CH2525-RGBY0401H-AM LED Veri Sayfası - SMD Seramik Paket - Kırmızı 623nm Yeşil 527nm Mavi 460nm Sarı 590nm - 40mA - Otomotiv Sınıfı

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, yüksek performanslı, çok renkli bir Yüzeye Monte Cihaz (SMD) LED olan CH2525-RGBY0401H-AM'in kapsamlı bir teknik analizini sunmaktadır. Bileşen, zorlu ortamlarda güvenilirlik ve performans için tasarlanmış olup, sağlam bir seramik paket ve tek bir birimde entegre edilmiş dört farklı renk yayıcıya sahiptir. Temel tasarım hedefi, hassas renk karışımı, yüksek parlaklık ve uzun vadeli kararlılık gerektiren uygulamalardır.

Bu LED'in temel avantajı entegrasyonudur. Kırmızı, Yeşil, Mavi ve Sarı (RGBY) diyotları kompakt bir SMD paketinde birleştirerek, PCB tasarımını basitleştirir, bileşen sayısını azaltır ve standart RGB gamının ötesinde, özellikle sıcak beyaz ve kehribar tonlarının oluşturulmasını geliştiren sofistike renk üretimine olanak tanır. Cihaz, ayrık yarı iletkenler için katı AEC-Q101 standardına göre özellikle kalifiye edilmiştir; bu da onu, zorlu koşullar altında çalışma güvenilirliğinin çok önemli olduğu otomotiv elektroniği için uygun bir seçim haline getirir.

Hedef pazar öncelikle otomotiv endüstrisidir; özellikle gösterge paneli arka aydınlatması, anahtar aydınlatması ve ortam aydınlatması gibi iç aydınlatma sistemleri için. İkincil uygulamalar arasında çok renkli işlevsellik ve yüksek güvenilirlik istenen genel dekoratif aydınlatma, tabelalar ve tüketici elektroniği yer alır.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Elektriksel ve optik özellikler, LED'in çalışma sınırlarını ve performans beklentilerini tanımlar.

2.1 Fotometrik ve Renk Özellikleri

LED, her biri standart 40mA test akımı ve 25°C termal ped sıcaklığında ölçülen tanımlı optik özelliklere sahip dört farklı renk yayar. Belirli bir yöndeki algılanan parlaklığın ölçüsü olan ışık şiddeti renge göre değişir: Kırmızı tipik olarak 1200 milikandela (mcd), Yeşil 2300 mcd, Mavi 360 mcd ve Sarı 1300 mcd çıktı verir. Işık şiddeti ölçüm toleransının ±%8 olduğunu not etmek çok önemlidir.

Işık şiddetinin tepe değerinin yarısına düştüğü eksen dışı açı olarak tanımlanan görüş açısı, Yeşil ve Mavi yayıcılar için 150 derece, Kırmızı ve Sarı yayıcılar için 140 derecedir ve toleransı ±5 derecedir. Bu, alan aydınlatması için uygun, çok geniş bir radyasyon modelini gösterir.

Renk, hem tepe dalga boyu (λp) hem de baskın dalga boyu (λd) ile belirtilir. Tipik baskın dalga boyları Kırmızı: 623 nm, Yeşil: 527 nm, Mavi: 460 nm ve Sarı: 590 nm'dir ve baskın dalga boyu için ±1 nm'lik sıkı bir tolerans vardır. Spektral dağılım grafiği, her renk için ayrı, iyi ayrılmış tepe noktalarını gösterir; bu, hassas renk karışımı için esastır.

2.2 Elektriksel Parametreler

İleri akım (I_F) çalışma aralığı 10 mA ile 80 mA arasındadır ve 40 mA tipik test koşuludur. 10 mA'nin altında çalıştırılması önerilmez. 40 mA'deki ileri voltaj (V_F), yarı iletken malzeme özellikleri nedeniyle renge göre farklılık gösterir: Kırmızı tipik olarak 2.00V, Yeşil 2.80V, Mavi 3.00V ve Sarı 2.40V'dur ve ölçüm toleransı ±0.05V'dur. Cihaz ters öngerilim çalışması için tasarlanmamıştır.

2.3 Termal ve Güvenilirlik Parametreleri

Termal yönetim, LED performansı ve ömrü için kritiktir. Eklemden lehim noktasına termal direnç (Rth_JS), hem gerçek hem de elektriksel eşdeğer değerler olarak sağlanır. Örneğin, Kırmızı yayıcı için Rth_JS_gerçek 33 K/W ve Rth_JS_el 25 K/W'dir. Bu değerler, güç dağılımına dayalı olarak eklem sıcaklığı artışını hesaplamak için kullanılır.

Mutlak maksimum değerler sert sınırları belirler: güç dağılımı (P_d) Kırmızı/Sarı için 220 mW ve Yeşil/Mavi için 280 mW'dır. Maksimum eklem sıcaklığı (T_J) 125°C'dir. Çalışma sıcaklığı aralığı (T_opr) -40°C ile +110°C arasındadır ve otomotiv sınıfı uygunluğunu doğrular. Cihaz, 8 kV'a (İnsan Vücut Modeli) kadar Elektrostatik Deşarj (ESD)'ye dayanabilir.

3. Sınıflandırma (Binning) Sistemi Açıklaması

Veri sayfası, LED'leri çıktılarına göre kategorize etmek için bir ışık şiddeti sınıflandırma yapısı içerir. Sınıflar, minimum ve maksimum ışık şiddeti aralığını temsil eden alfasayısal kodlarla (L1, L2, M1... R1) etiketlenir. Örneğin, L1 sınıfı 11.2 mcd ile 14 mcd arasında şiddete sahip LED'leri kapsarken, R1 sınıfı 112 mcd'den başlar. Bu sistem, tasarımcıların bir dizi veya sistemde tek tip görünüm için tutarlı parlaklık seviyelerine sahip bileşenleri seçmesine olanak tanır. Sağlanan tablo genel bir şablon gibi görünmektedir ve CH2525-RGBY0401H-AM'in her rengi için özel sınıflar, detaylı ürün spesifikasyonlarında veya sipariş kılavuzlarında tanımlanacaktır.

4. Performans Eğrisi Analizi

Karakteristik grafikler, LED'in değişen koşullar altındaki davranışı hakkında hayati bilgiler sağlar.

4.1 IV Eğrisi ve Işık Verimliliği

İleri Akım - İleri Voltaj grafiği, diyotlar için tipik olan üstel ilişkiyi gösterir. Her renk izi farklı bir eşik voltajına sahiptir. Bağıl Işık Şiddeti - İleri Akım grafiği, çıktının akımla arttığını ancak özellikle ısınma nedeniyle verimliliğin düştüğü yüksek akımlarda mükemmel şekilde doğrusal olmayabileceğini gösterir.

4.2 Sıcaklık Bağımlılığı

Bağıl Işık Şiddeti - Eklem Sıcaklığı grafiği termal tasarım için kritiktir. Işık çıktısının eklem sıcaklığı arttıkça azaldığını gösterir. Azalma oranı (termal söndürme) yarı iletken malzemeye göre değişir; örneğin, Kırmızı ve Sarı LED'ler tipik olarak Mavi ve Yeşil LED'lere göre sıcaklığa daha az duyarlılık gösterir. Baskın Dalga Boyu - Eklem Sıcaklığı grafiği, sıcaklık arttıkça renkte (tipik olarak daha uzun dalga boylarına doğru) bir kayma olduğunu gösterir; bu, renk kritik uygulamalarda dikkate alınmalıdır.

İleri Akım Düşürme Eğrisi, lehim pedi sıcaklığına bağlı olarak izin verilen maksimum ileri akımı belirler. Eklem sıcaklığının 125°C'nin altında kalmasını sağlamak için, ortam/ped sıcaklığı arttıkça akımın azaltılması gerekir. Grafik, renk grupları (Kırmızı/Sarı, Yeşil, Mavi) için özel düşürme çizgileri sağlar.

4.3 Uzaysal ve Spektral Dağılım

Her renk için Tipik Radyasyon Diyagramı Karakteristikleri (kutupsal çizimler) geniş görüş açılarını görsel olarak doğrular. Bağıl Spektral Dağılım grafiği, normalize edilmiş şiddeti dalga boyuna karşı çizer ve her renk diyot için birincil emisyon tepe noktasını açıkça gösterir; bu, renk karıştırma potansiyelini ve filtreleme gereksinimlerini anlamak için esastır.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

LED, Yüzeye Monte Cihaz (SMD) seramik paketi kullanır. Seramik paketler, plastik paketlere kıyasla üstün termal iletkenlik ve mekanik sağlamlık sunar; bu da yüksek güçlü veya yüksek güvenilirlikli uygulamalar için faydalıdır. Uzunluk, genişlik, yükseklik ve bacak/pad aralığı dahil olmak üzere spesifik mekanik boyutlar, "Mekanik Boyutlar" bölümünde (sayfa 17 olarak referans verilmiştir) detaylandırılmıştır. Uygun lehim bağlantısı oluşumu, ısı transferi ve reflow sırasında ve çalışma sırasında mekanik stabiliteyi sağlamak için önerilen bir lehim pedi düzeni (sayfa 18) sağlanmıştır. Dört renk kanalı ve herhangi bir ortak katot/anot konfigürasyonu için polarite veya pin ataması bu bölümde tanımlanacaktır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Cihaz, 30 saniyeye kadar 260°C tepe sıcaklığı ile reflow lehimleme için derecelendirilmiştir; bu, standart kurşunsuz lehim işlemleriyle uyumludur. Tipik olarak sıcaklık artışı, ön ısıtma, sıvı faz, tepe ve soğutma aşamalarını gösteren detaylı bir reflow lehimleme profili grafiğine (sayfa 18) başvurulmalıdır. Bu profile uyulması, termal şok, lehim kusurları veya LED çipine veya paketine zarar gelmesini önlemek için gereklidir. Nem Duyarlılık Seviyesi (MSL) Seviye 2 olarak derecelendirilmiştir; bu, paketin reflow lehimleme öncesinde fırınlanmaya ihtiyaç duymadan fabrika ortam koşullarına bir yıla kadar maruz kalabileceğini gösterir. Kullanım önlemleri (sayfa 21) muhtemelen ESD'den kaçınmak için taşıma, depolama koşulları ve temizleme önerilerini içerir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Paketleme bilgileri (sayfa 19), LED'lerin nasıl tedarik edildiğini belirtir; tipik olarak otomatik pick-and-place montajı için şerit ve makara üzerinde. Makara boyutları, yuva aralığı ve yönlendirme detayları içerir. Parça numarası "CH2525-RGBY0401H-AM", muhtemelen içsel bir kodlama sistemini takip eder; burada "CH2525" paket tipi/boyutunu, "RGBY" renkleri, "0401" bir performans sınıfı veya versiyonu ile ilgili olabilir ve "AM" Otomotiv Sınıfını belirtebilir. Sipariş bilgileri (sayfa 16), farklı sınıflar veya varyantların nasıl belirtileceğini detaylandıracaktır.

8. Uygulama Önerileri

Birincil belirtilen uygulamalar otomotiv iç aydınlatma ve ortam aydınlatmasıdır. Otomotiv iç mekanlarında, bu LED, gösterge kümelerinin çok renkli arka aydınlatması, eğlence-eğlence kontrolleri ve kabin içinde özelleştirilebilir ortam aydınlatma bölgeleri oluşturmak için kullanılabilir. Ortam aydınlatması için, RGBY yeteneği, standart RGB LED'lere kıyasla daha doygun ve daha sıcak beyazlar dahil olmak üzere daha geniş bir renk yelpazesi oluşturulmasına olanak tanır.

Tasarım Hususları:

• Sürücü Devresi:Dört kanalı bağımsız olarak kontrol edebilen bir sabit akım sürücü gerektirir. Farklı ileri voltajlar hesaba katılmalıdır; bu, ayrı akım regülatörleri veya sofistike bir çok kanallı LED sürücü entegre devresi gerektirebilir.
• Termal Yönetim:Güç dağılımı, özellikle birden fazla renk aynı anda sürüldüğünde, optimum ışık çıktısı, renk stabilitesi ve uzun ömür için düşük eklem sıcaklığını korumak amacıyla yeterli PCB bakır alanı (termal pad) ve muhtemelen bir soğutucuya bağlantı gerektirir.
• Optik:Geniş görüş açısı, belirli uygulamalar için ışık hüzmesini şekillendirmek için ikincil optikler (mercekler, difüzörler) gerektirebilir.
• Renk Karıştırma ve Kontrol:Tutarlı ve istenen renklerin elde edilmesi, her kanalın çıktısının akım ve sıcaklıkla değişmesi nedeniyle kalibrasyon ve potansiyel olarak sensörler kullanılarak kapalı döngü renk geri bildirimi gerektirir.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılıklar

Standart plastik SMD RGB LED'lere kıyasla, bu bileşenin temel farklılaştırıcıları seramik paketi (daha iyi ısı dağılımı ve güvenilirlik için) ve özel bir Sarı yayıcının eklenmesidir. Sarı çip, oluşturulan beyaz ışığın Renksel Geriverim İndeksi'ni (CRI) önemli ölçüde iyileştirir ve Kırmızı ve Yeşil'i karıştırmadan kehribar renklerinin doğrudan oluşturulmasına olanak tanır; bu genellikle verimsizdir ve bulanık bir renk üretebilir. AEC-Q101 kalifikasyonu, otomotiv uygulamaları için büyük bir farklılaştırıcıdır; çünkü standart ticari sınıf LED'lerin geçmediği sıcaklık, nem ve çalışma ömrü testleri üzerinden performansı doğrular.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Aynı 40mA akımda Mavi yayıcının ışık şiddeti (360 mcd) neden Yeşil'in (2300 mcd) çok altında?

C: Bu öncelikle insan gözünün fotopik duyarlılık eğrisinden (V(λ)) kaynaklanır. Göz, yeşil ışığa (~555 nm) en duyarlıdır ve mavi ışığa (~460 nm) daha az duyarlıdır. Bu nedenle, aynı ışıma gücü (optik watt) için, yeşil ışık fotometrik birimler (lümen, kandela) açısından çok daha parlak görünecektir. Yarı iletken malzemelerin iç kuantum verimliliğindeki fark da rol oynar.

S: Bu LED'i sabit voltaj kaynağı ile sürebilir miyim?

C: Kesinlikle önerilmez. LED'ler akım kontrollü cihazlardır. İleri voltajlarının bir toleransı vardır ve sıcaklıkla değişir. Sabit bir voltaj kaynağı aşırı akıma, aşırı ısınmaya ve hızlı arızaya yol açabilir. Her zaman sabit akım sürücü veya akım sınırlayıcı bir devre kullanın.

S: Termal direnç parametrelerinde bahsedilen Rth_JS_gerçek ve Rth_JS_el arasındaki fark nedir?

C: Rth_JS_gerçek, yarı iletken ekleminden lehim noktasına olan gerçek ölçülen termal dirençtir. Rth_JS_el, genellikle sıcaklığa duyarlı ileri voltaj parametresinden türetilen bir "elektriksel" eşdeğer değerdir. Tasarımcılar tipik olarak termal modelleme için Rth_JS_gerçek'i kullanırken, Rth_JS_el devre içi eklem sıcaklığı tahmin teknikleri için kullanılabilir.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örnekleri

Örnek 1: Otomotiv Ortam Aydınlatma Kontrolcüsü:Bir modül, bu LED'lerden dördünü kullanır; her biri bir aracın ayak boşluğunun bir köşesinde yer alır. PWM çıkışlarına sahip bir mikrodenetleyici, dört kanallı bir sabit akım sürücüyü sürer. Yazılım, kullanıcının önceden ayarlanmış renklerden (örneğin, soğuk beyaz, sıcak beyaz, mavi, turuncu) seçim yapmasına veya her kanalın görev döngüsünü ayarlayarak özel renkler oluşturmasına olanak tanır. Seramik paket, aracın tabanına yakın potansiyel yüksek ortam sıcaklıklarına rağmen güvenilirliği sağlar.

Örnek 2: Mimari Renk Ayarlanabilir Gömme Aydınlatma:Gömme bir aydınlatmada, bu LED'lerden oluşan bir dizi, ısı dağıtımı için metal çekirdekli bir PCB üzerine monte edilir. Renk kalibrasyonu ve sıcaklık kompanzasyonu olan gelişmiş bir sürücü kullanılır. Sistem, sabah saatlerinde serin, enerjik bir beyazdan (yüksek Mavi/Yeşil karışımı) akşam saatlerinde sıcak, rahatlatıcı bir beyaza (yüksek Kırmızı/Sarı karışımı) dinamik olarak beyaz noktayı kaydırabilir ve tüm bunları yüksek renksel geriverim sağlarken yapar.

12. Çalışma Prensibi

Cihaz, yarı iletken malzemelerde elektrolüminesans prensibiyle çalışır. Diyotun bant aralığı enerjisini aşan bir ileri öngerilim voltajı uygulandığında, elektronlar ve delikler yarı iletkenin aktif bölgesinde yeniden birleşir ve foton (ışık) şeklinde enerji açığa çıkarır. Yayılan ışığın spesifik dalga boyu (rengi), her çip için kullanılan yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi ile belirlenir: istenen renkleri elde etmek için farklı bileşik yarı iletkenler (örneğin, Kırmızı/Sarı için AlInGaP, Yeşil/Mavi için InGaN) kullanılır. Dört çip, bağımsız kontrol için ayrı elektriksel bağlantılara sahip tek bir seramik pakette barındırılır.

13. Teknoloji Trendleri ve Bağlam

Birden fazla renk yayıcının (RGB ötesinde) tek bir pakette entegrasyonu, otomotiv, profesyonel aydınlatma ve ekran uygulamalarında daha yüksek kaliteli ışık ve daha esnek renk kontrolü talebiyle yönlendirilen büyüyen bir trenddir. Özel bir beyaz veya kehribar yayıcının, veya bu durumda Sarı'nın dahil edilmesi, belirli renkler için renksel geriverimi ve verimliliği iyileştirir. Ayrıca, daha yüksek güç yoğunluğu ve verimliliğe (watt başına daha fazla lümen) doğru sürekli bir itiş vardır; bu da termal yönetime daha fazla önem verilmesine neden olur ve seramik ve diğer gelişmiş paketleme malzemelerinin daha yaygın hale gelmesini sağlar. Ayrıca, kontrol elektroniğinin (örneğin, sürücü entegre devreleri) doğrudan LED paketiyle entegrasyonu, sistem tasarımını basitleştirmek için gelişmekte olan bir trenddir.