CH2525-RGBY0401H-AM LED 데이터시트 - SMD 세라믹 패키지 - 적색 623nm 녹색 527nm 청색 460nm 황색 590nm - 40mA - 자동차 등급

1. 제품 개요

본 문서는 고성능 다중 색상 표면 실장 장치(SMD) LED인 CH2525-RGBY0401H-AM에 대한 포괄적인 기술 분석을 제공합니다. 이 부품은 견고한 세라믹 패키지와 단일 유닛에 통합된 네 가지 별개의 색상 발광체를 특징으로 하여 까다로운 환경에서의 신뢰성과 성능을 위해 설계되었습니다. 주요 설계 목표는 정밀한 색상 혼합, 고휘도 및 장기 안정성이 필요한 애플리케이션입니다.

이 LED의 핵심 장점은 통합성에 있습니다. 적색, 녹색, 청색 및 황색(RGBY) 다이오드를 하나의 컴팩트한 SMD 패키지에 결합함으로써 PCB 설계를 단순화하고, 부품 수를 줄이며, 표준 RGB 색역을 넘어선 정교한 색상 생성을 가능하게 합니다. 특히 따뜻한 화이트와 앰버 톤의 표현을 향상시킵니다. 이 장치는 엄격한 AEC-Q101 표준에 따라 특별히 인증되어, 가혹한 조건에서의 작동 신뢰성이 최우선인 자동차 전자제품에 적합한 선택입니다.

주요 타겟 시장은 자동차 산업으로, 특히 계기판 백라이트, 스위치 조명 및 실내 분위기 조명과 같은 실내 조명 시스템입니다. 2차 애플리케이션으로는 다중 색상 기능과 높은 신뢰성이 요구되는 일반 장식 조명, 간판 및 소비자 가전이 포함됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

전기적 및 광학적 특성은 LED의 작동 범위와 성능 기대치를 정의합니다.

2.1 광도 및 색상 특성

LED는 네 가지 별개의 색상을 방출하며, 각 색상은 표준 테스트 전류 40mA 및 열 패드 온도 25°C에서 측정된 정의된 광학적 특성을 가집니다. 주어진 방향에서 인지되는 밝기를 측정하는 광도는 색상별로 다릅니다: 적색은 일반적으로 1200 밀리칸델라(mcd), 녹색 2300 mcd, 청색 360 mcd, 황색 1300 mcd를 출력합니다. 광도 측정 허용 오차는 ±8%임을 유의하는 것이 중요합니다.

광도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 축외 각도로 정의되는 시야각은 녹색 및 청색 발광체의 경우 150도, 적색 및 황색 발광체의 경우 140도이며, 허용 오차는 ±5도입니다. 이는 영역 조명에 적합한 매우 넓은 방사 패턴을 나타냅니다.

색상은 피크 파장(λp)과 주 파장(λd) 모두로 지정됩니다. 일반적인 주 파장은 적색: 623 nm, 녹색: 527 nm, 청색: 460 nm, 황색: 590 nm이며, 주 파장에 대한 허용 오차는 ±1 nm로 매우 엄격합니다. 스펙트럼 분포 그래프는 각 색상에 대해 뚜렷하고 잘 분리된 피크를 보여주며, 이는 정확한 색상 혼합에 필수적입니다.

2.2 전기적 파라미터

순방향 전류(I_F) 작동 범위는 10 mA에서 80 mA이며, 40 mA가 일반적인 테스트 조건입니다. 10 mA 미만에서 작동하는 것은 권장되지 않습니다. 40 mA에서의 순방향 전압(V_F)은 반도체 재료 특성으로 인해 색상별로 다릅니다: 적색 일반적으로 2.00V, 녹색 2.80V, 청색 3.00V, 황색 2.40V이며, 측정 허용 오차는 ±0.05V입니다. 이 장치는 역방향 바이어스 작동을 위해 설계되지 않았습니다.

2.3 열 및 신뢰성 파라미터

열 관리는 LED 성능과 수명에 매우 중요합니다. 접합부에서 솔더 지점까지의 열저항(Rth_JS)은 실제 값과 전기적 등가 값 모두로 제공됩니다. 예를 들어, 적색 발광체의 Rth_JS_real은 33 K/W이고 Rth_JS_el은 25 K/W입니다. 이러한 값은 전력 소산을 기반으로 접합 온도 상승을 계산하는 데 사용됩니다.

절대 최대 정격은 하드 리미트를 설정합니다: 전력 소산(P_d)은 적색/황색의 경우 220 mW, 녹색/청색의 경우 280 mW입니다. 최대 접합 온도(T_J)는 125°C입니다. 작동 온도 범위(T_opr)는 -40°C에서 +110°C까지로, 자동차 등급 적합성을 확인합니다. 이 장치는 최대 8 kV(HBM)의 정전기 방전(ESD)을 견딜 수 있습니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 출력에 따라 LED를 분류하기 위한 광도 빈닝 구조를 포함합니다. 빈은 최소 및 최대 광도 범위를 나타내는 영숫자 코드(L1, L2, M1... R1)로 레이블이 지정됩니다. 예를 들어, 빈 L1은 광도 11.2 mcd에서 14 mcd까지의 LED를 포함하는 반면, 빈 R1은 112 mcd에서 시작합니다. 이 시스템을 통해 설계자는 어레이 또는 시스템에서 균일한 외관을 위해 일관된 밝기 수준의 부품을 선택할 수 있습니다. 제공된 표는 일반적인 템플릿으로 보이며, CH2525-RGBY0401H-AM의 각 색상에 대한 구체적인 빈은 상세 제품 사양 또는 주문 가이드에 정의될 것입니다.

4. 성능 곡선 분석

특성 그래프는 다양한 조건에서 LED의 동작에 대한 중요한 통찰력을 제공합니다.

4.1 IV 곡선 및 발광 효율

순방향 전류 대 순방향 전압 그래프는 다이오드의 전형적인 지수 관계를 보여줍니다. 각 색상 추적은 다른 무릎 전압을 가집니다. 상대 광도 대 순방향 전류 그래프는 출력이 전류와 함께 증가하지만 완벽하게 선형적이지 않을 수 있음을 보여주며, 특히 가열로 인해 효율이 떨어지는 높은 전류에서 그렇습니다.

4.2 온도 의존성

상대 광도 대 접합 온도 그래프는 열 설계에 매우 중요합니다. 이 그래프는 접합 온도가 증가함에 따라 광 출력이 감소함을 보여줍니다. 감소율(열 소멸)은 반도체 재료에 따라 다릅니다. 예를 들어, 적색 및 황색 LED는 일반적으로 청색 및 녹색 LED보다 온도에 덜 민감합니다. 주 파장 대 접합 온도 그래프는 온도가 상승함에 따라 색상이 이동함(일반적으로 더 긴 파장으로)을 보여주며, 이는 색상이 중요한 애플리케이션에서 고려되어야 합니다.

순방향 전류 디레이팅 곡선은 솔더 패드 온도를 기반으로 최대 허용 순방향 전류를 규정합니다. 접합 온도가 125°C 미만으로 유지되도록 하려면 주변/패드 온도가 증가함에 따라 전류를 줄여야 합니다. 그래프는 색상 그룹(적색/황색, 녹색, 청색)에 대한 구체적인 디레이팅 라인을 제공합니다.

4.3 공간 및 스펙트럼 분포

각 색상에 대한 방사의 전형적인 다이어그램 특성(극좌표 플롯)은 넓은 시야각을 시각적으로 확인시켜 줍니다. 상대 스펙트럼 분포 그래프는 정규화된 강도를 파장에 대해 플롯하며, 각 색상 다이오드의 주요 방출 피크를 명확히 보여줍니다. 이는 색상 혼합 가능성과 필터링 요구 사항을 이해하는 데 필수적입니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

LED는 표면 실장 장치(SMD) 세라믹 패키지를 사용합니다. 세라믹 패키지는 플라스틱 패키지에 비해 우수한 열전도율과 기계적 견고성을 제공하며, 이는 고출력 또는 고신뢰성 애플리케이션에 유리합니다. 길이, 너비, 높이 및 리드/패드 간격을 포함한 구체적인 기계적 치수는 "기계적 치수" 섹션(17페이지 참조)에 상세히 설명되어 있습니다. 적절한 솔더 접합 형성, 열 전달 및 리플로우 및 작동 중 기계적 안정성을 보장하기 위해 권장 솔더링 패드 레이아웃(18페이지)이 제공됩니다. 네 가지 색상 채널 및 공통 캐소드/애노드 구성에 대한 극성 또는 핀 할당은 이 섹션에 정의될 것입니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

이 장치는 최대 30초 동안 260°C의 피크 온도로 리플로우 솔더링에 적합하도록 등급이 지정되어 있으며, 이는 표준 무연 솔더 공정과 호환됩니다. 상세한 리플로우 솔더링 프로파일 그래프(18페이지)를 참조해야 하며, 이 그래프는 일반적으로 온도 상승, 예열, 액상, 피크 및 냉각 단계를 보여줍니다. 열 충격, 솔더 결함 또는 LED 칩 또는 패키지 손상을 방지하기 위해서는 이 프로파일을 준수해야 합니다. 습기 민감도 등급(MSL)은 레벨 2로 등급이 지정되어 있으며, 이는 패키지가 리플로우 솔더링 전에 베이킹이 필요하기 전까지 최대 1년 동안 공장 환경에 노출될 수 있음을 나타냅니다. 사용 시 주의사항(21페이지)에는 ESD 방지 취급, 보관 조건 및 청소 권장사항이 포함될 가능성이 높습니다.

7. 패키징 및 주문 정보

패키징 정보(19페이지)는 LED가 공급되는 방식을 지정하며, 일반적으로 자동 픽 앤 플레이스 조립을 위한 테이프 및 릴 형태입니다. 세부 사항에는 릴 치수, 포켓 간격 및 방향이 포함됩니다. 부품 번호 "CH2525-RGBY0401H-AM"은 내부 코딩 시스템을 따르는 것으로 보이며, 여기서 "CH2525"는 패키지 유형/크기를, "RGBY"는 색상을, "0401"은 성능 빈 또는 버전과 관련될 수 있으며, "AM"은 자동차 등급을 나타낼 수 있습니다. 주문 정보(16페이지)는 다른 빈 또는 변형을 지정하는 방법을 상세히 설명할 것입니다.

8. 애플리케이션 권장사항

주요 명시된 애플리케이션은 자동차 실내 조명 및 분위기 조명입니다. 자동차 실내에서 이 LED는 계기판, 인포테인먼트 컨트롤의 다중 색상 백라이트 및 실내 내에서 맞춤형 분위기 조명 구역을 생성하는 데 사용될 수 있습니다. 분위기 조명의 경우, RGBY 기능은 표준 RGB LED에 비해 더 넓은 범위의 색상, 특히 더 포화되고 따뜻한 화이트 색상의 생성을 가능하게 합니다.

설계 고려사항:

• 구동 회로:네 개의 채널을 독립적으로 제어할 수 있는 정전류 구동기가 필요합니다. 서로 다른 순방향 전압을 고려해야 하며, 이는 별도의 전류 조정기 또는 정교한 다중 채널 LED 구동기 IC가 필요할 수 있습니다.
• 열 관리:전력 소산, 특히 여러 색상이 동시에 구동될 때는 충분한 PCB 구리 면적(열 패드) 및 최적의 광 출력, 색상 안정성 및 장수명을 위한 낮은 접합 온도를 유지하기 위해 히트싱크에의 연결이 필요할 수 있습니다.
• 광학:넓은 시야각은 특정 애플리케이션을 위한 광속 형성을 위해 보조 광학(렌즈, 확산판)이 필요할 수 있습니다.
• 색상 혼합 및 제어:일관되고 원하는 색상을 달성하려면 각 채널의 출력이 전류와 온도에 따라 변하기 때문에 캘리브레이션 및 센서를 사용한 폐루프 색상 피드백이 필요할 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

표준 플라스틱 SMD RGB LED와 비교하여, 이 부품의 주요 차별점은 세라믹 패키지(더 나은 열 방산 및 신뢰성) 및 전용 황색 발광체의 추가입니다. 황색 칩은 생성된 백색광의 색 재현 지수(CRI)를 크게 향상시키고, 비효율적이고 탁한 색상을 생성할 수 있는 적색과 녹색의 혼합 없이 앰버 색상을 직접 생성할 수 있게 합니다. AEC-Q101 인증은 자동차 애플리케이션의 주요 차별화 요소로, 표준 상용 등급 LED가 겪지 않는 온도, 습도 및 작동 수명 테스트를 통한 성능을 검증합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 동일한 40mA 전류에서 청색 발광체의 광도(360 mcd)가 녹색(2300 mcd)보다 훨씬 낮은 이유는 무엇입니까?

A: 이는 주로 인간 눈의 명시 감도 곡선(V(λ)) 때문입니다. 눈은 녹색광(~555 nm)에 가장 민감하고 청색광(~460 nm)에는 덜 민감합니다. 따라서 동일한 복사 전력(광학 와트)에 대해, 녹색광은 광도 단위(루멘, 칸델라) 측면에서 훨씬 더 밝게 보일 것입니다. 반도체 재료의 내부 양자 효율 차이도 역할을 합니다.

Q: 이 LED를 정전압 소스로 구동할 수 있습니까?

A: 강력히 권장하지 않습니다. LED는 전류 구동 장치입니다. 순방향 전압에는 허용 오차가 있으며 온도에 따라 변합니다. 정전압 소스는 과도한 전류, 과열 및 빠른 고장으로 이어질 수 있습니다. 항상 정전류 구동기 또는 전류 제한 회로를 사용하십시오.

Q: 열저항 파라미터에 언급된 Rth_JS_real과 Rth_JS_el의 차이점은 무엇입니까?

A: Rth_JS_real은 반도체 접합부에서 솔더 지점까지의 실제 측정된 열저항입니다. Rth_JS_el은 종종 온도 민감 순방향 전압 파라미터에서 유도되는 "전기적" 등가 값입니다. 설계자는 일반적으로 열 모델링에 Rth_JS_real을 사용하는 반면, Rth_JS_el은 회로 내 접합 온도 추정 기술에 사용될 수 있습니다.

11. 실용적 설계 및 사용 예시

예시 1: 자동차 분위기 조명 컨트롤러:모듈은 이 LED 네 개를 사용하며, 각각 자동차 발판 구역의 네 모서리에 하나씩 배치됩니다. PWM 출력이 있는 마이크로컨트롤러가 4채널 정전류 구동기를 구동합니다. 펌웨어를 통해 사용자는 사전 설정된 색상(예: 쿨 화이트, 웜 화이트, 블루, 오렌지) 중에서 선택하거나 각 채널의 듀티 사이클을 조정하여 맞춤 색상을 생성할 수 있습니다. 세라믹 패키지는 차량 바닥 근처의 잠재적 고주변 온도에도 불구하고 신뢰성을 보장합니다.

예시 2: 건축용 색상 조절 다운라이트:매립형 다운라이트에서 이 LED 어레이는 히트싱킹을 위해 금속 코어 PCB에 장착됩니다. 색상 캘리브레이션 및 온도 보상 기능이 있는 고급 구동기가 사용됩니다. 이 시스템은 아침에는 시원하고 활기찬 화이트(높은 청색/녹색 혼합)에서 저녁에는 따뜻하고 편안한 화이트(높은 적색/황색 혼합)로 화이트 포인트를 동적으로 이동시킬 수 있으며, 모두 높은 색 재현성을 유지합니다.

12. 동작 원리

이 장치는 반도체 재료의 전기발광 원리에 따라 작동합니다. 다이오드의 밴드갭 에너지를 초과하는 순방향 바이어스 전압이 인가되면, 전자와 정공이 반도체의 활성 영역에서 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 특정 파장(색상)은 각 칩에 사용된 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다: 원하는 색상을 달성하기 위해 서로 다른 화합물 반도체(예: 적색/황색용 AlInGaP, 녹색/청색용 InGaN)가 사용됩니다. 네 개의 칩은 독립적인 제어를 위한 별도의 전기적 연결과 함께 단일 세라믹 패키지에 수용됩니다.

13. 기술 트렌드 및 배경

단일 패키지에 여러 색상 발광체(RGB 이상)를 통합하는 것은 자동차, 전문 조명 및 디스플레이 애플리케이션에서 더 높은 품질의 빛과 더 유연한 색상 제어에 대한 수요에 의해 추진되는 성장 추세입니다. 전용 화이트 또는 앰버 발광체, 또는 이 경우 황색 발광체를 포함시키는 것은 특정 색상에 대한 색 재현성과 효율성을 향상시킵니다. 또한 더 높은 전력 밀도와 효율성(와트당 더 많은 루멘)을 지속적으로 추구하고 있으며, 이는 열 관리에 더 큰 중점을 두어 세라믹 및 기타 고급 패키징 재료를 더욱 보편화시키고 있습니다. 더 나아가, 시스템 설계를 단순화하기 위해 제어 전자 장치(예: 구동기 IC)를 LED 패키지와 직접 통합하는 것이 새로운 트렌드입니다.