CH2525-RGBY0401H-AM LED规格书 - SMD陶瓷封装 - 红光623nm 绿光527nm 蓝光460nm 黄光590nm - 40mA - 车规级

1. 产品概述

本文档对CH2525-RGBY0401H-AM高性能多色表面贴装器件（SMD）LED进行全面技术分析。该元件专为严苛环境下的可靠性和性能而设计，采用坚固的陶瓷封装，并将四个独立的颜色发射器集成于单一单元内。其主要设计目标是满足需要精确混色、高亮度及长期稳定性的应用。

这款LED的核心优势在于其集成度。通过将红、绿、蓝、黄（RGBY）二极管组合在一个紧凑的SMD封装内，它简化了PCB设计，减少了元件数量，并能实现超越标准RGB色域范围的复杂色彩生成，尤其能增强暖白色和琥珀色色调的表现力。该器件专门按照严苛的AEC-Q101分立半导体标准进行了认证，使其成为汽车电子领域的理想选择，因为汽车电子在恶劣条件下的运行可靠性至关重要。

目标市场主要是汽车行业，特别是用于仪表盘背光、开关照明和车内氛围灯等内饰照明系统。次要应用包括通用装饰照明、标识以及需要多色功能和高可靠性的消费电子产品。

2. 深入技术参数分析

电气和光学特性定义了LED的工作边界和性能预期。

2.1 光度与色彩特性

该LED发射四种不同的颜色，每种颜色在标准测试电流40mA和焊盘温度25°C下测量，具有明确的光学特性。发光强度（衡量特定方向上的感知亮度）因颜色而异：红光典型输出为1200毫坎德拉（mcd），绿光为2300 mcd，蓝光为360 mcd，黄光为1300 mcd。必须注意，发光强度的测量容差为±8%。

视角定义为发光强度降至峰值一半时的离轴角度，绿光和蓝光发射器为150度，红光和黄光发射器为140度，容差为±5度。这表明其具有非常宽的辐射模式，适用于区域照明。

颜色通过峰值波长（λp）和主波长（λd）共同指定。典型主波长为：红光：623 nm，绿光：527 nm，蓝光：460 nm，黄光：590 nm，主波长具有±1 nm的严格容差。光谱分布图显示了每种颜色清晰且分离良好的峰值，这对于精确混色至关重要。

2.2 电气参数

正向电流（I_F）工作范围为10 mA至80 mA，40 mA为典型测试条件。不建议在低于10 mA下工作。由于半导体材料特性不同，在40 mA时，每种颜色的正向电压（V_F）也不同：红光典型值为2.00V，绿光为2.80V，蓝光为3.00V，黄光为2.40V，测量容差为±0.05V。该器件并非为反向偏压操作而设计。

2.3 热学与可靠性参数

热管理对于LED的性能和寿命至关重要。提供了从结到焊点的热阻（Rth_JS）的实际值和电气等效值。例如，红光发射器的Rth_JS_real为33 K/W，Rth_JS_el为25 K/W。这些值用于根据功耗计算结温升。

绝对最大额定值设定了硬性限制：红光/黄光的功耗（P_d）为220 mW，绿光/蓝光为280 mW。最高结温（T_J）为125°C。工作温度范围（T_opr）为-40°C至+110°C，证实了其车规级的适用性。该器件可承受高达8 kV（人体模型）的静电放电（ESD）。

3. 分档系统说明

规格书包含一个发光强度分档结构，用于根据输出对LED进行分类。分档用字母数字代码（L1、L2、M1... R1）标记，代表最小和最大发光强度的范围。例如，L1档涵盖强度从11.2 mcd到14 mcd的LED，而R1档则从112 mcd开始。该系统允许设计者为阵列或系统选择具有一致亮度水平的元件，以实现均匀的外观。所提供的表格似乎是通用模板，CH2525-RGBY0401H-AM每种颜色的具体分档将在详细的产品规格书或订购指南中定义。

4. 性能曲线分析

特性曲线图提供了在不同条件下LED行为的重要见解。

4.1 IV曲线与发光效率

正向电流与正向电压关系图显示了典型的二极管指数关系。每条颜色迹线具有不同的拐点电压。相对发光强度与正向电流关系图显示，输出随电流增加而增加，但可能并非完全线性，尤其是在较高电流下，由于发热导致效率下降。

4.2 温度依赖性

相对发光强度与结温关系图对于热设计至关重要。它显示发光输出随着结温升高而降低。降低的速率（热淬灭）因半导体材料而异；例如，红光和黄光LED通常对温度的敏感性低于蓝光和绿光LED。主波长与结温关系图显示，随着温度升高，颜色会发生偏移（通常向更长波长偏移），这在颜色关键型应用中必须予以考虑。

正向电流降额曲线规定了基于焊盘温度的最大允许正向电流。为确保结温保持在125°C以下，必须随着环境/焊盘温度升高而降低电流。该图为颜色组（红/黄、绿、蓝）提供了具体的降额线。

4.3 空间与光谱分布

每种颜色的典型辐射特性图（极坐标图）直观地证实了宽视角。相对光谱分布图绘制了归一化强度与波长的关系，清晰地显示了每个颜色二极管的主要发射峰，这对于理解混色潜力和滤光要求至关重要。

5. 机械与封装信息

该LED采用表面贴装器件（SMD）陶瓷封装。与塑料封装相比，陶瓷封装具有更优越的导热性和机械强度，这对于高功率或高可靠性应用非常有益。具体的机械尺寸，包括长度、宽度、高度以及引脚/焊盘间距，在“机械尺寸”部分（参考第17页）有详细说明。提供了推荐的焊接焊盘布局（第18页），以确保在回流焊和操作过程中形成良好的焊点、实现热传递并保持机械稳定性。四个颜色通道的极性或引脚分配以及任何共阴极/阳极配置将在本节中定义。

6. 焊接与组装指南

该器件额定适用于峰值温度为260°C、持续时间不超过30秒的回流焊接，这与标准的无铅（Pb-free）焊接工艺兼容。应参考详细回流焊接曲线图（第18页），该图通常显示升温、预热、液相、峰值和冷却阶段。遵循此曲线对于防止热冲击、焊接缺陷或损坏LED芯片或封装是必要的。湿度敏感等级（MSL）为2级，表明该封装在需要进行回流焊接前烘烤之前，可在工厂车间条件下暴露长达一年。使用注意事项（第21页）可能包括避免ESD的操作、存储条件和清洁建议。

7. 包装与订购信息

包装信息（第19页）指定了LED的供应方式，通常采用卷带包装，用于自动贴片组装。详细信息包括卷盘尺寸、料袋间距和方向。部件号“CH2525-RGBY0401H-AM”遵循一个可能的内部编码系统，其中“CH2525”可能表示封装类型/尺寸，“RGBY”表示颜色，“0401”可能与性能分档或版本相关，“AM”可能表示车规级。订购信息（第16页）将详细说明如何指定不同的分档或变体。

8. 应用建议

主要应用领域是汽车内饰照明和环境光。在汽车内饰中，该LED可用于仪表组、信息娱乐控制器的多色背光，以及在车厢内创建可定制的环境照明区域。对于环境照明，与标准RGB LED相比，其RGBY功能允许生成更广泛的颜色范围，包括更饱和和更温暖的白色。

设计考虑因素：

• 驱动电路：需要一个能够独立控制四个通道的恒流驱动器。必须考虑不同的正向电压，可能需要单独的电流调节器或一个复杂的多通道LED驱动IC。
• 热管理：功耗，尤其是在多个颜色同时驱动时，需要足够的PCB铜面积（散热焊盘），并可能需要连接到散热器，以保持较低的结温，从而实现最佳的光输出、颜色稳定性和使用寿命。
• 光学：宽视角可能需要二次光学元件（透镜、扩散器）来为特定应用塑形光束。
• 混色与控制：由于每个通道的输出随电流和温度变化，要实现一致且理想的颜色需要进行校准，并可能需要使用传感器的闭环颜色反馈。

9. 技术对比与差异化

与标准的塑料SMD RGB LED相比，该元件的主要差异化在于其陶瓷封装（用于更好的散热和可靠性）以及增加了专用的黄色发射器。黄色芯片显著提高了生成白光的显色指数（CRI），并允许直接创建琥珀色，而无需混合红光和绿光，后者通常效率低下且可能产生浑浊的颜色。AEC-Q101认证是汽车应用的一个主要差异化因素，因为它验证了在温度、湿度和使用寿命测试方面的性能，这是标准商用级LED所不具备的。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

问：为什么在相同的40mA电流下，蓝光发射器的发光强度（360 mcd）远低于绿光（2300 mcd）？

答：这主要是由于人眼的明视觉灵敏度曲线（V(λ)）。人眼对绿光（约555 nm）最敏感，对蓝光（约460 nm）较不敏感。因此，对于相同的辐射功率（光瓦特），绿光在光度单位（流明、坎德拉）上会显得亮得多。半导体材料内部量子效率的差异也起到一定作用。

问：我可以用恒压源驱动这款LED吗？

答：强烈不建议这样做。LED是电流驱动器件。它们的正向电压有容差，并且随温度变化。恒压源可能导致电流过大、过热和快速失效。务必使用恒流驱动器或限流电路。

问：热阻参数中提到的Rth_JS_real和Rth_JS_el有什么区别？

答：Rth_JS_real是从半导体结到焊点的实际测量热阻。Rth_JS_el是一个“电气”等效值，通常由温度敏感的正向电压参数推导得出。设计者通常使用Rth_JS_real进行热建模，而Rth_JS_el可能用于电路内结温估算技术。

11. 实际设计与使用示例

示例1：汽车氛围灯控制器：一个模块使用四个这样的LED，分别安装在汽车脚坑的四个角落。一个带有PWM输出的微控制器驱动一个四通道恒流驱动器。固件允许用户从预设颜色（例如，冷白、暖白、蓝色、橙色）中选择，或通过调整每个通道的占空比来创建自定义颜色。尽管车辆地板附近可能存在较高的环境温度，陶瓷封装确保了可靠性。

示例2：建筑可调色筒灯：在一个嵌入式筒灯中，一组这样的LED安装在金属芯PCB上以利于散热。使用具有颜色校准和温度补偿功能的高级驱动器。该系统可以动态地将白点从早晨凉爽、提神的白色（高蓝/绿混合）转变为晚上温暖、放松的白色（高红/黄混合），同时保持高显色性。

12. 工作原理

该器件基于半导体材料中的电致发光原理工作。当施加超过二极管带隙能量的正向偏压时，电子和空穴在半导体有源区复合，以光子（光）的形式释放能量。发射光的特定波长（颜色）由每个芯片所用半导体材料的带隙能量决定：采用不同的化合物半导体（例如，红光/黄光使用AlInGaP，绿光/蓝光使用InGaN）来实现所需的颜色。四个芯片封装在一个单一的陶瓷封装内，具有独立的电气连接以实现独立控制。

13. 技术趋势与背景

将多个颜色发射器（超越RGB）集成到单一封装中是一个日益增长的趋势，这受到汽车、专业照明和显示应用中对更高质量光线和更灵活色彩控制需求的推动。包含专用的白色或琥珀色发射器，或如本例中的黄色发射器，提高了某些颜色的显色性和效率。同时，业界持续推动更高的功率密度和效率（每瓦更多流明），这更加重视热管理，使得陶瓷和其他先进封装材料更加普及。此外，将控制电子器件（例如，驱动IC）直接与LED封装集成是一个新兴趋势，旨在简化系统设计。