CH2525-RGBY0401H-AM LED データシート - SMDセラミックパッケージ - 赤623nm 緑527nm 青460nm 黄590nm - 40mA - 車載グレード

1. 製品概要

本資料は、高性能マルチカラー表面実装デバイス（SMD）LEDであるCH2525-RGBY0401H-AMの包括的な技術分析を提供します。本コンポーネントは、過酷な環境下での信頼性と性能を追求して設計され、堅牢なセラミックパッケージと、4つの異なる色の発光体を単一ユニットに統合した構造が特徴です。その主な設計目標は、精密なカラーミキシング、高輝度、および長期安定性を必要とするアプリケーションです。

このLEDの中核的な利点は、その統合性にあります。赤、緑、青、黄（RGBY）のダイオードを一つのコンパクトなSMDパッケージに組み合わせることで、PCB設計を簡素化し、部品点数を削減し、標準的なRGB色域を超えた洗練された色生成を可能にします。特に、暖かい白色や琥珀色の再現性が向上します。本デバイスは、離散半導体向けの厳格なAEC-Q101規格に準拠して認定されており、過酷な条件下での動作信頼性が最優先される車載電子機器への適用に適しています。

主なターゲット市場は自動車産業であり、特に計器盤バックライト、スイッチ照明、車内雰囲気照明などのインテリア照明システムです。二次的な用途としては、マルチカラー機能と高信頼性が求められる一般的な装飾照明、サイン、および民生電子機器が挙げられます。

2. 詳細技術パラメータ分析

電気的および光学的特性は、LEDの動作限界と性能期待値を定義します。

2.1 測光・色特性

LEDは4つの異なる色を発光し、各色は標準試験電流40mA、熱パッド温度25°Cで測定された定義された光学特性を持ちます。特定方向での知覚される明るさの尺度である光度は、色ごとに異なります：赤は典型的に1200ミリカンデラ（mcd）、緑は2300 mcd、青は360 mcd、黄は1300 mcdを出力します。光度の測定許容差が±8%であることに注意することが重要です。

視野角（光度がピーク値の半分に低下する軸外れ角として定義）は、緑と青の発光体で150度、赤と黄の発光体で140度であり、許容差は±5度です。これは非常に広い放射パターンを示し、面照明に適しています。

色は、ピーク波長（λp）と主波長（λd）の両方で規定されます。代表的な主波長は、赤：623 nm、緑：527 nm、青：460 nm、黄：590 nmであり、主波長の許容差は±1 nmと狭くなっています。スペクトル分布グラフは、各色に対して明確に分離したピークを示しており、正確なカラーミキシングに不可欠です。

2.2 電気的特性

順方向電流（I_F）の動作範囲は10 mAから80 mAで、40 mAが代表的な試験条件です。10 mA未満での動作は推奨されません。40 mA時の順方向電圧（V_F）は、半導体材料の特性により色ごとに異なります：赤は典型的に2.00V、緑は2.80V、青は3.00V、黄は2.40Vで、測定許容差は±0.05Vです。本デバイスは逆バイアス動作用には設計されていません。

2.3 熱・信頼性パラメータ

熱管理はLEDの性能と寿命にとって重要です。接合部からはんだ付け点までの熱抵抗（Rth_JS）は、実測値と電気的等価値の両方が提供されています。例えば、赤の発光体は、Rth_JS_realが33 K/W、Rth_JS_elが25 K/Wです。これらの値は、電力損失に基づいて接合温度上昇を計算するために使用されます。

絶対最大定格は厳格な限界を設定します：電力損失（P_d）は赤/黄で220 mW、緑/青で280 mWです。最大接合温度（T_J）は125°Cです。動作温度範囲（T_opr）は-40°Cから+110°Cであり、車載グレードとしての適合性を確認しています。本デバイスは、最大8 kV（人体モデル）までの静電気放電（ESD）に耐えることができます。

3. ビニングシステムの説明

データシートには、出力に基づいてLEDを分類するための光度ビニング構造が含まれています。ビンは英数字コード（L1、L2、M1... R1）でラベル付けされ、最小および最大光度の範囲を表します。例えば、ビンL1は11.2 mcdから14 mcdの強度を持つLEDをカバーし、ビンR1は112 mcdから始まります。このシステムにより、設計者はアレイやシステム内で均一な外観を得るために、一貫した輝度レベルのコンポーネントを選択することができます。提供されている表は一般的なテンプレートであり、CH2525-RGBY0401H-AMの各色に対する具体的なビンは、詳細な製品仕様書または発注ガイドで定義されることになります。

4. 性能曲線分析

特性グラフは、様々な条件下でのLEDの動作に関する重要な洞察を提供します。

4.1 IV特性曲線と発光効率

順方向電流対順方向電圧グラフは、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示しています。各色のトレースは異なる膝電圧を持ちます。相対光度対順方向電流グラフは、出力が電流とともに増加するが、特に加熱による効率低下が生じる高電流時には完全に線形ではないことを示しています。

4.2 温度依存性

相対光度対接合温度グラフは、熱設計にとって重要です。これは、接合温度が上昇すると光度出力が減少することを示しています。減少率（熱消光）は半導体材料によって異なります。例えば、赤と黄のLEDは、青と緑のLEDよりも温度に対する感度が低いのが一般的です。主波長対接合温度グラフは、温度が上昇すると色が（一般的に長波長側に）シフトすることを示しており、色が重要なアプリケーションでは考慮する必要があります。

順方向電流デレーティング曲線は、はんだパッド温度に基づいて許容される最大順方向電流を規定します。接合温度を125°C以下に保つためには、周囲温度/パッド温度が上昇するにつれて電流を減らさなければなりません。グラフは、色グループ（赤/黄、緑、青）に対する具体的なデレーティング線を提供します。

4.3 空間・スペクトル分布

各色の放射の典型的な図的特性（極座標プロット）は、広い視野角を視覚的に確認します。相対スペクトル分布グラフは、正規化された強度を波長に対してプロットし、各色ダイオードの主要な発光ピークを明確に示しており、カラーミキシングの可能性とフィルタリング要件を理解するために不可欠です。

5. 機械的・パッケージ情報

LEDは表面実装デバイス（SMD）セラミックパッケージを使用しています。セラミックパッケージは、プラスチックパッケージと比較して優れた熱伝導性と機械的堅牢性を提供し、高出力または高信頼性アプリケーションに有益です。具体的な機械的寸法（長さ、幅、高さ、リード/パッド間隔など）は、機械的寸法セクション（17ページ参照）に詳細が記載されています。リフローおよび動作中に適切なはんだ接合の形成、熱伝達、および機械的安定性を確保するために、推奨はんだパッドレイアウト（18ページ）が提供されています。4つの色チャンネルの極性またはピン割り当て、および共通カソード/アノード構成は、このセクションで定義されることになります。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

本デバイスは、ピーク温度260°Cで最大30秒間のリフローはんだ付けに適しており、標準的な無鉛はんだプロセスと互換性があります。詳細なリフローはんだ付けプロファイルグラフ（18ページ）を参照する必要があり、通常、温度上昇、予熱、液相、ピーク、冷却の各段階を示しています。熱衝撃、はんだ不良、またはLEDチップやパッケージへの損傷を防ぐためには、このプロファイルに従うことが必要です。湿気感受性レベル（MSL）はレベル2に評価されており、リフローはんだ付け前にベーキングが必要になるまで、パッケージを工場の床環境に最大1年間曝露できることを示しています。使用上の注意（21ページ）には、ESD回避のための取り扱い、保管条件、洗浄推奨事項などが含まれる可能性があります。

7. 梱包・発注情報

梱包情報（19ページ）は、LEDがどのように供給されるかを指定します。通常、自動ピックアンドプレース実装用のテープアンドリール上です。詳細には、リール寸法、ポケット間隔、および向きが含まれます。品番CH2525-RGBY0401H-AMは、おそらく内部コーディングシステムに従っており、CH2525はパッケージタイプ/サイズ、RGBYは色、0401は性能ビンまたはバージョンに関連し、AMは車載グレードを示している可能性があります。発注情報（16ページ）には、異なるビンやバリアントを指定する方法が詳細に記載されることになります。

8. アプリケーション推奨事項

主に述べられているアプリケーションは、車載インテリア照明とアンビエント照明です。車載インテリアでは、このLEDは計器クラスタのマルチカラーバックライト、インフォテインメントコントロール、および車室内でのカスタマイズ可能なアンビエント照明ゾーンの作成に使用できます。アンビエント照明では、そのRGBY機能により、標準的なRGB LEDと比較して、より広い範囲の色、より鮮やかで暖かい白色を含む色の生成が可能になります。

設計上の考慮事項：

• 駆動回路：4つのチャンネルを独立して制御できる定電流ドライバが必要です。異なる順方向電圧を考慮する必要があり、個別の電流レギュレータまたは洗練されたマルチチャンネルLEDドライバICが必要になる可能性があります。
• 熱管理：特に複数の色が同時に駆動される場合の電力損失は、適切なPCB銅面積（熱パッド）およびヒートシンクへの接続を必要とし、最適な光出力、色安定性、および長寿命のために低い接合温度を維持します。
• 光学：広い視野角は、特定のアプリケーションのために光束を形成するための二次光学部品（レンズ、拡散板）を必要とする場合があります。
• カラーミキシング＆制御：一貫した望ましい色を達成するには、各チャンネルの出力が電流と温度によって変化するため、キャリブレーションおよびセンサを使用した閉ループ色フィードバックが潜在的に必要です。

9. 技術比較と差別化

標準的なプラスチックSMD RGB LEDと比較して、このコンポーネントの主な差別化要因は、セラミックパッケージ（より優れた放熱性と信頼性のため）と専用の黄発光体の追加です。黄チップは、生成される白色光の演色評価指数（CRI）を大幅に改善し、赤と緑を混合する（効率が悪く、濁った色になることが多い）ことなく、琥珀色を直接作成することを可能にします。AEC-Q101認定は、車載アプリケーションにおける主要な差別化要因であり、標準的な民生グレードLEDが受けていない温度、湿度、動作寿命試験にわたる性能を検証します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: 同じ40mA電流で、青発光体の光度（360 mcd）が緑（2300 mcd）よりもはるかに低いのはなぜですか？

A: これは主に、人間の目の明所視感度曲線（V(λ)）によるものです。目は緑色の光（約555 nm）に最も敏感で、青色の光（約460 nm）にはあまり敏感ではありません。したがって、同じ放射パワー（光学ワット）であっても、測光単位（ルーメン、カンデラ）では緑色の光がはるかに明るく見えます。半導体材料の内部量子効率の違いも役割を果たします。

Q: このLEDを定電圧源で駆動できますか？

A: 強く推奨されません。LEDは電流駆動デバイスです。その順方向電圧には許容差があり、温度によって変化します。定電圧源は過剰電流、過熱、および急速な故障を引き起こす可能性があります。常に定電流ドライバまたは電流制限回路を使用してください。

Q: 熱抵抗パラメータで言及されているRth_JS_realとRth_JS_elの違いは何ですか？

A: Rth_JS_realは、半導体接合部からはんだ付け点までの実際に測定された熱抵抗です。Rth_JS_elは、温度に敏感な順方向電圧パラメータから導出されることが多い電気的等価値です。設計者は通常、熱モデリングにRth_JS_realを使用し、Rth_JS_elは回路内での接合温度推定技術に使用される可能性があります。

11. 実践的設計・使用例

例1: 車載アンビエント照明コントローラ：モジュールは、これらのLEDを4つ使用し、車のフットウェルの各隅に1つずつ配置します。PWM出力を持つマイクロコントローラが4チャンネル定電流ドライバを駆動します。ファームウェアにより、ユーザーはプリセット色（例：クールホワイト、ウォームホワイト、ブルー、オレンジ）から選択したり、各チャンネルのデューティサイクルを調整してカスタム色を作成したりできます。セラミックパッケージは、車両床付近の潜在的に高い周囲温度にもかかわらず信頼性を確保します。

例2: 建築用カラーチューナブルダウンライト：埋め込み式ダウンライトでは、これらのLEDのアレイが放熱用の金属コアPCBに実装されています。色キャリブレーションと温度補償を備えた高度なドライバが使用されます。このシステムは、朝はクールで活気のある白色（青/緑の混合が多い）から、夕方には暖かくリラックスできる白色（赤/黄の混合が多い）へと、高い演色性を維持しながら動的に白色点をシフトさせることができます。

12. 動作原理

本デバイスは、半導体材料におけるエレクトロルミネッセンスの原理に基づいて動作します。ダイオードのバンドギャップエネルギーを超える順方向バイアス電圧が印加されると、電子と正孔が半導体の活性領域で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。発光の特定の波長（色）は、各チップに使用される半導体材料のバンドギャップエネルギーによって決定されます：望ましい色を達成するために、異なる化合物半導体（例：赤/黄用のAlInGaP、緑/青用のInGaN）が使用されます。4つのチップは、独立した制御のための個別の電気的接続を持つ単一のセラミックパッケージ内に収められています。

13. 技術トレンドと背景

複数の色の発光体（RGBを超えて）を単一パッケージに統合するのは、自動車、プロフェッショナル照明、およびディスプレイアプリケーションにおけるより高品質な光とより柔軟な色制御の需要によって牽引されている成長トレンドです。専用の白色または琥珀色の発光体、またはこの場合は黄色の発光体を含めることで、特定の色に対する演色性と効率が向上します。また、より高い電力密度と効率（ワットあたりのルーメン）への継続的な推進があり、これにより熱管理がより重要になり、セラミックやその他の先進的なパッケージ材料がより普及しています。さらに、システム設計を簡素化するために、制御電子機器（例：ドライバIC）をLEDパッケージに直接統合するのは新興のトレンドです。