LED RF-A4E27-R15E-R4 Rote LED Spezifikation - Größe 2,7x2,0x0,6mm - Durchlassspannung 2,0V bis 2,6V - Leistung 520mW - Technisches Datenblatt (DE)

1. Produktübersicht

Die RF-A4E27-R15E-R4 ist eine leistungsstarke rote Leuchtdiode (LED) basierend auf AlGaInP-Halbleitertechnologie auf einem Substrat. Sie ist in einem kompakten EMC-Gehäuse (Epoxid-Vergussmasse) mit den Abmessungen 2,7 mm x 2,0 mm x 0,6 mm untergebracht und für die Oberflächenmontagetechnologie (SMT) ausgelegt. Diese LED bietet einen extrem weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad, ideal für Anwendungen mit gleichmäßiger Lichtverteilung. Sie ist gemäß AEC-Q102-Stresstestrichtlinien für diskrete Halbleiter der Automobilklasse qualifiziert und gewährleistet Zuverlässigkeit in anspruchsvollen Umgebungen. Das Produkt ist RoHS-konform und hat eine Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe von 2 (MSL 2).

1.1 Merkmale

• EMC-Gehäuse für robuste mechanische und thermische Leistung
• Extrem weiter Abstrahlwinkel (2θ_1/2= 120°)
• Geeignet für alle SMT-Bestückungs- und Lötprozesse
• Lieferbar auf Gurt und Rolle für automatisierte Bestückung
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: Stufe 2
• RoHS-konform
• Qualifiziert gemäß AEC-Q102-Richtlinien

1.2 Anwendungen

Automobilbeleuchtung für Innen- und Außenanwendungen, einschließlich Armaturenbrettanzeigen, Innenraumleuchten, Umgebungsbeleuchtung, Rücklichter und andere Signalfunktionen.

2. Technische Daten

2.1 Elektrische und optische Eigenschaften (bei Ts=25°C, IF=150mA)

2.2 Absolute Grenzwerte (bei Ts=25°C)

Hinweise: - Alle Messungen erfolgen unter standardisierten Bedingungen bei Refond. - Der maximale Strom sollte nach Messung der Gehäusetemperatur bestimmt werden, um sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur 150°C nicht überschreitet. - Bei 25°C ergibt der Pulsmodus-Test einen photoelektrischen Wirkungsgrad ηe = 45%.

3. Bin-System

Um eine gleichbleibende Leistung zu gewährleisten, wird jede LED nach Durchlassspannung, Lichtstrom und dominanter Wellenlänge in Bins sortiert. Die Bin-Bereiche bei IF=150mA und Ts=25°C sind wie folgt:

3.1 Durchlassspannungs-Bins

3.2 Lichtstrom-Bins

3.3 Dominante Wellenlängen-Bins

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere typische optische und elektrische Kennlinien, die bei 25°C gemessen wurden, sofern nicht anders angegeben. Das Verständnis dieser Kurven ist für das richtige Schaltungsdesign und das Wärmemanagement unerlässlich.

4.1 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (Abb. 1-6)

Diese Kurve zeigt den exponentiellen Zusammenhang zwischen VF und IF. Bei 150mA beträgt die Durchlassspannung typischerweise etwa 2,3V (Mittelwert des Bin-Bereichs). Die Kurve hilft, Stromschwankungen aufgrund von Spannungsänderungen vorherzusagen.

4.2 Durchlassstrom vs. relativer Lichtstrom (Abb. 1-7)

Der relative Lichtstrom steigt mit dem Durchlassstrom, jedoch nicht linear. Bei niedrigen Strömen ist der Wirkungsgrad höher; die Kurve sättigt oberhalb von 150mA. Dies zeigt, dass der Betrieb nahe dem Nennstrom eine gute Lichtausbeute bei Einhaltung der thermischen Grenzen bietet.

4.3 Sperrschichttemperatur vs. relativer Lichtstrom (Abb. 1-8)

Mit steigender Sperrschichttemperatur sinkt der Wirkungsgrad der LED. Bei Tj=125°C fällt der relative Lichtstrom auf etwa 85% des Wertes bei 25°C ab. Dies erfordert eine ausreichende Kühlung in Umgebungen mit hohen Temperaturen, wie im Automobilbereich.

4.4 Löttemperatur vs. Durchlassstrom (Abb. 1-9)

Diese Derating-Kurve zeigt den maximal zulässigen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Lötstellentemperatur. Beispielsweise sinkt der zulässige Strom bei Ts=100°C auf etwa 150mA. Entwickler müssen sicherstellen, dass der tatsächliche Arbeitspunkt unterhalb dieser Kurve liegt.

4.5 Spannungsverschiebung vs. Sperrschichttemperatur (Abb. 1-10)

Die Durchlassspannung sinkt um etwa 0,2V, wenn die Temperatur von -40°C auf 125°C steigt. Dieser negative Temperaturkoeffizient muss bei Konstantstromtreibern berücksichtigt werden, um einen Stromanstieg bei hoher Temperatur zu vermeiden.

4.6 Abstrahldiagramm (Abb. 1-11)

Die LED hat ein breites Abstrahlmuster mit einem Halbwinkel von ±60° (insgesamt 120°). Die Intensität ist über den Strahl relativ gleichmäßig, was die LED in manchen Fällen auch ohne Sekundäroptik für Flächenbeleuchtung geeignet macht.

4.7 Verschiebung der dominanten Wellenlänge vs. Sperrschichttemperatur (Abb. 1-12)

Mit steigender Temperatur verschiebt sich die dominante Wellenlänge zu längeren Wellenlängen (Rotverschiebung). Die Verschiebung beträgt etwa +8nm von -40°C bis 125°C. Diese Farbverschiebung muss in farbkritischen Anwendungen berücksichtigt werden.

4.8 Spektrale Verteilung (Abb. 1-13)

Das Emissionsspektrum hat seinen Peak bei etwa 620nm mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von etwa 20nm. Die Reinheit ist hoch, was typisch für rote AlGaInP-LEDs ist.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das LED-Gehäuse hat Abmessungen von 2,70 mm (Länge) × 2,00 mm (Breite) × 0,60 mm (Höhe). Die Draufsicht zeigt eine lichtemittierende Fläche von 1,70 mm × 2,40 mm. Die Unterseite zeigt zwei Anoden- und zwei Kathodenpads für optimierte thermische und elektrische Verbindung. Die empfohlenen Lötmuster enthalten ein zentrales Pad zur Wärmeableitung.

5.2 Trägerband und Rolle

Die LEDs werden in einem 8 mm breiten Trägerband mit 4 mm Teilung geliefert, das auf eine Rolle mit 180 mm Durchmesser gewickelt ist. Jede Rolle enthält 4000 Stück. Das Band umfasst ein Abdeckband und ist in einem Feuchtigkeitsschutzbeutel mit Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte versiegelt.

5.3 Etiketteninformationen

Jede Rolle ist mit Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bin-Code (Lichtstrom, Farbart, Durchlassspannung, Wellenlänge), Menge und Herstellungsdatum gekennzeichnet.

6. Richtlinien zum Löten und zur Bestückung

6.1 SMT-Reflow-Lötprofil

Die LED ist für zwei Reflow-Zyklen mit einer Spitzentemperatur von 260°C (max. 10 s an der Spitze) ausgelegt. Das empfohlene Reflow-Profil:

• Vorwärmen: 150°C bis 200°C für 60–120 s
• Zeit über 217°C: max. 60 s
• Spitzentemperatur: 260°C
• Abkühlrate: max. 6°C/s
• Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitze: max. 8 Minuten

Führen Sie nicht mehr als zwei Reflow-Zyklen durch. Wenn der Abstand zwischen den Zyklen 24 Stunden überschreitet, können die LEDs Feuchtigkeit aufnehmen und müssen getrocknet werden.

6.2 Reparatur und Handhabung

Eine Reparatur gelöteter LEDs wird nicht empfohlen. Falls unvermeidbar, verwenden Sie einen Zweispitzen-Lötkolben. Vermeiden Sie mechanische Belastung der Silikonvergussmasse während oder nach dem Löten. Vermeiden Sie schnelle Abkühlung und Verformung der Leiterplatte.

7. Handhabungshinweise

• Schwefel- und Halogenkontrolle:Die Umgebung und die verwendeten Materialien müssen weniger als 100 ppm Schwefel sowie weniger als 900 ppm Brom oder Chlor einzeln enthalten, und Br+Cl insgesamt weniger als 1500 ppm.
• Ausgasung:Flüchtige organische Verbindungen können in die Silikonlinse eindringen und Verfärbungen verursachen. Verwenden Sie Klebstoffe, die keine organischen Dämpfe ausgasen.
• Mechanische Handhabung:Verwenden Sie Pinzetten an den Seitenflächen. Berühren oder drücken Sie nicht die Silikonlinse, da dies die interne Schaltung beschädigen kann.
• ESD-Schutz:Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (HBM 2000V). Verwenden Sie ordnungsgemäße Erdung und antistatische Vorsichtsmaßnahmen.
• Thermisches Design:Stellen Sie stets sicher, dass die Sperrschichttemperatur 150°C nicht überschreitet. Verwenden Sie thermische Simulationen oder Messungen, um eine ausreichende Kühlung zu gewährleisten.
• Reinigung:Verwenden Sie bei Bedarf Isopropylalkohol zur Reinigung. Verwenden Sie keine Ultraschallreinigung, da diese die LED beschädigen kann.
• Lagerung:Ungeöffnete Beutel:<30°C,<75% Luftfeuchtigkeit, innerhalb von 1 Jahr verwenden. Nach dem Öffnen innerhalb von 24 Stunden unter<30°C und<60% Luftfeuchtigkeit verwenden. Falls überschritten, vor dem Gebrauch mindestens 24 Stunden bei 60±5°C trocknen.

8. Anwendungshinweise

Beim Entwurf mit der RF-A4E27-R15E-R4 sind folgende Punkte zu beachten:

• Stromregelung:Verwenden Sie einen Konstantstromtreiber, um ein thermisches Durchgehen zu vermeiden. Die Schwankung der Durchlassspannung (2,0V bis 2,6V) erfordert einen Treiber, der den Bereich abdecken kann.
• Wärmemanagement:Der thermische Widerstand der LED (Rth JS real = typ. 40°C/W) bedeutet, dass bei 150mA und einer Durchlassspannung von 2,3V die Verlustleistung etwa 345mW beträgt, was zu einem Temperaturanstieg von Sperrschicht zu Lötstelle von ~13,8°C führt. Bei einer Umgebungstemperatur von 85°C läge die Sperrschichttemperatur bei etwa 99°C, was unbedenklich ist. Bei enger Packung mehrerer LEDs ist jedoch eine zusätzliche Kühlung erforderlich.
• Optisches Design:Der weite Abstrahlwinkel von 120° kann für die Allgemeinbeleuchtung von Vorteil sein. Für gebündelte Strahlen sollten jedoch externe Optiken wie Linsen oder Reflektoren in Betracht gezogen werden. Das Spektrum enthält keine UV- oder IR-Komponenten, sodass keine spezielle Filterung erforderlich ist.
• Automobilzulassung:Die AEC-Q102-Qualifikation umfasst Stresstests wie Temperaturschock, Lebensdauertest und hohe Luftfeuchtigkeit. Dennoch müssen Entwickler die LED in ihrer spezifischen Leuchtenumgebung validieren, insbesondere hinsichtlich Vibration und chemischer Einwirkung.

9. Zuverlässigkeit und Qualitätssicherung

Der Produktqualifikationstestplan folgt den AEC-Q102-Richtlinien. Zu den Zuverlässigkeitstests gehören:

• Reflow (260°C, 10s, 2 Zyklen): 0/1 Ausfall zulässig
• MSL 2 (85°C/60%RH, 168h): 0/1 Ausfall
• Temperaturschock (-40°C bis 125°C, 1000 Zyklen): 0/1 Ausfall
• Lebensdauertest (Ta=105°C, IF=150mA, 1000h): 0/1 Ausfall
• Hochtemperatur-Hochfeuchte-Test (85°C/85%RH, IF=150mA, 1000h): 0/1 Ausfall

Ausfallkriterien: Durchlassspannung > 1,1×USL, Sperrstrom > 2×USL, Lichtstrom<< 0,7×LSL.

Hinweis: Diese Tests werden unter guten Wärmeableitungsbedingungen an einzelnen LEDs durchgeführt. Bei Array-Anwendungen kann ein Derating erforderlich sein.

10. Funktionsprinzip

Die LED verwendet eine AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Multiquantentopf-Struktur auf einem GaAs-Substrat. Dieses Materialsystem ist bekannt für hohe Effizienz im roten bis bernsteinfarbenen Spektralbereich. Das EMC-Gehäuse bietet mechanische Steifigkeit und gute Wärmeleitfähigkeit, sodass die LED bei höheren Strömen betrieben werden kann als herkömmliche Epoxid-Gehäuse. Der weite Abstrahlwinkel wird durch die Form der Vergussmasse und das Chipdesign erreicht.

11. Vergleich mit alternativen Technologien

Im Vergleich zu herkömmlichen bedrahteten roten LEDs bietet die RF-A4E27-R15E-R4 einen deutlich kleineren Footprint, eine niedrigere Bauhöhe und die Kompatibilität mit automatisierter SMT-Bestückung. Ihr EMC-Gehäuse bietet bessere Feuchtigkeitsbeständigkeit und höhere Zuverlässigkeit bei Temperaturwechseln. Die AEC-Q102-Qualifikation macht sie für den Automobileinsatz geeignet, was bei Standard-LEDs nicht immer gegeben ist. Allerdings können die Kosten pro Lumen höher sein als bei einigen hochvolumigen Consumer-LEDs, was jedoch bei sicherheitskritischen Anwendungen gerechtfertigt ist.

12. Häufig gestellte Fragen

F: Kann diese LED mit einer Konstantspannungsquelle betrieben werden?
A: Es wird die Verwendung eines Konstantstromtreibers empfohlen, da die Durchlassspannung variiert. Konstantspannung kann zu einem Überschreiten des maximalen Stroms führen, wenn die Spannung am oberen Ende des Bin-Bereichs liegt.

F: Wie hoch ist die typische Lebensdauer bei 150mA?
A: Obwohl in diesem Datenblatt keine spezifischen L70/B10-Daten angegeben sind, deutet der AEC-Q102-Lebensdauertest bei 105°C über 1000 Stunden ohne Ausfall auf eine gute Langlebigkeit hin. Für Automobil-Innenanwendungen sind bei ordnungsgemäßem Wärmemanagement Lebensdauern von >10.000 Stunden zu erwarten.

F: Kann ich diese LEDs parallel schalten?
A: Parallelschaltung ist möglich, muss jedoch mit Stromausgleichswiderständen oder einer gemeinsamen Konstantstromquelle erfolgen, um eine Stromaufteilung aufgrund von VF-Schwankungen zu vermeiden.

F: Sind diese LEDs mit bleifreiem Löten kompatibel?
A: Ja, die Spitzentemperatur von 260°C ist mit typischen bleifreien Profilen kompatibel.

F: Wie soll ich die LEDs vor dem Gebrauch trocknen, wenn der Feuchtigkeitsschutzbeutel zu lange geöffnet war?
A: Trocknen Sie die LEDs bei 60±5°C für mindestens 24 Stunden. Überschreiten Sie 48 Stunden nicht, um Schäden zu vermeiden.

13. Praktisches Designbeispiel

Betrachten Sie ein Tagfahrlichtmodul (DRL), das 50lm pro Einheit benötigt. Mit dem höchsten Bin (MB: 33,4-37,0lm) würden zwei LEDs in Reihe bei 150mA etwa 70lm erreichen. Bei einer typischen Durchlassspannung von jeweils 2,3V ergibt sich eine Gesamtspannung von 4,6V. Ein aufwärtsregelnder Konstantstromtreiber mit einer Eingangsspannung von 12V (Automobil-Bordnetz) kann die Kette effizient ansteuern. Die Leiterplatte sollte ein thermisches Pad enthalten, das mit dem Metallkern der Platine verbunden ist, um die Sperrschichttemperatur in einer Motorraumumgebung (Umgebungstemperatur bis zu 85°C) unter 100°C zu halten. Optische Simulationen unter Verwendung des Abstrahldiagramms zeigen, dass ein einfacher Diffusor das erforderliche photometrische Muster ohne Sekundärreflektoren erreichen kann.

14. Branchentrends

Die Automobilbeleuchtungsindustrie setzt zunehmend auf reine Halbleiterlösungen, wobei rote LEDs Glühlampen für Brems-/Rücklichter und Blinker ersetzen. Die AEC-Q102-Qualifikation wird zur Grundvoraussetzung. Zukünftige Entwicklungen umfassen höhere Lichtausbeuten (Ziel > 150 lm/W für Rot) und die Integration mit intelligenten Treibern für adaptives Licht. Die RF-A4E27-R15E-R4 stellt eine ausgereifte und zuverlässige Option dar, die aktuelle Automobilanforderungen mit guter Leistung und einfacher Montage erfüllt.