Specifica LED RF-A4E27-R15E-R4 Rosso - Dimensioni 2.7x2.0x0.6mm - Tensione diretta 2.0V a 2.6V - Potenza 520mW - Scheda Tecnica Italiana

1. Panoramica del Prodotto

Il RF-A4E27-R15E-R4 è un diodo emettitore di luce (LED) rosso ad alte prestazioni basato sulla tecnologia a semiconduttore AlGaInP su un substrato. È alloggiato in un compatto package EMC (Epoxy Molding Compound) di dimensioni 2.7mm x 2.0mm x 0.6mm, progettato per l'assemblaggio SMT (Surface Mount Technology). Questo LED offre un angolo di visione estremamente ampio di 120 gradi, rendendolo ideale per applicazioni che richiedono una distribuzione uniforme della luce. È qualificato secondo le linee guida dello stress test AEC-Q102 per semiconduttori discreti di grado automobilistico, garantendo affidabilità in ambienti esigenti. Il prodotto è conforme alla normativa RoHS e ha un livello di sensibilità all'umidità di 2 (MSL 2).

1.1 Caratteristiche

• Package EMC per prestazioni meccaniche e termiche robuste
• Angolo di visione estremamente ampio (2θ_1/2= 120°)
• Adatto per tutti i processi di assemblaggio e saldatura SMT
• Disponibile su nastro e bobina per pick-and-place automatizzato
• Livello di sensibilità all'umidità: Livello 2
• Conforme RoHS
• Qualificato secondo linee guida AEC-Q102

1.2 Applicazioni

Illuminazione automobilistica per applicazioni interne ed esterne, inclusi indicatori del cruscotto, luci di cortesia, illuminazione ambientale, luci posteriori e altre funzioni di segnalazione.

2. Specifiche Tecniche

2.1 Caratteristiche Elettriche e Ottiche (a Ts=25°C, IF=150mA)

2.2 Valori Massimi Assoluti (a Ts=25°C)

Note: - Tutte le misurazioni sono effettuate in condizioni standardizzate presso Refond. - La corrente massima deve essere determinata dopo aver misurato la temperatura del package per garantire che la temperatura di giunzione non superi i 150°C. - A 25°C, il test in modalità impulso produce un'efficienza di conversione fotoelettrica ηe = 45%.

3. Sistema di Binning

Per garantire prestazioni costanti, ogni LED è suddiviso in bin basati sulla tensione diretta, sul flusso luminoso e sulla lunghezza d'onda dominante. Gli intervalli dei bin a IF=150mA e Ts=25°C sono i seguenti:

3.1 Bin di Tensione Diretta

3.2 Bin di Flusso Luminoso

3.3 Bin di Lunghezza d'Onda Dominante

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse curve tipiche delle caratteristiche ottiche ed elettriche misurate a 25°C salvo diversa indicazione. Comprendere queste curve è essenziale per un corretto progetto del circuito e la gestione termica.

4.1 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Fig. 1-6)

Questa curva mostra la relazione esponenziale tra VF e IF. A 150mA la tensione diretta è tipicamente intorno a 2.3V (punto medio dell'intervallo del bin). La curva aiuta a prevedere le variazioni di corrente dovute a cambiamenti di tensione.

4.2 Corrente Diretta vs. Flusso Luminoso Relativo (Fig. 1-7)

Il flusso luminoso relativo aumenta con la corrente diretta ma non in modo lineare. A basse correnti l'efficienza è maggiore; la curva satura al di sopra di 150mA. Ciò indica che operare vicino alla corrente nominale offre una buona efficacia luminosa rimanendo entro i limiti termici di sicurezza.

4.3 Temperatura di Giunzione vs. Flusso Luminoso Relativo (Fig. 1-8)

All'aumentare della temperatura di giunzione, il LED diventa meno efficiente. A Tj=125°C, il flusso relativo diminuisce a circa l'85% del valore a 25°C. Ciò richiede un'adeguata dissipazione del calore in ambienti automobilistici ad alta temperatura.

4.4 Temperatura di Saldatura vs. Corrente Diretta (Fig. 1-9)

Questa curva di derating mostra la massima corrente diretta consentita in funzione della temperatura del punto di saldatura. Ad esempio, a Ts=100°C la corrente consentita diminuisce a circa 150mA. I progettisti devono assicurarsi che il punto operativo effettivo sia al di sotto di questa curva.

4.5 Variazione di Tensione vs. Temperatura di Giunzione (Fig. 1-10)

La tensione diretta diminuisce di circa 0.2V quando la temperatura sale da -40°C a 125°C. Questo coefficiente di temperatura negativo deve essere considerato nei driver a corrente costante per evitare un aumento della corrente ad alta temperatura.

4.6 Diagramma di Radiazione (Fig. 1-11)

Il LED ha un ampio diagramma di radiazione con un angolo a metà intensità di ±60° (totale 120°). L'intensità è relativamente uniforme su tutto il fascio, rendendolo adatto per l'illuminazione di aree senza ottiche secondarie in alcuni casi.

4.7 Variazione della Lunghezza d'Onda Dominante vs. Temperatura di Giunzione (Fig. 1-12)

La lunghezza d'onda dominante si sposta verso lunghezze d'onda più lunghe (spostamento verso il rosso) all'aumentare della temperatura. Lo spostamento è di circa +8nm da -40°C a 125°C. Questo cambiamento di colore deve essere tenuto in considerazione nelle applicazioni critiche per il colore.

4.8 Distribuzione Spettrale (Fig. 1-13)

Lo spettro di emissione ha un picco intorno a 620nm con una larghezza a metà altezza (FWHM) di circa 20nm. La purezza è elevata, tipica dei LED rossi AlGaInP.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Package

Il package del LED ha dimensioni di 2.70mm (lunghezza) × 2.00mm (larghezza) × 0.60mm (altezza). La vista dall'alto mostra un'area di emissione luminosa di 1.70mm × 2.40mm. La vista dal basso indica due pad anodici e due catodici per una connessione termica ed elettrica ottimizzata. I pattern di saldatura consigliati includono un pad centrale per la dissipazione del calore.

5.2 Nastro Portante e Bobina

I LED sono forniti in nastro portante largo 8mm con passo di 4mm, avvolto su una bobina di diametro 180mm. Ogni bobina contiene 4000 pezzi. Il nastro include un nastro di copertura ed è sigillato in una busta barriera all'umidità con essiccante e una scheda indicatrice di umidità.

5.3 Informazioni sull'Etichetta

Ogni bobina è etichettata con numero parte, numero specifica, numero lotto, codice bin (flusso luminoso, cromaticità, tensione diretta, lunghezza d'onda), quantità e data di produzione.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione SMT

Il LED è progettato per resistere a due cicli di rifusione con una temperatura di picco di 260°C (massimo 10s al picco). Il profilo di rifusione consigliato:

• Preriscaldamento: 150°C a 200°C per 60–120s
• Tempo sopra 217°C: max 60s
• Temperatura di picco: 260°C
• Velocità di raffreddamento: max 6°C/s
• Tempo totale da 25°C al picco: max 8 minuti

Non eseguire più di due cicli di rifusione. Se l'intervallo tra i cicli supera le 24 ore, i LED potrebbero assorbire umidità e necessitare di essiccazione.

6.2 Riparazione e Manipolazione

La riparazione dei LED saldati non è consigliata. Se inevitabile, utilizzare un saldatore a doppia punta. Non applicare stress meccanico all'incapsulante in silicone durante o dopo la saldatura. Evitare raffreddamenti rapidi e deformazioni del PCB.

7. Precauzioni di Manipolazione

• Controllo di Zolfo e Alogeni:L'ambiente e i materiali di accoppiamento devono contenere meno di 100ppm di zolfo e meno di 900ppm di bromo o cloro individualmente, e totale Br+Cl inferiore a 1500ppm.
• Degasaggio:I composti organici volatili possono penetrare nella lente in silicone e causare scolorimento. Utilizzare adesivi che non emettono vapori organici.
• Manipolazione Meccanica:Utilizzare pinze sulle superfici laterali. Non toccare o premere la lente in silicone, poiché potrebbe danneggiare i circuiti interni.
• Protezione ESD:Il LED è sensibile alle scariche elettrostatiche (HBM 2000V). Utilizzare una corretta messa a terra e precauzioni antistatiche.
• Progettazione Termica:Assicurarsi sempre che la temperatura di giunzione non superi i 150°C. Utilizzare simulazioni termiche o misurazioni per verificare un'adeguata dissipazione del calore.
• Pulizia:Se è necessaria la pulizia, utilizzare alcol isopropilico. Non utilizzare la pulizia a ultrasuoni, poiché potrebbe danneggiare il LED.
• Stoccaggio:Buste non aperte:<30°C,<75% di umidità, utilizzare entro 1 anno. Dopo l'apertura, utilizzare entro 24 ore a<30°C e<60% di umidità. Se superato, essiccare a 60±5°C per almeno 24 ore prima dell'uso.

8. Considerazioni Applicative

Quando si progetta con il RF-A4E27-R15E-R4, prestare attenzione ai seguenti punti:

• Regolazione della Corrente:Utilizzare un driver a corrente costante per evitare il runaway termico. La variazione della tensione diretta (2.0V a 2.6V) richiede un driver in grado di adattarsi all'intervallo.
• Gestione Termica:La resistenza termica del LED (Rth JS reale = 40°C/W tipica) significa che a 150mA, con una tensione diretta di 2.3V, la dissipazione di potenza è di circa 345mW, causando un aumento di temperatura giunzione-saldatura di ~13.8°C. In un ambiente a 85°C, la giunzione sarebbe intorno a 99°C, che è sicura. Tuttavia, se molti LED sono montati vicini, è necessaria una dissipazione aggiuntiva.
• Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione di 120° può essere vantaggioso per l'illuminazione generale, ma per fasci focalizzati è necessario considerare ottiche esterne come lenti o riflettori. Lo spettro non contiene componenti UV o IR, quindi non è necessaria una filtrazione speciale.
• Conformità Automobilistica:La qualifica AEC-Q102 copre test di stress come shock termico, test di vita e alta umidità. Tuttavia, i progettisti devono ancora validare il LED nel loro specifico ambiente del dispositivo, specialmente per quanto riguarda vibrazioni ed esposizione chimica.

9. Affidabilità e Garanzia di Qualità

Il piano di test di qualifica del prodotto segue le linee guida AEC-Q102. I test di affidabilità includono:

• Rifusione (260°C, 10s, 2 cicli): 0/1 guasto consentito
• MSL 2 (85°C/60%RH, 168h): 0/1 guasto
• Shock termico (-40°C a 125°C, 1000 cicli): 0/1 guasto
• Test di vita (Ta=105°C, IF=150mA, 1000h): 0/1 guasto
• Alta temperatura alta umidità (85°C/85%RH, IF=150mA, 1000h): 0/1 guasto

Criteri di guasto: Tensione diretta > 1.1×USL, corrente inversa > 2×USL, flusso luminoso<0.7×LSL.

Nota che questi test vengono eseguiti in buone condizioni di dissipazione del calore su singoli LED. Nelle applicazioni a schiera, potrebbe essere necessario il derating.

10. Principi di Funzionamento

Il LED utilizza una struttura a pozzi quantici multipli AlGaInP (Aluminum Gallium Indium Phosphide) cresciuta su un substrato di GaAs. Questo sistema di materiali è noto per l'elevata efficienza nella gamma spettrale dal rosso all'ambra. Il package EMC fornisce rigidità meccanica e buona conducibilità termica, consentendo al LED di operare a correnti più elevate rispetto ai tradizionali package in epossidica. L'ampio angolo di visione è ottenuto dalla forma dell'incapsulamento e dal design del chip.

11. Confronto con Tecnologie Alternative

Rispetto ai LED rossi tradizionali a foro passante, il RF-A4E27-R15E-R4 offre un'ingombro molto più piccolo, profilo più basso e compatibilità con l'assemblaggio SMT automatizzato. Il suo package EMC fornisce una migliore resistenza all'umidità e una maggiore affidabilità sotto cicli termici. La qualifica AEC-Q102 lo rende adatto per uso automobilistico, cosa non sempre disponibile per i LED generici. Tuttavia, il costo per lumen può essere superiore ad alcuni LED consumer ad alto volume, ma giustificato per applicazioni mission-critical.

12. Domande Frequenti

D: Questo LED può essere utilizzato con un alimentatore a tensione costante?
R: Si consiglia di utilizzare un driver a corrente costante perché la tensione diretta varia. La tensione costante può portare a una corrente che supera il massimo se la tensione è all'estremità superiore del bin.

D: Qual è la vita tipica a 150mA?
R: Sebbene i dati specifici L70/B10 non siano forniti in questa scheda tecnica, il test di vita AEC-Q102 a 105°C per 1000 ore senza guasti suggerisce una buona longevità. Per applicazioni automobilistiche interne, sono previste vite superiori a 10.000 ore con una corretta gestione termica.

D: Posso utilizzare questi LED in parallelo?
R: Il parallelo è possibile ma deve essere fatto con resistori di bilanciamento della corrente o una sorgente di corrente costante condivisa per evitare l'accaparramento di corrente dovuto alla variazione di VF.

D: Questi LED sono compatibili con la saldatura senza piombo?
R: Sì, la temperatura di picco di 260°C è compatibile con i profili senza piombo tipici.

D: Come devo essiccare i LED prima dell'uso se la busta barriera all'umidità è stata aperta troppo a lungo?
R: Essiccare a 60±5°C per almeno 24 ore. Non superare le 48 ore per evitare danni.

13. Esempio di Progettazione Pratica

Considera un modulo di luce diurna (DRL) che richiede 50lm per unità. Utilizzando il bin più alto (MB: 33.4-37.0lm), due LED in serie raggiungerebbero ~70lm a 150mA. Con una VF tipica di 2.3V ciascuno, la tensione diretta totale è di 4.6V. Un driver a corrente costante di tipo boost con ingresso a 12V del bus automobilistico può pilotare efficacemente la stringa. Il PCB deve includere un pad termico collegato al nucleo metallico della scheda per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto di 100°C in un ambiente sottocofano (temperatura ambiente fino a 85°C). La simulazione ottica utilizzando il diagramma di radiazione mostra che un semplice diffusore può raggiungere il pattern fotometrico richiesto senza riflettori secondari.

14. Tendenze del Settore

L'industria dell'illuminazione automobilistica continua a spostarsi verso soluzioni completamente a semiconduttore, con i LED rossi che sostituiscono le lampadine a incandescenza per luci di stop, posteriori e indicatori di direzione. La qualifica AEC-Q102 sta diventando un requisito di base. Gli sviluppi futuri includono una maggiore efficacia (obiettivo > 150 lm/W per il rosso) e l'integrazione con driver intelligenti per l'illuminazione adattiva. Il RF-A4E27-R15E-R4 rappresenta un'opzione matura e affidabile che soddisfa gli attuali requisiti automobilistici con buone prestazioni e facilità di assemblaggio.