SMD RGB LED LTST-G353CEGB7W Veri Sayfası - 5.0x5.0x1.6mm - 5V - 94mW - Beyaz Dağınık Lens - İngilizce Teknik Belge

1. Ürüne Genel Bakış

LTST-G353CEGB7W, alanı kritik bir kısıt olduğu uygulamalar ve otomatik baskılı devre kartı (PCB) montajı için tasarlanmış bir yüzey montajlı cihaz (SMD) LED'dir. Bu bileşen, tek bir paket içinde kırmızı, yeşil ve mavi (RGB) yarı iletken çipler ile özel bir kontrol devresini entegre ederek, tam ve bağımsız adreslenebilir bir piksel oluşturur. İletişim cihazları, taşınabilir bilgisayarlar, ağ altyapısı, tüketici cihazları ve kapalı alan tabela veya dekoratif aydınlatma sistemleri dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere geniş bir elektronik ekipman yelpazesi için tasarlanmıştır.

1.1 Temel Özellikler ve Avantajlar

Cihaz, modern elektronik üretiminde kullanılabilirliğini ve performansını artıran birkaç temel teknolojik ve paketleme özelliği ile kendini öne çıkarır.

• Entegre Kontrol: Önemli bir avantaj, RGB LED çiplerinin 14-bit sürücü IC ile entegrasyonudur. Bu, temel kontrol için harici sürücü bileşenlerine ihtiyacı ortadan kaldırarak devre tasarımını basitleştirir ve genel malzeme listesini (BOM) azaltır.
• Yüksek Çözünürlüklü Renk Kontrolü: Her bir ana renk (Kırmızı, Yeşil, Mavi) 1024 farklı parlaklık seviyesinde (10-bit PWM) kontrol edilebilir. Bu, 1.07 milyardan (2^30) fazla renk kombinasyonu oluşturulmasına, yumuşak renk geçişlerine ve hassas renk karışımına olanak tanır.
• Gelişmiş Sürücü IC: Gömülü sürücü, sabit akımlı Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM) kontrolünü kullanır. 14-bit kontrol ikiye ayrılmıştır: 10 bit parlaklık için PWM görev döngüsüne, 4 bit ise akım seviyesinin ince ayarına ayrılmıştır; bu da ışık çıktısı ve verimlilik üzerinde ayrıntılı kontrol sağlar.
• Basitleştirilmiş Veri Arayüzü: LED ile iletişim ve birden fazla birimin zincirleme bağlanması, tek telli bir seri protokol (SPI uyumlu) ile sağlanır. Bu, ana mikrodenetleyiciden gereken kontrol hatlarının sayısını en aza indirir.
• Veri Bütünlüğü Özelliği: Cihaz, kesme noktası sürekli iletimini (Bypass işlevi) destekler. Bir LED zincirinde bir LED arızalandığında, veri sinyali onu atlayabilir, böylece dizideki kalan LED'lerin doğru çalışmaya devam etmesini sağlar ve sistem güvenilirliğini artırır.
• Üretime Hazır Olma Durumu: Bileşen, standart otomatik al ve yerleştir ekipmanlarıyla uyumlu, 7 inç çapında makaralara sarılı 12mm şerit üzerinde tedarik edilir. Ayrıca, JEDEC Nem Duyarlılık Seviyesi 4'e ön koşullandırma dahil olmak üzere kurşunsuz kızılötesi (IR) reflow lehimleme işlemleri için niteliklidir.
• Çevresel Uyumluluk: Ürün, ilgili çevre düzenlemelerine uygundur.

1.2 Hedef Uygulamalar ve Pazarlar

Küçük form faktörü, entegre zeka ve tam renk yeteneğinin kombinasyonu, bu LED'i çeşitli uygulamalar için uygun kılar:

• Durum ve Gösterge Aydınlatması: Telekomünikasyon ekipmanlarında, ofis otomasyon cihazlarında, ev aletlerinde ve endüstriyel kontrol panellerinde çok renkli durum geri bildirimi sağlamak.
• Ön Panel ve Arka Aydınlatma: Dinamik, özelleştirilebilir renklerle düğmelerin, logoların veya ekranların aydınlatılması.
• Dekoratif ve Mimari Aydınlatma: Ortam veya vurgu aydınlatması için LED şeritlerde, modüllerde, yumuşak ışıklarda ve lambalarda kullanılır.
• Kapalı Mekan Gösterim Elemanları: Tam renkli modüller veya bireysel piksel kontrolünün gerekli olduğu düzensiz video ekranlar için yapı taşları.

2. Teknik Parametreler: Derinlemesine Nesnel Yorumlama

Bu bölüm, veri sayfasında belirtilen temel performans parametrelerinin detaylı bir analizini sunar.

2.1 Optik Özellikler

Optik performans standart koşullar altında (Ta=25°C, VDD=5V) ölçülür. Cihaz, tek tek renk çiplerinden gelen ışığı karıştırmak ve tekdüze bir görünüm elde etmek için beyaz dağınık bir lens kullanır.

• Işık Şiddeti (I_V): Tipik eksenel ışık şiddeti renk çipine göre değişir. Yeşil çip en parlak olanıdır (330-700 mcd), ardından Kırmızı (130-300 mcd) ve sonra Mavi (50-180 mcd) gelir. Bu değerler, fotopik (insan gözü) tepkisini simüle eden bir filtre ile ölçülen ışık çıkışını temsil eder.
• Görüş Açısı (2θ_1/2): Cihaz, 120 derecelik geniş bir görüş açısına sahiptir. Bu, ışık şiddetinin eksen üzerindeki değerinin yarısına düştüğü tam açı olarak tanımlanır ve eksen dışı görünürlüğün iyi olduğunu gösterir.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d): Bu parametre, her bir çipin algılanan rengini tanımlar. Belirtilen aralıklar şunlardır: Kırmızı: 618-630 nm, Yeşil: 520-535 nm, Mavi: 463-475 nm. Tepe emisyon dalga boyu toleransı ±1 nm'dir ve bu, cihazdan cihaza tutarlı renk üretimini sağlar.

2.2 Elektriksel ve Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerlere uyulması, güvenilir çalışma ve kalıcı hasarın önlenmesi için kritik öneme sahiptir.

• Absolute Maximum Ratings:
  • Güç Harcaması (P_D): 94 mW. Bu değerin aşılması aşırı ısınmaya yol açabilir.
  • Besleme Gerilimi (V_DD): +4.2V ila +5.5V. Dahili IC, nominal 5V besleme için tasarlanmıştır.
  • Toplam İleri Akım (I_F): 17 mA. Bu, üç çipin tamamı için maksimum toplam akımdır.
  • Çalışma Sıcaklığı: 0°C ila +85°C.
  • Depolama Sıcaklığı: -40°C ila +100°C.
• Elektriksel Özellikler (Tipik @ V_DD=5V):
  • IC Renk Başına Çıkış Akımı: Genellikle her bir R, G veya B kanalı için 5 mA. Bu sabit akım sürücüsü, küçük voltaj dalgalanmalarından bağımsız olarak kararlı renk çıkışı sağlar.
  • Logic Giriş Seviyeleri: Yüksek seviyeli giriş voltajı (V_IH) 0.7*V'dir_DD (genellikle 5V beslemede 3.3V). Düşük seviyeli giriş voltajı (V_IL) 0.3*V'dir_DD. Bu, onu hem 5V hem de 3.3V mikrodenetleyici mantığı ile uyumlu hale getirir.
  • IC Bekleme Akımı: Tüm LED çıkışları kapalıyken yaklaşık 0.2 mA, bekleme modunda düşük güç tüketimini gösterir.

2.3 Termal Hususlar

Veri sayfası, termal direnci açıkça detaylandırmasa da, lehimleme profili ve depolama koşulları aracılığıyla kritik termal yönetim yönergeleri sağlar. Maksimum 94 mW güç dağılımı ve çalışma sıcaklığı aralığı, termal çalışma penceresini tanımlar. Özellikle maksimum parlaklık ve akımda, sürekli çalışma sırasında bağlantı sıcaklığını güvenli sınırlar içinde tutmak için yeterli termal rahatlatma ile uygun PCB düzeni gereklidir.

3. Binning Sistemi Açıklaması

Veri sayfası, renk tutarlılığını sağlamak için bir CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) kromatiklik sınıflandırma tablosu içerir.

• Renk Sınıflandırması: LED'ler, CIE 1931 renk uzayı diyagramındaki ölçülen kromatiklik koordinatlarına (x, y) göre (A, B, C, D) sınıflarına ayrılır. Her sınıf, diyagram üzerinde bir dörtgen ile tanımlanır. Bir sınıf içindeki yerleşim toleransı hem x hem de y koordinatlarında ±0.01'dir. Bu sınıflandırma işlemi, algılanan renkleri neredeyse aynı olan LED'leri gruplandırır; bu, yan yana kullanılan birden fazla LED'de görünür renk uyumsuzluklarını önlemek için hayati önem taşıyan uygulamalar için çok önemlidir.
• Yorumlama: A ve B grupları, karışık beyaz ışık (difüzör lens aracılığıyla) için renk uzayının belirli bir bölgesini kapsarken, C ve D grupları bitişik bir bölgeyi kapsar. Tasarımcılar, üretim serileri için daha sıkı bir renk eşleşmesi garanti etmek amacıyla bir grup kodu belirtebilir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, temel ilişkileri grafiksel olarak gösteren tipik performans eğrilerine atıfta bulunur. Sağlanan metinde belirli grafikler yer almamakla birlikte, bunların standart içeriği aşağıda analiz edilmektedir.

• Relative Luminous Intensity vs. Forward Current (I-V Curve): Bu eğri, her bir LED çipine sağlanan ileri akım arttıkça ışık çıkışının nasıl arttığını gösterir. Entegre sabit akım sürücüsü nedeniyle bu ilişki esas olarak dahili olarak yönetilir, ancak eğri, çip/sürücü kombinasyonunun verimliliğini gösterir.
• Göreceli Işık Şiddeti vs. Ortam Sıcaklığı: Bu, ortam (veya jonksiyon) sıcaklığı arttıkça ışık çıkışının azalmasını gösteren kritik bir eğridir. LED verimliliği sıcaklıkla azalır, bu nedenle bu grafik, tasarımcıların sıcak ortamlardaki termal performansı ve potansiyel ışık kaybını anlamasına yardımcı olur.
• Spektral Güç Dağılımı: Bu grafik, her bir renk çip için dalga boyu spektrumu boyunca yayılan ışık şiddetini gösterecek, LED'lerin karakteristik dar emisyon zirvelerini ve spesifik baskın dalga boylarını sergileyecektir.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Boyutları ve Konfigürasyonu

Cihaz, endüstri standardı bir SMD ayak izine uygundur. Ana boyutlar yaklaşık olarak 5,0 mm uzunluk, 5,0 mm genişlik ve 1,6 mm yüksekliktir (tolerans ±0,2 mm). Hassas PCB pad deseni tasarımı için orijinal veri sayfasında ayrıntılı bir boyut çizimi sağlanmıştır.

5.2 Pin Konfigürasyonu ve İşlevi

6 pinli cihazın pin yapısı şu şekildedir:

1. VCC: Dahili IC için güç kaynağı girişi. VDD'ye bağlanabilir.
2. VDD: Ana DC güç girişi (4.2-5.5V).
3. DOUT: Bir sonraki LED'in DIN'ine zincirleme bağlantı için kontrol veri sinyali çıkışı.
4. DIN: Bir mikrodenetleyiciden veya önceki LED'den gelen kontrol veri sinyali girişi.
5. VSS: Toprak bağlantısı.
6. FDIN: Yardımcı veri sinyal girişi (işlev belirli kontrol modlarına özgü olabilir).

5.3 Önerilen PCB Bağlantı Pedi

Güvenilir lehimleme ve mekanik stabilite sağlamak için önerilen bir lehim pedi düzeni sunulmuştur. Bu düzen tipik olarak, lehimleme ve çalışma sırasında ısıyı yönetmek için termal rahatlama bağlantılarını ve martı kanadı veya benzeri bacaklar için doğru boyutlandırılmış pedleri içerir.

6. Lehimleme, Montaj ve Taşıma Kılavuzları

6.1 IR Reflow Lehimleme Profili

Kurşunsuz lehimleme için J-STD-020B standardına uygun detaylı bir reflow profili sağlanmıştır. Bu profil, kritik parametreleri belirtir:

• Ön Isıtma: Flux'ı aktive etmek ve termal şoku en aza indirmek için kademeli bir sıcaklık artışı.
• Islatma Bölgesi: Bileşenin ve kartın düzgün şekilde ısınmasını sağlamak için bir sıcaklık platosu.
• Yeniden Akış Bölgesi: Genellikle 240°C ile 260°C arasında bir tepe sıcaklığı, LED paketine veya dahili bileşenlere zarar vermeden güvenilir lehim bağlantıları oluşturmak için sıvılaşma sıcaklığının üzerindeki süre (TAL) dikkatlice kontrol edilir.
• Soğutma Hızı: Lehimin katılaşması ve stresin en aza indirilmesi için kontrollü bir soğutma.

6.2 Depolama ve Nem Hassasiyeti

Cihaz neme karşı hassastır. Orijinal nem geçirmez torbasında kurutucu ile mühürlendiğinde, ≤30°C ve ≤%70 RH koşullarında depolandığında raf ömrü bir yıldır. Açıldıktan sonra bileşenler ≤30°C ve ≤%60 RH koşullarında depolanmalıdır. Orijinal torbanın dışında uzun süreli depolama için, kurutucu içeren kapalı bir kap kullanın. Ortam havasına 96 saatten fazla maruz kalan bileşenler, lehimleme sırasında \"popcorning\" veya tabakalanmayı önlemek için reflow öncesinde bir kurutma işlemi (yaklaşık 60°C'de 48 saat) gerektirir.

6.3 Temizleme

Lehim sonrası temizlik gerekliyse, yalnızca belirtilen çözücüleri kullanın. Oda sıcaklığında etil alkol veya izopropil alkole bir dakikadan kısa süre daldırılması önerilir. Sert veya belirtilmemiş kimyasallar plastik lensi ve paketi hasara uğratabilir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

• Standart Paketleme: Bileşenler, 7 inç (178 mm) çapındaki makaralara sarılmış, 12 mm genişliğinde kabartmalı taşıyıcı bant üzerinde tedarik edilir.
• Makara Başına Miktar: Tam makara başına 1500 adet.
• Minimum Order Quantity (MOQ): Kısmi miktarlar için en az 500 adet sipariş verilebilir.
• Packaging Standards: ANSI/EIA-481 spesifikasyonlarına uygundur. Banttaki boş cepler koruyucu bir üst kapak bandı ile kapatılmıştır.

8. Uygulama Tasarımı Hususları

8.1 Tipik Uygulama Devreleri

Ana uygulama, birden fazla LED'in zincirleme bağlanmasını içerir. Bir mikrodenetleyiciden gelen tek bir veri hattı, ilk LED'in DIN'ine bağlanır. Onun DOUT'u bir sonrakinin DIN'ine bağlanır ve bu şekilde devam eder. Tüm LED'lere, voltajın özellikle uzun zincirlerin sonunda IR düşüşü meydana gelebileceği yerlerde 4.2-5.5V aralığında kalmasını sağlayarak, 5V güç kaynağı (uygun yerel ayrıştırma kapasitörleri ile, örn. 100nF) sağlanmalıdır. Uzun zincirlerde veya gürültülü ortamlarda empedans uyumu için veri hattına seri bir direnç gerekebilir.

8.2 Veri İletim Protokolü

İletişim, yüksek hızlı, tek telli, sıfırlama tabanlı bir protokol kullanır. Her bit, 1.2µs (±160ns) periyodu içinde yüksek bir darbe olarak iletilir.

• Mantık '0': T_0H (yüksek süre) = 300ns ±80ns, T_0L (düşük zaman) = 900ns.
• Mantık '1': T_1H = 900ns ±80ns, T_1L = 300ns.
• Data Frame: LED başına 42 bit (muhtemelen her bir R, G ve B kanalı için 14 bit).
• Reset: Veri hattında 50µs'den uzun süren düşük bir sinyal (RES), alınan verileri çıkış yazmaçlarına kilitler ve entegre devreyi zincirdeki ilk LED için yeni bir kare almak üzere hazırlar.

8.3 Termal ve Güç Yönetimi

Tasarımcılar toplam güç dağılımını hesaplamalıdır. Tipik olarak renk başına 5mA ve 5V besleme ile, tam beyazda üç rengi de açık olan bir LED, maksimum 94mW değerinin altında olan 75mW'a (5V * 15mA) kadar güç dağıtabilir. Ancak, yoğun dizilerde toplam ısı önemli olabilir. Uzun vadeli güvenilirlik için, PCB'de yeterli bakır alanı, olası hava akışı ve yüksek ortam sıcaklıklarında parlaklığın düşürülmesi temel hususlardır.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Harici sabit akım sürücüleri ve çoklama devreleri gerektiren ayrık RGB LED'lere kıyasla, bu cihaz önemli ölçüde entegrasyon sunarak tasarım karmaşıklığını, bileşen sayısını ve kart alanını azaltır. Diğer adreslenebilir LED'lere (örneğin, APA102 veya eski WS2812 gibi farklı bir protokol kullananlar) karşı, LTST-G353CEGB7W'nin 14-bit kontrolü (10-bit PWM + 4-bit akım), tipik 8-bit (256 seviye) alternatiflerinden daha ince renk çözünürlüğü ve gri tonlama kontrolü sağlar. Hata toleransı için entegre baypas fonksiyonu aynı zamanda tüm adreslenebilir LED'lerde bulunmayan ayırt edici bir güvenilirlik özelliğidir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S1: VCC ve VDD pinleri arasındaki fark nedir?
A1: Her ikisi de entegre devrenin dahili güç girişleridir. Birlikte bağlanabilirler. Veri sayfası, dahili olarak benzer olduklarını, tasarım esnekliği sağladıklarını ve hassas uygulamalarda gürültü izolasyonu için kullanılabileceklerini önermektedir.

Q2: Bu LED'i 3.3V'luk bir mikrodenetleyici ile sürebilir miyim?
A2: Evet, veri girişi (DIN) için. V_IH minimum 0.7*V'dir_DD. V ile_DD=5V, V_IH Minimum 3.5V'dir. 3.3V çıkışı alt sınırda olabilir. Çalışabilir, ancak güvenilirlik için veri hattı için 5V'ye bir seviye dönüştürücü önerilir. Güç kaynağı V_DD yine de 4.2-5.5V olmalıdır.

S3: Kaç LED'i zincirleme bağlayabilirim?
C3: Sınır, öncelikle veri yenileme hızı ve güç kaynağı tarafından belirlenir. Her LED 42 bit veri gerektirir. Uzun bir zincir için, istenen yenileme hızından (örneğin, 60Hz) önce tüm LED'ler için veri iletme süresi sayıyı sınırlayabilir. Elektriksel olarak, DOUT bir sonraki LED'in DIN'ini doğrudan sürebilir. Zincir boyunca voltaj düşüşünü önlemek için güç sağlam bir şekilde dağıtılmalıdır.

Q4: FDIN piminin amacı nedir?
A4: Veri sayfasında yardımcı veri girişi olarak listelenmiştir. Kesin işlevi, gelişmiş kontrol modları, fabrika testi veya belirli denetleyici özellikleriyle uyumluluk için olabilir. Standart tek telli zincirleme bağlantı için, tipik olarak bağlantısız bırakılır veya uygulama notlarında belirtildiği gibi VDD'ye veya VSS'ye bağlanır.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örnekleri

Örnek 1: Durum Göstergesi Paneli: Bir ağ yönlendiricisinde 10 LED'den oluşan bir küme kullanılabilir. Her birine bağlantı durumu, trafik aktivitesi veya sistem uyarılarını göstermek için benzersiz bir renk atanabilir. Tek veri hattı kontrolü, 30 ayrı RGB LED'i çoğullamaya kıyasla kablolamayı basitleştirir.

Örnek 2: Dekoratif LED Şerit Prototipi: Özel bir aydınlatma projesi için, 50 adet LED esnek bir PCB şeridine lehimlenebilir. Küçük bir mikrodenetleyici (örneğin, ESP32) veri akışını oluşturarak animasyonlar, renk geçişleri ve müzik görselleştirmesi sağlayabilir. Geniş görüş açısı, eşit aydınlatma sağlar.

Örnek 3: Gösterge Paneli Arka Aydınlatması: Düşük hacimli bir endüstriyel cihazda, bu LED'ler göstergeler veya düğmeler için kullanıcı tarafından özelleştirilebilir arka aydınlatma sağlayarak son kullanıcının renk temaları seçmesine olanak tanır. Sabit akım sürücü, seçilen renkten bağımsız olarak tutarlı parlaklık sağlar.

12. Operational Principle Introduction

The device operates on a straightforward principle. An external microcontroller sends a serial data stream containing brightness information for the red, green, and blue channels. The integrated driver IC receives this data, stores it in internal registers, and then uses constant current sources to drive each LED chip. The brightness of each chip is controlled by rapidly switching its current on and off (PWM) at a frequency high enough to be imperceptible to the human eye (>200Hz). The duty cycle of this PWM (the proportion of 'on' time) determines the perceived brightness. The 4-bit current adjustment allows scaling the maximum current for each color, enabling white point calibration. The light from the three monochromatic chips mixes within the white diffused lens, producing the final composite color.

13. Teknoloji Trendleri ve Bağlam

LTST-G353CEGB7W, SMD LED'lerin evriminde, özellikle "akıllı" veya "adreslenebilir" LED'ler kategorisinde olgun bir aşamayı temsil eder. Bu alandaki eğilim, daha yüksek entegrasyon, daha büyük kontrol çözünürlüğü (kanal başına 8-bit'ten 16-bit veya daha yükseğe geçiş), gelişmiş güç verimliliği (daha düşük ileri voltajlar, daha yüksek ışık etkinliği) ve daha hızlı ve gürültüye karşı daha dayanıklı gelişmiş iletişim protokollerine doğrudur. Ayrıca, ışık çıkışını korurken veya artırırken küçültmeye yönelik bir çaba ve daha canlı ekranlar için daha geniş renk gamına sahip LED'lerin geliştirilmesi söz konusudur. Entegre 14-bit sürücüsü ve güvenilir tek telli arayüzü ile bu cihaz, endüstrinin akıllı ve bağlantılı cihazlar için daha basit, daha yüksek performanslı ve daha güvenilir aydınlatma çözümlerine yönelik itişi ile uyumludur.