Scheda tecnica LED bianco RF-A3E31-WYSH-B2 - Dimensioni 3.0x3.0x0.55mm - Tensione 3.1V - Potenza 1.1W - Documento tecnico italiano

2. Panoramica del prodotto

2.1 Descrizione generale

Il RF-A3E31-WYSH-B2 è un LED bianco ad alte prestazioni realizzato combinando un chip LED blu con conversione di fosforo. È confezionato in un compatto package EMC (Epoxy Molding Compound) per montaggio superficiale da 3.0mm × 3.0mm × 0.55mm, offrendo eccellente resistenza termica e affidabilità. Questo LED è progettato per applicazioni esigenti di illuminazione automobilistica, sia interne che esterne, e soddisfa le rigorose linee guida di qualificazione dei test di stress AEC-Q102 per semiconduttori discreti di grado automotive.

2.2 Caratteristiche principali

• Package EMC:L'uso del materiale EMC garantisce una dissipazione del calore e una resistenza meccanica superiori rispetto ai tradizionali package in plastica.
• Angolo di visione estremamente ampio:Con un angolo di semintensità di 120°, assicura una distribuzione uniforme della luce per vari progetti di illuminazione.
• Compatibilità SMT:Adatto a tutti i processi standard di assemblaggio SMT e saldatura a riflusso.
• Confezione in nastro e bobina:Disponibile su nastro trasportatore da 8mm e bobina da 180mm, 5000 pezzi per bobina, per un efficiente posizionamento automatico.
• Livello di sensibilità all'umidità:MSL Livello 2, richiede precauzioni minime di manipolazione per dispositivi sensibili all'umidità.
• Conformità ambientale:Conforme a RoHS e REACH, privo di sostanze pericolose.
• Qualificazione AEC-Q102:Il piano di test di qualificazione del prodotto si basa sulle linee guida AEC-Q102, garantendo l'affidabilità per ambienti automobilistici.

2.3 Applicazioni

• Illuminazione automobilistica:Illuminazione interna (cruscotto, luci soffitto) ed esterna (luci posteriori, indicatori di direzione, luci diurne).
• Illuminazione generale:Adatto a qualsiasi applicazione che richieda alta luminosità e ampio angolo di visione in un ingombro compatto.

3. Analisi approfondita dei parametri tecnici

3.1 Caratteristiche elettriche e ottiche

Testato a una temperatura di saldatura di 25°C e una corrente diretta di 350mA, il LED presenta le seguenti caratteristiche nominali:

• Tensione diretta (VF):Minima 2.8V, tipica 3.1V, massima 3.4V. Questa distribuzione ristretta consente una progettazione coerente in array serie-parallelo.
• Flusso luminoso (Φ):Minimo 83.7 lm, tipico 102 lm, massimo 117 lm. Questo intervallo corrisponde a un'elevata efficacia per una corrente di pilotaggio di 0.35A, rendendolo adatto sia per illuminazione di segnalazione che ambientale.
• Angolo di visione (2θ1/2):120° (larghezza a metà massimo), che consente un'illuminazione su ampia area.
• Resistenza termica (RTHJ-S):12°C/W, che indica un efficiente trasferimento di calore dalla giunzione al punto di saldatura, cruciale per la gestione termica in operazioni ad alta corrente.
• Corrente inversa (IR):Non progettato per funzionamento inverso; non deve essere applicata tensione inversa.

3.2 Valori massimi assoluti

I limiti operativi sicuri del LED sono chiaramente definiti:

• Dissipazione di potenza (PD):Massimo 1700 mW.
• Corrente diretta (IF):500 mA continua; 700 mA pulsata (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 10ms).
• Tensione inversa (VR):Non progettato per funzionamento inverso.
• ESD (HBM):Resiste a 8000V, con una resa superiore al 90%.
• Temperatura operativa (TOPR):Da -40°C a +125°C.
• Temperatura di stoccaggio:Da -40°C a +125°C.
• Temperatura di giunzione (TJ):Massimo 150°C.

Nota: tutte le misurazioni sono effettuate in condizioni standardizzate. La corrente massima deve essere determinata dopo aver misurato la temperatura del package per garantire che la temperatura di giunzione non superi il limite nominale.

3.3 Caratteristiche termiche

Con una resistenza termica di 12°C/W dalla giunzione al punto di saldatura, il LED offre buone prestazioni termiche. Ad esempio, a 350mA con una tipica VF di 3.1V, la potenza è di circa 1.085W, con un aumento di temperatura giunzione-saldatura di circa 13°C. È essenziale un adeguato dissipatore di calore per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto dei 150°C, specialmente a correnti elevate o temperature ambiente elevate.

4. Spiegazione del sistema di binning

4.1 Binning della tensione diretta

Il LED è suddiviso in sei bin di tensione a 350mA: G1 (2.8-2.9V), G2 (2.9-3.0V), H1 (3.0-3.1V), H2 (3.1-3.2V), I1 (3.2-3.3V), I2 (3.3-3.4V). Questo binning stretto garantisce luminosità e consumo energetico costanti nella produzione di massa.

4.2 Binning del flusso luminoso

Sono definiti tre bin di flusso luminoso: RA (83.7-93.2 lm), RB (93.2-105 lm), SA (105-117 lm). La selezione dei bin di flusso appropriati consente ai clienti di soddisfare requisiti specifici di luminosità mantenendo l'uniformità cromatica.

4.3 Binning della cromaticità

Il LED è offerto nel bin di cromaticità 5E, definito da quattro coordinate CIE: (0.5536,0.4221), (0.5764,0.4075), (0.5883,0.4111), (0.5705,0.4289). Ciò corrisponde a una regione di bianco caldo (ambra-bianco), tipicamente utilizzata nell'illuminazione di segnalazione automobilistica come gli indicatori di direzione e le luci posteriori combinate.

5. Analisi delle curve di prestazione

5.1 Tensione diretta vs. corrente diretta (curva I-V)

La curva I-V mostra che a 100mA la tensione diretta è di circa 2.7V, a 350mA è di circa 3.1V, e a 500mA si avvicina a 3.4V. La curva è tipica per i LED blu basati su GaN, con una resistenza dinamica che aumenta leggermente a correnti più elevate.

5.2 Corrente diretta vs. intensità relativa

L'intensità luminosa relativa aumenta quasi linearmente con la corrente diretta fino a circa 300mA, quindi inizia a saturarsi a causa del riscaldamento e del calo di efficienza. A 500mA, l'intensità relativa è circa il 160% dell'intensità a 350mA, indicando una buona capacità di gestione della corrente.

5.3 Dipendenza dalla temperatura

Le prestazioni del LED variano con la temperatura del punto di saldatura (TS):

• Intensità relativa vs. TS:A TS=125°C, l'intensità relativa scende a circa il 65% del valore a 25°C, evidenziando la sensibilità termica.
• Derating della corrente diretta:Per mantenere la temperatura di giunzione ≤150°C, la corrente diretta massima viene ridotta da 500mA a TS=25°C a circa 200mA a TS=125°C.
• Tensione diretta vs. TS:VF diminuisce all'aumentare della temperatura (coefficiente negativo di circa -2mV/°C), tipico per i LED.

5.4 Diagramma di radiazione

Il diagramma di radiazione mostra una distribuzione simile a Lambert con un semiangolo di 60° (120° FWHM). L'intensità è massima a 0° e scende al 50% a ±60°, fornendo illuminazione uniforme su un'ampia area.

5.5 Spostamento delle coordinate cromatiche vs. corrente diretta

All'aumentare della corrente diretta da 0 a 500mA, la coordinata CIE x si sposta di circa +0.012 e la coordinata y di +0.006. Questo spostamento è dovuto al cambiamento della distribuzione spettrale di potenza a diverse densità di corrente. I progettisti devono tenere conto di questo spostamento cromatico nelle applicazioni che richiedono una tolleranza cromatica stretta.

5.6 Distribuzione spettrale

Lo spettro è quello tipico di un LED bianco: un picco blu intorno a 450nm e una banda larga di emissione del fosforo giallo centrata intorno a 560nm. L'intensità relativa del picco blu è circa 0.2 rispetto al picco del fosforo, indicando un aspetto bianco caldo. Lo spettro copre da 430nm a 750nm.

6. Informazioni meccaniche e di confezionamento

6.1 Dimensioni del package

Il package del LED misura 3.00mm × 3.00mm × 0.55mm (lunghezza × larghezza × altezza). La vista inferiore mostra due pad catodici e due pad anodici: il pad più grande (2.60mm × 1.50mm) è l'anodo, e il pad più piccolo (2.40mm × 0.65mm) è il catodo. Dimensioni dettagliate sono fornite nei disegni della scheda tecnica. Tutte le dimensioni hanno una tolleranza di ±0.2mm salvo diversa indicazione.

6.2 Pattern di saldatura raccomandati

Il pattern di land PCB raccomandato include due pad rettangolari: uno per l'anodo (1.55mm × 0.65mm) e uno per il catodo (0.65mm × 0.55mm), con spaziatura adeguata per corrispondere alla parte inferiore del package. Un design corretto dei pad garantisce una buona formazione del giunto di saldatura e trasferimento termico.

6.3 Identificazione della polarità

La polarità è chiaramente marcata sul package: una tacca o un punto sulla vista superiore indica il lato del catodo. La vista inferiore mostra anche che il pad più grande corrisponde all'anodo. Una polarità errata può danneggiare il LED poiché il funzionamento inverso non è consentito.

7. Linee guida per saldatura e assemblaggio

7.1 Parametri di saldatura a riflusso

Il LED è compatibile con la saldatura a riflusso senza piombo. Il profilo di riflusso raccomandato include:

• Velocità media di rampa:Max 3°C/s (da Tsmin a Tp).
• Preriscaldamento:150°C a 200°C per 60-120 secondi.
• Tempo sopra 217°C:60-120 secondi.
• Temperatura di picco:260°C, con un tempo entro 5°C dal picco di massimo 10 secondi.
• Velocità di raffreddamento:Max 6°C/s.
• Tempo da 25°C al picco:Max 8 minuti.

La saldatura a riflusso non deve superare due volte. Se trascorrono più di 24 ore tra le operazioni di saldatura, i LED possono essere danneggiati dall'umidità assorbita. È possibile la saldatura manuale con un saldatore a ≤300°C per ≤3 secondi, ma solo una volta.

7.2 Precauzioni di manipolazione

• Sollecitazione meccanica:Non applicare pressione sulla superficie della lente in silicone, poiché è morbida e potrebbe danneggiare i circuiti interni. Utilizzare strumenti adeguati per la manipolazione dai lati.
• Deformazione:Non montare componenti su PCB deformati; evitare di piegare il circuito dopo la saldatura.
• Raffreddamento:Consentire un raffreddamento graduale dopo il riflusso; un raffreddamento rapido o vibrazioni durante il raffreddamento possono causare danni.
• Pulizia:Si consiglia l'alcol isopropilico per la pulizia. La pulizia a ultrasuoni non è raccomandata poiché potrebbe danneggiare il LED.
• Stoccaggio dell'umidità:Sacchetti non aperti: ≤30°C, ≤75% UR fino a 1 anno. Dopo l'apertura: ≤30°C, ≤60% UR, utilizzare entro 24 ore. Se superato, cuocere a 60±5°C per ≤24 ore.
• Protezione ESD:Il LED è sensibile alle scariche elettrostatiche; devono essere prese adeguate precauzioni ESD durante la manipolazione.

8. Informazioni sul confezionamento e l'ordine

8.1 Specifiche del confezionamento

Il LED è fornito in confezione nastro e bobina: 5000 pezzi per bobina. Il nastro trasportatore ha dimensioni: A0=3.30±0.1mm, B0=3.30±0.1mm, K0=0.90±0.1mm, con larghezza standard del nastro di 8mm. Il diametro della bobina è 180mm, diametro del mozzo 60mm e foro di albero 13mm. Le bobine sono inserite in sacchetti barriera all'umidità con essiccante e indicatore di umidità.

8.2 Informazioni sull'etichetta

Ogni bobina porta un'etichetta contenente: Numero parte (modello), Numero specifica, Numero lotto, Codice bin (flusso, cromaticità, tensione), Quantità e Data. Ciò facilita la tracciabilità e la gestione dell'inventario.

9. Raccomandazioni applicative

9.1 Scenari applicativi tipici

Grazie all'elevata luminosità, all'ampio angolo di visione e alla qualificazione AEC-Q102, il RF-A3E31-WYSH-B2 è ideale per:

• Illuminazione esterna automobilistica:Luci posteriori, indicatori di direzione, luci di stop, luci diurne (DRL).
• Illuminazione interna automobilistica:Luci soffitto, luci mappa, strisce luminose ambientali.
• Illuminazione industriale e commerciale:Insegne, illuminazione decorativa, illuminazione di emergenza.

9.2 Considerazioni di progettazione

• Gestione termica:Garantire un adeguato dissipatore di calore per mantenere la temperatura del punto di saldatura al di sotto di 125°C per una durata ottimale. Utilizzare vie termiche e piani di rame sotto i pad del LED.
• Regolazione della corrente:Utilizzare driver a corrente costante o resistori in serie per limitare la corrente e prevenire la fuga termica dovuta alla variazione di VF. Evitare la tensione inversa.
• Controllo di zolfo e alogeni:L'ambiente operativo deve contenere meno di 100 ppm di composti di zolfo. Il contenuto di bromo e cloro singoli nei materiali circostanti deve essere inferiore a 900 ppm ciascuno, con totale inferiore a 1500 ppm, per prevenire corrosione e scolorimento della lente in silicone.
• Composti organici volatili (COV):Evitare adesivi e materiali di riempimento che emettono vapori organici, poiché possono penetrare nel silicone e causare ingiallimento e deprezzamento del flusso luminoso.

10. Domande frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED a 500mA in modo continuo?
R: La corrente diretta continua massima assoluta è 500mA, ma solo quando la temperatura del punto di saldatura è sufficientemente bassa da mantenere la temperatura di giunzione ≤150°C. In pratica, a temperature ambiente elevate, è necessaria una riduzione. Fare riferimento alla curva di derating (Fig. 1-10) per indicazioni.

D: Qual è la temperatura di colore tipica di questo LED?
R: Basandosi sul bin di cromaticità 5E (coordinate CIE intorno a 0.57,0.41), la temperatura di colore correlata è di circa 2700-3000K, che è bianco caldo/ambra. Questo è tipico per l'illuminazione di segnalazione automobilistica.

D: Come si comporta il LED sotto polarizzazione inversa?
R: Questo LED non è progettato per funzionamento inverso. L'applicazione di una tensione inversa può causare danni permanenti. Assicurarsi sempre che il progetto del circuito impedisca la tensione inversa.

D: Qual è la condizione di stoccaggio raccomandata dopo l'apertura del sacchetto barriera all'umidità?
R: Il LED deve essere conservato a ≤30°C e ≤60% UR e utilizzato entro 24 ore. Se non utilizzato, cuocere a 60±5°C per ≤24 ore prima del riflusso.

D: Posso utilizzare la pulizia a ultrasuoni dopo la saldatura?
R: La pulizia a ultrasuoni non è raccomandata poiché può causare danni meccanici al LED, specialmente ai fili di bonding e alla lente in silicone. Utilizzare alcol isopropilico e metodi di pulizia delicati.

11. Esempi pratici di applicazione

11.1 Modulo indicatore di direzione automobilistico

In un tipico modulo indicatore di direzione, 6-8 LED di questo tipo sono collegati in serie con un resistore limitatore di corrente e pilotati da un sistema elettrico automobilistico a 12V. Supponendo una VF tipica di 3.1V e 350mA, sei LED in serie richiedono 18.6V, più la caduta sul resistore. Si consiglia un driver a corrente costante buck-boost per l'efficienza. L'ampio angolo di fascio di 120° garantisce visibilità da tutte le angolazioni.

11.2 Striscia luminosa ambientale interna

Per l'illuminazione ambientale, i LED possono essere posizionati su un PCB flessibile con una spaziatura di 10-15mm. Pilotati a 100-200mA, producono una luce bianca calda e soffusa. È possibile utilizzare diffusori in silicone per eliminare i punti caldi. A causa del livello MSL 2, l'assemblaggio deve essere effettuato entro 24 ore dall'apertura del sacchetto e il PCB deve essere tenuto libero da contaminanti.

12. Principio di funzionamento

Questo LED bianco funziona secondo il principio del LED convertito a fosforo (pc-LED). Un chip LED blu InGaN/GaN emette luce blu a circa 450nm. Questa luce blu eccita un fosforo a emissione gialla (tipicamente YAG:Ce o simile) applicato sul chip. La combinazione di luce blu e gialla produce luce bianca. Il punto esatto del colore (cromaticità) è determinato dallo spessore e dalla composizione dello strato di fosforo. Il dispositivo è pilotato da una corrente costante; la corrente controlla direttamente la luminosità e influisce leggermente anche sulla temperatura di colore a causa del diverso comportamento termico del fosforo e del chip.

13. Tendenze del settore e direzione di sviluppo

L'industria dell'illuminazione automobilistica sta passando rapidamente dalle lampadine tradizionali alogene e allo xeno alle soluzioni a LED. Le tendenze principali includono:

• Maggiore efficacia:Miglioramenti continui nell'efficienza del fosforo e nella tecnologia dei chip spingono l'efficacia oltre 150 lm/W per i LED bianchi.
• Miniaturizzazione:Package più piccoli come 3.0x3.0mm consentono progetti di illuminazione più sottili e flessibili.
• Regolazione del colore:I LED multicolore e bianco regolabile stanno guadagnando popolarità per i fari adattivi e l'illuminazione ambientale d'atmosfera.
• Affidabilità:Standard come AEC-Q102 garantiscono l'affidabilità di grado automobilistico, con test rigorosi per cicli termici, umidità e vibrazioni.
• Illuminazione intelligente:L'integrazione con sensori e moduli di comunicazione (Li-Fi, V2X) è la prossima frontiera.

Il LED RF-A3E31-WYSH-B2, con la sua qualificazione AEC-Q102 e le elevate prestazioni, è ben posizionato per soddisfare queste richieste in evoluzione nel settore automobilistico.