LED 레드 3.0x3.0x0.55mm – 순방향 전압 2.3V – 전력 1.09W – 주 파장 612.5-625nm – 기술 데이터시트

1. 제품 개요

RF-A4E31-R15H-S1은 까다로운 자동차 내부 및 외부 조명 애플리케이션을 위해 설계된 고성능 적색 발광 다이오드(LED)입니다. 기판 위에 성장된 최첨단 AlGaInP(알루미늄 갈륨 인듐 인화물) 에피택셜 구조를 사용하여 뛰어난 밝기와 신뢰성을 제공합니다. 이 소자는 3.0mm × 3.0mm × 0.55mm 크기의 EMC(에폭시 몰딩 컴파운드) 패키지에 내장되어 우수한 열 관리와 강력한 기계적 강도를 제공합니다.

이 LED는 자동차 등급 개별 반도체에 대한 AEC-Q102 스트레스 테스트 인증을 획득하여 열악한 환경에서도 사용할 수 있습니다. 120°의 매우 넓은 시야각을 제공하여 균일한 광 분포를 보장합니다. 이 제품은 RoHS를 준수하며 감습도 수준 2(MSL-2)입니다. 효율적인 표면 실장 조립을 위해 테이프 및 릴(4000개/릴)로 공급됩니다.

2. 기술 파라미터

2.1 전기적 및 광학적 특성(Ts=25°C, IF=350mA)

다음 표는 25°C에서 펄스 조건으로 측정된 주요 전기 및 광학 파라미터를 요약합니다:

• 순방향 전압(V_F): 최소 2.0V, 일반 2.3V, 최대 2.6V (IF=350mA에서, 측정 공차 ±0.1V).
• 역전류(I_R): ≤10µA (V_R=5V에서).
• 광속(Φ): 최소 55.3lm, 최대 93.2lm (IF=350mA에서, 공차 ±10%).
• 주 파장(λ_D): 최소 612.5nm, 최대 625nm (IF=350mA에서).
• 시야각(2θ_1/2): 일반 120°.
• 열 저항(접합-솔더): R_{th JS real}일반 12°C/W (최대 19°C/W); R_{th JS el}일반 6°C/W (최대 10°C/W) – 350mA, 25°C에서 측정.

25°C에서 광전 변환 효율 η_e는 47%입니다(펄스 모드). 최대 전력 소모는 1092mW, 최대 순방향 전류는 420mA(듀티 사이클 1/10, 펄스 폭 10ms에서 피크 700mA)입니다. 접합 온도는 150°C를 초과해서는 안 됩니다.

2.2 절대 최대 정격

이 소자는 다음 한계 내에서 작동해야 합니다:

• 전력 소모(P_D): 1092mW
• 순방향 전류(I_F): 420mA
• 피크 순방향 전류(I_FP): 700mA
• 역방향 전압(V_R): 5V
• ESD (HBM): 2000V
• 동작 온도(T_OPR): -40 ~ +125°C
• 보관 온도(T_STG): -40 ~ +125°C
• 접합 온도(T_J): 150°C

3. 빈 분류 시스템

3.1 순방향 전압 및 광속 빈 (IF=350mA)

LED는 순방향 전압(V_F) 및 광속(Φ)에 따라 빈으로 분류됩니다:

• V_F빈 (V): C0 (2.0–2.2), D0 (2.2–2.4), E0 (2.4–2.6).
• 광속 빈 (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).
• 파장 빈 (nm): C2 (612.5–615), D1 (615–617.5), D2 (617.5–620), E1 (620–622.5), E2 (622.5–625).

고객은 애플리케이션에서 일관된 성능을 보장하기 위해 필요한 빈 조합을 지정할 수 있습니다.

4. 성능 곡선

다음은 설계 참조를 위해 제공되는 일반적인 광학 특성입니다. 별도 명시가 없으면 모든 곡선은 25°C에서 측정되었습니다.

4.1 순방향 전압 대 순방향 전류 (그림 1-6)

저전류에서 순방향 전압은 0mA에서 약 1.6V에서 50mA에서 2.0V로 급격히 증가합니다. 100mA 이상에서는 곡선이 거의 선형이 됩니다. 350mA에서 일반적인 순방향 전압은 2.3V입니다.

4.2 순방향 전류 대 상대 광속 (그림 1-7)

상대 광속은 순방향 전류가 350mA까지 거의 선형적으로 증가하여 350mA에서 100% 상대 광속에 도달합니다. 350mA를 초과하면 열 효과로 인해 기울기가 점차 평평해집니다.

4.3 접합 온도 대 상대 광속 (그림 1-8)

접합 온도가 -40°C에서 150°C로 상승함에 따라 상대 광속은 약 40% 감소합니다. 125°C에서 광속은 25°C 값의 약 70%로 떨어집니다.

4.4 솔더 온도 대 순방향 전류 (그림 1-9)

최대 접합 온도를 초과하지 않도록 솔더 온도가 25°C를 초과하면 순방향 전류를 감소시켜야 합니다. 솔더 온도 125°C에서 허용되는 최대 전류는 약 150mA입니다.

4.5 전압 변화 대 접합 온도 (그림 1-10)

순방향 전압 변화(ΔV_F)는 온도에 대해 거의 선형입니다: 25°C 기준으로 150°C에서 약 -0.3V, -40°C에서 +0.3V입니다.

4.6 방사 다이어그램 (그림 1-11)

LED는 넓고 램버시안 유사 분포로 빛을 방출합니다. ±60°에서 상대 광도는 축 방향 광도의 약 50%이며, 이는 반치폭(FWHM) 120°에 해당합니다.

4.7 주 파장 변화 대 접합 온도 (그림 1-12)

주 파장은 온도가 증가함에 따라 더 긴 파장으로 이동합니다. 150°C에서 변화는 25°C 기준 약 +8nm이고, -40°C에서는 약 -7nm입니다.

4.8 스펙트럼 분포 (그림 1-13)

피크 방출 파장은 약 620nm이고 반치폭(FWHM)은 약 20nm로 좁습니다. 스펙트럼은 무시할 수 있는 2차 피크를 보여 순수한 적색을 보장합니다.

5. 기계적 패키지 정보

5.1 패키지 치수

이 소자는 3.0mm × 3.0mm 표면 실장 패키지로 전체 높이는 0.55mm입니다. 상단 표면은 광학적으로 투명한 실리콘이고 하단에는 열 및 전기 연결을 위한 금속 패드가 있습니다. 극성은 한쪽 모서리의 노치(캐소드)로 표시됩니다.

5.2 권장 솔더링 패드 패턴

우수한 열 및 전기 성능을 달성하려면 권장 PCB 랜드 패턴은 애노드 패드 2.4mm × 2.3mm, 캐소드 패드 1.5mm × 0.65mm, 간격 0.55mm입니다. 모든 치수는 ±0.2mm입니다.

6. 조립 및 솔더링 지침

6.1 리플로 솔더링 프로파일

이 LED는 표준 SMT 리플로 솔더링과 호환됩니다. 최대 2회의 리플로 사이클이 허용됩니다. 권장 프로파일 파라미터는 다음과 같습니다:

• 예열: 150°C → 200°C, 60–120초
• 217°C 이상 시간(T_L): 최대 60초
• 피크 온도(T_P): 260°C, 유지 시간 ≤10초 (피크에서 5°C 이내, 최대 30초)
• 상승률: ≤3°C/초 (T_Smax에서 T_P)
• 냉각률: ≤6°C/초
• 25°C에서 T_P까지 총 시간: ≤8분

두 리플로 사이에 24시간 이상 경과하면 LED를 다시 베이킹하여 수분 손상을 방지해야 합니다.

6.2 취급 및 세척

실리콘 캡슐화는 연질이므로 렌즈에 기계적 압력을 가하지 마십시오. 세척에는 이소프로필 알코올만 사용하십시오. 초음파 세척은 권장하지 않습니다. 유기 증기를 방출하는 접착제를 사용하지 마십시오. 실리콘이 변색될 수 있습니다.

7. 포장 및 주문 정보

LED는 정전기 방지 수분 차단 백에 포장됩니다. 각 릴에는 4000개가 들어 있습니다. 캐리어 테이프(8mm 폭) 치수: A₀= 3.30mm, B₀= 3.50mm, K₀= 0.90mm. 릴 직경은 180mm입니다. 라벨에는 부품 번호, 로트 번호, 빈 코드, 수량 및 날짜가 포함됩니다. 백 개봉 전 보관 조건: ≤30°C 및 ≤75% RH에서 최대 1년. 개봉 후 24시간 이내에 사용하거나 60±5°C에서 ≥24시간 베이킹하십시오.

8. 응용 참고 사항

8.1 일반적인 응용 분야

이 적색 LED는 자동차 내부 조명(계기판, 분위기 조명) 및 외부 조명(테일 램프, 브레이크 램프, 방향 지시등)에 이상적입니다. 높은 밝기와 넓은 시야각은 적색 순도가 중요한 범용 표시기 및 간판 응용 분야에도 적합합니다.

8.2 열 관리

LED의 광 출력과 파장은 접합 온도에 따라 달라지므로 적절한 방열이 필수적입니다. PCB와 추가 방열판의 열 저항은 최악의 작동 조건에서 T_J를 150°C 미만으로 유지하도록 설계되어야 합니다. 솔더 패드는 넓은 구리 영역에 연결되어야 합니다.

8.3 전류 감소

주변 온도가 높은 조건에서 작동할 때는 솔더 온도 대 순방향 전류 곡선에 따라 순방향 전류를 감소시켜야 합니다. 예를 들어 T_s= 100°C에서 허용되는 최대 순방향 전류는 약 200mA입니다.

9. 기술 비교

AlGaAs 또는 GaAsP 기반의 표준 적색 LED와 비교하여 이 소자에 사용된 AlGaInP 기술은 더 높은 광효율과 더 나은 온도 안정성을 제공합니다. 넓은 120° 시야각은 일반적으로 90°–100° 반각을 갖는 많은 경쟁 3.0mm × 3.0mm 적색 LED보다 훨씬 넓습니다. AEC-Q102 인증은 상용 등급과 비교하여 더 엄격한 스트레스 테스트를 통해 자동차용으로 더 높은 신뢰성을 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문

Q1: 이 LED를 420mA보다 높은 전류에서 사용할 수 있습니까?
아니요. 순방향 전류의 절대 최대 정격은 420mA(듀티 사이클에서 피크 700mA)입니다. 이 한계를 초과하여 작동하면 영구적인 손상이 발생합니다.

Q2: 이 LED의 일반적인 수명은 얼마입니까?
데이터시트에 직접 명시되지는 않았지만, AEC-Q102 인증 LED는 일반적으로 정격 내에서 적절한 열 관리와 함께 작동할 때 매우 긴 수명(>50,000시간)을 가집니다.

Q3: ESD 민감성을 어떻게 처리해야 합니까?
이 소자는 2kV HBM 정격입니다. 표준 ESD 주의 사항을 사용하십시오: 접지 손목 스트랩, 전도성 작업대, 정전기 방지 포장.

Q4: 동일한 애플리케이션에서 다른 광속 빈을 혼합할 수 있습니까?
빈을 혼합하면 눈에 띄는 밝기 차이가 발생할 수 있습니다. 균일한 외관을 위해 단일 빈을 사용하는 것이 좋습니다. 단, 애플리케이션이 편차를 허용하는 경우는 제외됩니다.

11. 설계 사례 연구

자동차 후방 조합 램프 (RCL)
고객은 RF-A4E31-R15H-S1 6개를 사용하여 정지등용 적색 LED 모듈을 설계했습니다. LED는 12V 호환성을 위해 3직렬 스트링 2병렬(3S2P)로 배열되었습니다. 각 스트링은 전용 정전류 드라이버로 총 350mA(LED당 175mA)로 구동되었습니다. 구리 코어 PCB(1.6mm 두께, 2oz 구리)를 사용하여 솔더 온도를 85°C 미만으로 유지했습니다. 모듈은 열충격(-40°C ~ 125°C, 1000사이클) 및 습도 테스트(85°C/85% RH, 1000시간)를 고장 없이 통과했습니다.

12. 작동 원리

이 LED는 투명 기판(GaAs) 위에 성장된 이중 이종 구조 AlGaInP 활성층을 기반으로 합니다. 순방향 바이어스가 인가되면 전자와 정공이 활성 영역에서 복사 재결합하여 재료의 밴드갭(~2.0eV, 적색광 ~620nm)에 해당하는 에너지를 가진 광자를 방출합니다. EMC 패키지는 칩을 보호하고 효율적으로 빛을 추출하는 렌즈를 제공합니다. 열 방출은 큰 하단 패드와 PCB의 구리 트레이스를 통해 발생합니다.

13. 기술 동향 및 전망

AlGaInP 기술은 효율과 열 안정성 측면에서 지속적으로 개선되고 있습니다. 미래 동향으로는 개선된 에피택셜 성장 및 더 나은 칩 설계(예: 패턴 기판)를 통한 더 높은 광속 빈이 포함됩니다. 자동차 애플리케이션의 경우 AEC-Q102 인증 채택이 표준이 되고 있으며, 이 LED는 이미 해당 표준을 충족합니다. 소형화(예: 2.0mm × 2.0mm 패키지)는 지속적인 추세이지만, 3.0mm × 3.0mm는 전력 처리와 광추출 면적 간의 균형 때문에 고전력 적색 LED에서 여전히 인기가 있습니다.