RF-A3H40-W60P-E5 Weiße LED Spezifikation - 5.6x3.0x0.8mm - 12V - 12W - 1200-1750lm

1. Produktübersicht

Diese weiße LED wird mit einem blauen Chip und Phosphor-Konversionstechnologie hergestellt und liefert ein breites weißes Spektrum, das für die Außenbeleuchtung von Kraftfahrzeugen geeignet ist. Die Gehäuseabmessungen betragen 5,6 mm x 3,0 mm x 0,8 mm. Das robuste Keramiksubstrat sorgt für hervorragendes Wärmemanagement und hohe Zuverlässigkeit. Zu den Hauptmerkmalen gehören ein extrem weiter Abstrahlwinkel von 120 Grad, Kompatibilität mit allen SMT-Bestückungs- und Lötprozessen, Verpackung auf Gurt und Rolle, Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 2, vollständige RoHS-Konformität sowie Qualifikation gemäß dem AEC-Q102-Teststandard für automotive diskrete Halbleiter. Diese LED wurde speziell für anspruchsvolle Automobilbeleuchtungsanwendungen wie Scheinwerfer, Tagfahrlicht und Nebelscheinwerfer entwickelt, bei denen hoher Lichtstrom, lange Lebensdauer und Umweltbeständigkeit entscheidend sind.

2. Interpretation der technischen Parameter

2.1 Elektrische und optische Eigenschaften (bei Ts=25°C, IF=1000mA)

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Parameter zusammen:

• Durchlassspannung (VF): Min 12,0 V, Typ 12,0 V (typische Kurve), Max 14,4 V. (Hinweis: Typische Kurven zeigen 12,0 V bei 1000 mA.)
• Sperrstrom (IR): Max 10 µA bei VR=20 V.
• Lichtstrom (Φ): Min 1200 lm, Typ 1300-1750 lm (je nach Bin), Max 1750 lm.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2): Typ 120 Grad.
• Wärmewiderstand (RTHJ-S): Typ 0,83 °C/W, Max 1,08 °C/W.

Diese Parameter weisen auf ein hocheffizientes Hochleistungsbauteil hin. Der geringe Wärmewiderstand ist entscheidend, um die Sperrschichttemperatur unter dem maximal zulässigen Wert von 150 °C zu halten, insbesondere bei hohem Strombetrieb.

2.2 Absolute Maximalwerte

• Verlustleistung (PD): 21600 mW (21,6 W)
• Durchlassstrom (IF): 1500 mA DC, Spitzenstrom (IFP) 2000 mA (1/10 Tastverhältnis, 10ms Impuls).
• Sperrspannung (VR): 20 V
• Elektrostatische Entladung (ESD HBM): 8000 V (>90% Ausbeute)
• Betriebstemperatur (TOPR): -40°C ~ +125°C
• Lagertemperatur (TSTG): -40°C ~ +125°C
• Sperrschichttemperatur (TJ): max. 150 °C

Entwickler müssen sicherstellen, dass die Verlustleistung niemals den absoluten Maximalwert überschreitet. Eine ausreichende Kühlung ist unerlässlich, und der Strom sollte bei hohen Löttemperaturen reduziert werden (siehe Leistungskurven).

3. Binning-System

3.1 Durchlassspannungs-Bins (IF=1000mA)

Die Durchlassspannung ist in drei Bins unterteilt: D1 (12,0-12,8V), E1 (12,8-13,6V), F1 (13,6-14,4V). Dies ermöglicht eine enge Regulierung des Systemspannungsdesigns.

3.2 Lichtstrom-Bins

Der Lichtstrom wird wie folgt gebinnt: DF (1200-1300 lm), EA (1300-1450 lm), EB (1450-1600 lm), EC (1600-1750 lm).

3.3 Farbort-Bins

Es sind drei Farbbins definiert: 57N, 60N, 65N, jeweils mit vier viereckigen Eckkoordinaten (CIE 1931). Beispiel Bin 57N: X1=0,3221 Y1=0,3255, X2=0,3206 Y2=0,3474, X3=0,3375 Y3=0,3628, X4=0,3365 Y4=0,3381. Der Benutzer kann den gewünschten Farbpunkt für spezifische Anwendungsanforderungen auswählen.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (Abb. 1-7)

Die Kurve zeigt einen typischen Anstieg von 9V bei 0mA auf 14V bei 1500mA, mit einem Knick um 10-11V. Bei 1000mA beträgt VF etwa 12V. Das nichtlineare Verhalten muss bei der Treiberstromauslegung berücksichtigt werden.

4.2 Durchlassstrom vs. relative Intensität (Abb. 1-8)

Der relative Lichtstrom steigt unterproportional mit dem Strom. Bei 1000mA beträgt die relative Intensität etwa 100% (normiert). Bei 500mA etwa 60%; bei 1500mA etwa 140%. Dies hilft bei der Abschätzung des Lichtstroms bei verschiedenen Treiberströmen.

4.3 Löttemperatur vs. relative Intensität (Abb. 1-9)

Die relative Intensität nimmt mit steigender Löttemperatur ab: -40°C ergibt ~130%, 25°C ~100%, 125°C ~70%. Das Wärmemanagement ist entscheidend, um eine hohe Lichtausbeute aufrechtzuerhalten.

4.4 Löttemperatur vs. Durchlassstrom (Abb. 1-10, Tj≤150°C)

Diese Derating-Kurve zeigt, dass der maximal zulässige Durchlassstrom von 1500mA bei 25°C auf 800mA bei 100°C und oberhalb von 125°C auf 0mA abfällt. Die Auslegung für die ungünstigste Löttemperatur ist unerlässlich.

4.5 Durchlassspannung vs. Löttemperatur (Abb. 1-11)

Die Durchlassspannung sinkt linear mit der Temperatur (ca. -2mV/°C). Bei -40°C beträgt VF ~13,6V, bei 125°C ~12,2V. Dies beeinflusst die Berechnung der Verlustleistung.

4.6 Abstrahldiagramm (Abb. 1-12)

Das Abstrahlmuster ist lambertähnlich: Die relative Intensität fällt auf 50% bei ±60°, auf 10% bei ±90°. Der weite Abstrahlwinkel von 120° macht diese LED für Anwendungen geeignet, die eine gleichmäßige Beleuchtung erfordern.

4.7 Farbort vs. Löttemperatur (Abb. 1-13)

Die Farbkoordinaten verschieben sich geringfügig mit der Temperatur. Beispielsweise bei 25°C: CIE x ~0,325, y ~0,330; bei 125°C: x ~0,318, y ~0,323. Diese Verschiebung ist gering und liegt innerhalb akzeptabler Grenzen für die Automobilbeleuchtung.

4.8 Spektralverteilung (Abb. 1-14)

Das Emissionsspektrum ist breit von 400 nm bis 750 nm, mit einer blauen Spitze um 450 nm und einer breiten gelben Phosphorspitze um 560 nm. Dies ergibt eine hohe Farbwiedergabe, die für äußere Signalleuchten geeignet ist.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem 5,60 mm × 3,00 mm × 0,80 mm großen Keramikgehäuse untergebracht. Die Unterseite zeigt zwei große Wärmepads (2,75 mm × 1,20 mm) und zwei kleinere Anoden-/Kathodenpads. Die Polarität ist durch eine Kerbe auf der Oberseite gekennzeichnet. Lötmuster werden mit Pads von 2,35 mm × 1,25 mm bei einem Abstand von 5,05 mm empfohlen. Alle Maße haben eine Toleranz von ±0,2 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Polaritätserkennung

Das Anodenpad ist auf der Unterseite größer, das Kathodenpad kleiner. Eine abgeschrägte Ecke auf der Oberseite zeigt die Polarität an (siehe Abb. 1-4).

5.3 Empfohlenes Lötmuster

Zur Optimierung der thermischen und elektrischen Leistung sollte das empfohlene PCB-Landmuster den Abmessungen der Bodenpads entsprechen. Ein symmetrisches Layout hilft, die thermische Ausdehnung auszugleichen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Standard-Reflow-Lötprofil umfasst: Aufheizrate ≤3°C/s; Vorwärmen von 150°C auf 200°C für 60-120 s; Zeit über 217°C (TL) max. 60 s; Spitzentemperatur (TP) 260°C für max. 10 s; Abkühlrate ≤6°C/s. Die Gesamtzeit von 25°C bis zur Spitze beträgt maximal 8 Minuten. Das Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden, und der Abstand zwischen zwei Reflows sollte 24 Stunden nicht überschreiten, um Feuchtigkeitsschäden zu vermeiden.

6.2 Reparatur und Nacharbeit

Reparaturen sollten vermieden werden. Falls erforderlich, kann ein Zweikopf-Lötkolben verwendet werden, aber die Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit müssen vorher validiert werden.

6.3 Handhabungshinweise

Die Silikon-Vergussmasse ist weich; mechanischer Druck auf die Linsenoberfläche muss vermieden werden. Nicht auf verzogene Leiterplatten montieren, während des Abkühlens keine Kraft oder Vibration ausüben. Bei Bedarf Isopropylalkohol zur Reinigung verwenden; Ultraschallreinigung wird nicht empfohlen, da sie die LED beschädigen kann.

6.4 Lagerung und Backen

Vor dem Öffnen des Aluminiumbeutels: Lagern bei ≤30 °C und ≤75 % relativer Luftfeuchtigkeit, innerhalb von 1 Jahr verwenden. Nach dem Öffnen: Innerhalb von 24 Stunden bei ≤30 °C und ≤60 % relativer Luftfeuchtigkeit verwenden. Wenn die Lagerung diese Bedingungen überschreitet, vor Gebrauch bei 60±5 °C für >24 Stunden backen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikationen

Die LEDs werden in Gurt-und-Rolle-Verpackung geliefert: 4000 Stück pro Rolle. Trägergurtmaße: A0=3,40±0,1 mm, B0=6,10±0,1 mm, K0=1,00±0,1 mm, P0=4,00±0,1 mm, W=12,0±0,1 mm, T=0,25±0,05 mm usw. Rollenmaße: A=13,6±0,1 mm, B=180±1 mm, C=100±1 mm, D=13,0±0,5 mm.

7.2 Etiketteninformationen

Jede Rolle enthält ein Etikett mit: Teilenummer, Spezifikationsnummer, Chargennummer, Bin-Code (Lichtstrom, Farbort, Durchlassspannung, Wellenlänge), Menge und Datum.

7.3 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung

Die Rolle wird in einem feuchtigkeitsbeständigen Beutel mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsindikatorkarte versiegelt. Nach dem Öffnen sollten die LEDs sofort verwendet oder in einem Trockenschrank gelagert werden.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungen

Außenbeleuchtung von Kraftfahrzeugen: Scheinwerfer (Abblendlicht, Fernlicht), Tagfahrlicht (DRL), Frontnebelscheinwerfer, Blinker und Rücklichter.

8.2 Designüberlegungen

• Wärmemanagement: Verwenden Sie ausreichende Kühlkörper, um die Löttemperatur unter 125 °C zu halten. Der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zur Lötstelle beträgt typisch 0,83 °C/W.
• Stromregelung: Verwenden Sie immer einen Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber, um ein Stromdurchgehen aufgrund des VF-Temperaturkoeffizienten zu verhindern.
• ESD-Schutz: Obwohl das Bauteil 8 kV HBM standhält, ist eine ordnungsgemäße ESD-Handhabung während der Montage zwingend erforderlich.
• Schwefel- und Halogenbegrenzung: Vermeiden Sie Materialien mit >100 ppm Schwefelverbindungen, und halten Sie Brom und Chlor jeweils unter<900 ppm (insgesamt<1500 ppm), um eine LED-Degradation zu verhindern.

9. Vergleichende Vorteile

Im Vergleich zu herkömmlichen Hochleistungs-LEDs in Kunststoffgehäusen bietet dieses Bauteil mit Keramikgehäuse eine überlegene Wärmeableitung (geringer Wärmewiderstand), höhere Zuverlässigkeit bei Thermoschock und Kompatibilität mit der AEC-Q102-Qualifikation. Der weite Abstrahlwinkel von 120° reduziert den Bedarf an Sekundäroptiken bei streulichtintensiven Anwendungen. Die hohe Lichtausbeute (bis zu 1750 lm bei 12 W) macht es wettbewerbsfähig gegenüber anderen Automotive-LEDs derselben Leistungsklasse.

10. Häufig gestellte Fragen

F1: Was ist der empfohlene Betriebsstrom für maximale Zuverlässigkeit?
A1: Für eine langfristige Zuverlässigkeit betreiben Sie die LED bei 1000 mA oder weniger mit geeigneter Kühlung. Das absolute Maximum beträgt 1500 mA DC, aber bei erhöhten Temperaturen ist eine Derating erforderlich.

F2: Kann diese LED in der Innenbeleuchtung verwendet werden?
A2: Sie ist für automobile Außenanwendungen optimiert, kann aber auch in Hochregal- oder Außenbeleuchtung eingesetzt werden, wenn die thermischen undUmgebungsbedingungen erfüllt sind.

F3: Wie soll ich die LED nach dem Löten reinigen?
A3: Verwenden Sie Isopropylalkohol mit einer weichen Bürste. Keine Ultraschallreinigung oder Lösungsmittel verwenden, die Silikon angreifen könnten.

F4: Wie hoch ist die Lebensdauererwartung?
A4: Basierend auf AEC-Q102-Tests sollte die LED bei Nennstrom und -temperatur >90% Lumenwartung für >5000 Stunden beibehalten. Kontaktieren Sie den Hersteller für detaillierte LM-80-Daten.

11. Praktische Designbeispiele

Beispiel 1: Abblendlicht-Scheinwerfermodul
Ein typisches Design verwendet 6-8 LEDs in Reihe, die mit einem Konstantstrom von 1000 mA betrieben werden. Gesamtspannung ~72-96 V. Eine Leiterplatte mit Metallkern (MCPCB) mit thermischen Durchkontaktierungen verbindet den Kühlkörper. Simulationen zeigen, dass die Sperrschichttemperatur bei 85 °C Umgebungstemperatur mit geeignetem Kühlkörper unter 130 °C bleibt.

Beispiel 2: Tagfahrlicht (DRL)
Für einen linearen DRL-Streifen werden 3-4 LEDs in Reihe bei 700 mA verwendet, um ~1000 lm zu erreichen. Der weite Abstrahlwinkel sorgt für eine gleichmäßige Lichtverteilung. Das Keramikgehäuse ermöglicht ein kompaktes, flaches Design.

12. Funktionsprinzip

Diese weiße LED verwendet einen blauen InGaN-Chip, der Licht bei etwa 450 nm emittiert. Das blaue Licht regt einen gelb emittierenden Leuchtstoff (YAG:Ce oder ähnlich) an, der in der Silikon-Vergussmasse eingebettet ist. Die Kombination von blauem und gelbem Licht erzeugt weißes Licht. Die Leuchtstoffzusammensetzung kann fein abgestimmt werden, um bestimmte Farbtemperaturen zu erreichen; die Bins in dieser Spezifikation entsprechen kaltweiß (5000-6000 K), typisch für die Frontbeleuchtung von Kraftfahrzeugen.

13. Technologietrends

Automobil-LEDs entwickeln sich hin zu höherer Lichtausbeute (>200 lm/W), kleineren Abmessungen und Integration fortschrittlicher Funktionen wie adaptiven Fernlichtsystemen (ADB) und Matrixbeleuchtung. Der Trend zu vollelektronischen Beleuchtungssystemen treibt die Nachfrage nach Gehäusen, die unter rauen Bedingungen hohe Zuverlässigkeit bieten. Keramikgehäuse wie dieses werden aufgrund ihrer überlegenen thermischen Leistung und Langzeitstabilität zum Standard für Hochleistungs-Automotive-LEDs. Zukünftige Entwicklungen könnten Multi-Chip-Module, höhere Spannungskonfigurationen und noch engere Binning-Toleranzen für Farbgleichmäßigkeit umfassen.