SMD RGB LED LTSA-E35BCEGBW Veri Sayfası - 12mm Paket - 5V Besleme - ISELED Protokolü - Türkçe Teknik Dokümantasyon

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, zorlu otomotiv aksesuar uygulamaları için tasarlanmış yüksek performanslı, yüzey montajlı bir RGB LED modülünün teknik özelliklerini detaylandırır. Cihaz, kırmızı, yeşil ve mavi LED çiplerini, ISELED dijital iletişim protokolünü destekleyen özel bir sürücü entegresi ile birleştirir. Bu entegrasyon, hassas renk kontrolü, birden fazla birimin zincirleme bağlanması ve sıcaklık kompanzasyonu gibi gelişmiş özellikleri doğrudan LED paketi içinde mümkün kılar.

1.1 Temel Özellikler ve Avantajlar

Bu ürünün birincil avantajı, kompakt bir SMD paketinde yüksek parlaklıklı LED performansını akıllı dijital kontrol ile birleştirmesidir. Temel özellikler şunları içerir:

• Dijital Seri Arayüz:2 Mbit/s hızında çalışan, çift yönlü, yarı çift yönlü ISELED uyumlu bir seri iletişim veriyolu kullanır. Bu, her renk kanalı için hassas 8-bit parlaklık kontrolüne ve tek bir zincirde 4079'a kadar cihazın bağlanmasına olanak tanıyarak karmaşık aydınlatma sistemlerindeki kablolamayı basitleştirir.
• Entegre Akıllılık:Yerleşik sürücü entegresi, renk karıştırma için PWM üretimini gerçekleştirir ve sıcaklık algılama için entegre bir ADC'ye sahiptir. Çalışma sıcaklığı aralığı boyunca tutarlı ışık çıkışını korumak için kırmızı LED'in sürme akımına otomatik olarak kompanzasyon uygular.
• Otomotiv Dayanıklılığı:Bileşen, LED çipleri için AEC-Q102 ve sürücü entegresi için AEC-Q100 standartlarına göre kalifiye edilmiştir. JEDEC Seviye 2 nem hassasiyeti için ön koşullandırılmıştır ve kurşunsuz kızılötesi reflow lehimleme işlemleriyle uyumludur.
• Üretim için Tasarım:7 inç makaralar üzerinde 12mm bantta tedarik edilen paket, standart otomatik pick-and-place ve lehimleme ekipmanlarıyla uyumludur, yüksek hacimli üretimi kolaylaştırır.

1.2 Hedef Pazar ve Uygulamalar

Birincil hedef pazar, güvenilir performans, hassas renk kontrolü ve ağ bağlantısı gerektiren iç ve dış aksesuar aydınlatma uygulamaları için otomotiv endüstrisidir. Potansiyel kullanım alanları arasında ortam aydınlatması, durum göstergeleri ve dekoratif aydınlatma elemanları bulunur.

2. Teknik Parametreler: Derinlemesine Nesnel Analiz

2.1 Mutlak Maksimum Değerler ve Çalışma Koşulları

Çalışma limitlerini anlamak, güvenilir tasarım için kritiktir. Cihaz 4.5V ila 5.5V besleme geriliminde çalışır, nominal gerilim 5.0V'dur. Ortam çalışma sıcaklığı aralığı -40°C ila +110°C olarak belirtilmiştir, maksimum jonksiyon sıcaklığı 125°C'dir. Cihaz, 2 kV ESD dayanım gerilimi için derecelendirilmiştir (HBM, AEC-Q101-001'e göre H1C Sınıfı). Depolama -40°C ila +125°C arasında olmalıdır.

2.2 Fotometrik ve Optik Karakteristikler

Optik performans, tam parlaklık komutları altında 25°C jonksiyon sıcaklığında ölçülür. Temel metrikler şunları içerir:

• Işık Şiddeti:Bireysel renkler için tipik ışık şiddeti, Kırmızı (622 nm baskın dalga boyu) için 530 mcd, Yeşil (527 nm) için 1180 mcd ve Mavi (461 nm) için 90 mcd'dir. Üç renk de maksimumda sürüldüğünde (beyaz ışık), birleşik tipik ışık şiddeti 1800 mcd'dir.
• Renk Karakteristikleri:Beyaz ışık için tipik kromatiklik koordinatları x=0.3127, y=0.3290'dır, bu D65 beyaz noktasına karşılık gelir. Görüş açısı (2θ1/2) 120 derecedir, alan aydınlatması için uygun geniş, dağınık bir ışık deseni sağlar.
• Toleranslar:Işık şiddeti ±%10 toleransa, baskın dalga boyu ±1nm toleransa ve kromatiklik koordinatı ±0.01 toleransa sahiptir. Bunlar orta-yüksek performanslı LED'ler için standart toleranslardır.

2.3 Elektriksel ve Termal Karakteristikler

Elektriksel karakteristikler, cihazın güç tüketimini ve termal yönetim gereksinimlerini ortaya koyar.

• Akım Tüketimi:Ortalama akım çekimi renge göre değişir. Her biri maksimum parlaklıkta ayrı ayrı sürüldüğünde tipik değerler Kırmızı için 26.7 mA, Yeşil için 20.5 mA ve Mavi için 10.0 mA'dır. Sürücü entegresinin kendisi tipik olarak 1.2 mA durgun akım (I_drv) tüketir.
• Termal Direnç:LED jonksiyonundan lehim noktasına termal direnç (Rth_JS), ısı dağılımı için kritik bir parametredir. Tipik değerler Kırmızı çip için 70.3 °C/W, Yeşil için 71 °C/W ve Mavi için 61.7 °C/W'dir. Bu değerler, 16mm² bakır pedli bir FR4 alt tabaka üzerinde ölçülmüştür. Özellikle birden fazla rengi aynı anda veya yüksek ortam sıcaklıklarında sürerken, jonksiyon sıcaklığını 125°C maksimumun altında tutmak için uygun PCB termal tasarımı şarttır.

2.4 Güç Açma Sıfırlama ve İletişim Arayüzü

Cihaz, tipik eşik değeri 4.2V (min 4.0V, maks 4.4V) olan bir güç açma sıfırlama devresine sahiptir. Seri iletişim arayüzü, SIO_P ve SIO_N pinlerinde diferansiyel sinyalleme kullanır ve gerilim seviyeleri Vcc besleme aralığı (4.5V ila 5.5V) ile eşleşir.

3. Performans Eğrisi Analizi

3.1 Işık Şiddetinin Sıcaklığa Bağımlılığı

Sağlanan grafikler, her bir ana renk ve beyaz için, jonksiyon sıcaklığının bir fonksiyonu olarak bağıl ışık şiddetini (25°C'deki değere normalize edilmiş) gösterir. Önemli bir gözlem, sıcaklık arttıkça kırmızı LED şiddetindeki belirgin düşüştür; bu, AlInGaP malzemelerinin bilinen bir özelliğidir. Bu, bu düşüşü dengelemek ve renk kararlılığını korumak için kırmızı PWM görev döngüsünü ayarlayan entegre sıcaklık kompanzasyonu özelliğinin önemini vurgular.

3.2 Kromatikliğin Sıcaklığa Bağımlılığı

Ek grafikler, kromatiklik koordinatlarındaki (ΔCx, ΔCy) jonksiyon sıcaklığına bağlı kaymayı gösterir. Bu kaymalar kırmızı ve mavi kanallar için en belirgindir. Veriler, kompanzasyon olmadan çalışmadaki renk kaymasını anlamak için bir temel sağlar ve yerleşik kompanzasyonun değerini ve dijital arayüz kullanılarak sistem seviyesinde renk kalibrasyonu potansiyelini vurgular.

4. Mekanik ve Paket Bilgisi

4.1 Paket Boyutları ve Dış Hat

Cihaz bir yüzey montaj paketi kullanır. Boyut çizimi fiziksel ayak izini ve yüksekliği gösterir. Aksi belirtilmedikçe, tüm kritik boyutlar milimetre cinsinden ve genel toleransı ±0.2 mm olarak verilmiştir. Lens, geniş 120 derecelik görüş açısını elde etmek için dağınık yapıdadır.

4.2 Pin Konfigürasyonu ve İşlevi

Cihaz 8 pinli bir konfigürasyona sahiptir:

1. PRG5:Toprak (LED üretimi/testi için).
2. SIO1_N:Seri İletişim Ana Taraf, Negatif diferansiyel hat.
3. SIO1_P:Seri İletişim Ana Taraf, Pozitif diferansiyel hat.
4. GND:Toprak (Pin 4).
5. GND:Toprak (Pin 5).
6. SIO2_P:Seri İletişim Köle Taraf, Pozitif diferansiyel hat (zincirleme bağlantı için).
7. SIO2_N:Seri İletişim Köle Taraf, Negatif diferansiyel hat.
8. Vcc_5V:Entegre Devre Güç Beslemesi (5V).

Çift toprak pini (4 & 5) ve ayrı iletişim portları, sağlam güç dağıtımını ve birden fazla cihazın kolayca zincirleme bağlanmasını sağlar.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

5.1 IR Reflow Lehimleme Profili

Kurşunsuz lehimleme için J-STD-020B'ye uygun önerilen bir reflow profili sağlanmıştır. Profil, ön ısıtma, soak, reflow tepe sıcaklığı (10 saniye için maksimum 260°C) ve soğutma oranları dahil olmak üzere temel parametreleri belirtir. LED çiplerine, sürücü entegresine ve dahili tel bağlantılarına termal hasarı önlemek ve uzun vadeli güvenilirliği sağlamak için bu profile uymak çok önemlidir.

5.2 Taşıma ve Depolama Notları

Cihaz JEDEC Seviye 2 için ön koşullandırılmıştır. Bu, nem hassas bileşenlerin kurutulduğu ve bir nem alıcı ile paketlendiği anlamına gelir. Kapalı kuru torba açıldıktan sonra, bileşenler belirli bir zaman dilimi içinde (genellikle %10 RH'de 1 yıl veya daha yüksek nemde daha kısa süreler) monte edilmeli veya reflow sırasında \"popcorning\" (patlamış mısır etkisi) oluşmasını önlemek için üreticinin talimatlarına göre yeniden kurutulmalıdır.<10% RH, or shorter times at higher humidity) or be rebaked according to the manufacturer's instructions to prevent \"popcorning\" during reflow.

6. Fonksiyonel Açıklama ve Sistem Mimarisi

6.1 Dahili Blok Diyagrama Genel Bakış

Fonksiyonel blok diyagramı entegre bir sistemi ortaya koyar. Çekirdek, iletişimi, PWM üretimini ve sistem fonksiyonlarını yöneten bir \"Ana Birim\" mikrodenetleyicisidir. ISELED seri arayüzü üzerinden komutları alır. Üç bağımsız, yapılandırılabilir sabit akım havuzu, Kırmızı, Yeşil ve Mavi LED anotlarını (low-side sürüş) sürer. Entegre bir Analog-Dijital Dönüştürücü (ADC), dahili bir sensör aracılığıyla periyodik olarak cihaz sıcaklığını ölçer. Bu veri, Ana Birim tarafından kırmızı LED'in termal düşüşünü kompanze etmek için PWM görev döngüsünü dinamik olarak ayarlamak için kullanılır. ADC ayrıca diğer analog değerleri ölçmek için komutlandırılabilir. Tek Seferde Programlanabilir (OTP) kalıcı bellek, bireysel cihaz kalibrasyon verilerini (örn., LED ileri gerilim varyasyonları için) depolar ve bu veriler güç açılışında kayıtlara yüklenir.

6.2 PWM ve İletişim Protokolü

Her rengin parlaklığı, 8-bit çözünürlüklü (256 seviye) Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM) ile kontrol edilir. ISELED protokolü, bu parlaklık değerlerinin, cihaz adreslemesinin ve durum bilgilerinin (sıcaklık gibi) geri okunmasının iletimini yönetir. Çift yönlü doğası, tanısal iletişime, bir zincirdeki cihaz varlığını ve sağlığını doğrulamaya olanak tanır.

7. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

7.1 Tipik Uygulama Devreleri

Tipik bir uygulamada, ISELED transceiver'ı olan bir ana mikrodenetleyici, zincirdeki ilk LED'in SIO1_P/N pinlerine bağlanır. O LED'in SIO2_P/N pinleri, bir sonraki LED'in SIO1_P/N pinlerine bağlanır ve bu böyle devam eder. Zincirdeki tüm LED'leri beslemek için, yerel kapasitörlerle yeterince decouple edilmiş tek bir 5V güç kaynağı hattı kullanılır. PCB düzeni, düşük empedanslı toprak bağlantılarını ve cihazın toprak pinlerine ve termal pedine (ayak izinde mevcutsa) bağlı yeterli bakır alanları kullanarak uygun termal yönetimi sağlamalıdır.

7.2 Tasarım Hususları

• Termal Yönetim:Beklenen güç dağılımını hesaplayın (P = Vcc * I_toplam) ve PCB lehim noktasının üzerindeki sıcaklık artışını tahmin etmek için termal direnci (Rth_JS) kullanın. PCB tasarımının bu ısıyı etkili bir şekilde uzaklaştırabildiğinden ve Tj'yi<125°C'nin altında tutabildiğinden emin olun.
• Güç Kaynağı:5V besleme kararlı olmalı ve tüm LED zinciri için tepe akımını sağlayabilmelidir. Güç açılışında ani akımı göz önünde bulundurun.
• Sinyal Bütünlüğü:Uzun zincirler veya elektriksel olarak gürültülü ortamlar (otomotiv gibi) için, SIO hatları için diferansiyel çift yönlendirme en iyi uygulamalarını izleyin (uzunluk eşleştirme, mümkünse kontrollü empedans).

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Geleneksel analog RGB LED'lere kıyasla, bu cihaz önemli avantajlar sunar:Hassasiyet:Dijital kontrol, ileri gerilim farklılıkları ve analog sürücü toleranslarından kaynaklanan renk varyasyonlarını ortadan kaldırır.Basitlik:LED başına birden fazla PWM hattından, tüm bir zincir için tek bir diferansiyel çifte kadar kontrol hatlarının sayısını azaltır.Akıllılık:Dahili sıcaklık kompanzasyonu ve OTP'de saklanan kalibrasyon, karmaşık harici devreler olmadan tutarlı performans sağlar.Tanılama:Çift yönlü veriyolu, sistem seviyesinde sağlık izlemeye olanak tanır. Ana dezavantaj, basit PWM üretimine kıyasla dijital iletişim protokolü yazılımının artan karmaşıklığıdır.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Bu LED'lerden kaç tanesini seri olarak bağlayabilirim?

C: ISELED arayüzü üzerinden tek bir zincirleme bağlantıda 4079'a kadar cihaz bağlanabilir.

S: Sıcaklık kompanzasyonu otomatik olarak çalışır mı?

C: Evet, dahili sürücü entegresi otomatik olarak sıcaklığı ölçer ve sabit ışık şiddetini korumak için kırmızı LED'in PWM görev döngüsünü ayarlar. Bu, ana kontrolörden bağımsız bir donanım özelliğidir.

S: OTP belleğinin amacı nedir?

C: OTP, her cihaz için bireysel kalibrasyon verilerini, örneğin akım havuzları için trim değerlerini veya renk kalibrasyon katsayılarını depolar. Bu, bir üretim partisindeki tüm birimler arasında çok düzgün bir performans sağlar.

S: 5V LED ile iletişim kurmak için 3.3V'luk bir mikrodenetleyici kullanabilir miyim?

C: SIO pinleri Vcc seviyesinde (4.5-5.5V) çalışır. Doğrudan 3.3V mantık cihazına bağlantı güvenilir olmayabilir. Bir seviye kaydırıcı veya daha düşük gerilimli çalışma için tasarlanmış bir ISELED transceiver entegresi gerekli olacaktır.

10. Pratik Kullanım Senaryosu Örneği

Senaryo: Otomotif Kapı Paneli Ortam Aydınlatması.Bir tasarımcı, kapı paneli ve kol dayama boyunca çok bölgeli, renk değiştiren ortam aydınlatması uygulamak istiyor. Bu LED'i kullanarak, kapı modülünde bulunan tek bir ISELED ana cihazı tarafından kontrol edilen uzun bir LED zinciri (örneğin, 50 adet) oluşturabilirler. Her LED ayrı ayrı adreslenebilir veya gruplandırılabilir. Ana cihaz, herhangi bir renk veya dinamik aydınlatma deseni ayarlamak için komutlar gönderebilir. Entegre sıcaklık kompanzasyonu, kapı paneli güneş ışığından ısındığında bile kırmızı renk şiddetinin kararlı kalmasını sağlayarak, istenmeyen mavi/yeşile doğru renk kaymasını önler. Zincirleme kablolama, paralel RGB+sürücü çözümüne kıyasla gereken kablo sayısını büyük ölçüde azaltarak, kablo demeti tasarımını basitleştirir ve maliyet ve ağırlığı düşürür.

11. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Cihaz karma sinyal prensibiyle çalışır. Dijital çekirdek seri veriyi alır, komutları çözer ve üç bağımsız donanım PWM jeneratörü için PWM görev döngülerini tanımlayan kayıtları ayarlar. Bu PWM sinyalleri, LED'ler için sabit akım havuzu görevi gören low-side MOSFET'leri sürer. Her kanal için akım seviyesi dahili olarak sabittir (muhtemelen OTP kalibrasyonu ile ayarlanır). Analog ön uç, voltaj çıkışı ADC tarafından dijitalleştirilen sıcaklık sensörünü içerir. Dijital mantık, bu sıcaklık okumasını, önceden tanımlanmış bir kompanzasyon eğrisi uygulamak ve kırmızı PWM kayıt değerini gerçek zamanlı olarak değiştirmek için kullanır. Bu kapalı döngü kontrolü (sıcaklık algılama, sürüş ayarlama) cihaz içinde otonom olarak gerçekleşir.

12. Teknoloji Trendleri ve Bağlam

Bu ürün, LED aydınlatmadaki net bir trendin parçasıdır: analogdan dijital, akıllı düğümlere geçiş. ISELED protokolü, otomotiv aydınlatması için geliştirilmiş, SPI tabanlı adreslenebilir LED'ler (örn., WS2812B) veya Automotive Ethernet gibi diğer standartlarla rekabet eden özel bir ekosistemdir. Algılama (sıcaklık) ve işlemenin doğrudan LED paketine entegrasyonu, her bir ışık noktasının ayrı ayrı kalibre edilebildiği, izlenebildiği ve kontrol edilebildiği \"akıllı aydınlatma\"yı mümkün kılar. Bu, öngörücü bakım (LED bozulmasını tespit etme), karmaşık uyarlanabilir aydınlatma desenleri ve farklı malzemeler ve üretim partileri arasında sorunsuz renk eşleştirme gibi gelişmiş özellikleri kolaylaştırır. AEC-Q kalifikasyonuna ve sağlam iletişime odaklanma, onu otomotiv uygulamalarının zorlu elektriksel ve çevresel koşulları için uygun hale getirir; bu, gelişmiş LED teknolojisi için önemli bir büyüme alanıdır.