• Dinamik Akım Tüketimi (IDD_dyn):Tipik 2 mA. Bu, sürücü IC'nin kendisinin çalışma akımıdır.

3. İletişim Protokolü ve Zamanlama

Cihaz, 24-bit veri (her R, G, B kanalı için 8 bit) almak için tek kablo, sıfıra dönmeyen (NRZ) iletişim şeması kullanır.

3.1 Veri Aktarım Zamanlaması

Mantık seviyeleri, 1.2 µs'lik sabit bir döngü süresi içindeki yüksek darbe süresi ile tanımlanır.

• Mantık '0':Yüksek gerilim süresi (T0H) = 0.30 µs (±0.15µs), Düşük gerilim süresi (T0L) = 0.90 µs.
• Mantık '1':Yüksek gerilim süresi (T1H) = 0.90 µs (±0.15µs), Düşük gerilim süresi (T1L) = 0.30 µs.
• Sıfırlama/Kilitleme Sinyali:DIN pininde 50 µs'den (özellikle, 250 µs üzeri gösterilmiştir) daha uzun süreli bir düşük seviye sinyal, alınan 24-bit veriyi çıkış yazmaçlarına kilitler ve LED parlaklığını günceller.

Veri, her renk için önce MSB (En Anlamlı Bit) olarak iletilir. Tek bir piksel için sıra şöyledir: R[7], R[6], ... R[0], G[7], ... G[0], B[7], ... B[0]. DOUT pini sinyali yeniden iletir; bu da tek bir kontrolcü veri hattından birden fazla cihazın zincirleme bağlanmasına olanak tanır.

4. Mekanik ve Paket Bilgileri

4.1 Paket Boyutları ve Pin Yapılandırması

Cihaz, bir P-LCC-6 (Plastik Bacaklı Çip Taşıyıcı) paketinde bulunur. Sağlanan boyut çizimi tipik bir SMD ayak izini gösterir. Pin yapılandırması aşağıdaki gibidir:

1. DI (Veri Girişi):Kontrol veri sinyali girişi.
2. VDD:Kontrol devresi / IC için güç kaynağı (tipik olarak 5V).
3. Anot (Pin 3 & 4):Bunlar dahili olarak bağlıdır. R, G, B LED çipleri için güç kaynağı girişi. Uygun akım sınırlayıcı dirençler üzerinden bir gerilim kaynağına bağlanmalıdır.
4. GND (Toprak):IC ve LED'ler için ortak toprak.
5. DOUT (Veri Çıkışı):Bir sonraki cihazın DI pinine zincirleme bağlantı için kontrol veri sinyali çıkışı.

Kritik Tasarım Notu:Veri sayfası açıkça uyarır: harici akım sınırlayıcı dirençlermutlakaAnot pinleri ile seri olarak uygulanmalıdır. Bunlar olmadan, anot besleme gerilimindeki hafif bir artış bile LED'ler üzerinden büyük, yıkıcı bir akım değişimine neden olabilir.

5. Lehimleme, Montaj ve Depolama Kılavuzu

5.1 Lehimleme Koşulları

Bileşen kurşunsuzdur ve IR reflow lehimlemeye uyumludur. Önerilen bir kurşunsuz sıcaklık profili sağlanmıştır:

• Ön Isıtma:150–200°C, 60–120 saniye (maksimum rampa 3°C/sn).
• Reflow:217°C üzeri, 60–150 saniye, tepe sıcaklığı maksimum 10 saniye için 260°C'yi aşmamalıdır.
• Soğutma:Maksimum soğutma hızı 6°C/sn.
• Önemli:Reflow lehimleme ikiden fazla kez yapılmamalıdır. Isıtma sırasında pakete stres uygulanmamalı ve lehimleme sonrasında PCB eğilmemelidir.

5.2 Nem Hassasiyeti ve Depolama

Cihaz, nem geçirmez bariyer torbalarında, kurutucu ile paketlenmiştir.

• Açmadan Önce:≤30°C ve ≤%90 Bağıl Nem (RH) koşullarında depolayın. Kullanıma hazır olana kadar torbayı açmayın.
• Açtıktan Sonra (Kullanım Ömrü):Bileşenler, nem geçirmez torbayı açtıktan sonraki 24 saat içinde lehimlenmelidir.
• Kurutma:Depolama süresi aşılırsa veya kurutucu nem girişini gösteriyorsa, kullanımdan önce 60°C ±5°C'de 24 saatlik bir kurutma işlemi gereklidir.

6. Paketleme ve Sipariş

Ürün, kabartmalı taşıyıcı bant üzerinde tedarik edilir ve daha sonra makaralara sarılır. Standart yüklü miktar makara başına 2000 adettir. Paketleme malzemeleri ve süreci nem geçirmez olacak şekilde tasarlanmıştır. Makara etiketlerinde Ürün Numarası (P/N), miktar (QTY) ve parti numarası (LOT No.) gibi standart tanımlayıcılar bulunur. Veri sayfası ayrıca Işık Şiddeti Sınıfı (CAT), Baskın Dalga Boyu Sınıfı (HUE) ve İleri Gerilim Sınıfı (REF) için kutulara atıfta bulunur; bu da ürünün önceden sınıflandırılmış performans derecelerinde mevcut olabileceğini gösterir.

7. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

7.1 Tipik Uygulamalar

• İç/Dış Mekan LED Video Ekranları:Entegre kontrol ve zincirleme bağlantı yeteneği nedeniyle düşük-orta çözünürlüklü tam renkli ekranlar, tabelalar ve mesaj panoları için idealdir.
• Tam Renkli LED Işık Şeritleri:Dekoratif, mimari ve eğlence aydınlatması için adreslenebilir RGB LED şeritlerini mümkün kılar.
• LED Dekoratif Aydınlatma:Renk değiştiren aydınlatma armatürleri, vurgu aydınlatması ve etkileşimli kurulumlar için uygundur.
• Oyun Dış Aydınlatması:PC kasa aydınlatması, klavye arka aydınlatması veya diğer oyun çevre birimlerinde kullanılabilir.
• Işık Kılavuzu/Arka Aydınlatma:Geniş görüş açısı ve beyaz ışık karışımı, kenardan aydınlatmalı veya doğrudan aydınlatmalı ışık kılavuzu uygulamaları için iyi bir aday yapar.

7.2 Kritik Tasarım Hususları

1. Akım Sınırlayıcı Dirençler:Bu en kritik harici bileşendir. Dirençler, maksimum akımı ayarlamak ve LED'leri korumak için her renk kanalı için Anot beslemesi ile seri olarak yerleştirilmelidir (veya tüm renkler için tek bir besleme gerilimi kullanılıyorsa ortak bir direnç). Değer, Anot besleme gerilimi (V_anot), LED ileri gerilimi (Vf, tipik eğrilerden tahmin edilir) ve istenen akım (I, tipik olarak 20mA) temel alınarak hesaplanmalıdır. R = (V_anot - Vf) / I.
2. Güç Kaynağı Ayrıştırma:IC'nin güç kaynağını stabilize etmek ve gürültüyü filtrelemek için VDD pinine yakın bir bypass kapasitörü (örneğin, 0.1µF) yerleştirilmelidir.
3. Veri Hattı Bütünlüğü:Uzun zincirler veya elektriksel gürültülü ortamlar için, temiz sinyal kenarları sağlamak amacıyla kontrolcü çıkışına küçük bir seri direnç (örneğin, 100Ω) ve/veya veri hattına bir pull-up direnci eklemeyi düşünün.
4. Termal Yönetim:Paket düşük güçlü olsa da, yüksek ortam sıcaklıkları veya üç LED'in aynı anda maksimum parlaklıkta sürülmesi güç dağılımı sınırına yaklaşabilir. Yüksek yoğunluklu dizilerde kullanılıyorsa yeterli PCB bakırı veya soğutma sağlayın.
5. Zamanlama Uyumu:Veri sinyali üreten mikrodenetleyici veya sürücü, güvenilir iletişim sağlamak için T0H, T1H ve sıfırlama zamanlama özelliklerine kesinlikle uymalıdır.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılıklar

C4516SDWN3S1, sürücü ve LED'leri entegre eder; bu da onu ayrık çözümlerden (ayrı LED + harici sürücü IC) ayırır. Temel avantajlar şunlardır:

• Basitleştirilmiş Tasarım:Bileşen sayısını, PCB ayak izini ve montaj karmaşıklığını azaltır.
• Tek Kablo Kontrolü:Ayrı saat ve veri hatları gerektiren çözümlere (örneğin, SPI) kıyasla, özellikle çoklu piksel dizilerinde kablolamayı en aza indirir.
• Entegre Form Faktörü:P-LCC-6, yaygın, kolay monte edilebilen bir SMD paketidir.
• Geniş Görüş Açısı:120° açı, daha dar ışın demetine sahip birçok LED'den üstündür; dağınık aydınlatma uygulamaları için faydalıdır.
• Potansiyel Sınırlamalar:Entegrasyon, LED performansının (dalga boyu, şiddet) seçilen sınıflara sabitlendiği anlamına gelir. Kanal başına maksimum çıkış akımı (25mA) gösterge ve dekoratif amaçlar için uygundur ancak yüksek güçlü ayrık LED'lerden daha düşük olabilir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

9.1 Bu LED'lerden kaç tanesini zincirleme bağlayabilirim?

Teorik olarak, çok büyük bir sayı, öncelikle veri yenileme hızı ile sınırlıdır. Her piksel 24 bit veri gerektirir. Veri hızı, bit başına 1.2 µs süresi ile belirlenir. N pikselden oluşan bir zinciri güncellemek için (24 * N) bit artı bir son sıfırlama darbesi (>50 µs) gerekir. 30 Hz yenileme hızı için yüzlerce piksel zincirlenebilir. Pratik sınır, uzun zincirlerde sinyal bütünlüğü ve güç dağıtımı ile belirlenir.

9.2 Harici dirençler neden kesinlikle gereklidir?

Entegre sürücü IC, her LED'in katot tarafında sabit bir akımyutar(dahili olarak bağlı). Ancak, akım değeri, Anot pini (harici olarak beslenen) ile IC'nin dahili referansı arasındaki gerilim farkı ile ayarlanır. Seri bir direnç olmadan, Anot gerilimi doğrudan akımı belirler. LED ileri gerilimi (Vf) negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir (LED ısındıkça azalır). Besleme gerilimindeki hafif bir artış veya ısınmadan kaynaklanan Vf'deki bir düşüş, akımda kontrolsüz bir artışa neden olabilir ve hızlı arızaya yol açabilir. Direnç, negatif geri besleme sağlayarak akımı stabilize eder.

9.3 DIN pinini kontrol etmek için 3.3V'luk bir mikrodenetleyici kullanabilir miyim?

Potansiyel olarak evet, ancak dikkatli olunmalıdır. VIH minimumu 2.7V'dur. 3.3V mantık yüksek seviyesi (~3.3V) bu özelliği karşılar. Ancak, gürültü marjları azalır. Temiz sinyaller sağlamak çok önemlidir. Mümkünse, sağlam bir çalışma için 5V'luk bir mikrodenetleyici veya seviye dönüştürücü kullanılması önerilir.

9.4 Elektriksel karakteristiklerde bahsedilen SET pininin amacı nedir?

Birincil veri pini DIN olsa da, giriş gerilimi özelliklerinde bir SET pinine atıf, yapılandırma için ek bir pin olabileceğini gösterir (örneğin, genel bir parlaklık veya mod ayarlama). Ana pin açıklaması yalnızca DI, VDD, Anot, GND, DOUT'u listeler. Tasarımcılar, SET pininin belirli bir varyantta mevcutsa, pin işlevselliği konusunda netlik sağlamak için sürücü IC veri sayfasının en ayrıntılı versiyonuna başvurmalıdır.

10. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Cihaz, basit bir seri giriş, paralel çıkış kaydırma yazmacı prensibi ile sabit akım yutucularının birleşimi üzerinde çalışır. 24-bit seri veri akışı, DI pinindeki zamanlama ile dahili bir kaydırma yazmacına saatlenir. Her bit, bir renk kanalı için PWM döngüsü içindeki belirli bir alt dönem için istenen açık/kapalı durumuna karşılık gelir. Tüm 24-bit çerçeve alındığında, uzun süreli bir düşük sinyal (sıfırlama) bu veriyi, çıkış akım yutucularını doğrudan kontrol eden ikinci bir yazmaç setine kilitler. Bu akım yutucuları daha sonra her renk için 8-bit değeri ile orantılı olarak her PWM periyodunun bir kısmı için açılır; bu da algılanan parlaklık ve rengi oluşturur. DOUT pini, dahili yazmaçtan kaydırılan veriyi sağlar; bu da kademeli bağlantıyı mümkün kılar.

11. Gelişim Trendleri ve Bağlam

C4516SDWN3S1 gibi cihazlar, adreslenebilir LED pazarının olgun ve maliyet açısından optimize edilmiş bir segmentini temsil eder. Bu alandaki teknoloji trendleri şunları içerir:

• Daha Yüksek Entegrasyon:Daha fazla kanalı kontrol eden sürücülere (örneğin, 4 kanallı RGBW) veya IC içinde gama düzeltme ve hata yayılımı gibi ek işlevler içeren sürücülere doğru ilerleme.
• Geliştirilmiş İletişim Protokolleri:Tek kablo basit olsa da, daha yeni protokoller daha yüksek veri hızları (WS2812B'nin 800kHz'i gibi) veya geliştirilmiş gürültü bağışıklığı (profesyonel LED panellerdeki diferansiyel sinyalleme gibi) sunar.
• Daha Yüksek Bit Derinliği:8-bit (256 seviye) PWM'den, profesyonel aydınlatmada daha pürüzsüz renk geçişleri ve yüksek dinamik aralık için kanal başına 10-bit, 12-bit veya hatta 16-bit PWM'e doğru ilerleme.
• Geliştirilmiş Termal ve Elektriksel Performans:Daha düşük gerilim düşüşleri, daha yüksek verimlilik ve daha iyi termal yollar ile daha yüksek sürekli parlaklığa izin veren tasarımlar.
• Standardizasyon:Büyük ölçekli kurulumlar için bu piksel sürücüleri ile arayüz oluşturan endüstri standardı dijital protokollerin (örneğin, DMX, Art-Net) büyümesi.

Bu bileşen, düşük maliyetli, dijital olarak adreslenebilir RGB LED'lerin ana akımında yer alır; geniş bir tüketici ve ticari uygulama yelpazesi için performans, basitlik ve maliyeti etkili bir şekilde dengeler.