LED Rot 2,7x2,0x0,6mm - Vorwärtsspannung 2,0-2,6V - Leistung 1,1W - Dominante Wellenlänge 612,5-625nm - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Die RF-A4E27-R15H-S1 ist eine leistungsstarke rote LED auf Basis der AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleitertechnologie. Sie ist in einem kompakten EMC (Epoxid-Mold-Compound) Gehäuse mit den Abmessungen 2,7 mm × 2,0 mm × 0,6 mm untergebracht. Das Bauteil liefert einen dominanten Wellenlängenbereich von 612,5 nm bis 625 nm, was es für rote Signalanzeigen sowie Innen- und Außenbeleuchtung im Automobilbereich geeignet macht. Mit einem extrem weiten Abstrahlwinkel von 120° und einer Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe von 2 ist die LED für zuverlässige Oberflächenmontage und Reflow-Lötprozesse ausgelegt. Sie erfüllt vollständig die RoHS-Anforderungen und der Qualifizierungstestplan folgt dem AEC-Q102 Standard für automotive diskrete Halbleiter.

1.1 Hauptmerkmale

• EMC-Gehäuse für robuste mechanische und thermische Leistung
• Weiter Abstrahlwinkel von 120° für gleichmäßige Lichtverteilung
• Geeignet für alle SMT-Bestückungs- und mehrere Reflow-Lötzyklen
• Lieferbar in Gurt- und Rollenverpackung (4000 Stück/Rolle)
• Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe: 2 (MSL2)
• RoHS-konform und AEC-Q102 qualifiziert

1.2 Zielanwendungen

Automobilbeleuchtung – sowohl Innenraum (Ambiente, Anzeige) als auch Außenbereich (Rücklicht, Bremslicht, Blinker). Der weite Abstrahlwinkel und die hohe Zuverlässigkeit machen ihn ideal für anspruchsvolle Fahrzeugumgebungen.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Elektrische und optische Kennwerte (bei Ts=25°C, IF=350mA)

2.2 Absolute Grenzwerte

Hinweis:Die Messtoleranz der Vorwärtsspannung beträgt ±0,1 V, die Farbkoordinatentoleranz ±0,005 und die Lichtstromtoleranz ±10%. Alle Messungen werden unter standardisierten Herstellerbedingungen durchgeführt. Der maximale Betriebsstrom sollte die tatsächliche Wärmeableitung berücksichtigen, um die Sperrschichttemperatur unter 150°C zu halten. Im Pulsbetrieb bei 25°C beträgt der photoelektrische Wirkungsgrad 47%.

2.3 Thermische Eigenschaften

Die Wärmewiderstandswerte werden in zwei Formen angegeben: real (Rth JS real) und elektrisch (Rth JS el). Der reale Wärmewiderstand beträgt typischerweise 12°C/W und stellt den tatsächlichen Wärmepfad von der Sperrschicht zur Lötstelle dar. Der elektrische Wärmewiderstand beträgt typischerweise 6°C/W, gemessen mit einem Prüfstrom von 350 mA bei konstanter Umgebungstemperatur von 25°C. Ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement ist entscheidend, um die Leistung zu erhalten und vorzeitige Degradation zu verhindern.

3. Klassifizierungssystem (Binning)

Bei IF=350 mA werden die LEDs nach Vorwärtsspannung, Lichtstrom und dominanter Wellenlänge in Bins sortiert, um Konsistenz in der Anwendung zu gewährleisten.

3.1 Vorwärtsspannungs-Bins

• C0: 2,0 V – 2,2 V
• D0: 2,2 V – 2,4 V
• E0: 2,4 V – 2,6 V

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
• RA: 83,7 – 93,2 lm

3.3 Dominante Wellenlängen-Bins

• C2: 612,5 – 615 nm
• D1: 615 – 617,5 nm
• D2: 617,5 – 620 nm
• E1: 620 – 622,5 nm
• E2: 622,5 – 625 nm

Die Bins ermöglichen es Kunden, das genaue Spannungs-, Lichtstrom- oder Wellenlängenfenster auszuwählen, das für ihr spezifisches Design erforderlich ist. Der Bin-Code ist auf dem Verpackungsetikett vermerkt.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere typische Kurven, die Ingenieuren helfen, das LED-Verhalten unter verschiedenen Bedingungen zu verstehen.

4.1 Vorwärtsspannung vs. Vorwärtsstrom (Abb. 1-6)

Die Vorwärtsspannung steigt linear mit dem Strom an. Bei etwa 350 mA beträgt die Spannung ungefähr 2,3 V. Diese Kurve ist für die Auslegung von Stromregelschaltungen unerlässlich.

4.2 Relativer Lichtstrom vs. Vorwärtsstrom (Abb. 1-7)

Die Lichtausbeute steigt mit dem Strom, jedoch nicht perfekt linear. Bei 350 mA wird der relative Lichtstrom auf 100% normiert. Bei niedrigeren Strömen ist die Effizienz höher.

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

Mit steigender Sperrschichttemperatur nimmt die Lichtausbeute ab. Bei 125°C beträgt der Lichtstrom etwa 80% des Wertes bei 25°C. Eine gute thermische Auslegung ist notwendig, um den Lichtstromverlust bei hohen Temperaturen zu minimieren.

4.4 Lötstellentemperatur vs. Vorwärtsstrom (Abb. 1-9)

Der maximal zulässige Vorwärtsstrom sinkt mit steigender Lötstellentemperatur. Beispielsweise beträgt der maximale Strom bei einer Löttemperatur von 120°C etwa 200 mA.

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

Die Vorwärtsspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten. Bei einem Anstieg von 100°C sinkt die Spannung um etwa 0,2 V. Dies muss in Konstantstromtreibern berücksichtigt werden, um Stromdrift zu vermeiden.

4.6 Abstrahldiagramm (Abb. 1-11)

Das Abstrahlmuster ist sehr breit (120° volle Breite bei halbem Maximum) und nahezu lambertsch, was es ideal für Anwendungen mit breiter Ausleuchtung macht.

4.7 Dominante Wellenlängenverschiebung vs. Sperrschichttemperatur (Abb. 1-12)

Die dominante Wellenlänge verschiebt sich mit zunehmender Temperatur leicht zu längeren Wellenlängen (Rotverschiebung) mit einer Rate von etwa 0,05 nm/°C.

4.8 Spektrale Verteilung (Abb. 1-13)

Die spektrale Emission ist um 620 nm zentriert mit einer schmalen vollen Breite bei halbem Maximum von etwa 20 nm. Die Spitzenwellenlänge liegt nahe der dominanten Wellenlänge, was eine gesättigte rote Farbe gewährleistet.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat ein kompaktes Gehäuse: 2,70 mm × 2,00 mm × 0,60 mm. Die Draufsicht zeigt einen rechteckigen lichtemittierenden Bereich mit einer Kathodenmarkierung (C) auf der Unterseite. Detailansichten von Seite und Unterseite zeigen die Polarität: Anoden- (A) und Kathodenanschlussflächen (C). Das empfohlene Lötmuster enthält Wärmeleitpads zur Wärmeableitung.

5.2 Polarität und Lötpad-Layout

Aus der Untersicht (Abb. 1-3) ist die Kathodenfläche größer (1,30 mm × 0,60 mm) und die Anodenfläche kleiner (1,20 mm × 0,45 mm). Das Lötmuster (Abb. 1-5) zeigt empfohlene Kupferflächen: 1,40 mm × 1,30 mm für die Kathode und 1,20 mm × 1,30 mm für die Anode mit einem Abstand von 0,50 mm. Alle Maße haben eine Toleranz von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.3 Verpackung und Kennzeichnung

Die LEDs werden in Gurt- und Rollenverpackung mit 4000 Stück pro Rolle geliefert. Die Abmessungen des Trägerbands sind: Taschenabstand P0=4,0 mm, P1=4,0 mm, P2=2,0 mm, Breite W=8,0 mm. Der Rollenaußendurchmesser beträgt 180 mm mit einem Nabendurchmesser von 60 mm. Jede Rolle ist in einem feuchtigkeitsdichten Beutel mit Silikagel-Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsanzeigekarte versiegelt. Das Etikett enthält Teilenummer, Chargennummer, Bin-Codes, Menge und Datum.

6. Löt- und Bestückungsanleitung

6.1 Reflow-Lötprofil

Empfohlenes Reflow-Profil (bleifrei, basierend auf JEDEC-Standard):

• Aufheizrate: max. 3°C/s
• Vorwärmen: 150°C bis 200°C, 60–120 s
• Zeit über 217°C (TL): max. 60 s
• Spitzentemperatur (TP): 260°C, max. 10 s bei TP
• Zeit innerhalb von 5°C von TP: max. 30 s
• Abkühlrate: max. 6°C/s
• Gesamtzeit von 25°C bis Spitze: max. 8 Minuten

Die LED kann bis zu zwei Reflow-Zyklen überstehen. Vergehen mehr als 24 Stunden zwischen den Zyklen, ist ein Backen erforderlich, um absorbierte Feuchtigkeit zu entfernen (60±5°C für >24 Stunden). Während des Erhitzens keine Kraft auf die Silikonoberfläche ausüben.

6.2 Handhabungshinweise

• Schwefel- und Halogenkontrolle:Die Umgebung und die Kontaktmaterialien müssen weniger als 100 ppm Schwefel, weniger als 900 ppm jeweils Brom und Chlor und insgesamt weniger als 1500 ppm Brom + Chlor enthalten. Dies verhindert chemische Angriffe auf das LED-Gehäuse.
• VOC-Emissionen:Flüchtige organische Verbindungen aus Befestigungsmaterialien können in die Silikonverkapselung eindringen und unter Lichteinwirkung und Wärme Verfärbungen verursachen. Verwenden Sie nur kompatible Klebstoffe und Vergussmassen, die keine Gase abgeben.
• ESD-Schutz:Die LED ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD HBM 2 kV). Verwenden Sie geerdete Arbeitsplätze und antistatische Verpackungen.
• Reinigung:Verwenden Sie bei Bedarf Isopropylalkohol zur Reinigung. Eine Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen, da sie die LED beschädigen könnte.
• Lagerung:Ungeöffnete Beutel können bei ≤30°C / ≤75% relativer Luftfeuchtigkeit bis zu einem Jahr gelagert werden. Nach dem Öffnen innerhalb von 24 Stunden bei ≤30°C / ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit verarbeiten. Wenn das Trockenmittel seine Farbe geändert hat oder die Lagerzeit überschritten ist, vor Gebrauch mindestens 24 Stunden bei 60±5°C backen.

6.3 Thermische Auslegung

Da die Lichtausbeute und Farbstabilität der LED von der Sperrschichttemperatur abhängen, ist eine angemessene Kühlung unerlässlich. Die absolute maximale Sperrschichttemperatur beträgt 150°C. Verwenden Sie ausreichende Kupferflächen auf der Leiterplatte, thermische Durchkontaktierungen und gegebenenfalls Zwangskühlung, um die Sperrschichttemperatur in der vorgesehenen Betriebsumgebung unter dem Maximum zu halten.

7. Zuverlässigkeit und Prüfung

Das Produkt wurde gemäß den AEC-Q102-Richtlinien strengen Zuverlässigkeitstests unterzogen. Zu den wichtigsten Tests gehören:

• Reflow-Löten (260°C, 10 s, 2×) – 0/1 Ausfall
• MSL2-Vorkonditionierung (85°C/60%rF, 168 h) – 0/1
• Thermoschock (-40°C bis 125°C, 1000 Zyklen) – 0/1
• Lebensdauertest (Ta=105°C, IF=350 mA, 1000 h) – 0/1
• Hochtemperatur-/Hochfeuchte-Lebensdauertest (85°C/85%rF, IF=350 mA, 1000 h) – 0/1

Bewertungskriterien: Die Vorwärtsspannung darf das 1,1-fache des oberen Spezifikationsgrenzwerts (USL) nicht überschreiten, der Sperrstrom darf das 2-fache des USL nicht überschreiten und der Lichtstrom darf nicht unter das 0,7-fache des unteren Spezifikationsgrenzwerts (LSL) fallen. Diese Tests bestätigen die Robustheit der LED für Automobilanwendungen.

8. Anwendungsbeispiele und Designhinweise

Automobil-Innenraumbeleuchtung:Der weite Abstrahlwinkel ermöglicht eine gleichmäßige Armaturenbrettbeleuchtung oder Umgebungslichtstreifen. Für Blinkeranwendungen kann die hohe Helligkeit (bis zu 93 lm) bei 350 mA die SAE-Anforderungen erfüllen, wenn eine entsprechende Optik eingesetzt wird.

Stromderating:Der absolute maximale Vorwärtsstrom beträgt 420 mA, aber ein Dauerbetrieb auf diesem Niveau erfordert ein hervorragendes Wärmemanagement. In vielen Automobilkonstruktionen wird die LED mit 200–350 mA betrieben, mit Derating basierend auf der Umgebungstemperatur. Ein Vorwiderstand oder ein Konstantstromtreiber ist unerlässlich, um ein thermisches Durchgehen zu verhindern.

Mehrere LED-Stränge:Beim Betrieb mehrerer LEDs in Reihe hilft die Vorwärtsspannungs-Klassifizierung (z.B. D0), die Spannungen anzugleichen, um die Verlustleistung im Stromregler zu reduzieren. Bei Parallelschaltung von Strängen muss jeder Strang sein eigenes strombegrenzendes Element haben, um Stromungleichgewichte zu vermeiden.

9. Technologisches Prinzip

Die LED verwendet AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) als aktives Material. Dieser quaternäre Halbleiter ist gitterangepasst an ein GaAs-Substrat, was eine hohe interne Quanteneffizienz für rote und amberfarbene Wellenlängen ermöglicht. Das EMC-Gehäuse bietet einen niedrigen thermischen Widerstand und Beständigkeit gegen Vergilbung im Vergleich zu herkömmlichen PPA-Materialien. Die Vorwärtsspannung von 2,0–2,6 V ist typisch für rote AlGaInP-LEDs. Die dominante Wellenlänge wird durch den Indiumgehalt in den Quantentöpfen bestimmt; je schmaler die Bandlücke, desto länger die Wellenlänge.

10. Branchentrends und Zukunftsaussichten

Rote LEDs gewinnen aufgrund ihrer Effizienz und langen Lebensdauer weiter an Bedeutung in der Automobilbeleuchtung. Der Trend zur Miniaturisierung (kleinere Gehäuse wie 2,7×2,0 mm) ermöglicht mehr Designflexibilität. Die AEC-Q102-Qualifikation wird zunehmend zur Pflicht für Tier-1-Automobilzulieferer. Mit dem Aufkommen von ADAS und autonomem Fahren müssen rote Signalleuchten noch strengere Zuverlässigkeits- und Leistungsstandards erfüllen. Die RF-A4E27-R15H-S1 ist gut positioniert, um diesen neuen Anforderungen gerecht zu werden.

11. Häufig gestellte Fragen

F1: Kann ich diese LED dauerhaft mit 700 mA Spitzenstrom betreiben?
Nein. Der Spitzenstrom von 700 mA ist nur bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 10 ms zulässig. Der Dauerbetrieb darf 420 mA nicht überschreiten.

F2: Was ist die typische Lebensdauer unter Automobilbedingungen?
Die LED ist für 1000-Stunden-Lebensdauertests qualifiziert, aber die tatsächliche Lebensdauer im Feld hängt von den thermischen Bedingungen ab. Bei richtigem Wärmemanagement kann die LED über 50.000 Stunden halten.

F3: Kann die LED mit Aceton oder anderen Lösungsmitteln gereinigt werden?
Es wird nur Isopropylalkohol empfohlen. Andere Lösungsmittel können die Silikonverkapselung angreifen. Testen Sie die Kompatibilität, bevor Sie ein Reinigungsmittel verwenden.

F4: Warum ist die Helligkeit bei Wärme geringer als bei 25°C?
Die LED-Effizienz nimmt mit der Temperatur aufgrund erhöhter nichtstrahlender Rekombination ab. Halten Sie die Sperrschichttemperatur so niedrig wie möglich.

12. Bestellinformationen

Die Standardverpackungsmenge beträgt 4000 Stück pro Rolle. Die Rolle hat einen Durchmesser von 180 mm und ist in einem feuchtigkeitsdichten Beutel versiegelt. Für kundenspezifische Bin-Anforderungen (bestimmter VF-, Lichtstrom- oder Wellenlängenbereich) kontaktieren Sie den Distributor oder Hersteller. Die Teilenummer lautet RF-A4E27-R15H-S1, und der Bin-Code ist auf dem Etikett aufgedruckt. Lagern Sie stets gemäß den MSL2-Richtlinien.