Especificação do LED RF-A4E27-R15E-R4 Vermelho - Tamanho 2,7x2,0x0,6mm - Tensão Direta 2,0V a 2,6V - Potência 520mW - Datasheet Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O RF-A4E27-R15E-R4 é um diodo emissor de luz (LED) vermelho de alto desempenho baseado na tecnologia de semicondutores AlGaInP sobre um substrato. Ele é alojado em um pacote EMC (Epoxy Molding Compound) compacto que mede 2,7mm x 2,0mm x 0,6mm, projetado para montagem em tecnologia de superfície (SMT). Este LED oferece um ângulo de visão extremamente amplo de 120 graus, tornando-o ideal para aplicações que exigem distribuição uniforme de luz. É qualificado de acordo com as diretrizes de teste de estresse AEC-Q102 para semicondutores discretos de grau automotivo, garantindo confiabilidade em ambientes exigentes. O produto está em conformidade com RoHS e possui nível de sensibilidade à umidade 2 (MSL 2).

1.1 Características

• Pacote EMC para desempenho mecânico e térmico robusto
• Ângulo de visão extremamente amplo (2θ_1/2= 120°)
• Adequado para todos os processos de montagem SMT e soldagem
• Disponível em fita e bobina para montagem automatizada pick-and-place
• Nível de sensibilidade à umidade: Nível 2
• Em conformidade com RoHS
• Qualificado de acordo com as diretrizes AEC-Q102

1.2 Aplicações

Iluminação automotiva para aplicações internas e externas, incluindo indicadores de painel, luzes de cortesia, iluminação ambiente, luzes traseiras e outras funções de sinalização.

2. Especificações Técnicas

2.1 Características Elétricas e Ópticas (a Ts=25°C, IF=150mA)

2.2 Limites Máximos Absolutos (a Ts=25°C)

Notas: - Todas as medições são feitas em condições padronizadas na Refond. - A corrente máxima deve ser determinada após medir a temperatura do pacote para garantir que a temperatura da junção não exceda 150°C. - A 25°C, o teste em modo pulso resulta em eficiência de conversão fotoelétrica ηe = 45%.

3. Sistema de Binning

Para garantir desempenho consistente, cada LED é classificado em bins com base na tensão direta, fluxo luminoso e comprimento de onda dominante. As faixas de bin a IF=150mA e Ts=25°C são as seguintes:

3.1 Bins de Tensão Direta

3.2 Bins de Fluxo Luminoso

3.3 Bins de Comprimento de Onda Dominante

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados inclui várias curvas típicas de características ópticas e elétricas medidas a 25°C, salvo indicação em contrário. Compreender essas curvas é essencial para o projeto adequado do circuito e gerenciamento térmico.

4.1 Tensão Direta vs. Corrente Direta (Fig. 1-6)

Esta curva mostra a relação exponencial entre VF e IF. A 150mA, a tensão direta é tipicamente em torno de 2,3V (ponto médio da faixa do bin). A curva ajuda a prever variações de corrente devido a mudanças de tensão.

4.2 Corrente Direta vs. Fluxo Luminoso Relativo (Fig. 1-7)

O fluxo luminoso relativo aumenta com a corrente direta, mas não linearmente. Em baixas correntes, a eficiência é maior; a curva satura acima de 150mA. Isso indica que operar próximo à corrente nominal oferece boa eficácia luminosa, mantendo-se dentro dos limites térmicos seguros.

4.3 Temperatura de Junção vs. Fluxo Luminoso Relativo (Fig. 1-8)

À medida que a temperatura da junção aumenta, o LED torna-se menos eficiente. A Tj=125°C, o fluxo relativo cai para cerca de 85% do valor a 25°C. Isso exige dissipação de calor adequada em ambientes automotivos de alta temperatura.

4.4 Temperatura do Ponto de Solda vs. Corrente Direta (Fig. 1-9)

Esta curva de derating mostra a corrente direta máxima permitida em função da temperatura do ponto de solda. Por exemplo, a Ts=100°C, a corrente permitida diminui para cerca de 150mA. Os projetistas devem garantir que o ponto real de operação fique abaixo desta curva.

4.5 Deslocamento de Tensão vs. Temperatura de Junção (Fig. 1-10)

A tensão direta diminui aproximadamente 0,2V quando a temperatura aumenta de -40°C para 125°C. Esse coeficiente de temperatura negativo deve ser considerado em drivers de corrente constante para evitar aumento de corrente em alta temperatura.

4.6 Diagrama de Radiação (Fig. 1-11)

O LED possui um padrão de radiação amplo com um ângulo de meia intensidade de ±60° (total de 120°). A intensidade é relativamente uniforme em todo o feixe, tornando-o adequado para iluminação de área sem óptica secundária em alguns casos.

4.7 Deslocamento do Comprimento de Onda Dominante vs. Temperatura de Junção (Fig. 1-12)

O comprimento de onda dominante se desloca para comprimentos de onda mais longos (desvio para o vermelho) à medida que a temperatura aumenta. O deslocamento é de aproximadamente +8nm de -40°C a 125°C. Essa mudança de cor deve ser considerada em aplicações críticas à cor.

4.8 Distribuição Espectral (Fig. 1-13)

O espectro de emissão atinge o pico em torno de 620nm com uma largura total à meia altura (FWHM) de cerca de 20nm. A pureza é alta, o que é típico para LEDs vermelhos AlGaInP.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

O pacote do LED tem dimensões de 2,70mm (comprimento) × 2,00mm (largura) × 0,60mm (altura). A vista superior mostra uma área emissora de luz de 1,70mm × 2,40mm. A vista inferior indica duas almofadas de ânodo e duas de cátodo para conexão térmica e elétrica otimizada. Os padrões de soldagem recomendados incluem uma almofada central para dissipação de calor.

5.2 Fita Portadora e Bobina

Os LEDs são fornecidos em fita portadora de 8mm de largura com passo de 4mm, enrolada em uma bobina de 180mm de diâmetro. Cada bobina contém 4000 peças. A fita inclui uma fita de cobertura e é selada em um saco de barreira contra umidade com dessecante e um cartão indicador de umidade.

5.3 Informações da Etiqueta

Cada bobina é etiquetada com número de peça, número de especificação, número de lote, código do bin (fluxo luminoso, cromaticidade, tensão direta, comprimento de onda), quantidade e data de fabricação.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Reflow SMT

O LED é projetado para suportar dois ciclos de reflow com temperatura de pico de 260°C (máx. 10s no pico). O perfil de reflow recomendado:

• Pré-aquecimento: 150°C a 200°C por 60–120s
• Tempo acima de 217°C: máx. 60s
• Temperatura de pico: 260°C
• Taxa de resfriamento: máx. 6°C/s
• Tempo total de 25°C ao pico: máx. 8 minutos

Não realize mais de dois ciclos de reflow. Se o intervalo entre ciclos exceder 24 horas, os LEDs podem absorver umidade e precisar de secagem.

6.2 Reparação e Manuseio

A reparação de LEDs soldados não é recomendada. Se inevitável, use um ferro de soldar de ponta dupla. Não aplique estresse mecânico ao encapsulante de silicone durante ou após a soldagem. Evite resfriamento rápido e empenamento da PCB.

7. Precauções de Manuseio

• Controle de Enxofre e Halogênios:O ambiente e os materiais de contato devem conter menos de 100ppm de enxofre e menos de 900ppm de bromo ou cloro individualmente, e Br+Cl total inferior a 1500ppm.
• Desgaseificação:Compostos orgânicos voláteis podem penetrar na lente de silicone e causar descoloração. Use adesivos que não liberem vapores orgânicos.
• Manuseio Mecânico:Use pinças nas superfícies laterais. Não toque ou pressione a lente de silicone, pois isso pode danificar os circuitos internos.
• Proteção ESD:O LED é sensível à descarga eletrostática (HBM 2000V). Use aterramento adequado e precauções antiestáticas.
• Projeto Térmico:Sempre garanta que a temperatura da junção não exceda 150°C. Use simulações térmicas ou medições para verificar a dissipação de calor adequada.
• Limpeza:Se for necessária limpeza, use álcool isopropílico. Não use limpeza ultrassônica, pois pode danificar o LED.
• Armazenamento:Sacos não abertos:<30°C,<75% de umidade, usar dentro de 1 ano. Após abertura, usar dentro de 24 horas sob<30°C e<60% de umidade. Se excedido, secar a 60±5°C por pelo menos 24 horas antes do uso.

8. Considerações de Aplicação

Ao projetar com o RF-A4E27-R15E-R4, preste atenção aos seguintes pontos:

• Regulação de Corrente:Use um driver de corrente constante para evitar fuga térmica. A variação da tensão direta (2,0V a 2,6V) requer um driver que possa acomodar a faixa.
• Gerenciamento Térmico:A resistência térmica do LED (Rth JS real = 40°C/W típico) significa que a 150mA, com uma tensão direta de 2,3V, a dissipação de potência é de cerca de 345mW, causando uma elevação de temperatura da junção ao ponto de solda de ~13,8°C. Em um ambiente de 85°C, a junção estaria em torno de 99°C, o que é seguro. No entanto, se muitos LEDs forem colocados próximos, é necessária dissipação de calor adicional.
• Projeto Óptico:O amplo ângulo de visão de 120° pode ser vantajoso para iluminação geral, mas para feixes focados, ópticas externas, como lentes ou refletores, devem ser consideradas. O espectro não contém componentes UV ou IR, portanto, nenhuma filtragem especial é necessária.
• Conformidade Automotiva:A qualificação AEC-Q102 abrange testes de estresse como choque térmico, teste de vida e alta umidade. No entanto, os projetistas ainda devem validar o LED em seu ambiente de fixture específico, especialmente em relação à vibração e exposição química.

9. Confiabilidade e Garantia de Qualidade

O plano de teste de qualificação do produto segue as diretrizes AEC-Q102. Os testes de confiabilidade incluem:

• Reflow (260°C, 10s, 2 ciclos): 0/1 falha permitida
• MSL 2 (85°C/60%RH, 168h): 0/1 falha
• Choque térmico (-40°C a 125°C, 1000 ciclos): 0/1 falha
• Teste de vida (Ta=105°C, IF=150mA, 1000h): 0/1 falha
• Alta temperatura e alta umidade (85°C/85%RH, IF=150mA, 1000h): 0/1 falha

Critérios de falha: Tensão direta > 1,1×USL, corrente reversa > 2×USL, fluxo luminoso<0,7×LSL.

Observe que esses testes são realizados em boas condições de dissipação de calor em LEDs individuais. Em aplicações de matriz, pode ser necessário derating.

10. Princípios de Operação

O LED utiliza uma estrutura de poços quânticos múltiplos AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio) cultivada em um substrato de GaAs. Este sistema de material é bem conhecido por sua alta eficiência na faixa espectral do vermelho ao âmbar. O pacote EMC proporciona rigidez mecânica e boa condutividade térmica, permitindo que o LED opere com correntes mais altas do que os pacotes epóxi tradicionais. O amplo ângulo de visão é obtido pela forma do encapsulamento e pelo design do chip.

11. Comparação com Tecnologias Alternativas

Em comparação com LEDs vermelhos convencionais de furo passante, o RF-A4E27-R15E-R4 oferece pegada muito menor, perfil mais baixo e compatibilidade com montagem SMT automatizada. Seu pacote EMC proporciona melhor resistência à umidade e maior confiabilidade sob ciclagem térmica. A qualificação AEC-Q102 o torna adequado para uso automotivo, o que nem sempre está disponível para LEDs genéricos. No entanto, o custo por lúmen pode ser maior do que alguns LEDs de consumo de alto volume, mas é justificado para aplicações críticas.

12. Perguntas Frequentes

P: Este LED pode ser usado com uma fonte de tensão constante?
R: Recomenda-se usar um driver de corrente constante porque a tensão direta varia. Tensão constante pode levar a corrente exceder o máximo se a tensão estiver no limite superior do bin.

P: Qual é a vida útil típica a 150mA?
R: Embora dados específicos de L70/B10 não sejam fornecidos nesta folha de dados, o teste de vida AEC-Q102 a 105°C por 1000 horas sem falhas sugere boa longevidade. Para aplicações automotivas internas, espera-se vida útil >10.000 horas sob gerenciamento térmico adequado.

P: Posso usar esses LEDs em paralelo?
R: O paralelismo é possível, mas deve ser feito com resistores de balanceamento de corrente ou uma fonte de corrente constante compartilhada para evitar desvio de corrente devido à variação de VF.

P: Esses LEDs são compatíveis com soldagem livre de chumbo?
R: Sim, a temperatura de pico de 260°C é compatível com perfis típicos de soldagem livre de chumbo.

P: Como devo secar os LEDs antes do uso se o saco de barreira contra umidade foi aberto por muito tempo?
R: Seque a 60±5°C por pelo menos 24 horas. Não exceda 48 horas para evitar danos.

13. Exemplo Prático de Projeto

Considere um módulo de luz diurna (DRL) que requer 50lm por unidade. Usando o bin mais alto (MB: 33,4-37,0lm), dois LEDs em série alcançariam ~70lm a 150mA. Com um VF típico de 2,3V cada, a tensão direta total é de 4,6V. Um driver de corrente constante do tipo boost com entrada de 12V do barramento automotivo pode acionar a string eficientemente. A PCB deve incluir uma almofada térmica conectada ao núcleo metálico da placa para manter a temperatura da junção abaixo de 100°C em um ambiente de compartimento do motor (temperatura ambiente até 85°C). A simulação óptica usando o diagrama de radiação mostra que um difusor simples pode alcançar o padrão fotométrico necessário sem refletores secundários.

14. Tendências da Indústria

A indústria de iluminação automotiva continua migrando para soluções totalmente semicondutoras, com LEDs vermelhos substituindo lâmpadas incandescentes para luzes de parada/traseiras e indicadores de direção. A qualificação AEC-Q102 está se tornando um requisito básico. Desenvolvimentos futuros incluem maior eficácia (alvo > 150 lm/W para vermelho) e integração com drivers inteligentes para iluminação adaptativa. O RF-A4E27-R15E-R4 representa uma opção madura e confiável que atende aos requisitos automotivos atuais com bom desempenho e facilidade de montagem.