Especificación del LED RF-A4E27-R15E-R4 Rojo - Tamaño 2,7x2,0x0,6mm - Tensión Directa 2,0V a 2,6V - Potencia 520mW - Hoja Técnica Técnica en Español

1. Resumen del Producto

El RF-A4E27-R15E-R4 es un diodo emisor de luz (LED) rojo de alto rendimiento basado en tecnología de semiconductores AlGaInP sobre un sustrato. Está alojado en un encapsulado EMC (Epoxy Molding Compound) compacto de 2,7 mm x 2,0 mm x 0,6 mm, diseñado para montaje en superficie (SMT). Este LED ofrece un ángulo de visión extremadamente amplio de 120 grados, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren una distribución uniforme de la luz. Está calificado según las directrices de prueba de estrés AEC-Q102 para semiconductores discretos de grado automotriz, lo que garantiza su fiabilidad en entornos exigentes. El producto cumple con RoHS y tiene un nivel de sensibilidad a la humedad de 2 (MSL 2).

1.1 Características

• Encapsulado EMC para un rendimiento mecánico y térmico robusto
• Ángulo de visión extremadamente amplio (2θ_1/2= 120°)
• Apto para todos los procesos de ensamblaje SMT y soldadura
• Disponible en cinta y carrete para montaje automatizado pick-and-place
• Nivel de sensibilidad a la humedad: Nivel 2
• Cumplimiento RoHS
• Calificado según las directrices AEC-Q102

1.2 Aplicaciones

Iluminación automotriz tanto para aplicaciones interiores como exteriores, incluidos indicadores de tablero, luces de cortesía, iluminación ambiental, luces traseras y otras funciones de señalización.

2. Especificaciones Técnicas

2.1 Características Eléctricas y Ópticas (a Ts=25°C, IF=150mA)

2.2 Valores Máximos Absolutos (a Ts=25°C)

Notas: - Todas las mediciones se realizan en condiciones estandarizadas en Refond. - La corriente máxima debe determinarse después de medir la temperatura del encapsulado para garantizar que la temperatura de unión no supere los 150°C. - A 25°C, la prueba en modo pulso produce una eficiencia de conversión fotoeléctrica ηe = 45%.

3. Sistema de Binning

Para garantizar un rendimiento uniforme, cada LED se clasifica en bins según la tensión directa, el flujo luminoso y la longitud de onda dominante. Los rangos de bin a IF=150mA y Ts=25°C son los siguientes:

3.1 Bins de Tensión Directa

3.2 Bins de Flujo Luminoso

3.3 Bins de Longitud de Onda Dominante

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias curvas típicas de características ópticas y eléctricas medidas a 25°C a menos que se indique lo contrario. Comprender estas curvas es esencial para el diseño adecuado del circuito y la gestión térmica.

4.1 Tensión Directa vs. Corriente Directa (Fig. 1-6)

Esta curva muestra la relación exponencial entre VF e IF. A 150mA, la tensión directa suele estar alrededor de 2,3 V (punto medio del rango de bin). La curva ayuda a predecir las variaciones de corriente debidas a cambios de tensión.

4.2 Corriente Directa vs. Flujo Luminoso Relativo (Fig. 1-7)

El flujo luminoso relativo aumenta con la corriente directa, pero no linealmente. A corrientes bajas la eficiencia es mayor; la curva se satura por encima de 150mA. Esto indica que operar cerca de la corriente nominal ofrece una buena eficacia luminosa manteniéndose dentro de los límites térmicos seguros.

4.3 Temperatura de Unión vs. Flujo Luminoso Relativo (Fig. 1-8)

A medida que aumenta la temperatura de unión, el LED se vuelve menos eficiente. A Tj=125°C, el flujo relativo cae hasta aproximadamente el 85% del valor a 25°C. Esto requiere una disipación de calor adecuada en entornos automotrices de alta temperatura.

4.4 Temperatura de Soldadura vs. Corriente Directa (Fig. 1-9)

Esta curva de reducción muestra la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura del punto de soldadura. Por ejemplo, a Ts=100°C, la corriente permitida disminuye a aproximadamente 150mA. Los diseñadores deben asegurarse de que el punto de operación real esté por debajo de esta curva.

4.5 Desviación de Tensión vs. Temperatura de Unión (Fig. 1-10)

La tensión directa disminuye aproximadamente 0,2 V cuando la temperatura sube de -40°C a 125°C. Este coeficiente de temperatura negativo debe tenerse en cuenta en los controladores de corriente constante para evitar un aumento de corriente a alta temperatura.

4.6 Diagrama de Radiación (Fig. 1-11)

El LED tiene un patrón de radiación amplio con un ángulo de media intensidad de ±60° (total 120°). La intensidad es relativamente uniforme en todo el haz, lo que lo hace adecuado para iluminación de área sin óptica secundaria en algunos casos.

4.7 Desviación de Longitud de Onda Dominante vs. Temperatura de Unión (Fig. 1-12)

La longitud de onda dominante se desplaza hacia longitudes de onda más largas (desplazamiento al rojo) a medida que aumenta la temperatura. El desplazamiento es de aproximadamente +8 nm de -40°C a 125°C. Este cambio de color debe tenerse en cuenta en aplicaciones críticas para el color.

4.8 Distribución Espectral (Fig. 1-13)

El espectro de emisión alcanza su punto máximo alrededor de 620 nm con un ancho completo a la mitad del máximo (FWHM) de aproximadamente 20 nm. La pureza es alta, típica de los LED rojos AlGaInP.

5. Información Mecánica y de Embalaje

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El encapsulado del LED tiene dimensiones de 2,70 mm (largo) × 2,00 mm (ancho) × 0,60 mm (alto). La vista superior muestra un área emisora de luz de 1,70 mm × 2,40 mm. La vista inferior indica dos almohadillas de ánodo y dos de cátodo para una conexión térmica y eléctrica optimizada. Los patrones de soldadura recomendados incluyen una almohadilla central para la disipación de calor.

5.2 Cinta Portadora y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora de 8 mm de ancho con paso de 4 mm, enrollada en un carrete de 180 mm de diámetro. Cada carrete contiene 4000 piezas. La cinta incluye una cinta de cubierta y está sellada en una bolsa barrera contra la humedad con desecante y una tarjeta indicadora de humedad.

5.3 Información de la Etiqueta

Cada carrete está etiquetado con el número de pieza, número de especificación, número de lote, código de bin (flujo luminoso, cromaticidad, tensión directa, longitud de onda), cantidad y fecha de fabricación.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo SMT

El LED está diseñado para soportar dos ciclos de reflujo con una temperatura máxima de 260°C (máx. 10 s en pico). El perfil de reflujo recomendado:

• Precalentamiento: 150°C a 200°C durante 60–120 s
• Tiempo por encima de 217°C: máx. 60 s
• Temperatura máxima: 260°C
• Velocidad de enfriamiento: máx. 6°C/s
• Tiempo total desde 25°C hasta el pico: máx. 8 minutos

No realice más de dos ciclos de reflujo. Si el intervalo entre ciclos supera las 24 horas, los LED pueden absorber humedad y necesitar secado.

6.2 Reparación y Manipulación

No se recomienda reparar LED ya soldados. Si es inevitable, utilice un soldador de doble punta. No aplique tensión mecánica al encapsulado de silicona durante o después de la soldadura. Evite el enfriamiento rápido y la deformación del PCB.

7. Precauciones de Manipulación

• Control de Azufre y Halógenos:El entorno y los materiales de contacto deben contener menos de 100 ppm de azufre y menos de 900 ppm de bromo o cloro individualmente, y el total de Br+Cl debe ser inferior a 1500 ppm.
• Desgasificación:Los compuestos orgánicos volátiles pueden penetrar en la lente de silicona y causar decoloración. Utilice adhesivos que no desprendan vapores orgánicos.
• Manipulación Mecánica:Use pinzas en las superficies laterales. No toque ni presione la lente de silicona, ya que puede dañar los circuitos internos.
• Protección ESD:El LED es sensible a las descargas electrostáticas (HBM 2000V). Use una conexión a tierra adecuada y precauciones antiestáticas.
• Diseño Térmico:Asegúrese siempre de que la temperatura de unión no supere los 150°C. Utilice simulaciones térmicas o mediciones para verificar la disipación de calor adecuada.
• Limpieza:Si es necesario limpiar, use alcohol isopropílico. No utilice limpieza ultrasónica, ya que puede dañar el LED.
• Almacenamiento:Bolsa sin abrir:<30°C,<75% de humedad, usar dentro de 1 año. Después de abrir, usar dentro de 24 horas a<30°C y<60% de humedad. Si se excede, seque a 60±5°C durante al menos 24 horas antes de usar.

8. Consideraciones de Aplicación

Al diseñar con el RF-A4E27-R15E-R4, preste atención a los siguientes puntos:

• Regulación de Corriente:Use un controlador de corriente constante para evitar el descontrol térmico. La variación de la tensión directa (2,0V a 2,6V) requiere un controlador que pueda adaptarse al rango.
• Gestión Térmica:La resistencia térmica del LED (Rth JS real = 40°C/W típica) significa que a 150 mA, con una tensión directa de 2,3 V, la disipación de potencia es de aproximadamente 345 mW, lo que provoca un aumento de temperatura de unión a soldadura de ~13,8°C. En un ambiente de 85°C, la unión estaría alrededor de 99°C, lo cual es seguro. Sin embargo, si muchos LED están muy juntos, se necesita una disipación de calor adicional.
• Diseño Óptico:El amplio ángulo de visión de 120° puede ser ventajoso para iluminación general, pero para haces enfocados se debe considerar óptica externa como lentes o reflectores. El espectro no contiene componentes UV o IR, por lo que no se necesita filtrado especial.
• Cumplimiento Automotriz:La calificación AEC-Q102 cubre pruebas de estrés como choque térmico, prueba de vida y alta humedad. Sin embargo, los diseñadores aún deben validar el LED en su entorno de luminaria específico, especialmente en cuanto a vibración y exposición química.

9. Fiabilidad y Garantía de Calidad

El plan de pruebas de calificación del producto sigue las directrices AEC-Q102. Las pruebas de fiabilidad incluyen:

• Reflujo (260°C, 10 s, 2 ciclos): 0/1 fallos permitido
• MSL 2 (85°C/60%HR, 168 h): 0/1 fallos
• Choque térmico (-40°C a 125°C, 1000 ciclos): 0/1 fallos
• Prueba de vida (Ta=105°C, IF=150mA, 1000 h): 0/1 fallos
• Alta temperatura y alta humedad (85°C/85%HR, IF=150mA, 1000 h): 0/1 fallos

Criterios de fallo: Tensión directa > 1,1 × LSE, corriente inversa > 2 × LSE, flujo luminoso<0,7 × LIE.

Tenga en cuenta que estas pruebas se realizan en condiciones de buena disipación de calor en LED individuales. En aplicaciones de matriz, puede ser necesaria una reducción de corriente.

10. Principios de Funcionamiento

El LED utiliza una estructura de pozos cuánticos múltiples de AlGaInP (fosfuro de aluminio, galio e indio) cultivada sobre un sustrato de GaAs. Este sistema de materiales es bien conocido por su alta eficiencia en el rango espectral rojo a ámbar. El encapsulado EMC proporciona rigidez mecánica y buena conductividad térmica, lo que permite que el LED funcione a corrientes más altas que los encapsulados de epoxi tradicionales. El ángulo de visión amplio se logra mediante la forma del encapsulado y el diseño del chip.

11. Comparación con Tecnologías Alternativas

En comparación con los LED rojos convencionales de montaje a través de orificio, el RF-A4E27-R15E-R4 ofrece una huella mucho más pequeña, un perfil más bajo y compatibilidad con el ensamblaje SMT automatizado. Su encapsulado EMC proporciona una mejor resistencia a la humedad y una mayor fiabilidad bajo ciclos térmicos. La calificación AEC-Q102 lo hace adecuado para uso automotriz, que no siempre está disponible para LED genéricos. Sin embargo, el costo por lumen puede ser más alto que el de algunos LED de consumo de alto volumen, pero se justifica para aplicaciones de misión crítica.

12. Preguntas Frecuentes

P: ¿Se puede usar este LED con una fuente de tensión constante?
R: Se recomienda usar un controlador de corriente constante porque la tensión directa varía. La tensión constante puede provocar que la corriente exceda el máximo si la tensión está en el extremo superior del bin.

P: ¿Cuál es la vida útil típica a 150 mA?
R: Si bien esta hoja de datos no proporciona datos específicos de L70/B10, la prueba de vida AEC-Q102 a 105°C durante 1000 horas sin fallos sugiere una buena longevidad. Para aplicaciones interiores automotrices, se esperan vidas útiles >10 000 horas bajo una gestión térmica adecuada.

P: ¿Puedo usar estos LED en paralelo?
R: El paralelismo es posible pero debe hacerse con resistencias de ecualización de corriente o una fuente compartida de corriente constante para evitar la acumulación de corriente debido a la variación de VF.

P: ¿Estos LED son compatibles con soldadura sin plomo?
R: Sí, la temperatura máxima de 260°C es compatible con los perfiles típicos sin plomo.

P: ¿Cómo debo secar los LED antes de usar si la bolsa barrera contra la humedad ha estado abierta demasiado tiempo?
R: Seque a 60±5°C durante al menos 24 horas. No exceda las 48 horas para evitar daños.

13. Ejemplo de Diseño Práctico

Considere un módulo de luz de circulación diurna (DRL) que requiere 50 lm por unidad. Usando el bin más alto (MB: 33,4-37,0 lm), dos LED en serie lograrían ~70 lm a 150 mA. Con un VF típico de 2,3 V cada uno, la tensión directa total es de 4,6 V. Un controlador de corriente constante tipo elevador con una entrada de bus automotriz de 12 V puede alimentar la cadena de manera eficiente. El PCB debe incluir una almohadilla térmica conectada al núcleo metálico de la placa para mantener la temperatura de unión por debajo de 100°C en un entorno bajo el capó (ambiente de hasta 85°C). La simulación óptica utilizando el diagrama de radiación muestra que un difusor simple puede lograr el patrón fotométrico requerido sin reflectores secundarios.

14. Tendencias de la Industria

La industria de iluminación automotriz continúa avanzando hacia soluciones totalmente semiconductoras, con LED rojos que reemplazan las bombillas incandescentes para las luces de freno/traseras y las intermitentes. La calificación AEC-Q102 se está convirtiendo en un requisito básico. Los desarrollos futuros incluyen una mayor eficacia (objetivo > 150 lm/W para rojo) e integración con controladores inteligentes para iluminación adaptativa. El RF-A4E27-R15E-R4 representa una opción madura y confiable que cumple con los requisitos automotrices actuales con buen rendimiento y facilidad de ensamblaje.