RF-OMRB14TS-AK Rote LED PLCC2 - Größe 2,2x1,4x1,3 mm - Spannung 1,8 V - Leistung 72 mW - Automobilqualität

1. Produktübersicht

Die RF-OMRB14TS-AK ist eine leistungsstarke rote Oberflächenmontage-LED (SMD-LED) im PLCC-2-Gehäuse, die für anspruchsvolle Automobil-Innenbeleuchtungsanwendungen entwickelt wurde. Dieses Bauteil nutzt fortschrittliche AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid)-Epitaxietechnologie auf einem Substrat und emittiert ein sattes rotes Licht mit einer dominanten Wellenlänge von etwa 615 nm. Die Gehäuseabmessungen betragen 2,2 mm × 1,4 mm × 1,3 mm (Länge × Breite × Höhe), was es für kompakte PCB-Designs geeignet macht. Die LED verfügt über einen extrem weiten Betrachtungswinkel von 120 Grad, der eine gleichmäßige Lichtverteilung gewährleistet. Sie ist gemäß den AEC-Q101-Belastungstests für diskrete Halbleiter in Automobilqualität qualifiziert, was Zuverlässigkeit unter rauen Bedingungen garantiert. Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe ist Klasse 2, und das Bauteil ist vollständig RoHS- und REACH-konform.

2. Interpretation technischer Parameter

2.1 Elektrische Eigenschaften

Die Durchlassspannung (V_F) bei einem Prüfstrom von 20 mA hat einen minimalen Wert von 1,8 V, einen typischen von 2,0 V und einen maximalen von 2,4 V. Diese relativ niedrige Durchlassspannung ist typisch für AlGaInP-roten LEDs. Der Sperrstrom (I_R) bei einer Sperrspannung von 5 V ist kleiner als 10 µA, was auf ein ausgezeichnetes Gleichrichterverhalten hinweist. Der maximal zulässige Durchlassstrom beträgt 30 mA DC, mit einem Spitzenstrom von 100 mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 10 ms. Die Gesamtverlustleistung ist auf 72 mW begrenzt, was eingehalten werden muss, um thermische Schäden zu vermeiden.

2.2 Optische Eigenschaften

Bei 20 mA beträgt die typische Lichtstärke (I_V) 800 mcd, mit einem Minimum von 800 mcd und einem Maximum von 1200 mcd gemäß dem L2-Bin. Die dominante Wellenlänge (λ_D) reicht von 612,5 nm bis 620 nm, mit einem typischen Wert von 615 nm, was die Emission in den tiefroten Bereich einordnet. Der Betrachtungswinkel (2θ_1/2) beträgt 120 Grad und bietet ein breites Abstrahlmuster, das für die Innenraumbeleuchtung geeignet ist.

2.3 Thermische Eigenschaften

Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (R_thJ-S) wird mit 300 °C/W (max.) angegeben. Dieser Parameter ist entscheidend für das Wärmemanagement. Die Sperrschichttemperatur (T_J) darf 120 °C nicht überschreiten, und der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40 °C und +100 °C. Eine angemessene Wärmeableitung ist unerlässlich, um die LED innerhalb sicherer Grenzen zu halten.

3. Erklärung des Binning-Systems

3.1 Durchlassspannungs-Bins

Die Durchlassspannung ist in sechs Gruppen eingeteilt: B1 (1,8–1,9 V), B2 (1,9–2,0 V), C1 (2,0–2,1 V), C2 (2,1–2,2 V), D1 (2,2–2,3 V), D2 (2,3–2,4 V). Dies ermöglicht Kunden die Auswahl von LEDs mit eng übereinstimmendem V_Ffür parallele Strang-Designs.

3.2 Lichtstärke-Bins

Es werden zwei Intensitäts-Bins definiert: L1 (800–1000 mcd) und L2 (1000–1200 mcd). Der angegebene typische Wert (800 mcd) entspricht dem unteren Ende von L1, aber die Produktion kann je nach Bestellung beide Bins ausliefern.

3.3 Wellenlängen-Bins

Die dominante Wellenlänge ist in drei Bins unterteilt: C2 (612,5–615,0 nm), D1 (615,0–617,5 nm), D2 (617,5–620,0 nm). Die typische Wellenlänge von 615 nm fällt in den D1-Bin. Die enge Binning gewährleistet Farbkonsistenz in Multi-LED-Modulen.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom

Abbildung 1-6 zeigt einen nahezu linearen Zusammenhang: Mit steigendem Durchlassstrom von 0 auf 30 mA steigt die Durchlassspannung von etwa 1,7 V auf 2,3 V. Dies ist typisch für AlGaInP-LEDs, und Entwickler müssen die V_F-Variation bei konstanter Spannungsansteuerung berücksichtigen.

4.2 Relative Intensität vs. Durchlassstrom

Abbildung 1-7 zeigt, dass die relative Lichtintensität mit dem Strom zunimmt. Bei 20 mA ist die Intensität normiert; eine Verdopplung des Stroms auf 40 mA würde die Ausgangsleistung ungefähr verdoppeln (obwohl der absolute maximale Strom 30 mA DC beträgt).

4.3 Temperaturabhängigkeit

Abbildung 1-8 zeigt, dass der relative Lichtstrom mit steigender Löttemperatur (T_S) abnimmt. Bei 100 °C kann die Leistung auf etwa 70 % des Werts bei 25 °C fallen. Abbildung 1-9 zeigt, dass der maximal zulässige Durchlassstrom oberhalb von 55 °C reduziert werden muss, um die Sperrschichttemperaturgrenze von 120 °C nicht zu überschreiten. Abbildung 1-10 bestätigt, dass die Durchlassspannung mit der Temperatur um etwa -2 mV/°C abnimmt.

4.4 Abstrahlungsdiagramm

Abbildung 1-11 zeigt ein lambertähnliches Abstrahlungsmuster mit einem Halbwinkel von ±60° von der optischen Achse. Die relative Intensität bleibt bis ±60° über 50 %, was die Behauptung des weiten Betrachtungswinkels bestätigt.

4.5 Wellenlänge vs. Strom

Abbildung 1-12 zeigt eine leichte Rotverschiebung der dominanten Wellenlänge mit steigendem Strom: von etwa 614 nm bei 5 mA auf 618 nm bei 30 mA. Der Effekt ist gering, sollte aber bei präziser Farbabstimmung berücksichtigt werden.

4.6 Spektrumsverteilung

Abbildung 1-13 zeigt die normalisierte spektrale Leistungsverteilung. Die Emission hat ihren Peak nahe 630 nm mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von etwa 20 nm. Es sind keine Nebenpeaks vorhanden, was eine gute Farbreinheit bestätigt.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die Abmessungen in der Draufsicht betragen 2,2 mm × 1,4 mm; die Höhe beträgt 1,3 mm. Die Anode ist durch einen Punkt auf dem Gehäuse gekennzeichnet (Abbildung 1-4). Das empfohlene Lötpad-Layout (Abbildung 1-5) verwendet zwei rechteckige Pads: je 0,8 mm × 1,2 mm mit einem Abstand von 1,4 mm. Alle Toleranzen betragen ±0,20 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Trägerband und Spule

Die LED wird in 8-mm-Trägerband mit 3000 Stück pro Spule verpackt. Wichtige Bandabmessungen: Taschenteilung P0 = 4,0 mm, Bauteilteilung P1 = 4,0 mm, Zahnlochteilung P2 = 2,0 mm, Bandbreite W = 8,0 mm. Der äußere Spulendurchmesser beträgt 178 mm, der Nabendurchmesser 60 mm.

5.3 Etikett und Feuchtigkeitssperrbeutel

Jede Spule trägt ein Etikett mit Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bincode (VF-Bin, Intensitäts-Bin, Wellenlängen-Bin), Menge und Datumscode. Die Spulen werden vakuumversiegelt in einem Feuchtigkeitssperrbeutel mit Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsanzeigekarte verpackt, was die MSL-2-Anforderungen erfüllt.

6. Löt- und Montageanleitung

6.1 Reflow-Lötprofil

Das empfohlene Reflow-Profil folgt JEDEC J-STD-020. Wichtige Parameter: Aufheizrate ≤ 3 °C/s, Vorwärmung von 150 °C auf 200 °C für 60–120 s, Zeit über 217 °C (T_L) von 60–150 s, Spitzentemperatur (T_P) 260 °C für max. 10 s innerhalb von 5 °C von T_P, und Abkühlrate ≤ 6 °C/s. Es sind nur zwei Reflow-Zyklen erlaubt. Wenn die Zeit zwischen zwei Lötvorgängen 24 Stunden überschreitet, können die LEDs beschädigt werden.

6.2 Handlöten und Reparatur

Wenn Handlöten erforderlich ist, verwenden Sie eine Lötkolbenspitzentemperatur unter 300 °C und halten Sie die Kontaktzeit unter 3 Sekunden; es ist nur eine Nacharbeit zulässig. Für die Reparatur wird ein Doppellötkolben empfohlen; vermeiden Sie es, die Silikonlinse mit dem Kolben zu berühren.

6.3 Lagerbedingungen

Vor dem Öffnen des versiegelten Beutels bei ≤30 °C und ≤75 % relativer Luftfeuchtigkeit (rF) bis zu einem Jahr ab Siegelungsdatum lagern. Nach dem Öffnen sollten die LEDs innerhalb von 24 Stunden bei ≤30 °C und ≤60 % rF verwendet werden. Wenn die Feuchtigkeitsanzeigekarte übermäßige Feuchtigkeit anzeigt oder die Lagerzeit überschritten ist, backen Sie die Bauteile bei 60±5 °C für mindestens 24 Stunden vor der Verwendung.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Standardverpackungsmenge beträgt 3000 Stück pro Spule. Jede Spule wird in einem Feuchtigkeitssperrbeutel mit einem Etikett verpackt. Das Etikett enthält die Teilenummer (z. B. RF-OMRB14TS-AK), Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bincode (VF, IV, WLD), Menge und Datum. Der endgültige Versandkarton enthält mehrere Spulen. Der Bestellcode sollte die spezifischen Bin-Anforderungen referenzieren, wenn eine genaue Abstimmung erforderlich ist. Es wird empfohlen, das Werk hinsichtlich der Verfügbarkeit spezifischer V_F, Intensitäts- und Wellenlängen-Bins zu konsultieren.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungen

Die primäre Anwendung ist die Automobil-Innenbeleuchtung, wie z. B. Armaturenbrett-Hintergrundbeleuchtung, Ambientelichtleisten, Deckenleuchten und Anzeigelampen. Der weite Betrachtungswinkel ist vorteilhaft für eine gleichmäßige Panelbeleuchtung. Die AEC-Q101-Qualifikation gewährleistet Zuverlässigkeit über die Lebensdauer des Fahrzeugs.

8.2 Designüberlegungen

• Stromreduzierung:Betreiben Sie die LED stets unter 30 mA DC; reduzieren Sie den Strom oberhalb von 55 °C Umgebungstemperatur gemäß Abbildung 1-9.
• Wärmemanagement:Verwenden Sie ausreichend Kupferpads und thermische Durchkontaktierungen, um die Lötpunkttemperatur unter 85 °C zu halten, um eine maximale Lichtausbeute-Stabilität zu gewährleisten.
• ESD-Schutz:Die LED hat eine HBM-ESD-Spannungsfestigkeit von 2000 V. Dennoch wird ein ESD-Schutz während der Handhabung und Montage empfohlen. Verwenden Sie geerdete Arbeitsplätze und antistatische Verpackungen.
• Schaltungsdesign:Um ein thermisches Durchgehen zu vermeiden, verwenden Sie einen Strombegrenzungswiderstand pro LED oder einen Konstantstromtreiber. Die Parallelschaltung von LEDs mit unterschiedlichen V_F-Bins kann zu ungleichmäßiger Stromverteilung führen.
• Optisches Design:Das lambertähnliche Abstrahlungsmuster ermöglicht eine einfache Integration in Lichtleiter oder Diffusoren. Der 120°-Betrachtungswinkel deckt einen weiten Bereich ab.
• Schwefel- und Halogenkontrolle:Die Umgebung muss sicherstellen, dass der Schwefelgehalt in zusammenwirkenden Materialien unter 100 ppm liegt. Der Brom- und Chlorgehalt in externen Materialien sollte jeweils unter 900 ppm liegen, insgesamt unter 1500 ppm, um Korrosion des versilberten Leiterrahmens zu verhindern.

9. Technologievergleich

Im Vergleich zu herkömmlichen roten LEDs mit GaAsP- oder GaP-Technologie bietet die auf AlGaInP basierende RF-OMRB14TS-AK eine höhere Lichtausbeute (bis zu 40 lm/W bei 20 mA) und eine bessere Temperaturstabilität. Das PLCC-2-Gehäuse bietet eine kleinere Grundfläche als ältere Durchsteckbauteile und ist für die automatisierte SMT-Bestückung geeignet. Der 120°-Betrachtungswinkel ist breiter als bei vielen konkurrierenden roten LEDs (oft 110° oder weniger) und bietet mehr Designflexibilität für eine gleichmäßige Beleuchtung. Die AEC-Q101-Qualifikation hebt es von LEDs für den Verbrauchermarkt ab und macht es für sicherheitskritische Automobilanwendungen geeignet.

10. Häufig gestellte Fragen

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 30 mA betreiben?
A: Ja, der absolute maximale Durchlassstrom beträgt 30 mA DC, aber Sie müssen sicherstellen, dass die Sperrschichttemperatur unter 120 °C bleibt. Bei der maximalen Nennleistung von 72 mW (30 mA × 2,4 V) beträgt der Temperaturanstieg 72 mW × 300 °C/W = 21,6 °C über dem Lötpunkt. Wenn der Lötpunkt bei 85 °C liegt, beträgt die Sperrschichttemperatur 106,6 °C, was sicher ist. Bei höheren Umgebungstemperaturen kann jedoch eine Reduzierung erforderlich sein.

F: Was ist die typische Durchlassspannung bei 20 mA?
A: Die typische Durchlassspannung beträgt 2,0 V, kann aber je nach Bin zwischen 1,8 V und 2,4 V liegen. Dimensionieren Sie Ihre Schaltung so, dass diese Streuung berücksichtigt wird.

F: Kann ich diese LED für die Außenbeleuchtung von Kraftfahrzeugen verwenden?
A: Das Datenblatt gibt eine Zulassung nur für den Automobil-Innenraum an. Für Außenanwendungen sind möglicherweise zusätzliche Qualifikationen erforderlich (z. B. AEC-Q102). Der Chip selbst kann jedoch verwendbar sein, wenn er ordnungsgemäß vor Feuchtigkeit und thermischer Belastung geschützt ist.

F: Wie reinige ich die Leiterplatte nach dem Löten?
A: Verwenden Sie Isopropylalkohol. Vermeiden Sie Ultraschallreinigung, da dies die LED beschädigen kann. Wenn andere Lösungsmittel verwendet werden, überprüfen Sie die Kompatibilität mit der Silikonverkapselung.

11. Fallstudien aus der Praxis

11.1 Armaturenbrett-Ambientebeleuchtungsmodul

Ein Tier-1-Automobilzulieferer entwickelte einen linearen Lichtleiter für Armaturenbrett-Ambienteleisten mit 12 RF-OMRB14TS-AK-LEDs im Abstand von 10 mm. Jede LED wurde mit 15 mA betrieben, um 400 mcd pro Segment zu erreichen. Der weite 120°-Betrachtungswinkel sorgte für eine gleichmäßige Helligkeit entlang des Lichtleiters ohne Hotspots. Das Modul bestand 1000-stündige Lebensdauertests bei 85 °C/85 % rF mit einer Lumenminderung von weniger als 10 %.

11.2 Mittelkonsolen-Hintergrundbeleuchtung

In einem Mittelkonsolen-Design wurde die LED als direkte Hintergrundbeleuchtung für kapazitive Taster verwendet. Eine Diffusorfolie wurde 3 mm über der LED angebracht. Die resultierende Leuchtdichte überstieg 500 cd/m² bei 20 mA. Die hohe Lichtstromdichte von 800 mcd pro LED ermöglichte die Verwendung von weniger Komponenten im Vergleich zu älteren LED-Generationen, was die Kosten senkte.

12. Prinziperklärung

Die RF-OMRB14TS-AK verwendet AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) als aktives Schichtmaterial. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im Quantentopfbereich und emittieren Photonen mit einer Energie, die dem roten Teil des Spektrums entspricht. Die Bandlücke von AlGaInP kann durch Anpassung der Aluminium- und Indiumzusammensetzung abgestimmt werden; für rote Emission um 615 nm ist die Zusammensetzung optimiert, um eine hohe interne Quanteneffizienz zu erreichen. Das Substrat (wahrscheinlich GaAs oder GaP) ist für das emittierte Licht transparent, was auch eine Lichtauskopplung von der Unterseite ermöglicht. Das PLCC-2-Gehäuse verwendet eine transparente Silikonverkapselung zum Schutz des Chips und dient als Linse. Kathode und Anode sind über versilberte Leiterrahmen verbunden.

13. Entwicklungstrends

Der Automobil-LED-Markt bewegt sich in Richtung höherer Effizienz und kleinerer Gehäuse. Zukünftige Iterationen dieser Produktfamilie könnten durch verbessertes Epitaxiedesign und bessere Stromverteilung eine noch höhere Lichtausbeute (z. B. >50 lm/W) bieten. Darüber hinaus könnte die Integration von ESD-Schutzdioden im Gehäuse das Board-Design vereinfachen. Der Trend zur MiniLED- und MikroLED-Hintergrundbeleuchtung wird möglicherweise auch den Automobil-Innenraum erreichen, aber PLCC-2-Gehäuse bleiben für großvolumige Ambientebeleuchtung kosteneffizient. Die Einhaltung zukünftiger Automobil-Zuverlässigkeitsstandards (z. B. AEC-Q102 für photobiologische Sicherheit) wird erforderlich sein.