LED Merah 3.0x3.0x0.55mm – Voltan Hadapan 2.3V – Kuasa 1.09W – Panjang Gelombang Dominan 612.5-625nm – Lembaran Data Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

RF-A4E31-R15H-S1 ialah diod pemancar cahaya (LED) merah berprestasi tinggi yang direka untuk aplikasi pencahayaan dalaman dan luaran automotif yang mencabar. Ia menggunakan struktur epitaksi AlGaInP termaju pada substrat, memberikan kecerahan dan kebolehpercayaan yang cemerlang. Peranti ini ditempatkan dalam pakej EMC padat 3.0 mm × 3.0 mm × 0.55 mm, yang menyediakan pengurusan terma unggul dan kekuatan mekanikal yang teguh.

LED ini diperakui mengikut ujian tekanan AEC-Q102 untuk semikonduktor diskret gred automotif, menjadikannya sesuai untuk persekitaran yang keras. Ia menawarkan sudut tontonan yang sangat luas iaitu 120°, memastikan pengedaran cahaya seragam. Produk ini mematuhi RoHS dan mempunyai tahap kepekaan kelembapan 2 (MSL-2). Ia dibekalkan pada pita dan gelendong (4000 pcs/gelendong) untuk pemasangan permukaan yang cekap.

2. Parameter Teknikal

2.1 Ciri Elektrik dan Optik (pada Ts=25 °C, IF=350 mA)

Jadual berikut meringkaskan parameter elektrik dan optik utama yang diukur dalam keadaan denyut pada 25 °C:

• Voltan Hadapan (V_F): Min 2.0 V, Tip 2.3 V, Maks 2.6 V pada IF=350 mA (toleransi pengukuran ±0.1 V).
• Arus Songsang (I_R): ≤10 µA pada V_R=5 V.
• Fluks Bercahaya (Φ): Min 55.3 lm, Maks 93.2 lm pada IF=350 mA (toleransi ±10%).
• Panjang Gelombang Dominan (λ_D): Min 612.5 nm, Maks 625 nm pada IF=350 mA.
• Sudut Tontonan (2θ_1/2): Tip 120°.
• Rintangan Terma (Simpangan ke Pateri): R_{th JS sebenar}Tip 12 °C/W (Maks 19 °C/W); R_{th JS el}Tip 6 °C/W (Maks 10 °C/W) – diukur pada 350 mA, 25 °C.

Pada 25 °C, kecekapan penukaran fotoelektrik η_eialah 47% (mod denyut). Pelesapan kuasa maksimum ialah 1092 mW, dan arus hadapan maksimum ialah 420 mA (700 mA puncak dengan kitaran tugas 1/10, lebar denyut 10 ms). Suhu simpang tidak boleh melebihi 150 °C.

2.2 Penarafan Maksimum Mutlak

Peranti mesti dikendalikan dalam had berikut:

• Pelesapan Kuasa (P_D): 1092 mW
• Arus Hadapan (I_F): 420 mA
• Arus Hadapan Puncak (I_FP): 700 mA
• Voltan Songsang (V_R): 5 V
• ESD (HBM): 2000 V
• Suhu Operasi (T_OPR): −40 hingga +125 °C
• Suhu Simpanan (T_STG): −40 hingga +125 °C
• Suhu Simpangan (T_J): 150 °C

3. Sistem Pengelasan

3.1 Pengelasan Voltan Hadapan dan Fluks Bercahaya (IF=350 mA)

LED dikelaskan ke dalam kumpulan berdasarkan voltan hadapan (V_F) dan fluks bercahaya (Φ):

• V_Fkumpulan (V): C0 (2.0–2.2), D0 (2.2–2.4), E0 (2.4–2.6).
• Kumpulan fluks bercahaya (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).
• Kumpulan panjang gelombang (nm): C2 (612.5–615), D1 (615–617.5), D2 (617.5–620), E1 (620–622.5), E2 (622.5–625).

Pelanggan boleh menentukan kombinasi kumpulan yang diperlukan untuk memastikan prestasi yang konsisten dalam aplikasi mereka.

4. Lengkung Prestasi

Ciri optik tipikal berikut disediakan untuk rujukan reka bentuk. Semua lengkung diukur pada 25 °C kecuali dinyatakan sebaliknya.

4.1 Voltan Hadapan lawan Arus Hadapan (Rajah 1‑6)

Pada arus rendah, voltan hadapan meningkat secara mendadak dari kira-kira 1.6 V pada 0 mA kepada 2.0 V pada 50 mA; di atas 100 mA lengkung menjadi hampir linear. Voltan hadapan tipikal pada 350 mA ialah 2.3 V.

4.2 Arus Hadapan lawan Fluks Bercahaya Relatif (Rajah 1‑7)

Fluks bercahaya relatif meningkat hampir linear dengan arus hadapan sehingga 350 mA, mencapai 100% fluks relatif pada 350 mA. Melebihi 350 mA, cerun secara beransur-ansur mendatar disebabkan oleh kesan terma.

4.3 Suhu Simpangan lawan Fluks Bercahaya Relatif (Rajah 1‑8)

Apabila suhu simpang meningkat dari −40 °C hingga 150 °C, fluks bercahaya relatif menurun kira-kira 40%. Pada 125 °C, fluks menurun kepada kira-kira 70% daripada nilai pada 25 °C.

4.4 Suhu Pateri lawan Arus Hadapan (Rajah 1‑9)

Untuk mengelakkan melebihi suhu simpang maksimum, arus hadapan mesti dikurangkan apabila suhu pateri melebihi 25 °C. Pada suhu pateri 125 °C, arus maksimum yang dibenarkan ialah kira-kira 150 mA.

4.5 Anjakan Voltan lawan Suhu Simpangan (Rajah 1‑10)

Anjakan voltan hadapan (ΔV_F) adalah hampir linear dengan suhu: kira-kira −0.3 V pada 150 °C dan +0.3 V pada −40 °C berbanding 25 °C.

4.6 Gambarajah Sinaran (Rajah 1‑11)

LED memancarkan cahaya dengan taburan seperti Lambertian yang luas. Keamatan bercahaya relatif pada ±60° adalah kira-kira 50% daripada keamatan paksi, sepadan dengan lebar penuh pada separuh maksimum (FWHM) 120°.

4.7 Anjakan Panjang Gelombang Dominan lawan Suhu Simpangan (Rajah 1‑12)

Panjang gelombang dominan beralih ke panjang gelombang yang lebih panjang apabila suhu meningkat. Pada 150 °C, anjakan adalah kira-kira +8 nm berbanding 25 °C; pada −40 °C, anjakan adalah kira-kira −7 nm.

4.8 Taburan Spektrum (Rajah 1‑13)

Panjang gelombang pancaran puncak adalah sekitar 620 nm dengan lebar penuh pada separuh maksimum (FWHM) yang sempit kira-kira 20 nm. Spektrum menunjukkan puncak sekunder yang diabaikan, memastikan warna merah tulen.

5. Maklumat Pakej Mekanikal

5.1 Dimensi Pakej

Peranti ini adalah pakej pemasangan permukaan 3.0 mm × 3.0 mm dengan ketinggian keseluruhan 0.55 mm. Permukaan atas adalah silikon lutsinar optik, manakala bahagian bawah mempunyai pad logam untuk sambungan terma dan elektrik. Kekutuban ditunjukkan oleh takuk pada satu sudut (katod).

5.2 Corak Pad Pateri yang Disyorkan

Untuk mencapai prestasi terma dan elektrik yang baik, corak tanah PCB yang disyorkan adalah 2.4 mm × 2.3 mm untuk pad anod dan 1.5 mm × 0.65 mm untuk pad katod, dengan jurang 0.55 mm. Semua dimensi adalah ±0.2 mm.

6. Garis Panduan Pemasangan dan Pematerian

6.1 Profil Pematerian Aliran Semula

LED serasi dengan pematerian aliran semula SMT standard. Maksimum dua kitaran aliran semula dibenarkan. Parameter profil yang disyorkan adalah:

• Pra-pemanasan: 150 °C → 200 °C, 60–120 s
• Masa melebihi 217 °C (T_L): maks 60 s
• Suhu puncak (T_P): 260 °C, masa tahan ≤10 s (dalam 5 °C dari puncak, maks 30 s)
• Kadar kenaikan: ≤3 °C/s (dari T_Smaxke T_P)
• Kadar penyejukan: ≤6 °C/s
• Jumlah masa dari 25 °C ke T_P: ≤8 min

Jika lebih daripada 24 jam berlalu antara dua aliran semula, LED mesti dibakar semula untuk mengelakkan kerosakan kelembapan.

6.2 Pengendalian dan Pembersihan

Enkapsulasi silikon adalah lembut; elakkan tekanan mekanikal pada kanta. Gunakan hanya isopropil alkohol untuk pembersihan. Pembersihan ultrasonik tidak disyorkan. Jangan gunakan pelekat yang mengeluarkan wap organik, kerana ia boleh mengubah warna silikon.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pemesanan

LED dibungkus dalam beg penghalang kelembapan antistatik. Setiap gelendong mengandungi 4000 keping. Pita pembawa (lebar 8 mm) mempunyai dimensi: A₀= 3.30 mm, B₀= 3.50 mm, K₀= 0.90 mm. Diameter gelendong ialah 180 mm. Label termasuk nombor bahagian, nombor lot, kod kumpulan, kuantiti, dan tarikh. Keadaan penyimpanan sebelum membuka beg: ≤30 °C dan ≤75% RH sehingga 1 tahun. Selepas dibuka, gunakan dalam 24 jam atau bakar pada 60±5 °C selama ≥24 jam.

8. Nota Aplikasi

8.1 Aplikasi Lazim

LED merah ini sesuai untuk pencahayaan dalaman automotif (panel instrumen, pencahayaan ambien) dan pencahayaan luaran (lampu belakang, lampu brek, isyarat belok). Kecerahan tinggi dan sudut tontonan luas juga sesuai untuk aplikasi penunjuk dan papan tanda tujuan umum di mana ketulenan warna merah adalah kritikal.

8.2 Pengurusan Terma

Oleh kerana output cahaya dan panjang gelombang LED bergantung pada suhu simpang, penyerap haba yang betul adalah penting. Rintangan terma PCB dan sebarang penyerap haba tambahan mesti direka bentuk untuk mengekalkan T_Jdi bawah 150 °C dalam keadaan operasi terburuk. Pad pateri harus disambungkan ke kawasan tembaga yang besar.

8.3 Pengecilan Arus

Apabila beroperasi pada suhu persekitaran yang tinggi, arus hadapan mesti dikurangkan mengikut lengkung suhu pateri lawan arus hadapan. Sebagai contoh, pada T_s= 100 °C, arus hadapan maksimum yang dibenarkan adalah kira-kira 200 mA.

9. Perbandingan Teknikal

Berbanding dengan LED merah standard berdasarkan AlGaAs atau GaAsP, teknologi AlGaInP yang digunakan dalam peranti ini menawarkan kecekapan bercahaya yang lebih tinggi dan kestabilan suhu yang lebih baik. Sudut tontonan 120° yang luas adalah jauh lebih lebar daripada banyak LED merah 3.0 mm × 3.0 mm pesaing yang biasanya mempunyai sudut separuh 90°–100°. Pensijilan AEC-Q102 memberikan kebolehpercayaan yang lebih tinggi untuk penggunaan automotif, dengan ujian tekanan yang lebih ketat daripada setara gred komersial.

10. Soalan Lazim

S1: Bolehkah LED ini digunakan pada arus lebih tinggi daripada 420 mA?
Tidak. Penarafan maksimum mutlak untuk arus hadapan ialah 420 mA (700 mA puncak dengan kitaran tugas). Beroperasi melebihi had ini akan menyebabkan kerosakan kekal.

S2: Apakah jangka hayat tipikal LED ini?
Walaupun tidak dinyatakan secara langsung dalam lembaran data, LED yang diperakui AEC-Q102 biasanya mempunyai jangka hayat yang sangat lama (>50,000 jam) apabila dikendalikan dalam penarafan dan dengan pengurusan terma yang betul.

S3: Bagaimana saya harus mengendalikan kepekaan ESD?
Peranti dinilai pada 2 kV HBM. Gunakan langkah berjaga-jaga ESD standard: gelang pergelangan tangan pembumian, stesen kerja konduktif, dan pembungkusan antistatik.

S4: Bolehkah saya mencampurkan kumpulan fluks yang berbeza dalam aplikasi yang sama?
Mencampurkan kumpulan boleh menyebabkan perbezaan kecerahan yang kelihatan. Adalah disyorkan untuk menggunakan satu kumpulan untuk penampilan seragam melainkan aplikasi bertolak ansur dengan variasi.

11. Kajian Kes Reka Bentuk

Lampu Gabungan Belakang Automotif (RCL)
Seorang pelanggan mereka bentuk modul LED merah untuk lampu berhenti menggunakan 6 keping RF-A4E31-R15H-S1. LED disusun dalam 3 rentetan bersiri 2 selari (3S2P) untuk mencapai keserasian 12 V. Setiap rentetan dipacu pada 350 mA jumlah (175 mA setiap LED) dengan pemacu arus malar khusus. PCB teras tembaga (tebal 1.6 mm, tembaga 2 oz) digunakan untuk mengekalkan suhu pateri di bawah 85 °C. Modul ini lulus ujian kejutan terma (−40 °C hingga 125 °C, 1000 kitaran) dan ujian kelembapan (85 °C/85% RH, 1000 jam) tanpa kegagalan.

12. Prinsip Kerja

LED adalah berdasarkan lapisan aktif AlGaInP dwi-heterostruktur yang ditanam pada substrat lutsinar (GaAs). Apabila pincang hadapan digunakan, elektron dan lubang bergabung semula secara radiatif di kawasan aktif, memancarkan foton dengan tenaga yang sepadan dengan jurang jalur bahan (~2.0 eV, memberikan cahaya merah ~620 nm). Pakej EMC membungkus cip dan menyediakan kanta untuk mengekstrak cahaya dengan cekap. Pelesapan terma berlaku melalui pad bawah yang besar dan jejak tembaga PCB.

13. Trend Teknologi dan Tinjauan

Teknologi AlGaInP terus bertambah baik dalam kecekapan dan kestabilan terma. Trend masa depan termasuk kumpulan fluks yang lebih tinggi melalui pertumbuhan epitaksi yang lebih baik dan reka bentuk cip yang lebih baik (contohnya, substrat bercorak). Untuk aplikasi automotif, penggunaan pensijilan AEC-Q102 menjadi norma, dan LED ini sudah memenuhi standard tersebut. Pengecilan (contohnya, pakej 2.0 mm × 2.0 mm) adalah trend yang berterusan, tetapi 3.0 mm × 3.0 mm kekal popular untuk LED merah berkuasa tinggi kerana keseimbangan antara pengendalian kuasa dan kawasan pengekstrakan cahaya.