LED Rojo 3.0x3.0x0.55mm – Tensión Directa 2.3V – Potencia 1.09W – Longitud de Onda Dominante 612.5-625nm – Hoja de Datos Técnicos en Español

1. Resumen del Producto

El RF-A4E31-R15H-S1 es un diodo emisor de luz (LED) rojo de alto rendimiento diseñado para aplicaciones exigentes de iluminación automotriz interior y exterior. Utiliza una estructura epitaxial de vanguardia de AlGaInP (fosfuro de aluminio, galio e indio) crecida sobre un sustrato, ofreciendo excelente brillo y confiabilidad. El dispositivo está alojado en un encapsulado EMC (compuesto de moldeo epoxi) compacto de 3.0 mm × 3.0 mm × 0.55 mm, que proporciona una gestión térmica superior y una robusta resistencia mecánica.

Este LED está calificado según la prueba de esfuerzo AEC-Q102 para semiconductores discretos de grado automotriz, lo que lo hace adecuado para entornos hostiles. Ofrece un ángulo de visión extremadamente amplio de 120°, garantizando una distribución uniforme de la luz. El producto cumple con RoHS y tiene un nivel de sensibilidad a la humedad de 2 (MSL-2). Se suministra en cinta y carrete (4000 piezas/carrete) para un montaje superficial eficiente.

2. Parámetros Técnicos

2.1 Características Eléctricas y Ópticas (a Ts=25 °C, IF=350 mA)

La siguiente tabla resume los parámetros eléctricos y ópticos clave medidos en condiciones de pulso a 25 °C:

• Tensión Directa (V_F): Mín 2.0 V, Típ 2.3 V, Máx 2.6 V a IF=350 mA (tolerancia de medición ±0.1 V).
• Corriente Inversa (I_R): ≤10 µA a V_R=5 V.
• Flujo Luminoso (Φ): Mín 55.3 lm, Máx 93.2 lm a IF=350 mA (tolerancia ±10%).
• Longitud de Onda Dominante (λ_D): Mín 612.5 nm, Máx 625 nm a IF=350 mA.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2): Típ 120°.
• Resistencia Térmica (Unión a Soldadura): R_{th JS real}Típ 12 °C/W (Máx 19 °C/W); R_th JS elTíp 6 °C/W (Máx 10 °C/W) – medido a 350 mA, 25 °C.

A 25 °C, la eficiencia de conversión fotoeléctrica η_ees del 47% (modo pulso). La disipación de potencia máxima es 1092 mW, y la corriente directa máxima es 420 mA (700 mA pico con ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 10 ms). La temperatura de unión no debe exceder los 150 °C.

2.2 Clasificaciones Máximas Absolutas

El dispositivo debe operarse dentro de los siguientes límites:

• Disipación de Potencia (P_D): 1092 mW
• Corriente Directa (I_F): 420 mA
• Corriente Directa Pico (I_FP): 700 mA
• Tensión Inversa (V_R): 5 V
• ESD (HBM): 2000 V
• Temperatura de Operación (T_OPR): −40 a +125 °C
• Temperatura de Almacenamiento (T_STG): −40 a +125 °C
• Temperatura de Unión (T_J): 150 °C

3. Sistema de Clasificación por Bines

3.1 Bines de Tensión Directa y Flujo Luminoso (IF=350 mA)

El LED se clasifica en bines según la tensión directa (V_F) y el flujo luminoso (Φ):

• V_FBines (V): C0 (2.0–2.2), D0 (2.2–2.4), E0 (2.4–2.6).
• Bines de flujo luminoso (lm): PA (55.3–61.2), PB (61.2–67.8), QA (67.8–75.3), QB (75.3–83.7), RA (83.7–93.2).
• Bines de longitud de onda (nm): C2 (612.5–615), D1 (615–617.5), D2 (617.5–620), E1 (620–622.5), E2 (622.5–625).

Los clientes pueden especificar combinaciones de bines requeridas para garantizar un rendimiento consistente en sus aplicaciones.

4. Curvas de Rendimiento

Las siguientes características ópticas típicas se proporcionan como referencia de diseño. Todas las curvas se miden a 25 °C a menos que se indique lo contrario.

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

A baja corriente, la tensión directa aumenta bruscamente desde aproximadamente 1.6 V a 0 mA hasta 2.0 V a 50 mA; por encima de 100 mA la curva se vuelve casi lineal. La tensión directa típica a 350 mA es de 2.3 V.

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

El flujo luminoso relativo aumenta casi linealmente con la corriente directa hasta 350 mA, alcanzando un 100% de flujo relativo a 350 mA. Por encima de 350 mA, la pendiente se aplana gradualmente debido a los efectos térmicos.

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

A medida que la temperatura de unión aumenta de −40 °C a 150 °C, el flujo luminoso relativo disminuye aproximadamente un 40%. A 125 °C, el flujo cae aproximadamente al 70% del valor a 25 °C.

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

Para evitar exceder la temperatura máxima de unión, la corriente directa debe reducirse cuando la temperatura de soldadura supera los 25 °C. A una temperatura de soldadura de 125 °C, la corriente máxima permitida es de aproximadamente 150 mA.

4.5 Desplazamiento de Tensión vs. Temperatura de Unión (Fig. 1‑10)

El desplazamiento de la tensión directa (ΔV_F) es aproximadamente lineal con la temperatura: alrededor de −0.3 V a 150 °C y +0.3 V a −40 °C en relación con 25 °C.

4.6 Diagrama de Radiación (Fig. 1‑11)

El LED emite luz con una distribución amplia, similar a Lambertiana. La intensidad luminosa relativa a ±60° es aproximadamente el 50% de la intensidad en el eje, correspondiendo a un ancho total a media altura (FWHM) de 120°.

4.7 Desplazamiento de la Longitud de Onda Dominante vs. Temperatura de Unión (Fig. 1‑12)

La longitud de onda dominante se desplaza hacia longitudes de onda más largas a medida que aumenta la temperatura. A 150 °C, el desplazamiento es de aproximadamente +8 nm en relación con 25 °C; a −40 °C, el desplazamiento es de aproximadamente −7 nm.

4.8 Distribución Espectral (Fig. 1‑13)

La longitud de onda de emisión pico se encuentra alrededor de 620 nm con un ancho total a media altura (FWHM) estrecho de aproximadamente 20 nm. El espectro muestra picos secundarios despreciables, lo que garantiza un color rojo puro.

5. Información Mecánica del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo es un encapsulado de montaje superficial de 3.0 mm × 3.0 mm con una altura total de 0.55 mm. La superficie superior es de silicona ópticamente clara, mientras que la parte inferior tiene una almohadilla metálica para conexión térmica y eléctrica. La polaridad se indica mediante una muesca en una esquina (cátodo).

5.2 Patrón de Almohadilla de Soldadura Recomendado

Para lograr un buen rendimiento térmico y eléctrico, el patrón de tierra de PCB recomendado es de 2.4 mm × 2.3 mm para la almohadilla del ánodo y de 1.5 mm × 0.65 mm para la almohadilla del cátodo, con un espacio de 0.55 mm. Todas las dimensiones tienen una tolerancia de ±0.2 mm.

6. Directrices de Montaje y Soldadura

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

El LED es compatible con la soldadura por reflujo SMT estándar. Se permite un máximo de dos ciclos de reflujo. Los parámetros recomendados del perfil son:

• Precalentamiento: 150 °C → 200 °C, 60–120 s
• Tiempo por encima de 217 °C (T_L): máx 60 s
• Temperatura pico (T_P): 260 °C, tiempo de mantenimiento ≤10 s (dentro de 5 °C del pico, máx 30 s)
• Velocidad de rampa ascendente: ≤3 °C/s (desde T_Smaxa T_P)
• Velocidad de enfriamiento: ≤6 °C/s
• Tiempo total desde 25 °C hasta T_P: ≤8 min

Si transcurren más de 24 h entre dos reflujos, los LED deben volverse a hornear para evitar daños por humedad.

6.2 Manipulación y Limpieza

El encapsulado de silicona es blando; evite la presión mecánica sobre la lente. Utilice únicamente alcohol isopropílico para la limpieza. No se recomienda la limpieza por ultrasonidos. No use adhesivos que desprendan vapores orgánicos, ya que pueden decolorar la silicona.

7. Información de Empaque y Pedido

Los LED se empaquetan en bolsas antiestáticas de barrera contra la humedad. Cada carrete contiene 4000 piezas. La cinta portadora (ancho de 8 mm) tiene dimensiones: A₀= 3.30 mm, B₀= 3.50 mm, K₀= 0.90 mm. El diámetro del carrete es de 180 mm. Las etiquetas incluyen número de pieza, número de lote, código de bin, cantidad y fecha. Las condiciones de almacenamiento antes de abrir la bolsa: ≤30 °C y ≤75% HR hasta 1 año. Después de abrir, usar dentro de 24 h o hornear a 60±5 °C durante ≥24 h.

8. Notas de Aplicación

8.1 Aplicaciones Típicas

Este LED rojo es ideal para iluminación automotriz interior (tablero de instrumentos, iluminación ambiental) y exterior (luces traseras, luces de freno, intermitentes). Su alto brillo y amplio ángulo de visión también lo hacen adecuado para aplicaciones de indicadores y señalización de uso general donde la pureza del color rojo es crítica.

8.2 Gestión Térmica

Debido a que la salida de luz y la longitud de onda del LED dependen de la temperatura de unión, es esencial una buena disipación de calor. La resistencia térmica de la PCB y cualquier disipador adicional debe diseñarse para mantener T_Jpor debajo de 150 °C en las condiciones de operación más desfavorables. La almohadilla de soldadura debe conectarse a una gran área de cobre.

8.3 Reducción de Corriente

Cuando se opera a temperaturas ambiente elevadas, la corriente directa debe reducirse según la curva de temperatura de soldadura vs. corriente directa. Por ejemplo, a T_s= 100 °C, la corriente directa máxima permitida es de aproximadamente 200 mA.

9. Comparación Técnica

En comparación con los LED rojos estándar basados en AlGaAs o GaAsP, la tecnología AlGaInP utilizada en este dispositivo ofrece una mayor eficiencia luminosa y una mejor estabilidad térmica. El amplio ángulo de visión de 120° es significativamente más amplio que el de muchos LED rojos competidores de 3.0 mm × 3.0 mm que típicamente tienen un semiángulo de 90°–100°. La calificación AEC-Q102 proporciona una mayor confiabilidad para uso automotriz, con pruebas de esfuerzo más estrictas que las equivalentes de grado comercial.

10. Preguntas Frecuentes

P1: ¿Se puede usar este LED a corrientes superiores a 420 mA?
No. La clasificación máxima absoluta para corriente directa es 420 mA (700 mA pico con ciclo de trabajo). Operar por encima de este límite causará daños permanentes.

P2: ¿Cuál es la vida útil típica de este LED?
Aunque no se especifica directamente en la hoja de datos, los LED calificados AEC-Q102 suelen tener una vida útil muy larga (>50,000 h) cuando se operan dentro de las clasificaciones y con una gestión térmica adecuada.

P3: ¿Cómo debo manejar la sensibilidad a ESD?
El dispositivo está clasificado para 2 kV HBM. Use las precauciones estándar de ESD: pulseras de conexión a tierra, estaciones de trabajo conductoras y embalaje antiestático.

P4: ¿Puedo mezclar diferentes bines de flujo en la misma aplicación?
Mezclar bines puede causar diferencias visibles de brillo. Se recomienda usar un solo bin para una apariencia uniforme a menos que la aplicación tolere la variación.

11. Estudio de Caso de Diseño

Lámpara Trasera de Combinación Automotriz (RCL)
Un cliente diseñó un módulo de LED rojo para una luz de parada utilizando 6 piezas de RF-A4E31-R15H-S1. Los LED se dispusieron en 3 cadenas seriales de 2 en paralelo (3S2P) para lograr compatibilidad con 12 V. Cada cadena se alimentó a 350 mA total (175 mA por LED) con un controlador de corriente constante dedicado. Se utilizó una PCB con núcleo de cobre (1.6 mm de espesor, 2 oz de cobre) para mantener la temperatura de soldadura por debajo de 85 °C. El módulo superó las pruebas de choque térmico (−40 °C a 125 °C, 1000 ciclos) y pruebas de humedad (85 °C/85% HR, 1000 h) sin fallos.

12. Principio de Funcionamiento

El LED se basa en una capa activa de doble heteroestructura de AlGaInP crecida sobre un sustrato transparente (GaAs). Cuando se aplica polarización directa, los electrones y los huecos se recombinan radiativamente en la región activa, emitiendo fotones con energía correspondiente a la banda prohibida del material (~2.0 eV, dando luz roja ~620 nm). El encapsulado EMC envuelve el chip y proporciona una lente para extraer la luz de manera eficiente. La disipación térmica se produce a través de la gran almohadilla inferior y las trazas de cobre de la PCB.

13. Tendencias Tecnológicas y Perspectivas

La tecnología AlGaInP continúa mejorando en eficiencia y estabilidad térmica. Las tendencias futuras incluyen bines de mayor flujo mediante crecimiento epitaxial mejorado y un mejor diseño de chip (por ejemplo, sustratos con patrones). Para aplicaciones automotrices, la adopción de la calificación AEC-Q102 se está convirtiendo en la norma, y este LED ya cumple con ese estándar. La miniaturización (por ejemplo, encapsulados de 2.0 mm × 2.0 mm) es una tendencia en curso, pero el de 3.0 mm × 3.0 mm sigue siendo popular para LED rojos de alta potencia debido a su equilibrio entre capacidad de manejo de potencia y área de extracción de luz.