Ficha Técnica do LED CH2525-RGBY0401H-AM - Pacote Cerâmico SMD - Vermelho 623nm Verde 527nm Azul 460nm Amarelo 590nm - 40mA - Grau Automotivo

1. Visão Geral do Produto

Este documento fornece uma análise técnica abrangente do CH2525-RGBY0401H-AM, um LED de Montagem em Superfície (SMD) multicolor de alto desempenho. O componente é projetado para confiabilidade e desempenho em ambientes exigentes, apresentando um robusto pacote cerâmico e quatro emissores de cores distintas integrados em uma única unidade. Seu principal objetivo de design são aplicações que requerem mistura precisa de cores, alto brilho e estabilidade de longo prazo.

A vantagem central deste LED reside na sua integração. Ao combinar diodos Vermelho, Verde, Azul e Amarelo (RGBY) em um único pacote SMD compacto, ele simplifica o projeto da PCB, reduz a contagem de componentes e permite a geração de cores sofisticadas além da gama RGB padrão, melhorando particularmente a reprodução de tons de branco quente e âmbar. O dispositivo é especificamente qualificado de acordo com o rigoroso padrão AEC-Q101 para semicondutores discretos, tornando-o uma escolha adequada para eletrônica automotiva, onde a confiabilidade operacional em condições adversas é primordial.

O mercado-alvo é principalmente a indústria automotiva, especificamente para sistemas de iluminação interna, como retroiluminação de painéis, iluminação de interruptores e iluminação ambiente de clima. Aplicações secundárias incluem iluminação decorativa geral, sinalização e eletrônicos de consumo onde a funcionalidade multicolor e a alta confiabilidade são desejadas.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

As características elétricas e ópticas definem os limites operacionais e as expectativas de desempenho para o LED.

2.1 Características Fotométricas e de Cor

O LED emite quatro cores distintas, cada uma com propriedades ópticas definidas medidas em uma corrente de teste padrão de 40mA e uma temperatura do terminal térmico de 25°C. A intensidade luminosa, uma medida do brilho percebido em uma determinada direção, varia por cor: o Vermelho tipicamente emite 1200 milicandelas (mcd), o Verde 2300 mcd, o Azul 360 mcd e o Amarelo 1300 mcd. É crucial observar que a tolerância de medição para intensidade luminosa é de ±8%.

O ângulo de visão, definido como o ângulo fora do eixo onde a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico, é de 150 graus para os emissores Verde e Azul e 140 graus para os emissores Vermelho e Amarelo, com uma tolerância de ±5 graus. Isso indica um padrão de radiação muito amplo, adequado para iluminação de área.

A cor é especificada tanto pelo comprimento de onda de pico (λp) quanto pelo comprimento de onda dominante (λd). Os comprimentos de onda dominantes típicos são: Vermelho: 623 nm, Verde: 527 nm, Azul: 460 nm e Amarelo: 590 nm, com uma tolerância apertada de ±1 nm para o comprimento de onda dominante. O gráfico de distribuição espectral mostra picos distintos e bem separados para cada cor, o que é essencial para uma mistura de cores precisa.

2.2 Parâmetros Elétricos

A faixa de operação da corrente direta (I_F) é de 10 mA a 80 mA, sendo 40 mA a condição de teste típica. Não é recomendado operar abaixo de 10 mA. A tensão direta (V_F) a 40 mA difere por cor devido às propriedades do material semicondutor: Vermelho tipicamente 2,00V, Verde 2,80V, Azul 3,00V e Amarelo 2,40V, com uma tolerância de medição de ±0,05V. O dispositivo não foi projetado para operação em polarização reversa.

2.3 Parâmetros Térmicos e de Confiabilidade

O gerenciamento térmico é crítico para o desempenho e a vida útil do LED. A resistência térmica da junção ao ponto de solda (Rth_JS) é fornecida em valores reais e equivalentes elétricos. Por exemplo, o emissor Vermelho possui Rth_JS_real de 33 K/W e Rth_JS_el de 25 K/W. Esses valores são usados para calcular o aumento da temperatura da junção com base na dissipação de potência.

As especificações máximas absolutas estabelecem limites rígidos: a dissipação de potência (P_d) é de 220 mW para Vermelho/Amarelo e 280 mW para Verde/Azul. A temperatura máxima da junção (T_J) é de 125°C. A faixa de temperatura de operação (T_opr) é de -40°C a +110°C, confirmando sua adequação para grau automotivo. O dispositivo pode suportar Descarga Eletrostática (ESD) de até 8 kV (Modelo do Corpo Humano).

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica inclui uma estrutura de binning de intensidade luminosa para categorizar os LEDs com base em sua saída. Os bins são rotulados com códigos alfanuméricos (L1, L2, M1... R1) representando uma faixa de intensidade luminosa mínima e máxima. Por exemplo, o bin L1 cobre LEDs com intensidade de 11,2 mcd a 14 mcd, enquanto o bin R1 começa em 112 mcd. Este sistema permite que os projetistas selecionem componentes com níveis de brilho consistentes para uma aparência uniforme em uma matriz ou sistema. A tabela fornecida parece ser um modelo genérico, e os bins específicos para cada cor do CH2525-RGBY0401H-AM seriam definidos em especificações detalhadas do produto ou guias de pedido.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Os gráficos característicos fornecem insights vitais sobre o comportamento do LED sob condições variáveis.

4.1 Curva IV e Eficácia Luminosa

O gráfico Corrente Direta vs. Tensão Direta mostra a relação exponencial típica dos diodos. Cada traço de cor tem uma tensão de joelho diferente. O gráfico Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta mostra que a saída aumenta com a corrente, mas pode não ser perfeitamente linear, especialmente em correntes mais altas, onde a eficiência cai devido ao aquecimento.

4.2 Dependência da Temperatura

O gráfico Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura da Junção é crítico para o projeto térmico. Ele mostra que a saída luminosa diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. A taxa de diminuição (extinção térmica) varia de acordo com o material semicondutor; por exemplo, os LEDs Vermelho e Amarelo tipicamente mostram menos sensibilidade à temperatura do que os LEDs Azul e Verde. O gráfico Comprimento de Onda Dominante vs. Temperatura da Junção mostra uma mudança na cor (tipicamente em direção a comprimentos de onda mais longos) à medida que a temperatura sobe, o que deve ser considerado em aplicações críticas para cor.

A Curva de Derating de Corrente Direta dita a corrente direta máxima permitida com base na temperatura do terminal de solda. Para garantir que a temperatura da junção permaneça abaixo de 125°C, a corrente deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente/do terminal aumenta. O gráfico fornece linhas de derating específicas para os grupos de cores (Vermelho/Amarelo, Verde, Azul).

4.3 Distribuição Espacial e Espectral

Os Diagramas Característicos Típicos de Radiação (gráficos polares) para cada cor confirmam visualmente os amplos ângulos de visão. O gráfico de Distribuição Espectral Relativa plota a intensidade normalizada em relação ao comprimento de onda, mostrando claramente o pico de emissão primário para cada diodo de cor, o que é essencial para entender o potencial de mistura de cores e os requisitos de filtragem.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O LED utiliza um pacote cerâmico de Dispositivo de Montagem em Superfície (SMD). Os pacotes cerâmicos oferecem condutividade térmica superior e robustez mecânica em comparação com pacotes plásticos, o que é benéfico para aplicações de alta potência ou alta confiabilidade. As dimensões mecânicas específicas, incluindo comprimento, largura, altura e espaçamento dos terminais/terminais, são detalhadas na seção "Dimensões Mecânicas" (referenciada como página 17). Um layout recomendado para os terminais de solda (página 18) é fornecido para garantir a formação adequada da junta de solda, transferência de calor e estabilidade mecânica durante o reflow e a operação. A polaridade ou atribuição dos pinos para os quatro canais de cores e qualquer configuração de cátodo/ânodo comum seria definida nesta seção.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O dispositivo é classificado para soldagem por reflow com uma temperatura de pico de 260°C por até 30 segundos, o que é compatível com processos padrão de solda sem chumbo (Pb-free). Um gráfico detalhado do perfil de soldagem por reflow (página 18) deve ser consultado, que tipicamente mostra os estágios de aquecimento, pré-aquecimento, líquido, pico e resfriamento. A adesão a este perfil é necessária para evitar choque térmico, defeitos de solda ou danos ao chip LED ou ao pacote. O Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) é classificado como Nível 2, indicando que o pacote pode ser exposto às condições do chão de fábrica por até um ano antes de exigir cozimento prévio à soldagem por reflow. As precauções de uso (página 21) provavelmente incluem manuseio para evitar ESD, condições de armazenamento e recomendações de limpeza.

7. Informações de Embalagem e Pedido

As informações de embalagem (página 19) especificam como os LEDs são fornecidos, tipicamente em fita e carretel para montagem automatizada pick-and-place. Os detalhes incluem dimensões do carretel, espaçamento dos compartimentos e orientação. O número de peça "CH2525-RGBY0401H-AM" segue um provável sistema de codificação interno onde "CH2525" pode indicar o tipo/tamanho do pacote, "RGBY" as cores, "0401" pode estar relacionado a um bin de desempenho ou versão, e "AM" pode denotar Grau Automotivo. As informações de pedido (página 16) detalhariam como especificar diferentes bins ou variantes.

8. Recomendações de Aplicação

As aplicações principais declaradas são iluminação interna automotiva e luz ambiente. No interior automotivo, este LED pode ser usado para retroiluminação multicolor de painéis de instrumentos, controles de infotenimento e para criar zonas de iluminação ambiente personalizáveis dentro da cabine. Para iluminação ambiente, sua capacidade RGBY permite a geração de uma gama mais ampla de cores, incluindo brancos mais saturados e quentes, em comparação com LEDs RGB padrão.

Considerações de Projeto:

• Circuito Acionador:Requer um acionador de corrente constante capaz de controlar independentemente quatro canais. As diferentes tensões diretas devem ser consideradas, potencialmente exigindo reguladores de corrente separados ou um sofisticado CI acionador de LED multicanal.
• Gerenciamento Térmico:A dissipação de potência, especialmente quando várias cores são acionadas simultaneamente, exige uma área de cobre adequada na PCB (terminal térmico) e possivelmente uma conexão a um dissipador de calor para manter uma baixa temperatura de junção para uma saída de luz ideal, estabilidade de cor e longevidade.
• Óptica:O amplo ângulo de visão pode exigir ópticas secundárias (lentes, difusores) para moldar o feixe de luz para aplicações específicas.
• Mistura de Cores & Controle:Alcançar cores consistentes e desejadas requer calibração e potencialmente feedback de cor em malha fechada usando sensores, pois a saída de cada canal varia com a corrente e a temperatura.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado aos LEDs RGB SMD plásticos padrão, os principais diferenciadores deste componente são seu pacote cerâmico (para melhor dissipação de calor e confiabilidade) e a adição de um emissor Amarelo dedicado. O chip Amarelo melhora significativamente o Índice de Reprodução de Cor (IRC) da luz branca gerada e permite a criação direta de cores âmbar sem misturar Vermelho e Verde, o que é frequentemente ineficiente e pode produzir uma cor suja. A qualificação AEC-Q101 é um grande diferencial para aplicações automotivas, pois valida o desempenho em testes de temperatura, umidade e vida operacional que os LEDs comerciais padrão não passam.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Por que a intensidade luminosa do emissor Azul (360 mcd) é muito menor que a do Verde (2300 mcd) na mesma corrente de 40mA?

R: Isso se deve principalmente à curva de sensibilidade fotópica do olho humano (V(λ)). O olho é mais sensível à luz verde (~555 nm) e menos sensível à luz azul (~460 nm). Portanto, para a mesma potência radiante (watts ópticos), a luz verde parecerá muito mais brilhante em termos de unidades fotométricas (lumens, candelas). A diferença na eficiência quântica interna dos materiais semicondutores também desempenha um papel.

P: Posso acionar este LED com uma fonte de tensão constante?

R: É fortemente desencorajado. LEDs são dispositivos acionados por corrente. Sua tensão direta tem uma tolerância e varia com a temperatura. Uma fonte de tensão constante pode levar a corrente excessiva, superaquecimento e falha rápida. Sempre use um acionador de corrente constante ou um circuito limitador de corrente.

P: Qual é a diferença entre Rth_JS_real e Rth_JS_el mencionados nos parâmetros de resistência térmica?

R: Rth_JS_real é a resistência térmica real medida da junção semicondutora ao ponto de solda. Rth_JS_el é um valor equivalente "elétrico" frequentemente derivado do parâmetro de tensão direta sensível à temperatura. Os projetistas normalmente usam Rth_JS_real para modelagem térmica, enquanto Rth_JS_el pode ser usado para técnicas de estimativa de temperatura da junção em circuito.

11. Exemplos Práticos de Projeto e Uso

Exemplo 1: Controlador de Iluminação Ambiente Automotiva:Um módulo usa quatro desses LEDs, um em cada canto do poço dos pés de um carro. Um microcontrolador com saídas PWM aciona um acionador de corrente constante de quatro canais. O firmware permite ao usuário selecionar entre cores predefinidas (ex.: branco frio, branco quente, azul, laranja) ou criar cores personalizadas ajustando o ciclo de trabalho de cada canal. O pacote cerâmico garante confiabilidade apesar das potenciais altas temperaturas ambientes próximas ao assoalho do veículo.

Exemplo 2: Downlight Arquitetônico com Cor Ajustável:Em um downlight embutido, uma matriz desses LEDs é montada em uma PCB de núcleo metálico para dissipação de calor. Um acionador avançado com calibração de cor e compensação de temperatura é usado. O sistema pode mudar dinamicamente o ponto de branco de um branco frio e energizante (alta mistura Azul/Verde) pela manhã para um branco quente e relaxante (alta mistura Vermelho/Amarelo) à noite, tudo enquanto mantém uma alta reprodução de cores.

12. Princípio de Funcionamento

O dispositivo opera com base no princípio da eletroluminescência em materiais semicondutores. Quando uma tensão de polarização direta que excede a energia da banda proibida do diodo é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa do semicondutor, liberando energia na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor usado para cada chip: diferentes semicondutores compostos (ex.: AlInGaP para Vermelho/Amarelo, InGaN para Verde/Azul) são empregados para alcançar as cores desejadas. Os quatro chips são alojados em um único pacote cerâmico com conexões elétricas separadas para controle independente.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

A integração de múltiplos emissores de cores (além do RGB) em um único pacote é uma tendência crescente, impulsionada pela demanda por luz de maior qualidade e controle de cor mais flexível em aplicações automotivas, de iluminação profissional e de exibição. A inclusão de um emissor branco ou âmbar dedicado, ou neste caso Amarelo, melhora a reprodução de cores e a eficiência para certas cores. Há também um contínuo impulso em direção a maior densidade de potência e eficiência (mais lúmens por watt), o que coloca maior ênfase no gerenciamento térmico, tornando materiais de embalagem cerâmicos e outros avançados mais prevalentes. Além disso, a integração de eletrônicos de controle (ex.: CIs acionadores) diretamente com o pacote LED é uma tendência emergente para simplificar o projeto do sistema.