LED RF-A4E27-R15E-R4 적색 LED 사양서 - 크기 2.7x2.0x0.6mm - 순방향 전압 2.0V~2.6V - 전력 520mW - 기술 데이터시트

1. 제품 개요

RF-A4E27-R15E-R4는 기판 위에 AlGaInP 반도체 기술을 기반으로 한 고성능 적색 발광 다이오드(LED)입니다. 이 제품은 2.7mm x 2.0mm x 0.6mm 크기의 컴팩트한 EMC(Epoxy Molding Compound) 패키지에 담겨 있으며, 표면 실장 기술(SMT) 조립용으로 설계되었습니다. 이 LED는 120도의 매우 넓은 시야각을 제공하여 균일한 광 분포가 필요한 응용 분야에 이상적입니다. 자동차 등급 개별 반도체에 대한 AEC-Q102 스트레스 테스트 지침에 따라 인증되어 까다로운 환경에서도 신뢰성을 보장합니다. RoHS를 준수하며 습기 민감도 수준이 2(MSL 2)입니다.

1.1 특징

• 견고한 기계적 및 열적 성능을 위한 EMC 패키지
• 매우 넓은 시야각(2θ_1/2= 120°)
• 모든 SMT 조립 및 솔더 공정에 적합
• 자동 픽앤플레이스를 위한 테이프 및 릴 형태 제공
• 습기 민감도 수준: 레벨 2
• RoHS 준수
• AEC-Q102 지침에 따라 인증됨

1.2 응용 분야

계기판 인디케이터, 실내조명, 분위기 조명, 테일 라이트 및 기타 신호 기능을 포함한 실내 및 실외 자동차 조명.

2. 기술 사양

2.1 전기적 및 광학적 특성(Ts=25°C, IF=150mA에서)

2.2 절대 최대 정격(Ts=25°C에서)

참고: - 모든 측정은 Refond의 표준화된 조건에서 수행됩니다. - 최대 전류는 패키지 온도를 측정하여 접합 온도가 150°C를 초과하지 않도록 결정해야 합니다. - 25°C에서 펄스 모드 테스트 시 광전 변환 효율 ηe = 45%입니다.

3. 빈 시스템

일관된 성능을 보장하기 위해 각 LED는 순방향 전압, 광속 및 주 파장에 따라 빈으로 분류됩니다. IF=150mA, Ts=25°C에서의 빈 범위는 다음과 같습니다:

3.1 순방향 전압 빈

3.2 광속 빈

3.3 주 파장 빈

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 달리 명시되지 않는 한 25°C에서 측정된 여러 일반적인 광학 및 전기 특성 곡선이 포함되어 있습니다. 이러한 곡선을 이해하는 것은 적절한 회로 설계와 열 관리를 위해 필수적입니다.

4.1 순방향 전압 대 순방향 전류(그림 1-6)

이 곡선은 VF와 IF 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 150mA에서 순방향 전압은 일반적으로 약 2.3V(빈 범위의 중간값)입니다. 이 곡선은 전압 변화로 인한 전류 변동을 예측하는 데 도움이 됩니다.

4.2 순방향 전류 대 상대 광속(그림 1-7)

상대 광속은 순방향 전류와 함께 증가하지만 선형적이지는 않습니다. 낮은 전류에서는 효율이 더 높으며, 곡선은 150mA 이상에서 포화됩니다. 이는 정격 전류 부근에서 동작하면 안전한 열 한계 내에서 우수한 광효율을 얻을 수 있음을 나타냅니다.

4.3 접합 온도 대 상대 광속(그림 1-8)

접합 온도가 상승하면 LED 효율이 감소합니다. Tj=125°C에서 상대 광속은 25°C 값의 약 85%로 떨어집니다. 따라서 고온의 자동차 환경에서는 적절한 방열이 필요합니다.

4.4 솔더 온도 대 순방향 전류(그림 1-9)

이 디레이팅 곡선은 솔더 포인트 온도에 따른 최대 허용 순방향 전류를 보여줍니다. 예를 들어 Ts=100°C에서 허용 전류는 약 150mA로 감소합니다. 설계자는 실제 동작점이 이 곡선 아래에 있는지 확인해야 합니다.

4.5 전압 변화 대 접합 온도(그림 1-10)

순방향 전압은 온도가 -40°C에서 125°C로 상승할 때 약 0.2V 감소합니다. 이 음의 온도 계수는 정전류 드라이버에서 고온 시 전류 증가를 방지하기 위해 고려해야 합니다.

4.6 방사 다이어그램(그림 1-11)

이 LED는 반치각 ±60°(총 120°)의 넓은 방사 패턴을 가지고 있습니다. 빔 전체에서 강도가 비교적 균일하여 경우에 따라 2차 광학 장치 없이 면조명에 적합합니다.

4.7 주 파장 변화 대 접합 온도(그림 1-12)

온도가 증가함에 따라 주 파장은 더 긴 파장(적색 편이) 쪽으로 이동합니다. -40°C에서 125°C까지의 이동은 약 +8nm입니다. 이 색상 변화는 색상에 민감한 응용 분야에서 반드시 고려해야 합니다.

4.8 스펙트럼 분포(그림 1-13)

방출 스펙트럼은 약 620nm에서 피크를 이루며 반치전폭(FWHM)은 약 20nm입니다. 순도가 높으며 이는 AlGaInP 적색 LED의 일반적인 특징입니다.

5. 기계적 및 포장 정보

5.1 패키지 치수

LED 패키지의 크기는 2.70mm(길이) × 2.00mm(너비) × 0.60mm(높이)입니다. 상단에서 본 발광 면적은 1.70mm × 2.40mm입니다. 하단에는 열 및 전기적 연결을 최적화하기 위해 2개의 애노드 패드와 2개의 캐소드 패드가 있습니다. 권장 솔더 패턴에는 방열을 위한 중앙 패드가 포함됩니다.

5.2 캐리어 테이프 및 릴

LED는 4mm 피치의 8mm 폭 캐리어 테이프에 공급되며, 180mm 직경 릴에 감겨 있습니다. 각 릴에는 4000개의 제품이 들어 있습니다. 테이프에는 커버 테이프가 포함되어 있으며, 건조제와 습도 표시 카드가 포함된 방습 백에 밀봉됩니다.

5.3 라벨 정보

각 릴에는 부품 번호, 사양 번호, 로트 번호, 빈 코드(광속, 색도, 순방향 전압, 파장), 수량 및 제조일이 표시됩니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 SMT 리플로우 솔더링 프로파일

이 LED는 최고 온도 260°C(최고 온도에서 최대 10초)에서 2회 리플로우 사이클을 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 권장 리플로우 프로파일:

• 예열: 150°C ~ 200°C, 60~120초
• 217°C 이상 시간: 최대 60초
• 최고 온도: 260°C
• 냉각 속도: 최대 6°C/s
• 25°C에서 최고 온도까지 총 시간: 최대 8분

2회 이상의 리플로우 사이클을 수행하지 마십시오. 사이클 간격이 24시간을 초과하면 LED가 습기를 흡수할 수 있으므로 베이킹이 필요합니다.

6.2 수리 및 취급

납땜된 LED의 수리는 권장되지 않습니다. 불가피한 경우 이중 헤드 납땜 인두를 사용하십시오. 솔더링 중 또는 후에 실리콘 봉지재에 기계적 응력을 가하지 마십시오. 급속 냉각 및 PCB 뒤틀림을 피하십시오.

7. 취급 주의사항

• 황 및 할로겐 관리:환경 및 접촉 재료는 황 100ppm 미만, 브롬 또는 염소 각각 900ppm 미만, Br+Cl 총합 1500ppm 미만이어야 합니다.
• 가스 방출:휘발성 유기 화합물이 실리콘 렌즈에 침투하여 변색을 일으킬 수 있습니다. 유기 증기를 방출하지 않는 접착제를 사용하십시오.
• 기계적 취급:측면을 집게로 잡으십시오. 실리콘 렌즈를 만지거나 누르지 마십시오. 내부 회로가 손상될 수 있습니다.
• ESD 보호:이 LED는 정전기 방전에 민감합니다(HBM 2000V). 적절한 접지 및 정전기 방지 조치를 사용하십시오.
• 열 설계:접합 온도가 150°C를 초과하지 않도록 항상 확인하십시오. 열 시뮬레이션 또는 측정을 통해 적절한 방열을 검증하십시오.
• 세척:세척이 필요한 경우 이소프로필 알코올을 사용하십시오. 초음파 세척은 LED를 손상시킬 수 있으므로 사용하지 마십시오.
• 보관:개봉하지 않은 백:<30°C,<75% 습도에서 1년 이내 사용. 개봉 후 24시간 이내에<30°C 및<60% 습도 조건에서 사용. 초과 시 사용 전 60±5°C에서 최소 24시간 베이킹하십시오.

8. 응용 설계 고려사항

RF-A4E27-R15E-R4로 설계할 때 다음 사항에 주의하십시오:

• 전류 조절:열 폭주를 방지하기 위해 정전류 드라이버를 사용하십시오. 순방향 전압 변동(2.0V~2.6V)으로 인해 이 범위를 수용할 수 있는 드라이버가 필요합니다.
• 열 관리:LED의 열 저항(Rth JS real = 일반 40°C/W)은 150mA, 순방향 전압 2.3V에서 전력 손실이 약 345mW이며, 접합-솔더 온도 상승은 약 13.8°C입니다. 85°C 주변 온도에서 접합 온도는 약 99°C로 안전합니다. 그러나 많은 LED가 밀집되어 있으면 추가 방열이 필요합니다.
• 광학 설계:넓은 120° 시야각은 일반 조명에 유리할 수 있지만, 집광 빔이 필요한 경우 렌즈나 반사판과 같은 외부 광학 장치를 고려해야 합니다. 스펙트럼에는 UV 또는 IR 성분이 포함되어 있지 않으므로 특별한 필터링이 필요하지 않습니다.
• 자동차 규격 준수:AEC-Q102 인증은 열충격, 수명 시험, 고습도 등의 스트레스 테스트를 포함합니다. 그러나 설계자는 특정 고정 장치 환경, 특히 진동 및 화학 물질 노출에 대해 LED를 검증해야 합니다.

9. 신뢰성 및 품질 보증

제품 인증 테스트 계획은 AEC-Q102 지침을 따릅니다. 신뢰성 테스트는 다음과 같습니다:

• 리플로우(260°C, 10초, 2사이클): 0/1 고장 허용
• MSL 2(85°C/60%RH, 168h): 0/1 고장
• 열충격(-40°C ~ 125°C, 1000사이클): 0/1 고장
• 수명 시험(Ta=105°C, IF=150mA, 1000h): 0/1 고장
• 고온 고습(85°C/85%RH, IF=150mA, 1000h): 0/1 고장

고장 기준: 순방향 전압 > 1.1×USL, 역전류 > 2×USL, 광속<0.7×LSL.

이러한 테스트는 개별 LED에 대한 우수한 방열 조건에서 수행됩니다. 어레이 응용에서는 디레이팅이 필요할 수 있습니다.

10. 동작 원리

이 LED는 GaAs 기판 위에 성장된 AlGaInP(알루미늄 갈륨 인듐 인화물) 다중 양자 우물 구조를 사용합니다. 이 재료 시스템은 적색에서 호박색 스펙트럼 범위에서 높은 효율로 잘 알려져 있습니다. EMC 패키지는 기계적 강성과 우수한 열 전도성을 제공하여 기존 에폭시 패키지보다 높은 전류에서 동작할 수 있습니다. 넓은 시야각은 봉지재 형상과 칩 설계에 의해 구현됩니다.

11. 대체 기술과의 비교

기존 스루홀 적색 LED와 비교하여 RF-A4E27-R15E-R4는 훨씬 작은 면적, 낮은 프로파일, 자동 SMT 조립 호환성을 제공합니다. EMC 패키지는 더 나은 내습성과 열 사이클링에서 더 높은 신뢰성을 제공합니다. AEC-Q102 인증은 일반 LED에서는 항상 제공되지 않는 자동차 용도에 적합합니다. 그러나 루멘당 비용은 일부 대량 소비자용 LED보다 높을 수 있지만, 미션 크리티컬 응용 분야에서는 정당화됩니다.

12. 자주 묻는 질문

Q: 이 LED를 정전압 전원으로 사용할 수 있나요?
A: 순방향 전압이 변동하므로 정전류 드라이버를 사용하는 것이 좋습니다. 정전압은 전압이 빈의 상한일 경우 전류가 최대치를 초과할 수 있습니다.

Q: 150mA에서 일반적인 수명은 얼마인가요?
A: 이 데이터시트에 특정 L70/B10 데이터는 제공되지 않지만, 105°C에서 1000시간 동안 고장 없는 AEC-Q102 수명 시험은 긴 수명을 시사합니다. 자동차 실내 응용의 경우 적절한 열 관리 하에 10,000시간 이상의 수명이 예상됩니다.

Q: 이 LED를 병렬로 사용할 수 있나요?
A: 병렬 연결은 가능하지만 VF 변동으로 인한 전류 쏠림을 방지하기 위해 전류 밸런싱 저항기 또는 공유 정전류 소스를 사용해야 합니다.

Q: 이 LED는 무연 솔더링과 호환되나요?
A: 예, 최고 온도 260°C는 일반적인 무연 프로파일과 호환됩니다.

Q: 방습 백을 너무 오래 개봉했을 경우 사용 전 LED를 어떻게 베이킹해야 하나요?
A: 60±5°C에서 최소 24시간 베이킹하십시오. 손상을 방지하기 위해 48시간을 초과하지 마십시오.

13. 실용 설계 예시

유닛당 50lm이 필요한 주간 주행등(DRL) 모듈을 고려해보십시오. 최고 빈(MB: 33.4-37.0lm)을 사용하면 150mA에서 직렬로 연결된 두 개의 LED가 약 70lm을 달성합니다. 각각의 일반 VF가 2.3V이면 총 순방향 전압은 4.6V입니다. 12V 자동차 버스 입력을 사용하는 부스트형 정전류 드라이버가 스트링을 효율적으로 구동할 수 있습니다. PCB에는 접합 온도를 후드 내 환경(주변 온도 최대 85°C)에서 100°C 미만으로 유지하기 위해 보드의 메탈 코어에 연결된 열 패드가 포함되어야 합니다. 방사 다이어그램을 사용한 광학 시뮬레이션은 단순한 디퓨저만으로도 2차 반사판 없이 필요한 측광 패턴을 달성할 수 있음을 보여줍니다.

14. 산업 동향

자동차 조명 산업은 계속해서 모든 반도체 솔루션으로 전환되고 있으며, 적색 LED는 정지/테일 및 방향 지시등에서 백열전구를 대체하고 있습니다. AEC-Q102 인증은 기본 요구 사항이 되고 있습니다. 향후 개발 방향은 더 높은 효율(적색에서 목표 150lm/W 이상)과 적응형 조명을 위한 스마트 드라이버와의 통합을 포함합니다. RF-A4E27-R15E-R4는 우수한 성능과 조립 용이성으로 현재 자동차 요구 사항을 충족하는 성숙하고 신뢰할 수 있는 옵션을 대표합니다.