Entegre IC'li SMD RGB LED - Sabit Akım Kontrolü - 5V - 65mA - Beyaz Dağınık Lens - Türkçe Teknik Veri Sayfası

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, tek bir paket içinde kontrol devresi ve RGB çiplerini entegre eden bir yüzey montaj RGB LED bileşeninin özelliklerini detaylandırır. Bu entegre tasarım, harici sürücü devresine ihtiyaç duymadan sabit akım çalışması sağlayan, tam ve bağımsız adreslenebilir bir piksel noktası oluşturur. Cihaz, otomatik PCB montajı için tasarlanmış olup, geniş bir elektronik ekipman yelpazesinde yer kısıtlı uygulamalar için uygundur.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu bileşenin temel avantajı hepsi bir arada tasarımıdır. 8-bit sürücü IC'si gömülü olarak, kırmızı, yeşil ve mavi çiplerin her biri için sabit akım PWM kontrolü sağlar. Bu, her bir ana rengin 256 parlaklık seviyesine ulaşmasını ve 16.7 milyondan fazla farklı rengin oluşturulmasını mümkün kılar. Birden fazla birim arasındaki sinyal iletimi, tek telli zincirleme portu ile basitleştirilmiştir. Temel özellikler arasında RoHS uyumluluğu, otomatik yerleştirme ekipmanları ile uyumlu paketleme ve kızılötesi reflow lehimleme işlemlerine uygunluk yer alır. Hedef uygulamaları telekomünikasyon, ofis otomasyonu, ev aletleri, endüstriyel ekipmanlar, durum göstergeleri, ön panel arka aydınlatma, tam renkli modüller, dekoratif aydınlatma ve kapalı alan video ekranlarını kapsar.

2. Teknik Parametreler: Derinlemesine Nesnel Yorum

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihazın bu limitlerin ötesinde çalıştırılması kalıcı hasara neden olabilir. Mutlak maksimum değerler, 25°C ortam sıcaklığında (Ta) belirtilmiştir.

• Güç Dağılımı (P):358 mW. Bu, paketin dağıtabileceği maksimum toplam güçtür.
• Besleme Gerilimi Aralığı (VDD):+4.2V ila +5.5V. Gömülü IC'nin düzgün çalışması için bu regüle edilmiş gerilim aralığı gereklidir.
• Toplam DC İleri Akım (IF):65 mA. Bu, birleşik RGB çiplerine sağlanabilecek maksimum toplam akımdır.
• Çalışma Sıcaklığı Aralığı:-40°C ila +85°C.
• Depolama Sıcaklığı Aralığı:-40°C ila +100°C.

2.2 Optik Özellikler

Optik performans, Ta=25°C, VDD=5V ve tüm renk kanalları maksimum parlaklığa (8'b11111111) ayarlanmışken ölçülür.

• Işık Şiddeti (Iv):
  • Kırmızı (AlInGaP): 340 mcd (Min), 800 mcd (Maks)
  • Yeşil (InGaN): 600 mcd (Min), 1500 mcd (Maks)
  • Mavi (InGaN): 150 mcd (Min), 360 mcd (Maks)
• Görüş Açısı (2θ1/2):120 derece (Tipik). Bu, ışık şiddetinin eksenel şiddetin yarısı olduğu tam açıdır.
• Baskın Dalga Boyu (λd):
  • Kırmızı: 615 nm ila 630 nm
  • Yeşil: 520 nm ila 535 nm
  • Mavi: 460 nm ila 475 nm

2.3 Elektriksel Özellikler

Elektriksel parametreler, -20°C ila +70°C ortam sıcaklığı aralığı ve 4.2V ila 5.5V besleme gerilimi (VDD) aralığı üzerinde belirtilmiştir.

• IC Çıkış Akımı (IF):Renk kanalı başına 20 mA (Tipik) (Kırmızı, Yeşil, Mavi ayrı ayrı). Bu, gömülü sürücü tarafından ayarlanan sabit akımdır.
• Giriş Gerilim Seviyeleri:
  • Yüksek Seviye Giriş Gerilimi (VIH): DIN ve diğer kontrol pinleri için 2.7V min ila VDD maks.
  • Düşük Seviye Giriş Gerilimi (VIL): 0V min ila 1.0V maks.
• IC Çalışma Akımı (IDD):Tüm LED verileri '0' (kapalı durum) olarak ayarlandığında 1.5 mA (Tipik).

2.4 Veri Aktarım Zamanlaması

Gömülü IC, belirli bir seri iletişim protokolü kullanır. Bir bit için toplam periyot (TH + TL) 1.2μs ±300ns'dir.

• T0H (0 kodu, yüksek süre):300 ns ±150ns
• T0L (0 kodu, düşük süre):900 ns ±150ns
• T1H (1 kodu, yüksek süre):900 ns ±150ns
• T1L (1 kodu, düşük süre):300 ns ±150ns
• RES (Sıfırlama süresi):>250 μs. DIN üzerinde bu süreden daha uzun süren düşük bir sinyal, IC'yi sıfırlar.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Ürün, renk tutarlılığını sağlamak için CIE renklilik koordinatı tabanlı bir sınıflandırma sistemi kullanır. Sınıflar, CIE 1931 (x, y) renklilik diyagramındaki dörtgenlerle tanımlanır. Sağlanan tablo, dört köşe noktasının (Nokta1'den Nokta4'e) (x, y) koordinatları ile birlikte sınıf kodlarını (A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2, C3) listeler. Bir sınıf içindeki her CIE (x, y) koordinatı için tolerans +/- 0.01'dir. Bu sistem, tasarımcıların bir dizi veya ekranda tek tip renk görünümü elde etmek için aynı sınıf kodundan LED'ler seçmesine olanak tanır.

4. Performans Eğrisi Analizi

4.1 Bağıl Yoğunluk - Dalga Boyu

Spektral dağılım grafiği, üç rengin emisyon tepe noktalarını gösterir. Kırmızı LED (AlInGaP teknolojisi kullanarak) 615-630nm aralığında baskın bir dalga boyuna sahiptir. Yeşil ve Mavi LED'ler (InGaN teknolojisi kullanarak) sırasıyla 520-535nm ve 460-475nm aralıklarında tepe noktalarına sahiptir. Eğriler, renk saflığını ve kanallar arasındaki potansiyel örtüşmeyi anlamaya yardımcı olur.

4.2 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı Düşürme Eğrisi

Bu grafik, LED için izin verilen maksimum ileri akımın ortam sıcaklığının bir fonksiyonu olarak gösterir. Sıcaklık arttıkça, aşırı ısınmayı önlemek ve güvenilirliği sağlamak için izin verilen maksimum akım doğrusal olarak azalır. Bu, termal yönetim tasarımı için kritik bir grafiktir.

4.3 Uzaysal Dağılım (Işık Şiddeti - Açı)

Kutupsal diyagram, bağıl ışık şiddetini görüş açısının bir fonksiyonu olarak betimler. 120 derecelik görüş açısına sahip simetrik, geniş ışın deseni, "beyaz dağınık" lens tanımını doğrular ve gösterge ve arka aydınlatma uygulamaları için uygun geniş ve eşit bir aydınlatma sağlar.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

5.1 Paket Boyutları ve Pin Konfigürasyonu

Bileşen bir yüzey montaj cihazıdır. Veri sayfası detaylı bir boyut çizimi içerir. Aksi belirtilmedikçe tüm boyutlar milimetre cinsinden olup standart tolerans ±0.2 mm'dir. Pin konfigürasyonu aşağıdaki gibidir:

1. VDD:DC güç girişi (+4.2V ila +5.5V).
2. DIN:Kontrol veri sinyali girişi.
3. VSS: Ground.
4. DOUT:Kontrol veri sinyali çıkışı (bir sonraki LED'in DIN'ine zincirleme bağlantı için).

5.2 Önerilen PCB Yüzey Montaj Pad Düzeni

PCB için, montaj sırasında uygun lehimleme ve mekanik stabiliteyi sağlamak amacıyla önerilen bir lehim yüzeyi deseni (footprint) sağlanmıştır. İyi bir lehim bağlantısı güvenilirliği elde etmek için bu öneriyi takip etmek esastır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

6.1 IR Reflow Lehimleme Profili

Kurşunsuz işlemler için J-STD-020B'ye uygun detaylı bir reflow lehimleme profili grafiği sağlanmıştır. Kritik parametreleri belirtir: ön ısıtma, bekleme, reflow tepe sıcaklığı ve soğutma oranları. LED paketine ve dahili IC'ye termal hasar vermekten kaçınmak için bu profile uymak çok önemlidir.

6.2 Temizleme

Lehimleme sonrası temizlik gerekliyse, LED yalnızca normal sıcaklıkta etil alkol veya izopropil alkol içinde bir dakikadan daha kısa süre batırılmalıdır. Belirtilmemiş kimyasal temizleyicilerin kullanımı, paket malzemesine zarar verebileceğinden yasaktır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Cihaz, otomatik pick-and-place makineleri ile uyumlu bir şerit ve makara formatında tedarik edilir.

• Şerit Boyutları:12mm şerit genişliği.
• Makara Boyutu:7 inç (178mm) çap.
• Makara Başına Miktar:4000 adet.
• Minimum Paketleme Miktarı:Kalan partiler için 500 adet.
• Kapak Bandı:Boş bileşen yuvaları üst kapak bandı ile kapatılır.
• Şartname:Paketleme ANSI/EIA 481 standartlarına uygundur.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Durum Göstergeleri & Arka Aydınlatma:Tüketici elektroniği, ağ ekipmanları ve endüstriyel panellerde çok renkli durum ışıkları için idealdir.
• Dekoratif & Mimari Aydınlatma:Tam renk yeteneği ve zincirleme özelliği nedeniyle renk değiştiren LED şeritler, ortam aydınlatması ve vurgu aydınlatması için uygundur.
• Düşük Çözünürlüklü Ekranlar:Tam renkli modüller, yumuşak ışık lambaları ve düzensiz kapalı alan video ekranları (örn. medya cepheleri, sanat enstalasyonları) oluşturmak için kullanılabilir.

8.2 Tasarım Hususları

• Güç Kaynağı:4.2V-5.5V aralığında kararlı, regüle edilmiş bir 5V besleme sağlayın. VDD pini yakınında ani akım ve ayrıştırma kapasitörlerini göz önünde bulundurun.
• Veri Sinyali Bütünlüğü:Seri veri sinyali için kesin zamanlama gereksinimlerini (T0H, T1H vb.) koruyun. Uzun zincirler veya gürültülü ortamlar için sinyal tamponlama veya seviye kaydırma düşünün.
• Termal Yönetim:Akım düşürme eğrisine uyun. Özellikle üç kanalı da uzun süre yüksek parlaklıkta sürerken, ısı dağılımı için PCB üzerinde yeterli bakır alanı sağlayın.
• ESD Koruması:İşleme ve nihai uygulama sırasında veri ve güç hatlarında standart ESD koruma önlemleri uygulayın.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Harici sabit akım sürücüler veya dirençler gerektiren geleneksel ayrık RGB LED'lere kıyasla, bu entegre çözüm önemli avantajlar sunar:

• Basitleştirilmiş Tasarım:Bileşen sayısını, PCB kapladığı alanı ve tasarım karmaşıklığını azaltır.
• Üstün Renk Tutarlılığı:Gömülü IC, her bir çipe kesin, kararlı sabit akım sağlar; bu da dirençle sınırlandırılmış tasarımlara kıyasla birimler arasında ve zaman içinde daha tutarlı renk çıktısına yol açar.
• Yüksek Çözünürlüklü Karartma:Renk başına 8-bit PWM (256 adım), pürüzsüz renk karıştırma ve karartmaya izin vererek profesyonel aydınlatma efektlerini mümkün kılar.
• Zincirleme Bağlantı Yeteneği:Tek telli zincirleme protokolü, büyük diziler için kablolamayı basitleştirir ve uzun bir LED zincirini kontrol etmek için yalnızca bir mikrodenetleyici GPIO pini gerektirir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Gömülü IC'nin amacı nedir?

C: Her renk kanalı için dahili olarak sabit akım sürüşü ve PWM karartma kontrolü sağlar, böylece harici akım sınırlayıcı bileşenlere ihtiyacı ortadan kaldırır ve mikrodenetleyici kontrolünü basitleştirir.

S: Bir zincire kaç LED bağlayabilirim?

C: Teorik olarak, her LED veri sinyalini yeniden ürettiği için çok büyük bir sayı. Pratik limit, gerekli veri yenileme hızı ve güç hattındaki (VDD) kümülatif gerilim düşüşü ile belirlenir. Uzun zincirler için, birden fazla noktada güç enjeksiyonu önerilir.

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

C: Veri girişi yüksek seviyesi (VIH) minimumu 2.7V'dir. 3.3V mantık yüksek seviyesi (tipik olarak 3.3V) bu gereksinimi karşılar, bu nedenle genellikle uyumludur. LED'in (VDD) 5V güç kaynağının, mikrodenetleyicinin 3.3V kaynağından ayrı olduğundan emin olun.

S: İleri akım neden 20mA'de sabit?

C: Gömülü IC, her LED çipine sabit 20mA (tipik) sağlamak üzere önceden yapılandırılmıştır. Bu, performansı ve güvenilirliği optimize eder. Parlaklık yalnızca PWM görev döngüsü ile kontrol edilir, akım genliği değiştirilerek değil.

11. Pratik Kullanım Örneği

Senaryo: Akıllı bir ev merkezi için kompakt, renk özelleştirilebilir bir durum göstergesi tasarlamak.

Tasarımcı, tek bir bileşenin kırmızı, yeşil ve mavi ışık sağladığı için bu LED'i kullanır. Mikrodenetleyici, rengi ayarlamak için basit bir seri veri akışı gönderir (örn. çevrimdışı için kırmızı, bağlı için camgöbeği, güncelleniyor için mor). Sabit akım sürücü, küçük güç kaynağı dalgalanmalarından bağımsız olarak parlaklığın kararlı kalmasını sağlar. Geniş görüş açısı, göstergenin çeşitli açılardan görülebilmesini sağlar. Yüzey montaj paketi, şık, düz panel bir tasarıma olanak tanır. Şerit ve makara paketleme, seri üretim sırasında hızlı, otomatik montajı mümkün kılar.

12. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Cihaz basit bir prensiple çalışır. Harici bir mikrodenetleyici, DIN pinine bir seri veri akışı gönderir. Bu akış, 24 bit veri içerir (kırmızı, yeşil ve mavi parlaklık seviyeleri için her biri 8 bit). İlk LED'in içindeki gömülü IC bu ilk 24 biti okur, kilitler ve ardından kalan veri akışını DOUT pini aracılığıyla zincirdeki bir sonraki LED'in DIN pinine kaydırır. IC daha sonra, her LED çipine bağlı sabit akım kaynaklarını kontrol etmek için Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM) kullanır. 20mA'lik bir akım çok hızlı bir şekilde açılıp kapatılır. Sabit bir periyot içindeki açık kalma süresinin kapalı kalma süresine oranı (görev döngüsü), her rengin algılanan parlaklığını belirleyerek hassas renk karıştırmaya olanak tanır.

13. Teknoloji Trendleri

Kontrol elektroniğinin doğrudan LED paketlerine entegrasyonu, endüstride "akıllı" veya "zeki" LED'lere doğru ilerleyen net bir trendi temsil eder. Bu trend, nihai ürün tasarımını basitleştirmeyi, performans tutarlılığını iyileştirmeyi ve yoğun dizilerde bireysel adreslenebilirlik gibi daha gelişmiş özellikleri etkinleştirmeyi amaçlamaktadır. Gelecekteki gelişmeler, renk kontrolü için daha yüksek bit derinliği (10-bit, 12-bit), entegre sensörler (örn. sıcaklık veya ışık geri bildirimi için) ve daha sağlam veya daha yüksek hızlı iletişim protokollerini içerebilir. Odak noktası, genel aydınlatma, otomotiv ve yüksek çözünürlüklü ekranlardaki uygulamalar için entegrasyonu artırmak, sistem maliyetini düşürmek ve güvenilirliği iyileştirmek üzerinedir.