SMD RGB LED 19-C47 Veri Sayfası - 8-bit PWM Kontrolü - 5V Besleme - Tam Renk - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

19-C47, üç ayrı LED çipini (Kırmızı, Yeşil, Mavi) özel bir 3 kanallı sabit akım sürücü IC'si ile entegre eden kompakt bir yüzey montaj cihazıdır (SMD). Bu entegrasyon, hassas renk karıştırma ve kontrol sağlayarak, canlı, programlanabilir tam renk çıktısı gerektiren uygulamalar için kilit bir bileşen haline gelir. Temel avantajı, minyatür boyutu, entegre sürücü sayesinde basitleştirilmiş harici devre ihtiyacı ve her renk kanalı için gelişmiş 8-bit darbe genişlik modülasyonu (PWM) kontrolünün birleşiminde yatar.

1.1 Temel Özellikler ve Avantajlar

• Entegre Sürücü:Temel renk karıştırma için harici PWM kontrolörlere ihtiyaç duyulmadan, doğrusal 8-bit PWM kontrollü 3 kanallı bir LED sürücü içerir.
• Yüksek Renk Derinliği:Her RGB çipi 256 gri ton seviyesi (8-bit) ile kontrol edilebilir, bu da 16 milyondan fazla olası renk (256^3) sağlar.
• Kompakt SMD Paketi:Geleneksel bacaklı LED'lerden önemli ölçüde daha küçüktür, daha yüksek kart yoğunluğu, azaltılmış nihai ürün boyutu ve otomatik yerleştirme montajına uygunluk sağlar.
• Uygunluk:Ürün kurşunsuzdur, RoHS, EU REACH ve halojensiz standartlarına (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm) uygundur.
• İşlem Uyumluluğu:Standart kızılötesi ve buhar fazı reflow lehimleme işlemleriyle uyumluluk için tasarlanmıştır.

1.2 Hedef Uygulamalar

Bu bileşen, dinamik, tam renkli aydınlatma ve ekran gerektiren uygulamalar için tasarlanmıştır.

• İç ve dış mekan tam renkli LED video ekranları ve tabelalar.
• Dekoratif LED aydınlatma şeritleri ve mimari aydınlatma.
• Gösterge panelleri, anahtarlar ve semboller için arka aydınlatma.
• Telekomünikasyon ekipmanlarında durum göstergeleri ve arka aydınlatma.
• Genel tam renkli aydınlatma uygulamaları.

2. Teknik Özellikler ve Derinlemesine Analiz

2.1 Mutlak Maksimum Değerler ve Çalışma Koşulları

Bu parametreler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Önerilen koşullar dahilinde çalışmak güvenilir performans sağlar.

• Besleme Gerilimi (VDD):Mutlak maksimum aralık +4.2V ila +5.5V'dir. Önerilen tipik çalışma gerilimi 5.0V'dur. 5.5V'u aşmak dahili sürücü IC'sine zarar verebilir.
• Giriş Gerilimi (VIN):Lojik giriş pinleri (DIN) -0.5V ile VDD+0.5V arasında tutulmalıdır. Güvenilir lojik yüksek tanıma için tipik gerilim 3.3V'dur, lojik düşük ise 0.3*VDD'nin altında olmalıdır (5V VDD'de tipik olarak 1.5V).
• ESD Koruması:2000V İnsan Vücudu Modeli (HBM) için derecelendirilmiştir. Bu temel işleme koruması sağlasa da, montaj sırasında uygun ESD önlemleri alınması hala gereklidir.
• Sıcaklık Aralıkları:Çalışma sıcaklığı -20°C ila +70°C'dir. Depolama sıcaklığı -40°C ila +90°C arasındadır. Lehimleme profili kritiktir: reflow lehimleme tepe sıcaklığı 10 saniye için 260°C'yi, el lehiminde ise 3 saniye için 350°C'yi aşmamalıdır.

2.2 DC Elektriksel Karakteristikler

Ta=25°C, VDD=5V'da ölçülmüştür, bu karakteristikler cihazın statik koşullardaki elektriksel davranışını tanımlar.

• Besleme Akımı (IDD):Tüm LED çıkışları kapalıyken (PWM görev döngüsü %0) sürücü IC'sinin tipik akım tüketimi 2.5 mA'dir. Bu, boşta akımdır.
• Lojik Seviye Eşikleri:Giriş gerilim seviyelerini doğrular: VIH (Yüksek) tipik olarak 3.3V, VIL (Düşük) ise maksimum 0.3*VDD'dir.

2.3 Zamanlama ve Veri İletişim Protokolü

Cihaz, 24-bit veri (her Kırmızı, Yeşil ve Mavi kanal için 8 bit) almak için seri bir iletişim protokolü kullanır. Hatasız veri iletimi için zamanlama çok önemlidir.

• Yüksek Hızlı Mod Zamanlaması:
  • T0H (0 kodu, yüksek süre): 300ns ±80ns.
  • T0L (0 kodu, düşük süre): 900ns ±80ns.
  • T1H (1 kodu, yüksek süre): 900ns ±80ns.
  • T1L (1 kodu, düşük süre): 300ns ±80ns.
  • RES (Sıfırlama süresi): Veriyi kilitlemek için 50µs'den fazla düşük sinyal olmalıdır.
• Veri Formatı:Tek bir cihaz için 24 bit veri sırayla gönderilir: tipik olarak G7-G0, R7-R0, B7-B0 (sıra değişebilir, protokol detaylarını kontrol edin).
• Zincirleme:Birden fazla cihaz zincirlenebilir. Bir cihazın DOUT pini, bir sonrakinin DIN pinini besler. Kendi 24 bitini aldıktan sonra, cihaz sonraki bitleri otomatik olarak DOUT'a iletir.
• Tasarım Notları:
  • Sinyal bütünlüğünü iyileştirmek için veri hattında bir RC filtresi ve bir çekme/yönlendirme direnci (R1, önerilen 10kΩ ila 100kΩ) önerilir.
  • Kararlı güç kaynağı ve gürültü bağışıklığı için VDD pinine yakın bir 0.1µF bypass kondansatörü yerleştirilmelidir.

3. Elektro-Optik Karakteristikler ve Sınıflandırma Sistemi

Bu parametreler, LED çiplerinin ışık çıkışını ve renk özelliklerini, ileri akım (IF) 5mA ve Ta=25°C'de ölçerek tanımlar.

3.1 Optik Performans

• Işık Şiddeti (Iv):Tipik ışık çıkışı renk çipine göre değişir:
  • Kırmızı (RS): 70 mcd (min 28.5, maks 180).
  • Yeşil (GH): 180 mcd (min 140, maks 360).
  • Mavi (BH): 40 mcd (min 28.5, maks 72).
• Görüş Açısı (2θ1/2):Geniş 120 derecelik görüş açısı, geniş ışık dağılımı gerektiren uygulamalar için uygundur.
• Dalga Boyu:
  • Tepe Dalga Boyu (λp): Kırmızı ~632nm, Yeşil ~518nm, Mavi ~468nm.
  • Baskın Dalga Boyu (λd): Kırmızı 617.5-629.5nm, Yeşil 525-540nm, Mavi 465-475nm.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):Kırmızı ~20nm, Yeşil ~35nm, Mavi ~25nm.

3.2 Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Üretimde renk tutarlılığını sağlamak için LED'ler ışık şiddetine göre sınıflara ayrılır. Tasarımcılar, bir dizide tek tip görünüm için gerekli sınıf kodlarını belirtmelidir.

• Kırmızı (RS) Sınıfları:N (28.5-45 mcd), P (45-72 mcd), Q (72-112 mcd), R (112-180 mcd).
• Yeşil (GH) Sınıfları:R2 (140-180 mcd), S1 (180-225 mcd), S2 (225-285 mcd), T1 (285-360 mcd).
• Mavi (BH) Sınıfları:N (28.5-45 mcd), P (45-72 mcd).

Toleranslar:Işık şiddetinde ±%11 tolerans, baskın dalga boyunda ise bir sınıf içinde ±1nm tolerans vardır.

4. Mekanik, Paketleme ve Montaj Bilgileri

4.1 Paket Boyutları ve Pin Yapısı

Cihaz kompakt bir SMD paketinde gelir. Önerilen pad düzeni bir başlangıç noktasıdır ve belirli üretim süreçleri için optimize edilmelidir.

• Pin Fonksiyonları:
  1. DOUT:Bir sonraki cihazın DIN'ine zincirleme için veri çıkışı.
  2. VDD:Güç kaynağı girişi (+5V). Yerel bir 0.1µF bypass kondansatörü gerektirir.
  3. DIN:PWM kontrol verisi için seri veri girişi.
  4. GND:Güç ve veri için ortak toprak.

4.2 Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

• Reflow Profili:Tepe sıcaklığı 10 saniye için 260°C'yi aşmayan standart profillerle uyumludur.
• Akım Sınırlama: Kritik:Entegre sürücü, PWM girişine dayalı olarak LED'ler için sabit akım kontrolü sağlar. Ancak, harici besleme gerilimi (VDD) regüle edilmelidir. Hafif bir aşırı gerilim, sürücü ve LED'ler üzerinden büyük bir akım artışına neden olarak anında yanmaya yol açabilir. Uygun gerilim regülasyonu esastır.

4.3 Nem Hassasiyeti ve Depolama

Bu bir nem hassas cihazdır (MSD).

• Açmadan Önce:Kapalı nem geçirmez torbayı ≤30°C ve ≤%90 RH'de saklayın.
• Açtıktan Sonra:"Kullanım ömrü" ≤30°C ve ≤%60 RH'de 168 saattir (7 gün). Bu süre içinde kullanılmazsa, kullanılmayan parçalar nem alıcı ile yeniden torbalanmalıdır.
• Kurutma:Kullanım ömrü aşılırsa veya nem göstergesi kartı nem girişi gösteriyorsa, reflow sırasında "patlamış mısır" hasarını önlemek için lehimlemeden önce kurutma gereklidir.

4.4 Paketleme Özellikleri

• Şerit ve Makara:7 inç çapında makaralarda 8mm genişliğinde şeritte paketlenmiştir. Her makara 2000 adet içerir.
• Etiket Bilgileri:Makaradaki etiketler Ürün Numarasını (P/N), miktarı (QTY) ve Işık Şiddeti Sıralaması (CAT), Renk Özelliği/Dalga Boyu Sıralaması (HUE) ve İleri Gerilim Sıralaması (REF) için kritik sınıflandırma kodlarını içerir.

5. Uygulama Tasarım Hususları ve SSS

5.1 Tipik Uygulama Devresi

Temel bir uygulama, 5V regüleli bir güç kaynağı, hassas seri protokolü oluşturabilen dijital bir G/Ç pinine sahip bir mikrodenetleyici (MCU) ve LED'i içerir. MCU'nun G/Ç pini ilk LED'in DIN'ine bağlanır. Birden fazla LED için zincirlenirler. Her cihazda VDD ve GND arasına bir 0.1µF seramik kondansatör yerleştirilir. Veri hattına MCU yakınında seri bir direnç (örn., 100Ω ila 470Ω) sinyal yankılanmasını azaltmak için konulabilir, ancak veri sayfası bir RC filtresi önermektedir.

5.2 Tasarım Hususları

• Güç Kaynağı:İyi regüle edilmiş bir 5V kaynak kullanın. Dalgalanma ve gürültü renk tutarlılığını ve veri bütünlüğünü etkileyebilir.
• Veri Hattı Bütünlüğü:Uzun kablolar veya zincirdeki çok sayıda cihaz için sinyal bozulması meydana gelebilir. Sağlam iletişim için tampon çipleri veya diferansiyel sürücüler kullanmayı düşünün.
• Termal Yönetim:Sürücü akımı yönettirken, LED'ler ısı üretir. Yüksek görev döngüsü çalışması veya yüksek ortam sıcaklıkları için, eklem sıcaklığını sınırlar içinde tutmak için yeterli PCB bakırı veya soğutma sağlayın.
• Renk Kalibrasyonu:Sınıflandırma varyasyonları nedeniyle, profesyonel ekran uygulamaları için, tüm piksellerde tek tip beyaz nokta ve renk gamı elde etmek için 8-bit PWM kontrolü kullanılarak bir renk kalibrasyon adımı gerekli olabilir.

5.3 Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

• S: LED kanalı başına maksimum akım nedir?C: Veri sayfası, dahili sürücü tarafından sürüldüğünde LED'ler için sabit bir ileri akım (IF) belirtmez. Işık çıkışı IF=5mA'da belirtilmiştir, bu muhtemelen sürücünün her kanal için ayarlanmış akımıdır. Sürücünün sabit akım tasarımı LED'leri korur, ancak mutlak maksimum VDD değeri aşılmamalıdır.
• S: Bu LED'i 3.3V'luk bir mikrodenetleyici ile sürebilir miyim?C: Evet. Lojik yüksek giriş gerilimi (VIH) tipik olarak 3.3V'dur, bu da 3.3V lojik ile uyumludur. Ancak, LED sürücüsünün doğru çalışması için VDD beslemesinin 5V'da kalmasını sağlayın.
• S: Kaç LED'i zincirleyebilirim?C: Sınır, veri yenileme hızı ve sinyal bütünlüğü tarafından belirlenir. Her cihaz küçük bir yayılma gecikmesi ekler. Cihaz başına 24-bit veri akışı ve bir hedef yenileme hızı (örn., 60Hz) için maksimum sayıyı hesaplayabilirsiniz. 800kbps saat hızı ile statik aydınlatma için yüzlerce cihaz zincirlenebilir, ancak video için yüksek yenileme hızları gerektiğinden sayı daha düşüktür.
• S: Neden bir bypass kondansatörü zorunludur?C: Sürücü IC'si, LED'lere yüksek frekanslarda (PWM) akım anahtarlar. Bu, VDD hattında ani akım artışlarına neden olur. Yerel 0.1µF kondansatör bu yüksek frekanslı akımı yerel olarak sağlayarak, IC'yi sıfırlayabilecek veya titremeye neden olabilecek gerilim düşüşlerini önler ve elektromanyetik girişimi (EMI) azaltır.

6. Teknik Karşılaştırma ve Trendler

6.1 Temel LED'lerden Farkı

19-C47'nin temel farklılaştırıcısı entegre sürücüsüdür. Üç harici akım sınırlama direnci ve harici bir PWM kontrolörü (örn., üç PWM pinli bir MCU'dan) gerektiren ayrık bir RGB LED ile karşılaştırıldığında, bu cihaz tasarımı basitleştirir. Yalnızca tek bir veri hattı ve güç gerektirir, büyük diziler için MCU pin sayısını ve yazılım karmaşıklığını büyük ölçüde azaltır. Dezavantajı, biraz daha yüksek bileşen maliyeti ve seri protokolü yönetme ihtiyacıdır.

6.2 Çalışma Prensibi

Cihaz, PWM verisi için seri girişli, paralel çıkışlı kaydıraç prensibiyle çalışır. 24-bit veri kelimesi dahili bir kaydırağa saatlenir. Bu kaydıraç, her renk için ayrı 8-bit PWM üreteçlerini kontrol eder. PWM üreteçleri, ilgili LED çiplerini süren sabit akım kaynaklarını modüle eder. İnsan gözü hızlı açma/kapama darbelerini bütünleştirerek, her ana renk için belirli bir parlaklık seviyesi algılar ve bu da nihai rengi oluşturmak için karışır.

6.3 Sektör Trendleri

Adreslenebilir LED'lerdeki trend, daha yüksek entegrasyon, daha yüksek veri hızları ve geliştirilmiş renk performansı yönündedir. 8-bit PWM'in (bu cihaz gibi) halefleri genellikle daha pürüzsüz karartma ve daha iyi renk doğruluğu (düşük parlaklık titremesi veya renk kaymasını ortadan kaldırmak) için 16-bit veya daha yüksek PWM özelliklerine sahiptir. Protokoller daha hızlı ve daha sağlam hale gelmektedir (örn., Manchester kodlaması veya diferansiyel sinyalleme kullanarak). Ayrıca, sürücü IC'si içinde global parlaklık kontrolü ve sıcaklık telafisi dahil etme yönünde bir hareket vardır. 19-C47, birçok ana akım tam renkli aydınlatma ve ekran uygulaması için olgun, uygun maliyetli bir çözümü temsil eder.