Gömülü IC'li SMD RGB LED - 5.0x5.0x1.6mm - 4.2-5.5V - 358mW - Beyaz Dağınık Lens - Türkçe Veri Sayfası

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, kırmızı, yeşil ve mavi (RGB) yarı iletken çipleri ile birlikte özel bir sürücü entegre devresini (IC) tek bir kompakt paket içinde birleştiren bir yüzey montaj cihazı (SMD) LED bileşeninin özelliklerini detaylandırmaktadır. Bu entegre çözüm, tasarımcılar için sabit akım uygulamalarını basitleştirmek üzere tasarlanmış olup, her renk kanalı için harici akım sınırlama dirençlerine veya karmaşık sürücü devrelerine ihtiyaç duyulmaz. Cihaz, beyaz dağınık lensli bir pakette bulunur; bu, bireysel renk çiplerinden gelen ışığı karıştırarak daha düzgün ve dağınık bir renk çıktısı oluşturur ve gösterge ile dekoratif aydınlatma uygulamaları için uygundur.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu bileşenin birincil avantajı yüksek entegrasyon seviyesidir. 8 bitlik sabit akım PWM (Darbe Genişlik Modülasyonu) sürücü IC'sini gömerek, her RGB renginin parlaklığını 256 farklı adımda hassas dijital kontrol sağlar ve 16.7 milyondan fazla renk kombinasyonu oluşturmayı mümkün kılar. Tek telli kademeli veri iletim protokolü, birden fazla birimin tek bir mikrodenetleyici pini üzerinden zincirlenmesine ve kontrol edilmesine olanak tanır, bu da çoklu LED uygulamalarında kablolama karmaşıklığını ve denetleyici G/Ç gereksinimlerini önemli ölçüde azaltır.

Bu, bileşeni özellikle çok renkli veya tam renkli aydınlatma efektleri gerektiren, alan kısıtlı ve maliyet duyarlı uygulamalar için uygun kılar. Hedef pazarları arasında, tüketici elektroniği ve ağ ekipmanlarında durum göstergeleri, ön panel arka aydınlatması, dekoratif aydınlatma şeritleri, tam renkli modüller ve kapalı alan LED video ekranları veya tabela elemanları bulunur. Paket, otomatik yerleştirme montaj ekipmanları ve standart kızılötesi (IR) yeniden akış lehimleme işlemleriyle uyumludur, yüksek hacimli üretimi kolaylaştırır.

2. Teknik Parametreler: Derinlemesine Nesnel Yorumlama

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu sınırlar altında veya bu sınırlarda çalışma garanti edilmez.

• Güç Dağılımı (P_D): 358 mW. Bu, paketin ısı olarak dağıtabileceği maksimum toplam güçtür. Bu limitin aşılması, dahili IC ve LED çiplerinin aşırı ısınma riski taşır.
• Besleme Gerilimi Aralığı (V_DD): +4.2V ila +5.5V. Gömülü IC, nominal 5V mantık beslemesi için tasarlanmıştır. Bu aralık dışında gerilim uygulamak kontrol devresine zarar verebilir.
• Toplam İleri Akım (I_F): 65 mA. Bu, Kırmızı, Yeşil ve Mavi kanallardan geçen akımların toplamının maksimum değeridir.
• Çalışma Sıcaklığı (T_a): -40°C ila +85°C. Cihazın bu ortam sıcaklığı aralığında çalışacağı garanti edilir.
• Depolama Sıcaklığı: -40°C ila +100°C. Cihaz, bu daha geniş aralıkta uygulanan güç olmadan saklanabilir.

2.2 Optik Özellikler

25°C ortam sıcaklığında (T_a) ve 5V besleme geriliminde (V_DD) tüm renk kanalları maksimum parlaklığa ayarlanarak (veri = 8'b11111111) ölçülmüştür.

• Işık Şiddeti (I_V):
  • Kırmızı (AlInGaP): 600 - 1200 mcd (Tipik)
  • Yeşil (InGaN): 1100 - 2200 mcd (Tipik)
  • Mavi (InGaN): 270 - 540 mcd (Tipik)
  Yeşil çip tipik olarak en yüksek çıktıyı gösterir, ardından kırmızı ve mavi gelir. Bu dengesizlik RGB LED'lerde yaygındır ve istenen beyaz noktaya veya belirli bir renk tonuna ulaşmak için renk karıştırma algoritmalarında dikkate alınmalıdır.
• Görüş Açısı (2θ_1/2): 120 derece. Yoğunluğun eksen üzeri değerinin yarısına düştüğü açı olarak tanımlanan bu geniş görüş açısı, beyaz dağınık lensin karakteristiğidir ve alan aydınlatması için uygun geniş, yumuşak bir ışık yayılım deseni sağlar.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d):
  • Kırmızı: 615 - 630 nm
  • Yeşil: 515 - 530 nm
  • Mavi: 455 - 470 nm
  Bu aralıklar, her bir çip tarafından yayılan ışığın ana rengini tanımlar. Belirli bir birim için bu aralıklar içindeki spesifik bölme, kesin renk koordinatlarını belirler.

2.3 Elektriksel Özellikler

Tam çalışma sıcaklığı aralığı (-40°C ila +85°C) ve besleme gerilimi aralığı (4.2V ila 5.5V) üzerinde belirtilmiştir.

• IC Kanal Başına Çıkış Akımı (I_F): 20 mA (Tipik). Gömülü sürücü IC, her bir Kırmızı, Yeşil ve Mavi LED çipine sağlanan akımı bu sabit değere göre düzenler, ileri gerilim değişimlerinden bağımsız olarak kararlı parlaklık ve renk tutarlılığı sağlar.
• Giriş Mantık Seviyeleri:
  • Yüksek Seviye Giriş Gerilimi (V_IH): Min. 2.7V ila V_DD. 3.3V ve 5V mikrodenetleyici çıkışlarıyla uyumludur.
  • Düşük Seviye Giriş Gerilimi (V_IL): 0V ila maks. 1.0V.
• IC Durgun Akımı (I_DD): 1.5 mA (Tipik). Bu, tüm LED çıkışları kapalıyken (tüm veri bitleri '0') gömülü sürücü IC'sinin kendisi tarafından tüketilen akımdır.

3. Bölme Sistemi Açıklaması

3.1 CIE Renklilik Koordinatı Bölmesi

Belge, CIE 1931 (x, y) renklilik koordinatlarına dayalı bir renk bölme tablosu sağlar. Her LED'den yayılan ışık test edilir ve spesifik bölmelere (örn., A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2, C3) kategorize edilir. Her bölme, renklilik diyagramı üzerinde dört (x, y) koordinat noktasıyla belirtilen bir dörtgen alanla tanımlanır. Bir bölme içindeki yerleşim toleransı hem x hem de y koordinatlarında +/- 0.01'dir. Bu bölme, farklı üretim partileri arasında renk tutarlılığını sağlar. Tasarımcılar, sipariş verirken bir bölme kodu belirleyerek uygulamalarında daha sıkı renk eşleştirmesi elde edebilir; bu, renk düzgünlüğünün çok önemli olduğu ekranlar veya çoklu LED kurulumları için kritiktir.

4. Performans Eğrisi Analizi

4.1 Göreceli Yoğunluk vs. Dalga Boyu (Spektral Dağılım)

Sağlanan grafik (Şekil 1), Kırmızı, Yeşil ve Mavi çipler için göreceli spektral güç dağılımını göstermektedir. Her eğri, baskın dalga boyu aralığına karşılık gelen belirgin bir tepe noktası sergiler. Kırmızı eğri ~625nm, Yeşil eğri ~525nm ve Mavi eğri ~465nm civarında merkezlenmiştir. Bu tepe noktalarının genişliği (Yarım Maksimumda Tam Genişlik) renk saflığını etkiler; daha dar tepe noktaları genellikle daha doygun renkler verir. Yeşil ve Kırmızı spektrumları arasındaki örtüşme minimaldir, bu da geniş bir renk gamı elde etmek için faydalıdır.

4.2 İleri Akım vs. Ortam Sıcaklığı Düşürme Eğrisi

Grafik (Şekil 2), izin verilen maksimum toplam ileri akım (I_F) ile ortam çalışma sıcaklığı (T_A) arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Sıcaklık arttıkça, izin verilen maksimum akım doğrusal olarak azalır. Bu düşürme, LED çiplerinin ve sürücü IC'sinin bağlantı sıcaklığının güvenli limitleri aşmasını önlemek, bu da bozulmayı hızlandırır ve ömrü kısaltır, için gereklidir. Maksimum çalışma sıcaklığı olan 85°C'de, izin verilen toplam akım, 25°C'de belirtilen 65mA mutlak maksimum değerinden önemli ölçüde daha düşüktür. Güvenilir termal tasarım için bu eğriye başvurulmalıdır.

4.3 Uzaysal Dağılım (Işık Şiddeti Deseni)

Kutupsal diyagram (Şekil 3), normalize edilmiş göreceli ışık şiddetini görüş açısının bir fonksiyonu olarak haritalar. Çizim, 120 derecelik görüş açısını doğrular ve dağınık lens tipik olan düzgün, yaklaşık Lambert-benzeri bir dağılım gösterir. Yoğunluk 0 derecede (eksen üzerinde) en yüksektir ve eksenden +/-60 dereceye doğru simetrik olarak tepe değerinin %50'sine düşer.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Boyutları ve Konfigürasyonu

Bileşen, yaklaşık 5.0mm uzunluk, 5.0mm genişlik ve 1.6mm yükseklik (tolerans ±0.2mm) genel boyutlarına sahip bir yüzey montaj paketinde bulunur. Paket, beyaz, dağınık plastik bir lense sahiptir. Bacak konfigürasyonu dört pedden oluşur:

1. VSS: Toprak (0V referansı).
2. DIN: Kontrol Veri Sinyali Girişi. Bu spesifik LED için seri veri akışını alır.
3. DOUT: Kontrol Veri Sinyali Çıkışı. Alınan veri akışını, zincirdeki bir sonraki LED'in DIN pinine iletir.
4. VDD: DC Güç Girişi (+4.2V ila +5.5V).

5.2 Önerilen PCB Bağlantı Ped Düzeni

Baskılı devre kartı (PCB) tasarımını yönlendirmek için bir lehim pedi deseni diyagramı sağlanmıştır. Bu önerilen ped boyutlarına ve aralıklarına uymak, yeniden akış sırasında uygun lehim bağlantısı oluşumunu, güvenilir elektriksel bağlantıyı ve yeterli mekanik dayanımı sağlar. Tasarım tipik olarak termal rahatlama bağlantılarını ve uygun lehim maskesi açıklıklarını içerir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 IR Yeniden Akış Lehimleme Profili

Kurşunsuz lehimleme işlemleri için J-STD-020B standardına uygun, önerilen bir kızılötesi (IR) yeniden akış profili sağlanmıştır. Profil grafiği, ön ısıtma, bekleme, yeniden akış tepe sıcaklığı ve soğutma oranları gibi ana parametreleri gösterir. Tepe sıcaklığı tipik olarak, plastik paket hasarını veya iç stresi önlemek için, bileşenin maksimum depolama sıcaklığından (100°C) belirli bir süreden fazla önemli ölçüde yüksek olmamalıdır. LED ve gömülü IC'yi termal şoka maruz bırakmadan güvenilir lehim bağlantıları elde etmek için bu profili takip etmek kritiktir.

6.2 Temizleme

Lehim sonrası temizleme gerekliyse, bileşen oda sıcaklığında etil alkol veya izopropil alkol içinde bir dakikadan daha az süreyle daldırılabilir. Belirtilmemiş veya agresif kimyasal temizleyicilerin kullanımı, plastik lens veya paket malzemesine zarar verebileceğinden yasaktır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Şerit ve Makara Özellikleri

Bileşenler, koruyucu kapak şeridi olan kabartmalı taşıyıcı şerit içinde paketlenmiş olarak, 7 inç (178mm) çapında makaralara sarılı halde tedarik edilir. Şerit genişliği 12mm'dir. Standart paketleme miktarı makara başına 1000 adettir, kısmi makaralar için minimum sipariş miktarı 500 adettir. Otomatik montaj ekipmanı besleyicileriyle uyumluluğu sağlamak için şerit cepleri ve makaranın detaylı boyutları sağlanmıştır.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Durum ve Gösterge Aydınlatması: Telekom, ağ ve endüstriyel ekipmanlarda çok renkli durum göstergeleri.
• Dekoratif ve Mimari Aydınlatma: Tüketici ürünlerinde LED şeritler, ortam aydınlatması ve renk değiştiren vurgular.
• Arka Aydınlatma: Dinamik renk efektleri ile ön panel veya logo arka aydınlatması.
• Tam Renkli Ekranlar: Düşük çözünürlüklü kapalı alan tam renkli LED ekranlarında, mesaj panolarında veya yumuşak ışık panellerinde bireysel pikseller olarak.

8.2 Tasarım Hususları

• Güç Kaynağı: Kullanılan LED sayısı için yeterli akım kapasitesine sahip temiz, regüle edilmiş bir 5V besleme sağlayın. Birçok LED aynı anda açıldığında ani akımı göz önünde bulundurun.
• Veri Sinyali Bütünlüğü: Uzun zincirler veya yüksek veri hızları için, mikrodenetleyici 3.3V'da çalışıyorsa, V_IH minimumu 2.7V olduğundan, sinyal tamponlama veya seviye kaydırmayı düşünün.
• Termal Yönetim: Akım düşürme eğrisine (Şekil 2) uyun. Özellikle yüksek parlaklık veya yüksek ortam sıcaklığı uygulamalarında, ısı emici görevi görmesi için PCB üzerinde LED pedlerinin altında ve çevresinde yeterli bakır alanı sağlayın.
• Renk Karıştırma: Yazılım veya donanım yazılımı, doğru renk karıştırma ve nötr bir beyaz nokta elde etmek için R, G ve B kanallarının farklı ışık şiddetlerini (bölüm 2.2'deki tipik değerlere göre) hesaba katmalıdır.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Bu bileşenin standart ayrık bir RGB LED ile karşılaştırıldığında temel farklılaştırıcısı, dijital PWM kontrollü entegre sabit akım sürücüsüdür. Ayrık bir RGB LED, kontrol için üç ayrı akım sınırlama direncine (veya daha karmaşık bir sabit akım havuzuna) ve üç mikrodenetleyici PWM kanalına ihtiyaç duyar. Bu entegre çözüm, sürücü devresini birleştirir, PCB üzerindeki bileşen sayısını azaltır, donanım yazılımını basitleştirir (birden fazla PWM zamanlayıcı yerine seri bir protokol kullanarak) ve ölçeklenebilir kurulumlar için kolay zincirleme sağlar. Dezavantajı, biraz daha yüksek birim maliyeti ve sabit bir akım ayarıdır (tipik olarak 20mA).

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

10.1 Bu LED'lerden kaç tanesini zincirleyebilirim?

Teorik olarak, her LED veri sinyalini yeniden ürettiği ve yeniden ilettiği için çok büyük bir sayı. Pratik limit, istenen yenileme hızı ve veri sinyali bütünlüğü tarafından belirlenir. N LED için toplam veri iletim süresi N * 24 bit * (1.2 µs ± 300ns) artı bir sıfırlama darbe süresidir. 30 fps yenileme için bu, zinciri birkaç yüz LED ile sınırlar. Uzun zincirlerde sinyal bozulması, periyodik sinyal güçlendirmesi gerektirebilir.

10.2 Bu LED'i 3.3V'luk bir mikrodenetleyici ile sürebilir miyim?

Evet, minimum 2.7V olan yüksek seviye giriş gerilimi (V_IH) özelliği, 3.3V mantık yüksek çıkışı (~3.3V) ile uyumludur. Mikrodenetleyicinin GPIO pininin DIN girişi için yeterli akımı sağlayabileceğinden emin olun. Güç kaynağı (V_DD) hala 4.2V ile 5.5V arasında olmalıdır.

10.3 Her kanal 20mA ise neden maksimum toplam akım 65mA?

Kanal başına 20mA, dahili sürücü tarafından ayarlanan tipik bir çalışma akımıdır. 65mA mutlak maksimum değeri, üç LED'in ve sürücü IC'sinin maksimum parlaklıkta aynı anda çalışmasıyla üretilen birleşik ısı göz önünde bulundurularak, tüm paket için bir stres limitidir. Düşürme eğrisi (Şekil 2), yüksek sıcaklıklarda güvenli çalışma akımının 65mA'den çok daha düşük olduğunu gösterir.

11. Pratik Kullanım Örneği

Senaryo: 16 LED'lik renk değiştiren dekoratif bir ışık halkası tasarlamak.LED'ler bir daire şeklinde düzenlenir ve zincirlenir. Tek bir 5V, 1A güç kaynağı yeterli olacaktır (16 LED * ~1.5mA IC durgun akımı + 16 LED * 3 kanal * 20mA maks. * görev döngüsü). Bir mikrodenetleyici (örn., bir Arduino veya ESP32) yalnızca ilk LED'in DIN'ine bağlı bir GPIO pinine ihtiyaç duyar. Donanım yazılımı, tüm 16 LED için 24 bitlik renk değerlerini (R, G, B için her biri 8 bit) içeren bir veri akışı oluşturur, ardından bir sıfırlama darbesi gönderir. Animasyonlar oluşturmak için bu akış sürekli olarak gönderilir. Beyaz dağınık lens, bireysel LED noktalarının düzgün bir ışık halkasına karışmasını sağlar.

12. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Cihaz, dijital seri iletişim prensibiyle çalışır. Gömülü IC, her renk kanalı için kaydırma yazmaçları ve mandallar içerir. Bir seri veri akışı, DIN pini aracılığıyla IC'ye saatlenir. Her veri biti, sabit 1.2µs'lik bir periyot içindeki yüksek bir darbenin zamanlamasıyla temsil edilir. '0' biti kısa bir yüksek darbedir (~300ns) ve '1' biti uzun bir yüksek darbedir (~900ns). Alınan ilk 24 bit, Yeşil, Kırmızı ve Mavi için 8 bitlik parlaklık değerlerine karşılık gelir (tipik olarak bu sırayla, GRB). 24 bitini aldıktan sonra, IC DOUT pininden sonraki tüm bitleri yeniden iletir, böylece verinin kademelenmesine izin verir. DIN üzerinde 250µs'den (SIFIRLAMA) daha uzun süren düşük bir sinyal, zincirdeki tüm IC'lerin aldıkları veriyi çıkış sürücülerine mandallamasına ve LED parlaklığını aynı anda güncellemesine neden olur.

13. Teknoloji Trendleri

Sürücü IC'lerinin doğrudan LED paketlerine entegre edilmesi, LED bileşen tasarımında "akıllı LED" çözümlerine doğru ilerleyen önemli bir trendi temsil eder. Bu trend, sistem karmaşıklığını azaltır, harici bağlantıları en aza indirerek güvenilirliği artırır ve daha sofistike kontrol (bireysel adreslenebilirlik gibi) sağlar. Gelecekteki gelişmeler, daha yüksek entegrasyon (mikrodenetleyiciler veya kablosuz denetleyiciler dahil), çip üzeri kalibrasyon yoluyla geliştirilmiş renk tutarlılığı, daha ince renk kontrolü için daha yüksek PWM çözünürlüğü (10-bit, 12-bit, 16-bit) ve daha sağlam büyük ölçekli kurulumlar için daha yüksek veri hızları ve hata düzeltme ile geliştirilmiş iletişim protokolleri içerebilir.