Indice
- 1. Panoramica del prodotto
- 2. Parametri tecnici
- 2.1 Caratteristiche elettriche/otiche (Ts=25°C, IF=150mA salvo diversa indicazione)
- 2.2 Valori massimi assoluti (Ts=25°C)
- 3. Sistema di bin per tensione diretta, flusso luminoso e lunghezza d'onda dominante
- 3.1 Bin di tensione diretta (VF)
- 3.2 Bin di flusso luminoso (Φ)
- 3.3 Bin di lunghezza d'onda dominante (Wd)
- 4. Analisi delle curve di prestazione
- 5. Dimensioni del package e informazioni meccaniche
- 6. Istruzioni per la saldatura a rifusione SMT
- 7. Informazioni sull'imballaggio e l'ordinazione
- 8. Elementi e criteri dei test di affidabilità
- 9. Precauzioni di manipolazione e stoccaggio
- 10. Suggerimenti per l'applicazione
- 11. Confronto tecnologico con dispositivi concorrenti
- 12. Domande frequenti
- 13. Casi pratici di applicazione
- 14. Principio di funzionamento dei LED AlGaInP
- 15. Tendenze di sviluppo nell'illuminazione automobilistica a LED
- Terminologia delle specifiche LED
- Prestazioni fotoelettriche
- Parametri elettrici
- Gestione termica e affidabilità
- Imballaggio e materiali
- Controllo qualità e binning
- Test e certificazione
1. Panoramica del prodotto
Il RF-A4T35-R30E-R4 è un LED rosso ad alte prestazioni basato su tecnologia substrato AlGaInP, progettato per applicazioni di illuminazione automobilistica esigenti. Viene fornito in un compatto package PLCC6 con dimensioni 3,5mm x 3,5mm x 1,9mm, adatto per montaggio superficiale (SMT). Le caratteristiche principali includono un angolo di visione estremamente ampio di 120°, conformità a RoHS e REACH, e qualifica secondo le linee guida AEC-Q102 per semiconduttori discreti di grado automobilistico. Il LED offre un'eccellente resistenza termica (RthJ-S fino a 50°C/W) ed è di livello di sensibilità all'umidità 2. Le applicazioni tipiche includono illuminazione automobilistica interna ed esterna come indicatori del cruscotto, illuminazione ambientale interna, luci posteriori e indicatori di direzione.
2. Parametri tecnici
2.1 Caratteristiche elettriche/otiche (Ts=25°C, IF=150mA salvo diversa indicazione)
| Parametro | Simbolo | Min | Tip | Max | Unità | Condizione |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Tensione diretta | VF | 2.0 | 2.3 | 2.6 | V | IF=150mA |
| Corrente inversa | IR | — | — | 10 | µA | VR=5V |
| Flusso luminoso | Φ | 13.0 | 15.9 | 17.7 | lm | IF=150mA |
| Lunghezza d'onda dominante | Wd | 627.5 | 631.0 | 635.0 | nm | IF=150mA |
| Angolo di visione | 2θ1/2 | — | 120 | — | gradi | IF=150mA |
| Resistenza termica | RTHJ-S | — | — | 50 | °C/W | IF=150mA |
2.2 Valori massimi assoluti (Ts=25°C)
| Parametro | Simbolo | Valore | Unità |
|---|---|---|---|
| Dissipazione di potenza | PD | 468 | mW |
| Corrente diretta | IF | 180 | mA |
| Corrente diretta di picco (1/10 duty, 10ms) | IFP | 300 | mA |
| Tensione inversa | VR | 5 | V |
| ESD (HBM) | ESD | 2000 | V |
| Temperatura di funzionamento | TOPR | -40 ~ +110 | °C |
| Temperatura di stoccaggio | TSTG | -40 ~ +110 | °C |
| Temperatura di giunzione | TJ | 125 | °C |
3. Sistema di bin per tensione diretta, flusso luminoso e lunghezza d'onda dominante
Il LED viene suddiviso in bin in condizioni di test IF=150mA. Le tabelle seguenti mostrano gli intervalli per ciascun parametro.
3.1 Bin di tensione diretta (VF)
| Codice bin | Intervallo di tensione (V) |
|---|---|
| C0 | 2,0 – 2,2 |
| D0 | 2,2 – 2,4 |
| E0 | 2,4 – 2,6 |
3.2 Bin di flusso luminoso (Φ)
| Codice bin | Intervallo di flusso (lm) |
|---|---|
| IA | 13,0 – 14,4 |
| IB | 14,4 – 16,0 |
| JA | 16,0 – 17,7 |
3.3 Bin di lunghezza d'onda dominante (Wd)
| Codice bin | Intervallo di lunghezza d'onda (nm) |
|---|---|
| F2 | 627,5 – 630,0 |
| G1 | 630,0 – 632,5 |
| G2 | 632,5 – 635,0 |
4. Analisi delle curve di prestazione
Le caratteristiche ottiche tipiche sono illustrate in diverse curve basate su una temperatura di saldatura di 25°C salvo diversa indicazione.
- Tensione diretta vs. Corrente diretta (Fig. 1-7):La tensione diretta aumenta con la corrente. A 150mA la VF tipica è 2,3V. La curva mostra una relazione quasi lineare da 1,9V a 2,6V per correnti fino a 300mA.
- Corrente diretta vs. Intensità relativa (Fig. 1-8):L'intensità relativa aumenta con la corrente diretta, raggiungendo circa il 100% a 150mA e circa il 115% a 200mA. Si satura leggermente a correnti elevate a causa degli effetti termici.
- Temperatura di saldatura vs. Intensità relativa (Fig. 1-9):L'intensità relativa diminuisce all'aumentare della temperatura di saldatura. A 100°C, l'intensità scende a circa l'85% del valore a 25°C.
- Temperatura di saldatura vs. Corrente diretta massima (Fig. 1-10):Per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto di 125°C, la corrente diretta massima consentita deve essere ridotta all'aumentare della temperatura. A 25°C il massimo è 180mA, ma a 100°C si riduce a circa 90mA.
- Tensione diretta vs. Temperatura di saldatura (Fig. 1-11):La VF diminuisce linearmente con la temperatura a una velocità di circa -2 mV/°C.
- Diagramma di radiazione (Fig. 1-12):Il LED ha un modello di radiazione simile a Lambertiano con un ampio semiangolo di 120°, garantendo una distribuzione uniforme della luce.
- Corrente diretta vs. Lunghezza d'onda dominante (Fig. 1-13):La lunghezza d'onda dominante si sposta leggermente (~1nm) nell'intervallo di corrente da 0 a 300mA, rimanendo nella regione rossa 627-635nm.
- Distribuzione spettrale (Fig. 1-14):Il picco di emissione è centrato intorno a 630nm con una FWHM stretta, caratteristica dei LED rossi AlGaInP.
5. Dimensioni del package e informazioni meccaniche
Il LED è alloggiato in un package PLCC6 con dimensioni di 3,50mm × 3,50mm × 1,90mm (L×P×A). Tutte le tolleranze sono ±0,05mm salvo diversa indicazione. Il package include un segno di polarità per l'orientamento. Le specifiche del nastro trasportatore (Fig. 2-1) e della bobina (Fig. 2-2) garantiscono la compatibilità con le apparecchiature standard di pick-and-place SMT. Il materiale di base è l'incapsulante in silicone, che offre eccellente chiarezza ottica e stabilità termica.
6. Istruzioni per la saldatura a rifusione SMT
Attenersi al seguente profilo di rifusione (conforme a JESD22-B106) con una temperatura di picco di 260°C per massimo 10 secondi. Preriscaldare da 150°C a 200°C per 60-120 secondi. Velocità di rampa ≤3°C/s, velocità di raffreddamento ≤6°C/s. Non superare due cicli di rifusione. La saldatura manuale deve essere eseguita a meno di 300°C per meno di 3 secondi per pad. Evitare sollecitazioni meccaniche durante il raffreddamento. Vedere Fig. 3-1 e Tabella 3-1 per i parametri dettagliati.
7. Informazioni sull'imballaggio e l'ordinazione
Imballaggio standard: 4.000 pezzi per bobina in nastro trasportatore con larghezza 12mm. Sacco barriera all'umidità (MBB) con essiccante e scheda indicatrice di umidità. Scatola di cartone esterna come da Fig. 2-5. Le etichette includono numero parte, numero specifica, numero lotto, codice bin, flusso luminoso, bin cromaticità, tensione diretta, lunghezza d'onda, quantità e data. Il prodotto è di livello di sensibilità all'umidità 2, che richiede cottura se le condizioni di stoccaggio vengono superate.
8. Elementi e criteri dei test di affidabilità
Il LED ha superato i test di affidabilità basati sulle linee guida AEC-Q102. I test principali includono:
- Rifusione (JESD22-B106):Picco 260°C, 2 volte – 0/1 guasto.
- Sensibilità all'umidità (JESD22-A113):MSL2, 168h a 85°C/60%RH – 0/1 guasto.
- Shock termico (JEITA ED-4701):-40°C a 125°C, sosta 15min, 1000 cicli – 0/1 guasto.
- Test di vita (JESD22-A108):105°C, IF=150mA, 1000h – 0/1 guasto.
- Test di vita ad alta temperatura e alta umidità (JESD22-A101):85°C/85%RH, IF=150mA, 1000h – 0/1 guasto.
Criteri di giudizio: Variazione della tensione diretta ≤ U.S.L × 1,1, corrente inversa ≤ U.S.L × 2,0, flusso luminoso ≥ L.S.L × 0,7.
9. Precauzioni di manipolazione e stoccaggio
A causa dell'incapsulante morbido in silicone, evitare pressioni meccaniche sulla superficie superiore. Maneggiare dai lati usando pinzette. Condizioni di stoccaggio: prima di aprire il sacchetto di alluminio, conservare a ≤30°C/≤75%RH per ≤1 anno; dopo l'apertura, utilizzare entro 24 ore a ≤30°C/≤60%RH. Se superato, cuocere a 60±5°C per ≥24h. Il LED è sensibile alle scariche elettrostatiche (HBM 2kV), quindi è necessaria un'adeguata protezione ESD. Evitare materiali contenenti zolfo, bromo, cloro superiori a 100PPM (zolfo) o 900PPM ciascuno (Br/Cl). Utilizzare alcol isopropilico per la pulizia; la pulizia a ultrasuoni non è consigliata.
10. Suggerimenti per l'applicazione
Questo LED è ottimizzato per l'illuminazione automobilistica sia interna (indicatori del cruscotto, illuminazione ambientale) che esterna (luci posteriori, luci di stop, indicatori di direzione). Una corretta progettazione della gestione termica è essenziale per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto di 125°C. Utilizzare resistori limitatori di corrente per prevenire sovracorrenti dovute alla variazione di VF. L'ampio angolo di visione (120°) consente una distribuzione uniforme della luce nelle applicazioni di retroilluminazione. Il LED può essere pilotato con segnali PWM; assicurarsi che la tensione diretta sia presente solo durante lo stato ON per evitare polarizzazione inversa.
11. Confronto tecnologico con dispositivi concorrenti
Rispetto ai LED rossi tradizionali (ad es. AlGaAs), la tecnologia AlGaInP offre una maggiore efficienza luminosa alla stessa corrente di pilotaggio, una migliore stabilità termica e una durata di vita più lunga. Il package PLCC6 fornisce un profilo basso adatto a progetti sottili, mantenendo un'eccellente dissipazione del calore attraverso il pad termico. La qualifica AEC-Q102 distingue questo dispositivo per applicazioni automobilistiche dove l'affidabilità in condizioni difficili è critica. Molti LED rossi concorrenti in package simili mancano di una qualifica automobilistica così rigorosa.
12. Domande frequenti
D: Qual è la tipica tensione diretta a 150mA?R: 2,3V (intervallo 2,0-2,6V).
D: Posso pilotare questo LED a 300mA?R: La corrente di picco fino a 300mA è consentita solo con ciclo di lavoro 1/10 e larghezza di impulso 10ms; la corrente continua non deve superare 180mA.
D: Qual è il profilo di saldatura consigliato?R: Seguire lo standard JEDEC con picco 260°C per max 10s, preriscaldo 150-200°C per 60-120s.
D: Questo LED è adatto per uso esterno?R: Sì, l'intervallo di temperatura di funzionamento da -40°C a +110°C e la qualifica AEC-Q102 lo rendono adatto per l'illuminazione automobilistica esterna.
D: Come pulire il LED dopo la saldatura?R: Utilizzare alcol isopropilico; evitare la pulizia a ultrasuoni poiché potrebbe danneggiare la lente in silicone.
13. Casi pratici di applicazione
In un progetto di illuminazione ambientale interna, una striscia di 20 LED pilotati a 150mA ciascuno (totale 3A) può illuminare uniformemente l'abitacolo di un veicolo grazie all'angolo di visione di 120°. Per un'applicazione di luce posteriore, una matrice di 6 LED in serie (con opportuno bilanciamento dei resistori) fornisce una luminosità sufficiente (>90 lm) per conformarsi alle normative FMVSS 108. L'ampio intervallo di temperature di funzionamento del dispositivo garantisce un funzionamento affidabile sia nelle partenze a freddo (-40°C) che nei vani motore caldi (+110°C).
14. Principio di funzionamento dei LED AlGaInP
Il LED rosso utilizza uno strato attivo a pozzi quantici multipli AlGaInP (fosfuro di alluminio gallio indio) cresciuto su substrato GaAs. Sotto polarizzazione diretta, elettroni e lacune si ricombinano radiativamente nella regione attiva, emettendo fotoni con lunghezze d'onda intorno a 630nm. Il sistema di materiali AlGaInP fornisce un'elevata efficienza quantica interna e buone prestazioni termiche. Il package PLCC6 include una cavità riflettente per migliorare l'estrazione della luce e una lente in silicone per un ampio angolo del fascio.
15. Tendenze di sviluppo nell'illuminazione automobilistica a LED
L'illuminazione automobilistica continua ad evolversi verso una maggiore efficienza, package più piccoli e maggiore funzionalità. Le tendenze emergenti includono fari a LED a matrice con controllo individuale dei pixel, fasci adattivi e illuminazione ambientale integrata con colori sintonizzabili. LED rossi come questo dispositivo rimarranno essenziali per le funzioni di segnalazione posteriori. Gli sviluppi futuri potrebbero includere un flusso più elevato per chip (ad es. >20lm alla stessa corrente) e una migliore gestione termica per ridurre la derating. Il movimento verso la qualifica automobilistica (AEC-Q102) sta diventando uno standard, fornendo ai progettisti fiducia nell'affidabilità a lungo termine.
Terminologia delle specifiche LED
Spiegazione completa dei termini tecnici LED
Prestazioni fotoelettriche
| Termine | Unità/Rappresentazione | Spiegazione semplice | Perché importante |
|---|---|---|---|
| Efficienza luminosa | lm/W (lumen per watt) | Uscita luce per watt di elettricità, più alto significa più efficiente energeticamente. | Determina direttamente il grado di efficienza energetica e il costo dell'elettricità. |
| Flusso luminoso | lm (lumen) | Luce totale emessa dalla sorgente, comunemente chiamata "luminosità". | Determina se la luce è abbastanza brillante. |
| Angolo di visione | ° (gradi), es. 120° | Angolo in cui l'intensità luminosa scende alla metà, determina la larghezza del fascio. | Influisce sulla gamma di illuminazione e uniformità. |
| CCT (Temperatura colore) | K (Kelvin), es. 2700K/6500K | Calore/freschezza della luce, valori più bassi giallastri/caldi, più alti biancastri/freddi. | Determina l'atmosfera di illuminazione e scenari adatti. |
| CRI / Ra | Senza unità, 0–100 | Capacità di riprodurre accuratamente i colori degli oggetti, Ra≥80 è buono. | Influisce sull'autenticità del colore, utilizzato in luoghi ad alta richiesta come centri commerciali, musei. |
| SDCM | Passi ellisse MacAdam, es. "5 passi" | Metrica di consistenza del colore, passi più piccoli significano colore più consistente. | Garantisce colore uniforme attraverso lo stesso lotto di LED. |
| Lunghezza d'onda dominante | nm (nanometri), es. 620nm (rosso) | Lunghezza d'onda corrispondente al colore dei LED colorati. | Determina la tonalità di LED monocromatici rossi, gialli, verdi. |
| Distribuzione spettrale | Curva lunghezza d'onda vs intensità | Mostra la distribuzione dell'intensità attraverso le lunghezze d'onda. | Influisce sulla resa cromatica e qualità del colore. |
Parametri elettrici
| Termine | Simbolo | Spiegazione semplice | Considerazioni di progettazione |
|---|---|---|---|
| Tensione diretta | Vf | Tensione minima per accendere il LED, come "soglia di avvio". | La tensione del driver deve essere ≥Vf, le tensioni si sommano per LED in serie. |
| Corrente diretta | If | Valore di corrente per il normale funzionamento del LED. | Solitamente azionamento a corrente costante, la corrente determina luminosità e durata. |
| Corrente di impulso massima | Ifp | Corrente di picco tollerabile per brevi periodi, utilizzata per dimmerazione o lampeggio. | La larghezza dell'impulso e il ciclo di lavoro devono essere rigorosamente controllati per evitare danni. |
| Tensione inversa | Vr | Tensione inversa massima che il LED può sopportare, oltre può causare rottura. | Il circuito deve prevenire connessione inversa o picchi di tensione. |
| Resistenza termica | Rth (°C/W) | Resistenza al trasferimento di calore dal chip alla saldatura, più bassa è meglio. | Alta resistenza termica richiede dissipazione termica più forte. |
| Immunità ESD | V (HBM), es. 1000V | Capacità di resistere a scariche elettrostatiche, più alto significa meno vulnerabile. | Sono necessarie misure antistatiche in produzione, specialmente per LED sensibili. |
Gestione termica e affidabilità
| Termine | Metrica chiave | Spiegazione semplice | Impatto |
|---|---|---|---|
| Temperatura di giunzione | Tj (°C) | Temperatura operativa effettiva all'interno del chip LED. | Ogni riduzione di 10°C può raddoppiare la durata; troppo alta causa decadimento della luce, spostamento del colore. |
| Deprezzamento del lumen | L70 / L80 (ore) | Tempo affinché la luminosità scenda al 70% o 80% dell'iniziale. | Definisce direttamente la "durata di servizio" del LED. |
| Manutenzione del lumen | % (es. 70%) | Percentuale di luminosità trattenuta dopo il tempo. | Indica la ritenzione della luminosità su uso a lungo termine. |
| Spostamento del colore | Δu′v′ o ellisse MacAdam | Grado di cambiamento del colore durante l'uso. | Influisce sulla consistenza del colore nelle scene di illuminazione. |
| Invecchiamento termico | Degradazione del materiale | Deterioramento dovuto ad alta temperatura a lungo termine. | Può causare calo di luminosità, cambio colore o guasto a circuito aperto. |
Imballaggio e materiali
| Termine | Tipi comuni | Spiegazione semplice | Caratteristiche e applicazioni |
|---|---|---|---|
| Tipo di imballaggio | EMC, PPA, Ceramica | Materiale di alloggiamento che protegge il chip, fornisce interfaccia ottica/termica. | EMC: buona resistenza al calore, basso costo; Ceramica: migliore dissipazione termica, vita più lunga. |
| Struttura del chip | Frontale, Flip Chip | Disposizione degli elettrodi del chip. | Flip chip: migliore dissipazione termica, maggiore efficienza, per alta potenza. |
| Rivestimento al fosforo | YAG, Silicato, Nitruro | Copre il chip blu, converte una parte in giallo/rosso, mescola a bianco. | Diversi fosfori influenzano efficienza, CCT e CRI. |
| Lente/Ottica | Piana, Microlente, TIR | Struttura ottica sulla superficie che controlla la distribuzione della luce. | Determina l'angolo di visione e la curva di distribuzione della luce. |
Controllo qualità e binning
| Termine | Contenuto di binning | Spiegazione semplice | Scopo |
|---|---|---|---|
| Bin del flusso luminoso | Codice es. 2G, 2H | Raggruppato per luminosità, ogni gruppo ha valori lumen min/max. | Garantisce luminosità uniforme nello stesso lotto. |
| Bin di tensione | Codice es. 6W, 6X | Raggruppato per intervallo di tensione diretta. | Facilita l'abbinamento del driver, migliora l'efficienza del sistema. |
| Bin del colore | Ellisse MacAdam 5 passi | Raggruppato per coordinate colore, garantendo un intervallo ristretto. | Garantisce consistenza del colore, evita colore non uniforme all'interno del dispositivo. |
| Bin CCT | 2700K, 3000K ecc. | Raggruppato per CCT, ognuno ha corrispondente intervallo di coordinate. | Soddisfa diversi requisiti CCT della scena. |
Test e certificazione
| Termine | Standard/Test | Spiegazione semplice | Significato |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Test di manutenzione del lumen | Illuminazione a lungo termine a temperatura costante, registrando il decadimento della luminosità. | Utilizzato per stimare la vita LED (con TM-21). |
| TM-21 | Standard di stima della vita | Stima la vita in condizioni reali basandosi sui dati LM-80. | Fornisce una previsione scientifica della vita. |
| IESNA | Società di ingegneria dell'illuminazione | Copre metodi di test ottici, elettrici, termici. | Base di test riconosciuta dal settore. |
| RoHS / REACH | Certificazione ambientale | Garantisce nessuna sostanza nociva (piombo, mercurio). | Requisito di accesso al mercato a livello internazionale. |
| ENERGY STAR / DLC | Certificazione di efficienza energetica | Certificazione di efficienza energetica e prestazioni per l'illuminazione. | Utilizzato negli appalti pubblici, programmi di sussidi, migliora la competitività. |