SMD RGB LED 12-23C Veri Sayfası - 8mm Şerit - 5V Besleme - 256 Gri Ton PWM Kontrolü - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

12-23C, üç ayrı LED çipini (Kırmızı, Yeşil, Mavi) özel bir 3 kanallı sabit akım sürücü entegresi ile birleştiren kompakt bir yüzey montaj cihazıdır (SMD). Bu entegrasyon, tek bir minyatür pakette tam renk yeteneği ve hassas dijital kontrol sağlar. Ana avantajı, harici sürücü devrelerinin karmaşıklığı olmadan canlı, dinamik kontrollü renk aydınlatması gerektiren uygulamalar için yüksek yoğunluklu PCB tasarımlarına olanak tanımasıdır.

Temel işlevsellik, seri dijital veri sinyalini kabul eden bir entegre devre tarafından yönlendirilir. Bu sinyal, renk başına 256 farklı gri ton seviyesine izin veren 24 bit veri (renk kanalı başına 8 bit) içerir ve bu da 16 milyondan fazla olası renk kombinasyonu ile sonuçlanır. Cihaz, 8mm şerit üzerinde paketlenir ve 7 inç çapında makaralar üzerinde tedarik edilir, bu da yüksek hızlı otomatik yerleştirme montaj ekipmanlarıyla tam uyumlu olmasını sağlar.

2. Teknik Özellikler Detaylı İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Çalışma her zaman bu sınırlar içinde kalmalıdır.

• Besleme Gerilimi (VDD):+3.8V ila +5.5V. Bu, dahili sürücü entegresinin mantık ve kontrol devreleri için gerilim aralığıdır.
• Çıkış Gerilimi (VOUT):Maksimum 17V. Bu değer, LED anotlarına bağlı dahili sürücünün çıkış transistörlerinin gerilim dayanım kapasitesi ile ilgilidir.
• Giriş Gerilimi (VIN):-0.5V ila VDD+0.5V. Dijital giriş pinleri (DIN) için geçerlidir. Bunun aşılması giriş koruma yapılarına zarar verebilir.
• Elektrostatik Deşarj (ESD):2000V (İnsan Vücut Modeli). Orta düzeyde ESD korumasını gösterir; uygun kullanım prosedürleri hala önerilir.
• Çalışma Sıcaklığı (Topr):-20°C ila +70°C. Güvenilir çalışma için ortam sıcaklığı aralığı.
• Depolama Sıcaklığı (Tstg):-40°C ila +90°C.
• Lehimleme Sıcaklığı:Cihaz, 10 saniye boyunca 260°C tepe sıcaklığına sahip reflow lehimleme veya 3 saniye boyunca 350°C'de el lehimlemesi için derecelendirilmiştir.

2.2 Önerilen Çalışma Koşulları

Bunlar, optimum ve garanti edilmiş performans için koşullardır.

• Besleme Gerilimi (VDD):5.0V (Tipik). Cihaz, 5V mantık beslemesi için tasarlanmıştır.
• Giriş Mantık Seviyeleri:
  • Yüksek Seviye Giriş Gerilimi (VIH): Minimum 0.7*VDD. Bir sinyalin mantık '1' olarak tanınması için bu seviyenin üzerinde olmalıdır.
  • Düşük Seviye Giriş Gerilimi (VIL): Maksimum 0.3*VDD. Bir sinyalin mantık '0' olarak tanınması için bu seviyenin altında olmalıdır.
• Yayılma Gecikmesi (TPLZ):Maksimum 300 ns. Bu, bir veri sinyalinin DIN pininden DOUT pinine yayılması için zaman gecikmesidir, zincirleme konfigürasyonlarda maksimum veri iletim hızını belirlemek için çok önemlidir.
• Çıkış Düşüş Süresi (TTHZ):R/G/B çıkış kanalları için maksimum 20 µs. Bu, PWM anahtarlama karakteristiklerini etkiler.
• Giriş Kapasitansı (CI):Maksimum 15 pF. DIN pininin sunduğu kapasitif yük.

2.3 Elektro-Optik Karakteristikler

Her renk çipi için 5mA ileri akım (IF) ve 25°C ortam sıcaklığında (Ta) ölçülmüştür.

• Işık Şiddeti (Iv):
  • Kırmızı (RS): Tipik değerler, belirli sınıfa bağlı olarak 22.5 mcd ila 72.0 mcd arasında değişir.
  • Yeşil (GH): Tipik değerler 45.0 mcd ila 140.0 mcd arasında değişir.
  • Mavi (BH): Tipik değerler 18.0 mcd ila 57.0 mcd arasında değişir.
• Görüş Açısı (2θ1/2):130 derece (Tipik). Bu geniş görüş açısı, beyaz dağınık reçine lensin karakteristiğidir.
• Tepe Dalga Boyu (λp):
  • Kırmızı: 632 nm
  • Yeşil: 518 nm
  • Mavi: 468 nm
• Baskın Dalga Boyu (λd):Algılanan renk dalga boyu.
  • Kırmızı: 617.5 nm ila 629.5 nm
  • Yeşil: 525.0 nm ila 540.0 nm
  • Mavi: 464.5 nm ila 476.5 nm
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):
  • Kırmızı: 20 nm
  • Yeşil: 35 nm
  • Mavi: 25 nm

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Cihaz, bir üretim partisi içinde renk ve parlaklık tutarlılığını sağlamak için temel optik parametrelere göre sınıflara ayrılır.

3.1 Işık Şiddeti Sınıflandırması

Her renk çipi ayrı ayrı sınıflandırılır. Sınıf kodu (örneğin, M2, N1, P2), IF=5mA'da minimum ve maksimum ışık şiddeti aralığını tanımlar. Örneğin, P1 sınıfındaki bir Kırmızı çipin şiddeti 45.0 ila 57.0 mcd arasındadır. Veri sayfası, Kırmızı (RS), Yeşil (GH) ve Mavi (BH) için detaylı tablolar sağlar. Işık şiddeti için ±%11 tolerans uygulanır.

3.2 Baskın Dalga Boyu Sınıflandırması

Şiddete benzer şekilde, baskın dalga boyu da renk noktasını kontrol etmek için sınıflandırılır. Örneğin, 'Y' sınıfındaki bir Yeşil çipin baskın dalga boyu 525.0 nm ila 530.0 nm arasındadır. Veri sayfası her üç renk için tablolar sağlar. Baskın dalga boyu için ±1nm tolerans belirtilmiştir.

4. Performans ve Zamanlama Analizi

4.1 Zamanlama Dalga Formu ve İletişim Protokolü

Cihaz, tek telli, seri iletişim protokolü kullanır. Veriler, sinyalin yükselen kenarında saatlenir. Protokol, her biri belirli yüksek süre (T1H, T0H) ve düşük süre (T1L, T0L) gereksinimlerine sahip iki mantık seviyesini tanımlar: '0' kodu ve '1' kodu.

• T0H:300 ns ±80 ns (0 kodu, yüksek seviye süresi).
• T0L:900 ns ±80 ns (0 kodu, düşük seviye süresi).
• T1H:900 ns ±80 ns (1 kodu, yüksek seviye süresi).
• T1L:300 ns ±80 ns (1 kodu, düşük seviye süresi).
• RES (Sıfırlama Süresi):>50 µs. DIN üzerinde bu süreden daha uzun süren düşük bir sinyal, dahili kaydırmalı yazmacı sıfırlar ve veriyi çıkışa kilitler.

Yirmi dört bit veri sırayla iletilir: tipik olarak Yeşil için 8 bit, Kırmızı için 8 bit ve Mavi için 8 bit (GRB sırası). Birden fazla cihaz için veriler, bir cihazın DOUT'undan bir sonrakinin DIN'ine zincirlenebilir.

4.2 Uygulama Devresi

5V sistem için, veri sayfası, AVDD (güç) ve GND pinleri arasına, gürültüyü en aza indirmek ve kararlı çalışmayı sağlamak için mümkün olduğunca cihaza yakın konumlandırılmış 0.1 µF bir ayrıştırma kondansatörü yerleştirilmesini önerir. Dahili sürücü sabit akım tipindedir; ancak, mutlak maksimum değerler, aşırı akım durumlarını önlemek için uygulanan drenaj gerilimine (LED anotundaki, VDD'den yüksek olan gerilim) bağlı olarak harici akım sınırlayıcı dirençlerin gerekebileceğini gösterir. Belirli direnç değerleri, hedef LED akımı ve o akımdaki LED çiplerinin ileri gerilimi tarafından belirlenir.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

Cihazın kompakt bir SMD ayak izi vardır. Boyut çizimi, gövde boyutunu ve bağlantı konfigürasyonunu gösterir. Belirtilmemiş tüm toleranslar ±0.1mm'dir. Pin çıkışı aşağıdaki gibidir:

1. DIN:Seri kontrol sinyali için Veri Girişi.
2. GND:Hem veri hem de güç için ortak toprak.
3. DOUT:Bir sonraki cihaza zincirleme için Veri Çıkışı.
4. AVDD:Güç kaynağı girişi, +5V'a bağlayın.

5.2 Paketleme Özellikleri

Cihaz, neme dayanıklı paketleme ile tedarik edilir.

• Taşıyıcı Şerit:7 inç çapında bir makara üzerinde 8mm genişliğinde şerit. Her makara 2000 adet içerir.
• Nem Hassasiyeti:Bileşenler neme duyarlıdır (muhtemelen MSL 3 veya benzeri). Önlemler şunları içerir:
  • Torba açılmadan önce depolama: ≤30°C / ≤%90 RH.
  • Torba açıldıktan sonra raf ömrü: ≤30°C / ≤%60 RH'de 24 saat.
  • Kullanılmayan parçalar, raf ömrü aşılırsa nem alıcı ile yeniden torbalanmalıdır.
  • Nem alıcı göstergesi doygunluğu gösteriyorsa veya depolama süresi aşıldıysa kurutma gerekir.
• Makara ve Şerit Boyutları:Makara, taşıyıcı şerit cepleri ve kapak şeridi için detaylı çizimler sağlanmıştır.
• Etiket Bilgisi:Makara etiketi, Müşteri Parça Numarası (CPN), Ürün Numarası (P/N), Miktar (QTY) ve Işık Şiddeti (CAT), Dalga Boyu (HUE) ve İleri Gerilim (REF) için özel Sınıflandırma kodları alanlarını içerir.

6. Lehimleme, Montaj ve Kullanım Kılavuzu

6.1 Lehimleme Süreci Uyumluluğu

12-23C, 10 saniyeye kadar 260°C tepe sıcaklığına sahip profili takip ederek hem kızılötesi hem de buhar fazı reflow lehimleme süreçleriyle uyumludur. Ayrıca 3 saniye boyunca 350°C'de el lehimlemesi için derecelendirilmiştir. Ürün kurşunsuzdur ve RoHS, EU REACH ve halojensiz standartlara (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm) uygundur.

6.2 Kritik Kullanım Önlemleri

• Aşırı Akım Koruması:Her LED renk kanalı ile seri olarak harici akım sınırlayıcı dirençlerin kullanılması zorunludur. LED ileri gerilimi negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir, yani sıcaklık arttıkça akım artar. Dirençler olmadan, besleme geriliminde veya bağlantı sıcaklığında küçük bir artış bile termal kaçak ve cihaz arızasına yol açabilir.
• ESD Önlemleri:2000V HBM için derecelendirilmiş olsa da, montaj ve kullanım sırasında standart ESD kullanım prosedürleri takip edilmelidir.
• Termal Yönetim:Maksimum çalışma bağlantı sıcaklığı, sürücü entegresi ve LED çipleri ile sınırlıdır. Özellikle LED'leri daha yüksek akımlarla sürerken, ısıyı dağıtmak için GND pedi için yeterli PCB bakır alanı (termal rahatlama) kullanılmalıdır.

7. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• İç/Dış Mekan LED Video Ekranları:Küçük boyutu, entegre sürücüsü ve zincirleme yeteneği nedeniyle ince aralıklı ekranlar için idealdir.
• Tam Renk LED Işık Şeritleri:Adreslenebilir, programlanabilir RGB aydınlatma şeritleri sağlar.
• LED Dekoratif Aydınlatma:Mimari aydınlatma, tabelalar ve ortam aydınlatması.
• Arka Aydınlatma:Dinamik renk istenen gösterge panelleri, anahtarlar, LCD'ler ve semboller için.
• Telekomünikasyon Ekipmanları:Durum göstergeleri ve tuş takımı arka aydınlatması.

7.2 Tasarım Hususları

• Güç Kaynağı:Temiz, regüle edilmiş bir 5V kaynak kullanın. 0.1µF ayrıştırma kondansatörü gürültü bağışıklığı için kritiktir.
• Veri Hattı Bütünlüğü:Uzun zincirler veya yüksek hızlı veri için, iz empedansını ve zil sesini azaltmak için sürücü çıkışına yakın bir seri direnç ihtiyacını göz önünde bulundurun.
• Akım Ayarlama:Harici direnç değerini (Rext) şu formülü kullanarak hesaplayın: Rext = (Vdrain - Vf_led - Vds_sat) / Iled_target. Burada Vdrain anot besleme gerilimidir (<17V), Vf_led hedef akımdaki LED ileri gerilimidir, Vds_sat sürücü çıkış transistörü doygunluk gerilimidir (sürücü entegresi veri sayfasından, mevcutsa) ve Iled_target istenen LED akımıdır (örneğin, ölçümler için 5mA).
• Renk Tutarlılığı:Düzgün renk gerektiren uygulamalar için, tedarikçiden sıkı sınıflandırma kodları (CAT ve HUE) belirtin.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

12-23C'nin temel farklılaşması, LED çiplerinin ve sürücü entegresinin entegrasyonudur. Ayrı bir sürücü entegresi ile ayrık LED'ler kullanmaya kıyasla, bu çözüm şunları sunar:

• Azaltılmış Bileşen Sayısı:Yerleştirilecek ve lehimlenecek daha az parça.
• Daha Küçük Ayak İzi:Daha yüksek yoğunluklu tasarımlara olanak tanır.
• Basitleştirilmiş PCB Yerleşimi:Merkezi bir entegreden uzak LED'lere yüksek akımlı sürücü izleri yönlendirmeye gerek yoktur.
• Dijital Kontrol Basitliği:Tek bir veri hattı rengi ve parlaklığı kontrol eder, ayrı kanalların analog PWM kontrolüne kıyasla mikrodenetleyici pin sayısını ve yazılım karmaşıklığını azaltır.
• Zincirleme:Işık şeritleri gibi doğrusal diziler için kablolamayı basitleştirir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Kullanabileceğim maksimum veri hızı nedir?

C: Sınırlayıcı faktör, yayılma gecikmesi (maks. 300ns) ve T0H/T1H için zamanlama gereksinimleridir. Veri periyodu için muhafazakar bir tahmin yaklaşık 1.2µs'dir ('0' için T0H+T0L), bu da yaklaşık 833 kHz'lik bir veri hızına karşılık gelir. Ancak, kareler arasındaki sıfırlama süresi (50µs) etkin yenileme hızını azaltacaktır.

S: LED'leri 5mA'dan fazla akımla sürebilir miyim?

C: Veri sayfası yalnızca 5mA'daki özellikleri belirtir. Daha yüksek akımlarla sürmek, ışık çıkışını artıracak ancak aynı zamanda güç dağılımını, bağlantı sıcaklığını artıracak ve ömrü azaltabilir. Maksimum akım, sürücü entegresinin kapasitesi ve LED'in kendi derecelendirmeleri ile sınırlıdır, ki bunlar burada tam olarak detaylandırılmamıştır. Derecelendirme ve termal analiz esastır.

S: Harici direnç değerini nasıl hesaplarım?

C: Bölüm 7.2'de açıklandığı gibi. LED Vf eğrisine (genellikle veri sayfasındaki tipik değerlerden tahmin edilir) ve anot beslemenizin gerilimine (Vdrain) ihtiyacınız vardır. Yaygın bir Vdrain 12V'dur. 5mA'da Kırmızı LED için örnek: Eğer Vf_kırmızı ≈ 2.0V ve Vds_sat ≈ 0.6V ise, o zaman R = (12V - 2.0V - 0.6V) / 0.005A = 1880 Ω. En yakın standart değeri kullanın.

S: Tepe dalga boyu ile baskın dalga boyu arasındaki fark nedir?

C: Tepe dalga boyu (λp), LED'in spektral güç dağılım eğrisindeki en yüksek noktadaki dalga boyudur. Baskın dalga boyu (λd), LED'in algılanan rengiyle eşleşen saf tek renkli bir ışığın dalga boyudur. λd, renk karıştırma ve ekran uygulamaları için daha alakalıdır.

10. Çalışma Prensipleri

Cihaz basit bir prensiple çalışır. Dahili bir kaydırmalı yazmaç, DIN pininde seri veri alır. Bu veri, giriş sinyalinin zamanlamasına göre bit bit saatlenir. 24 bit alındıktan sonra, DIN üzerinde RES süresinden (50µs) daha uzun süren düşük bir sinyal, bu veriyi bir tutma yazmacına kilitler. Tutma yazmacının değeri, her biri bir renk kanalı (Kırmızı, Yeşil, Mavi) için olmak üzere üç ayrı darbe genişlik modülasyonu (PWM) jeneratörünü kontrol eder. Her 8-bit değer (0-255), karşılık gelen PWM jeneratörünün görev döngüsünü ayarlar, böylece zaman içinde her LED çipinin ortalama akımını ve dolayısıyla parlaklığını kontrol eder. İnsan gözü bu hızlı yanıp sönmeyi entegre eder ve ayarlanabilir yoğunlukta sabit bir renk olarak algılar. DOUT pini, giriş veri akışının tamponlanmış bir kopyasını sağlar, bu da sınırsız sayıda sonraki cihaza sorunsuz bir şekilde zincirlenmeye olanak tanır.