Tabla de contenido
- 1. Resumen del producto
- 2. Parámetros técnicos
- 2.1 Características eléctricas / ópticas (Ts=25°C, IF=150mA salvo que se indique lo contrario)
- 2.2 Valores máximos absolutos (Ts=25°C)
- 3. Sistema de bins para tensión directa, flujo luminoso y longitud de onda dominante
- 3.1 Bins de tensión directa (VF)
- 3.2 Bins de flujo luminoso (Φ)
- 3.3 Bins de longitud de onda dominante (Wd)
- 4. Análisis de curvas de rendimiento
- 5. Dimensiones del encapsulado e información mecánica
- 6. Instrucciones de soldadura por reflujo SMT
- 7. Información de empaque y pedido
- 8. Elementos y criterios de prueba de confiabilidad
- 9. Precauciones de manipulación y almacenamiento
- 10. Sugerencias de aplicación
- 11. Comparación tecnológica con dispositivos competidores
- 12. Preguntas frecuentes
- 13. Casos prácticos de aplicación
- 14. Principio de funcionamiento de los LED AlGaInP
- 15. Tendencias de desarrollo en iluminación LED automotriz
- Terminología de especificaciones LED
- Rendimiento fotoeléctrico
- Parámetros eléctricos
- Gestión térmica y confiabilidad
- Embalaje y materiales
- Control de calidad y clasificación
- Pruebas y certificación
1. Resumen del producto
El RF-A4T35-R30E-R4 es un LED rojo de alto rendimiento basado en tecnología de sustrato AlGaInP, diseñado para aplicaciones exigentes de iluminación automotriz. Viene en un encapsulado compacto PLCC6 con dimensiones de 3.5mm x 3.5mm x 1.9mm, adecuado para montaje superficial (SMT). Las características principales incluyen un ángulo de visión extremadamente amplio de 120°, cumplimiento con RoHS y REACH, y calificación según las directrices AEC-Q102 para semiconductores discretos de grado automotriz. El LED ofrece una excelente resistencia térmica (RthJ-S hasta 50°C/W) y es de nivel de sensibilidad a la humedad 2. Las aplicaciones típicas incluyen iluminación interior y exterior del automóvil, como indicadores del panel de instrumentos, iluminación ambiental interior, luces traseras y señales de giro.
2. Parámetros técnicos
2.1 Características eléctricas / ópticas (Ts=25°C, IF=150mA salvo que se indique lo contrario)
| Parámetro | Símbolo | Mín | Típ | Máx | Unidad | Condición |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Tensión directa | VF | 2.0 | 2.3 | 2.6 | V | IF=150mA |
| Corriente inversa | IR | — | — | 10 | µA | VR=5V |
| Flujo luminoso | Φ | 13.0 | 15.9 | 17.7 | lm | IF=150mA |
| Longitud de onda dominante | Wd | 627.5 | 631.0 | 635.0 | nm | IF=150mA |
| Ángulo de visión | 2θ1/2 | — | 120 | — | deg | IF=150mA |
| Resistencia térmica | RTHJ-S | — | — | 50 | °C/W | IF=150mA |
2.2 Valores máximos absolutos (Ts=25°C)
| Parámetro | Símbolo | Valor | Unidad |
|---|---|---|---|
| Disipación de potencia | PD | 468 | mW |
| Corriente directa | IF | 180 | mA |
| Corriente directa de pico (ciclo 1/10, 10ms) | IFP | 300 | mA |
| Tensión inversa | VR | 5 | V |
| ESD (HBM) | ESD | 2000 | V |
| Temperatura de operación | TOPR | -40 ~ +110 | °C |
| Temperatura de almacenamiento | TSTG | -40 ~ +110 | °C |
| Temperatura de unión | TJ | 125 | °C |
3. Sistema de bins para tensión directa, flujo luminoso y longitud de onda dominante
El LED se clasifica en bins bajo una condición de prueba de IF=150mA. Las siguientes tablas muestran los rangos para cada parámetro.
3.1 Bins de tensión directa (VF)
| Código de bin | Rango de tensión (V) |
|---|---|
| C0 | 2.0 – 2.2 |
| D0 | 2.2 – 2.4 |
| E0 | 2.4 – 2.6 |
3.2 Bins de flujo luminoso (Φ)
| Código de bin | Rango de flujo (lm) |
|---|---|
| IA | 13.0 – 14.4 |
| IB | 14.4 – 16.0 |
| JA | 16.0 – 17.7 |
3.3 Bins de longitud de onda dominante (Wd)
| Código de bin | Rango de longitud de onda (nm) |
|---|---|
| F2 | 627.5 – 630.0 |
| G1 | 630.0 – 632.5 |
| G2 | 632.5 – 635.0 |
4. Análisis de curvas de rendimiento
Las características ópticas típicas se ilustran en varias curvas basadas en una temperatura de soldadura de 25°C, salvo que se indique lo contrario.
- Tensión directa vs. Corriente directa (Fig. 1-7):La tensión directa aumenta con la corriente. A 150mA el VF típico es 2.3V. La curva muestra una relación casi lineal desde 1.9V hasta 2.6V para corrientes de hasta 300mA.
- Corriente directa vs. Intensidad relativa (Fig. 1-8):La intensidad relativa aumenta con la corriente directa, alcanzando ~100% a 150mA y ~115% a 200mA. Se satura ligeramente a altas corrientes debido a efectos térmicos.
- Temperatura de soldadura vs. Intensidad relativa (Fig. 1-9):La intensidad relativa disminuye a medida que aumenta la temperatura de soldadura. A 100°C, la intensidad cae a aproximadamente el 85% del valor a 25°C.
- Temperatura de soldadura vs. Corriente directa máxima (Fig. 1-10):Para mantener la temperatura de unión por debajo de 125°C, la corriente directa máxima permitida debe reducirse a medida que aumenta la temperatura. A 25°C el máximo es 180mA, pero a 100°C se reduce a aproximadamente 90mA.
- Tensión directa vs. Temperatura de soldadura (Fig. 1-11):El VF disminuye linealmente con la temperatura a una tasa de aproximadamente -2 mV/°C.
- Diagrama de radiación (Fig. 1-12):El LED tiene un patrón de radiación tipo Lambertiano con un semiángulo amplio de 120°, lo que garantiza una distribución uniforme de la luz.
- Corriente directa vs. Longitud de onda dominante (Fig. 1-13):La longitud de onda dominante se desplaza ligeramente (~1nm) en el rango de corriente de 0 a 300mA, permaneciendo dentro de la región roja de 627-635nm.
- Distribución espectral (Fig. 1-14):El pico de emisión se centra alrededor de 630nm con un FWHM estrecho, característico de los LED rojos AlGaInP.
5. Dimensiones del encapsulado e información mecánica
El LED está alojado en un encapsulado PLCC6 con dimensiones de 3.50mm × 3.50mm × 1.90mm (L×A×H). Todas las tolerancias son ±0.05mm salvo que se indique lo contrario. El encapsulado incluye una marca de polaridad para orientación. Las especificaciones de la cinta portadora (Fig. 2-1) y el carrete (Fig. 2-2) garantizan la compatibilidad con equipos estándar de pick-and-place SMT. El material base es encapsulante de silicona, que proporciona una excelente claridad óptica y estabilidad térmica.
6. Instrucciones de soldadura por reflujo SMT
Siga el siguiente perfil de reflujo (cumpliendo JESD22-B106) con una temperatura pico de 260°C durante un máximo de 10 segundos. Precaliente de 150°C a 200°C durante 60-120 segundos. Velocidad de rampa ≤3°C/s, velocidad de enfriamiento ≤6°C/s. No exceda dos ciclos de reflujo. La soldadura manual debe realizarse por debajo de 300°C durante menos de 3 segundos por pad. Evite tensiones mecánicas durante el enfriamiento. Consulte la Fig. 3-1 y la Tabla 3-1 para obtener parámetros detallados.
7. Información de empaque y pedido
Empaque estándar: 4,000 piezas por carrete en cinta portadora de 12mm de ancho. Bolsa barrera contra la humedad (MBB) con desecante y tarjeta indicadora de humedad. Caja de cartón exterior según Fig. 2-5. Las etiquetas incluyen número de pieza, número de especificación, número de lote, código de bin, flujo luminoso, bin de cromaticidad, tensión directa, longitud de onda, cantidad y fecha. El producto es de nivel de sensibilidad a la humedad 2, que requiere horneado si se exceden las condiciones de almacenamiento.
8. Elementos y criterios de prueba de confiabilidad
El LED ha superado las pruebas de confiabilidad basadas en las directrices AEC-Q102. Las pruebas clave incluyen:
- Reflujo (JESD22-B106):Pico 260°C, 2 veces – 0/1 fallo.
- Sensibilidad a la humedad (JESD22-A113):MSL2, 168h a 85°C/60%HR – 0/1 fallo.
- Choque térmico (JEITA ED-4701):-40°C a 125°C, permanencia 15min, 1000 ciclos – 0/1 fallo.
- Prueba de vida (JESD22-A108):105°C, IF=150mA, 1000h – 0/1 fallo.
- Prueba de vida a alta temperatura y alta humedad (JESD22-A101):85°C/85%HR, IF=150mA, 1000h – 0/1 fallo.
Criterios de juicio: Cambio de tensión directa ≤ L.S.E. × 1.1, corriente inversa ≤ L.S.E. × 2.0, flujo luminoso ≥ L.I.E. × 0.7.
9. Precauciones de manipulación y almacenamiento
Debido al encapsulante blando de silicona, evite la presión mecánica sobre la superficie superior. Manipule por las superficies laterales utilizando pinzas. Condiciones de almacenamiento: antes de abrir la bolsa de aluminio, almacene a ≤30°C/≤75%HR durante ≤1 año; después de abrir, use dentro de 24 horas a ≤30°C/≤60%HR. Si se excede, hornee a 60±5°C durante ≥24h. El LED es sensible a ESD (HBM 2kV), por lo que se requiere protección ESD adecuada. Evite materiales que contengan azufre, bromo, cloro que excedan 100PPM (azufre) o 900PPM cada uno (Br/Cl). Use alcohol isopropílico para limpieza; no se recomienda la limpieza ultrasónica.
10. Sugerencias de aplicación
Este LED está optimizado para iluminación automotriz tanto interior (indicadores del panel de instrumentos, iluminación ambiental) como exterior (luces traseras, luces de freno, señales de giro). Es esencial un diseño de gestión térmica adecuado para mantener la temperatura de unión por debajo de 125°C. Use resistencias limitadoras de corriente para evitar sobrecorriente debido a la variación de VF. El ángulo de visión amplio (120°) permite una distribución uniforme de la luz en aplicaciones de retroiluminación. El LED puede ser controlado con señales PWM; asegúrese de que la tensión directa solo esté presente durante el estado ON para evitar polarización inversa.
11. Comparación tecnológica con dispositivos competidores
En comparación con los LED rojos tradicionales (por ejemplo, AlGaAs), la tecnología AlGaInP ofrece una mayor eficiencia luminosa con la misma corriente de excitación, mejor estabilidad de temperatura y una vida útil más larga. El encapsulado PLCC6 proporciona un perfil bajo adecuado para diseños delgados, mientras mantiene una excelente disipación de calor a través del pad térmico. La calificación AEC-Q102 distingue este dispositivo para aplicaciones automotrices donde la confiabilidad en condiciones adversas es crítica. Muchos LED rojos competidores en encapsulados similares carecen de una calificación automotriz tan rigurosa.
12. Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es la tensión directa típica a 150mA?R: 2.3V (rango 2.0-2.6V).
P: ¿Puedo alimentar este LED a 300mA?R: La corriente de pico de hasta 300mA solo está permitida con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 10ms; la corriente continua no debe exceder los 180mA.
P: ¿Cuál es el perfil de soldadura recomendado?R: Siga el estándar JEDEC con pico de 260°C durante máximo 10s, precalentamiento de 150-200°C durante 60-120s.
P: ¿Es este LED adecuado para uso exterior?R: Sí, el rango de temperatura de operación de -40°C a +110°C y la calificación AEC-Q102 lo hacen adecuado para iluminación automotriz exterior.
P: ¿Cómo limpiar el LED después de la soldadura?R: Use alcohol isopropílico; evite la limpieza ultrasónica ya que puede dañar la lente de silicona.
13. Casos prácticos de aplicación
En un diseño de iluminación ambiental interior, una tira de 20 LEDs alimentados cada uno a 150mA (total 3A) puede iluminar uniformemente el habitáculo de un vehículo gracias al ángulo de visión de 120°. Para una aplicación de luz trasera, una matriz de 6 LEDs en serie (con equilibrio de resistencias adecuado) proporciona un brillo suficiente (>90 lm) para cumplir con las regulaciones FMVSS 108. El amplio rango de temperatura de operación del dispositivo garantiza un funcionamiento confiable tanto en arranques en frío (-40°C) como en compartimentos de motor calientes (+110°C).
14. Principio de funcionamiento de los LED AlGaInP
El LED rojo utiliza una capa activa de múltiples pozos cuánticos de AlGaInP (fosfuro de aluminio, galio e indio) crecida sobre un sustrato de GaAs. Bajo polarización directa, los electrones y los huecos se recombinan radiativamente en la región activa, emitiendo fotones con longitudes de onda alrededor de 630nm. El sistema de materiales AlGaInP proporciona una alta eficiencia cuántica interna y un buen rendimiento térmico. El encapsulado PLCC6 incluye una cavidad reflectante para mejorar la extracción de luz y una lente de silicona para un amplio ángulo de haz.
15. Tendencias de desarrollo en iluminación LED automotriz
La iluminación automotriz continúa evolucionando hacia una mayor eficiencia, encapsulados más pequeños y una mayor funcionalidad. Las tendencias emergentes incluyen faros LED matriciales con control de píxeles individuales, haces de conducción adaptativos e iluminación ambiental integrada con colores ajustables. Los LED rojos como este dispositivo seguirán siendo esenciales para las funciones de señalización trasera. Los desarrollos futuros pueden incluir un mayor flujo por chip (por ejemplo, >20lm a la misma corriente) y una mejor gestión térmica para reducir la reducción de potencia. El movimiento hacia la calificación automotriz (AEC-Q102) se está convirtiendo en un estándar, brindando a los diseñadores confianza en la confiabilidad a largo plazo.
Terminología de especificaciones LED
Explicación completa de términos técnicos LED
Rendimiento fotoeléctrico
| Término | Unidad/Representación | Explicación simple | Por qué es importante |
|---|---|---|---|
| Eficacia luminosa | lm/W (lúmenes por vatio) | Salida de luz por vatio de electricidad, más alto significa más eficiencia energética. | Determina directamente el grado de eficiencia energética y el costo de electricidad. |
| Flujo luminoso | lm (lúmenes) | Luz total emitida por la fuente, comúnmente llamada "brillo". | Determina si la luz es lo suficientemente brillante. |
| Ángulo de visión | ° (grados), por ejemplo, 120° | Ángulo donde la intensidad de la luz cae a la mitad, determina el ancho del haz. | Afecta el rango de iluminación y uniformidad. |
| CCT (Temperatura de color) | K (Kelvin), por ejemplo, 2700K/6500K | Calidez/frescura de la luz, valores más bajos amarillentos/cálidos, más altos blanquecinos/fríos. | Determina la atmósfera de iluminación y escenarios adecuados. |
| CRI / Ra | Sin unidad, 0–100 | Capacidad de representar colores de objetos con precisión, Ra≥80 es bueno. | Afecta la autenticidad del color, se usa en lugares de alta demanda como centros comerciales, museos. |
| SDCM | Pasos de elipse MacAdam, por ejemplo, "5 pasos" | Métrica de consistencia de color, pasos más pequeños significan color más consistente. | Asegura color uniforme en el mismo lote de LEDs. |
| Longitud de onda dominante | nm (nanómetros), por ejemplo, 620nm (rojo) | Longitud de onda correspondiente al color de LEDs coloreados. | Determina el tono de LEDs monocromáticos rojos, amarillos, verdes. |
| Distribución espectral | Curva longitud de onda vs intensidad | Muestra distribución de intensidad a través de longitudes de onda. | Afecta la representación del color y calidad. |
Parámetros eléctricos
| Término | Símbolo | Explicación simple | Consideraciones de diseño |
|---|---|---|---|
| Voltaje directo | Vf | Voltaje mínimo para encender LED, como "umbral de inicio". | El voltaje del controlador debe ser ≥Vf, los voltajes se suman para LEDs en serie. |
| Corriente directa | If | Valor de corriente para operación normal de LED. | Generalmente accionamiento de corriente constante, la corriente determina brillo y vida útil. |
| Corriente de pulso máxima | Ifp | Corriente pico tolerable por períodos cortos, se usa para atenuación o destello. | El ancho de pulso y ciclo de trabajo deben controlarse estrictamente para evitar daños. |
| Voltaje inverso | Vr | Máximo voltaje inverso que LED puede soportar, más allá puede causar ruptura. | El circuito debe prevenir conexión inversa o picos de voltaje. |
| Resistencia térmica | Rth (°C/W) | Resistencia a la transferencia de calor desde chip a soldadura, más bajo es mejor. | Alta resistencia térmica requiere disipación de calor más fuerte. |
| Inmunidad ESD | V (HBM), por ejemplo, 1000V | Capacidad de soportar descarga electrostática, más alto significa menos vulnerable. | Se necesitan medidas antiestáticas en producción, especialmente para LEDs sensibles. |
Gestión térmica y confiabilidad
| Término | Métrica clave | Explicación simple | Impacto |
|---|---|---|---|
| Temperatura de unión | Tj (°C) | Temperatura de operación real dentro del chip LED. | Cada reducción de 10°C puede duplicar la vida útil; demasiado alto causa decaimiento de luz, cambio de color. |
| Depreciación de lúmenes | L70 / L80 (horas) | Tiempo para que el brillo caiga al 70% u 80% del inicial. | Define directamente la "vida de servicio" del LED. |
| Mantenimiento de lúmenes | % (por ejemplo, 70%) | Porcentaje de brillo retenido después del tiempo. | Indica retención de brillo durante uso a largo plazo. |
| Cambio de color | Δu′v′ o elipse MacAdam | Grado de cambio de color durante el uso. | Afecta la consistencia del color en escenas de iluminación. |
| Envejecimiento térmico | Degradación de material | Deterioro debido a alta temperatura a largo plazo. | Puede causar caída de brillo, cambio de color o falla de circuito abierto. |
Embalaje y materiales
| Término | Tipos comunes | Explicación simple | Características y aplicaciones |
|---|---|---|---|
| Tipo de paquete | EMC, PPA, Cerámica | Material de alojamiento que protege el chip, proporciona interfaz óptica/térmica. | EMC: buena resistencia al calor, bajo costo; Cerámica: mejor disipación de calor, vida más larga. |
| Estructura del chip | Frontal, Flip Chip | Disposición de electrodos del chip. | Flip chip: mejor disipación de calor, mayor eficacia, para alta potencia. |
| Revestimiento de fósforo | YAG, Silicato, Nitruro | Cubre el chip azul, convierte algo a amarillo/rojo, mezcla a blanco. | Diferentes fósforos afectan eficacia, CCT y CRI. |
| Lente/Óptica | Plana, Microlente, TIR | Estructura óptica en superficie que controla distribución de luz. | Determina el ángulo de visión y curva de distribución de luz. |
Control de calidad y clasificación
| Término | Contenido de clasificación | Explicación simple | Propósito |
|---|---|---|---|
| Clasificación de flujo luminoso | Código por ejemplo 2G, 2H | Agrupado por brillo, cada grupo tiene valores mín/máx de lúmenes. | Asegura brillo uniforme en el mismo lote. |
| Clasificación de voltaje | Código por ejemplo 6W, 6X | Agrupado por rango de voltaje directo. | Facilita emparejamiento de controlador, mejora eficiencia del sistema. |
| Clasificación de color | Elipse MacAdam de 5 pasos | Agrupado por coordenadas de color, asegurando rango estrecho. | Garantiza consistencia de color, evita color desigual dentro del accesorio. |
| Clasificación CCT | 2700K, 3000K etc. | Agrupado por CCT, cada uno tiene rango de coordenadas correspondiente. | Satisface diferentes requisitos CCT de escena. |
Pruebas y certificación
| Término | Estándar/Prueba | Explicación simple | Significado |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Prueba de mantenimiento de lúmenes | Iluminación a largo plazo a temperatura constante, registrando decaimiento de brillo. | Se usa para estimar vida LED (con TM-21). |
| TM-21 | Estándar de estimación de vida | Estima vida bajo condiciones reales basado en datos LM-80. | Proporciona predicción científica de vida. |
| IESNA | Sociedad de Ingeniería de Iluminación | Cubre métodos de prueba ópticos, eléctricos, térmicos. | Base de prueba reconocida por la industria. |
| RoHS / REACH | Certificación ambiental | Asegura que no haya sustancias nocivas (plomo, mercurio). | Requisito de acceso al mercado internacionalmente. |
| ENERGY STAR / DLC | Certificación de eficiencia energética | Certificación de eficiencia energética y rendimiento para iluminación. | Usado en adquisiciones gubernamentales, programas de subsidios, mejora competitividad. |