LED 2.7x2.0x0.6mm Weiß 3.4V 714mW Spezifikation RF-A3E27-W60E-B1

1. Produktübersicht

Die RF-A3E27-W60E-B1 ist eine leistungsstarke weiße Leuchtdiode (LED), die für Innen- und Außenbeleuchtungsanwendungen in Kraftfahrzeugen entwickelt wurde. Sie verwendet einen blauen Chip in Kombination mit einer Leuchtstoff-Umwandlungsschicht zur Erzeugung von weißem Licht. Die Komponente ist in einem kompakten 2,7 mm x 2,0 mm x 0,6 mm EMC-Gehäuse (Epoxid-Vergussmasse) untergebracht, das eine hervorragende Wärmemanagement und Zuverlässigkeit bietet. Mit einem typischen Durchlassstrom von 150 mA und einer maximalen Verlustleistung von 714 mW liefert diese LED einen Lichtstrom von 55,3 bis 83,7 Lumen. Sie ist gemäß den AEC-Q102-Stressteststandards für diskrete Halbleiter im Automobilbereich qualifiziert und gewährleistet Robustheit selbst unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen.

2. Technische Parameter im Detail

2.1 Elektrische und optische Eigenschaften (Ts=25°C)

• Durchlassspannung (VF):2,8V – 3,4V (typisch 3,1V) bei IF=150mA.
• Sperrstrom (IR):≤10 µA bei VR=5V.
• Lichtstrom (Φ):55,3 lm – 83,7 lm bei IF=150mA.
• Abstrahlwinkel (2θ½):120° (typisch).
• Wärmewiderstand (RTHJ-S real):21°C/W typisch, 32°C/W max; (RTHJ-S el): 13°C/W typisch, 20°C/W max.

2.2 Absolute Maximalbewertungen

• Verlustleistung (PD):714 mW
• Durchlassstrom (IF):210 mA (Dauerbetrieb)
• Spitzendurchlassstrom (IFP):300 mA (1/10 Einschaltdauer, 10ms Impulsbreite)
• Sperrspannung (VR):5 V
• ESD (HBM):8000 V (90% Ausbeute)
• Betriebstemperatur (TOPR):-40°C bis +125°C
• Lagertemperatur (TSTG):-40°C bis +125°C
• Sperrschichttemperatur (TJ):150°C max

Bei 25°C, Impulsmodus-Test, photoelektrischer Wirkungsgrad ηe = 39%. Die Toleranz der Durchlassspannungsmessung beträgt ±0,1V, die Farbkoordinatentoleranz ±0,005 und die Lichtstromtoleranz ±10%.

3. Binning-System

Die LED wird nach Durchlassspannungs- und Lichtstrom-Bins bei IF=150mA kategorisiert.

3.1 Durchlassspannungs-Bins

• G0: 2,8 – 3,0V
• H0: 3,0 – 3,2V
• I0: 3,2 – 3,4V

3.2 Lichtstrom-Bins

• PA: 55,3 – 61,2 lm
• PB: 61,2 – 67,8 lm
• QA: 67,8 – 75,3 lm
• QB: 75,3 – 83,7 lm

Farbort-Bins (VM1 bis VM7) werden gemäß dem CIE 1931-Diagramm definiert, mit Koordinaten, die im Datenblatt angegeben sind. Diese Bins gewährleisten Farbkonsistenz für Automobilbeleuchtungsstandards (z.B. ECE).

4. Analyse der Leistungskurven

Die typischen optischen und elektrischen Kurven zeigen das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen:

• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (Abb.1-7):Die Durchlassspannung steigt mit dem Strom von ~2,8V bei 30mA auf ~3,4V bei 210mA. Dieser Zusammenhang ist typisch für InGaN-basierte LEDs.
• Durchlassstrom vs. relativer Lichtstrom (Abb.1-8):Der Lichtstrom steigt nahezu linear mit dem Strom bis zu 210mA an, mit einer leichten Sättigung bei höheren Strömen.
• Sperrschichttemperatur vs. relativer Lichtstrom (Abb.1-9):Wenn die Sperrschichttemperatur von -40°C auf 140°C ansteigt, sinkt der relative Lichtstrom um etwa 20%, was die Bedeutung des Wärmemanagements unterstreicht.
• Löttemperatur vs. Durchlassstrom (Abb.1-10):Der maximal zulässige Durchlassstrom nimmt mit steigender Löttemperatur ab, um eine Überhitzung zu vermeiden.
• Spannungsverschiebung vs. Sperrschichttemperatur (Abb.1-11):Die Durchlassspannung sinkt mit der Temperatur um etwa -2 bis -4 mV/°C.
• Abstrahldiagramm (Abb.1-12):Die LED zeigt ein breites lambertisches Abstrahlmuster mit einem Halbwinkel von ±60°, ideal für gleichmäßige Ausleuchtung.
• Farbortverschiebung vs. Temperatur und Strom (Abb.1-13, 1-14):Farbverschiebungen sind minimal, innerhalb von ±0,02 CIE-Einheiten über den Betriebsbereich.
• Spektrale Verteilung (Abb.1-15):Das Emissionsspektrum hat ein Maximum bei etwa 450 nm (blau) mit einem breiten Leuchtstoff-Umwandlungsband von 500-700 nm, typisch für phosphorkonvertierte weiße LEDs.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Abmessungen des Gehäuses

Das LED-Gehäuse misst 2,70 mm (Länge) × 2,00 mm (Breite) × 0,60 mm (Höhe) mit Toleranzen von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Bodenansicht zeigt eine Wärmeleitpad von 1,20 mm × 1,30 mm sowie Anoden- und Kathodenmarkierungen. Empfohlene Lötmusterabmessungen sind angegeben, um eine ordnungsgemäße Wärmeableitung und elektrische Verbindung zu gewährleisten.

5.2 Polarität

Die Kathode ist durch eine kleine Kerbe am Gehäuse gekennzeichnet. Bei der Montage muss die korrekte Polarität eingehalten werden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das empfohlene Reflow-Profil basiert auf JEDEC-Standards:

• Durchschnittliche Aufheizrate: ≤3°C/s
• Vorwärmen: 150°C bis 200°C für 60-120 Sekunden
• Zeit über 217°C: max. 60s
• Spitzentemperatur: 260°C für max. 10s
• Abkühlrate: ≤6°C/s

Das Reflow-Löten sollte nicht mehr als zwei Zyklen umfassen. Wenn zwischen den Zyklen mehr als 24 Stunden vergehen, können die LEDs Feuchtigkeit aufnehmen und beschädigt werden.

6.2 Handhabungshinweise

• Während des Erhitzens oder Abkühlens keine mechanische Spannung ausüben.
• Verformung der Leiterplatte nach dem Löten vermeiden.
• Für eventuelle Reparaturen einen Doppellötkolben verwenden.
• Pick-and-Place-Düsen sollten nur minimalen Druck auf die Silikonoberfläche ausüben.

6.3 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: Level 2 (MSL 2). Lagerbedingungen:

• Vor dem Öffnen: ≤30°C, ≤75% relative Feuchte, innerhalb von 1 Jahr ab Herstellungsdatum.
• Nach dem Öffnen: ≤30°C, ≤60% relative Feuchte, empfohlene Verwendung innerhalb von 24 Stunden. Bei Überschreitung bei 60±5°C für >24 Stunden backen.
• Bei Beschädigung der Feuchtigkeitssperrverpackung den Vertrieb benachrichtigen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden auf Gurt und Rolle geliefert (Gurtbreite 8 mm, Rollendurchmesser 180 mm) mit 4.000 Stück pro Rolle. Die Gurtabmessungen betragen: A0=2,10±0,1 mm, B0=3,05±0,1 mm, K0=0,75±0,1 mm. Jede Rolle ist in einer Feuchtigkeitssperrverpackung mit einem Etikett versiegelt, das Teile-Nummer, Chargen-Nummer, Bin-Codes für Lichtstrom (Φ), Farbort (XY), Durchlassspannung (VF), Wellenlänge (WLD), Menge und Datum enthält.

8. Anwendungsempfehlungen

Die RF-A3E27-W60E-B1 wurde speziell für die Automobilbeleuchtung entwickelt, sowohl im Innenbereich (z.B. Deckenleuchten, Kartenleseleuchten) als auch im Außenbereich (z.B. Seitenmarkierungsleuchten, Blinker). Ihr großer Abstrahlwinkel (120°) und ihre hohe Zuverlässigkeit unter Temperaturextremen machen sie für raue Umgebungen geeignet. Die AEC-Q102-Qualifikation gewährleistet die Einhaltung der Automobilindustrieanforderungen. Für optimale Leistung sollten Entwickler:

• Eine ausreichende Wärmeableitung unter Verwendung der freiliegenden Wärmeleitpad sicherstellen; der Wärmewiderstand sollte beim Systementwurf berücksichtigt werden, um die Sperrschichttemperatur unter 150°C zu halten.
• Strombegrenzungswiderstände einbauen, um Überstrom zu verhindern.
• Materialien mit Schwefel, Brom oder Chlor über den angegebenen Grenzwerten vermeiden (S<100ppm, Br<900ppm, Cl<900ppm, Gesamt Br+Cl<1500ppm), um eine Degradation der LED zu verhindern.
• Reinigungsmittel wie Isopropylalkohol verwenden, falls Rückstände vorhanden sind; Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Mid-Power-LEDs bietet das EMC-Gehäuse eine bessere mechanische Festigkeit und thermische Leistung. Die AEC-Q102-Qualifikation unterscheidet dieses Produkt von handelsüblichen LEDs und macht es für sicherheitskritische Anwendungen geeignet. Das enge Binning von Farbe und Lichtstrom gewährleistet Gleichmäßigkeit in mehreren LED-Arrays.

10. Häufig gestellte Fragen

F: Was ist die maximale Sperrschichttemperatur?
A: Die absolute maximale Sperrschichttemperatur beträgt 150°C. Für langfristige Zuverlässigkeit wird empfohlen, TJ unter 125°C zu halten.

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 300mA betreiben?
A: Nein, 300mA ist der Spitzendurchlassstrom, der nur bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Impulsbreite von 10ms zulässig ist. Der Dauerstrom darf 210mA nicht überschreiten.

F: Wie gehe ich mit der ESD-Empfindlichkeit um?
A: Obwohl 90% der Einheiten 8kV HBM bestehen, sollten während der Handhabung geeignete ESD-Vorkehrungen (geerdete Arbeitsplätze, antistatische Handbänder) getroffen werden.

F: Wie hoch ist die erwartete Lebensdauer?
A: Basierend auf AEC-Q102-Tests ist die LED für eine lange Betriebsdauer unter Automobilbelastungen ausgelegt. Die tatsächliche Lebensdauer hängt von den Ansteuerungsbedingungen und dem Wärmemanagement ab.

11. Anwendungsbeispiel

In einem typischen Kfz-Innenraum-Ambient-Beleuchtungsmodul werden sechs RF-A3E27-W60E-B1 LEDs in einer linearen Anordnung mit 10 mm Abstand platziert. Mit einem Konstantstromtreiber von 150 mA erreichen die Module eine gleichmäßige Beleuchtungsstärke von 500 Lux in 30 cm Entfernung. Die thermische Simulation zeigt eine Sperrschichttemperatur von 85°C bei einer ordnungsgemäß ausgelegten Aluminium-Leiterplatte (Wärmeleitpad verlötet). Das System besteht Thermoschock- und Vibrationsprüfungen gemäß Automobilstandards.

12. Funktionsprinzip

Die weiße LED funktioniert durch die Kombination eines blau emittierenden InGaN-Chips mit einem gelb emittierenden Leuchtstoff (YAG:Ce oder ähnlich). Ein Teil des blauen Lichts wird vom Leuchtstoff absorbiert und als gelbes Licht wieder abgestrahlt; das verbleibende blaue Licht vermischt sich mit dem gelben zu weißem Licht. Die Farbtemperatur und der Farbwiedergabeindex werden durch die Zusammensetzung und Dicke des Leuchtstoffs bestimmt.

13. Entwicklungstrends

Die Automobilbeleuchtung bewegt sich aufgrund von Energieeffizienz, Designflexibilität und langer Lebensdauer in Richtung vollständiger LED-Nutzung. Der Trend umfasst höhere Lichtausbeute (über 150 lm/W), miniaturisierte Gehäuse (wie 2,7x2,0 mm) und verbesserte Zuverlässigkeitsstandards (AEC-Q102). Zukünftige Entwicklungen könnten leuchtstofffreie weiße LEDs mit direkter Emission mehrerer Wellenlängen umfassen, aber derzeit dominieren phosphorkonvertierte LEDs den Markt.