LED Vermelho RF-OMRB14TS-AK PLCC2 - Tamanho 2,2x1,4x1,3mm - Tensão 1,8V - Potência 72mW - Grau Automotivo

1. Visão Geral do Produto

O RF-OMRB14TS-AK é um LED vermelho de alto desempenho montado em superfície (SMD) em um encapsulamento PLCC-2, projetado para aplicações exigentes de iluminação interna automotiva. Este componente utiliza tecnologia epitaxial avançada de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio-Gálio-Índio) sobre um substrato, fornecendo uma rica emissão vermelha com um comprimento de onda dominante centrado em torno de 615 nm. As dimensões do encapsulamento são 2,2 mm × 1,4 mm × 1,3 mm (comprimento × largura × altura), tornando-o adequado para projetos de PCB compactos. O LED apresenta um ângulo de visão extremamente amplo de 120 graus, garantindo distribuição uniforme de luz. Ele é qualificado de acordo com as normas de teste de estresse AEC-Q101 para semicondutores discretos de grau automotivo, assegurando confiabilidade em condições adversas. O nível de sensibilidade à umidade é Classe 2 e o dispositivo está em conformidade com RoHS e REACH.

2. Interpretação dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Elétricas

A tensão direta (V_F) a uma corrente de teste de 20 mA tem um mínimo de 1,8 V, típico de 2,0 V e um máximo de 2,4 V. Esta tensão direta relativamente baixa é característica dos LEDs vermelhos de AlGaInP. A corrente reversa (I_R) a uma tensão reversa de 5 V é inferior a 10 µA, indicando excelente comportamento retificador. A corrente direta máxima permitida é de 30 mA DC, com uma corrente direta de pico de 100 mA em um ciclo de trabalho de 1/10 e largura de pulso de 10 ms. A dissipação total de potência é limitada a 72 mW, que deve ser respeitada para evitar danos térmicos.

2.2 Características Ópticas

A 20 mA, a intensidade luminosa típica (I_V) é de 800 mcd, com um mínimo de 800 mcd e um máximo de 1200 mcd de acordo com o bin L2. O comprimento de onda dominante (λ_D) varia de 612,5 nm a 620 nm, com um valor típico de 615 nm, colocando a emissão na região vermelho profundo. O ângulo de visão (2θ_1/2) é de 120 graus, proporcionando um amplo padrão de radiação adequado para iluminação ambiente interna.

2.3 Características Térmicas

A resistência térmica da junção ao ponto de solda (R_thJ-S) é especificada como 300 °C/W (máx). Este parâmetro é crítico para o gerenciamento térmico. A temperatura da junção (T_J) não deve exceder 120 °C e a faixa de temperatura operacional é de -40 °C a +100 °C. Uma dissipação de calor adequada é essencial para manter o LED dentro dos limites seguros.

3. Explicação do Sistema de Binning

3.1 Bins de Tensão Direta

A tensão direta é dividida em seis grupos: B1 (1,8–1,9 V), B2 (1,9–2,0 V), C1 (2,0–2,1 V), C2 (2,1–2,2 V), D1 (2,2–2,3 V), D2 (2,3–2,4 V). Isso permite que os clientes selecionem LEDs com V_Fbastante próximas para projetos de strings em paralelo.

3.2 Bins de Intensidade Luminosa

Dois bins de intensidade são definidos: L1 (800–1000 mcd) e L2 (1000–1200 mcd). O valor típico especificado (800 mcd) corresponde ao final inferior de L1, mas a produção pode enviar qualquer bin dependendo do pedido.

3.3 Bins de Comprimento de Onda

O comprimento de onda dominante é dividido em três bins: C2 (612,5–615,0 nm), D1 (615,0–617,5 nm), D2 (617,5–620,0 nm). O comprimento de onda típico de 615 nm cai no bin D1. O binning apertado garante consistência de cor em módulos com múltiplos LEDs.

4. Análise das Curvas de Desempenho

4.1 Tensão Direta vs. Corrente Direta

A Figura 1-6 mostra uma relação quase linear: à medida que a corrente direta aumenta de 0 para 30 mA, a tensão direta sobe de cerca de 1,7 V para 2,3 V. Isso é típico para LEDs de AlGaInP e os projetistas devem considerar a variação de V_Fao usar acionamento por tensão constante.

4.2 Intensidade Relativa vs. Corrente Direta

A Figura 1-7 demonstra que a intensidade luminosa relativa aumenta com a corrente. A 20 mA a intensidade é normalizada; duplicar a corrente para 40 mA dobraria aproximadamente a saída (embora a corrente máxima absoluta seja 30 mA DC).

4.3 Dependência da Temperatura

A Figura 1-8 mostra que o fluxo luminoso relativo diminui à medida que a temperatura de solda (T_S) aumenta. A 100 °C, a saída pode cair para cerca de 70% do valor a 25 °C. A Figura 1-9 indica que a corrente direta máxima permitida deve ser reduzida acima de 55 °C para evitar exceder o limite de 120 °C da temperatura de junção. A Figura 1-10 confirma que a tensão direta diminui com a temperatura a uma taxa de aproximadamente -2 mV/°C.

4.4 Diagrama de Radiação

A Figura 1-11 mostra um padrão de radiação tipo Lambertiano com um semi-ângulo de ±60° a partir do eixo óptico. A intensidade relativa permanece acima de 50% até ±60°, confirmando a alegação de amplo ângulo de visão.

4.5 Comprimento de Onda vs. Corrente

A Figura 1-12 indica um ligeiro deslocamento para o vermelho do comprimento de onda dominante com o aumento da corrente: de cerca de 614 nm a 5 mA para 618 nm a 30 mA. O efeito é menor, mas deve ser considerado se for necessário um ajuste preciso de cor.

4.6 Distribuição Espectral

A Figura 1-13 fornece a distribuição espectral de potência normalizada. A emissão atinge o pico próximo a 630 nm com uma largura total à meia altura (FWHM) de aproximadamente 20 nm. Nenhum pico secundário está presente, confirmando boa pureza de cor.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento

As dimensões de vista superior são 2,2 mm × 1,4 mm; a altura é 1,3 mm. O ânodo é indicado por um ponto no encapsulamento (Figura 1-4). O layout recomendado da ilha de solda (Figura 1-5) usa duas ilhas retangulares: 0,8 mm × 1,2 mm cada com espaçamento de 1,4 mm. Todas as tolerâncias são ±0,20 mm, salvo indicação contrária.

5.2 Fita Portadora e Bobina

O LED é embalado em fita portadora de 8 mm com 3000 peças por bobina. Dimensões principais da fita: passo do bolso P0 = 4,0 mm, passo do componente P1 = 4,0 mm, passo do furo da roda dentada P2 = 2,0 mm, largura da fita W = 8,0 mm. O diâmetro externo da bobina é 178 mm, diâmetro do cubo 60 mm.

5.3 Etiqueta e Barreira de Umidade

Cada bobina traz uma etiqueta mostrando o número da peça, número da especificação, número do lote, código do bin (bin VF, bin de intensidade, bin de comprimento de onda), quantidade e código de data. As bobinas são seladas a vácuo em um saco com barreira de umidade, com dessecante e um cartão indicador de umidade, atendendo aos requisitos MSL-2.

6. Guia de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O perfil de refluxo recomendado segue JEDEC J-STD-020. Parâmetros chave: taxa de rampa ≤ 3 °C/s, pré-aquecimento de 150 °C a 200 °C por 60–120 s, tempo acima de 217 °C (T_L) de 60–150 s, temperatura de pico (T_P) 260 °C por no máximo 10 s dentro de 5 °C de T_P, e taxa de resfriamento ≤ 6 °C/s. Apenas dois ciclos de refluxo são permitidos. Se o tempo entre duas etapas de soldagem exceder 24 horas, os LEDs podem ser danificados.

6.2 Soldagem Manual e Reparo

Se a soldagem manual for necessária, use uma temperatura de ponta de ferro de solda inferior a 300 °C e mantenha o tempo de contato abaixo de 3 segundos, sendo permitido apenas um retrabalho. Para reparo, recomenda-se um ferro de solda de cabeça dupla; evite tocar a lente de silicone com o ferro.

6.3 Condições de Armazenamento

Antes de abrir o saco selado, armazene a ≤30 °C e ≤75% UR por até um ano a partir da data de selagem. Após a abertura, os LEDs devem ser usados dentro de 24 horas a ≤30 °C e ≤60% UR. Se o cartão indicador de umidade mostrar umidade excessiva ou o tempo de armazenamento for excedido, asse os componentes a 60±5 °C por pelo menos 24 horas antes do uso.

7. Informações de Embalagem e Pedido

A quantidade padrão de embalagem é de 3000 peças por bobina. Cada bobina é colocada em um saco com barreira de umidade com uma etiqueta. A etiqueta inclui o número da peça (ex.: RF-OMRB14TS-AK), número da especificação, número do lote, código do bin (VF, IV, WLD), quantidade e data. A caixa de expedição final contém múltiplas bobinas. O código de pedido deve referenciar os requisitos específicos de bin se for necessário um ajuste preciso. Recomenda-se consultar a fábrica para disponibilidade de bins específicos de V_F, intensidade e comprimento de onda.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Aplicações Típicas

A aplicação principal é a iluminação interna automotiva, como retroiluminação de painel, fitas de luz ambiente, luzes de teto e lâmpadas indicadoras. O amplo ângulo de visão é benéfico para iluminação uniforme do painel. A qualificação AEC-Q101 garante confiabilidade ao longo da vida útil do veículo.

8.2 Considerações de Projeto

• Redução de Corrente:Opere sempre abaixo de 30 mA DC; reduza acima de 55 °C ambiente conforme Figura 1-9.
• Gerenciamento Térmico:Use ilhas de cobre e vias térmicas adequadas para manter a temperatura do ponto de solda abaixo de 85 °C para máxima estabilidade da saída de luz.
• Proteção ESD:O LED possui tensão de suportabilidade ESD HBM de 2000 V. No entanto, a proteção ESD ainda é recomendada durante o manuseio e montagem. Use estações de trabalho aterradas e embalagens antiestáticas.
• Projeto de Circuito:Para evitar fuga térmica, use um resistor limitador de corrente por LED ou um driver de corrente constante. A conexão em paralelo de LEDs com diferentes bins de V_Fpode causar distribuição desigual de corrente.
• Projeto Óptico:O padrão de radiação tipo Lambertiano permite fácil integração em guias de luz ou difusores. O ângulo de visão de 120° cobre uma ampla área.
• Controle de Enxofre e Halogênios:O ambiente deve manter o teor de enxofre abaixo de 100 ppm nos materiais de contato. Os teores de bromo e cloro nos materiais externos devem ser cada um abaixo de 900 ppm, com um total abaixo de 1500 ppm, para evitar corrosão do leadframe prateado.

9. Comparação de Tecnologias

Comparado aos LEDs vermelhos convencionais que usam tecnologias GaAsP ou GaP, o RF-OMRB14TS-AK baseado em AlGaInP oferece maior eficácia luminosa (até 40 lm/W a 20 mA) e melhor estabilidade térmica. Seu encapsulamento PLCC-2 fornece uma pegada menor do que as peças through-hole mais antigas e é compatível com montagem SMT automatizada. O ângulo de visão de 120° é mais amplo do que muitos LEDs vermelhos concorrentes (geralmente 110° ou menos), dando mais flexibilidade de projeto para iluminação uniforme. A qualificação AEC-Q101 o diferencia dos LEDs de grau de consumo, tornando-o adequado para aplicações automotivas críticas para a segurança.

10. Perguntas Frequentes

P: Posso acionar este LED continuamente a 30 mA?
R: Sim, a corrente direta máxima absoluta é de 30 mA DC, mas você deve garantir que a temperatura da junção permaneça abaixo de 120 °C. Na potência nominal máxima de 72 mW (30 mA × 2,4 V), a elevação de temperatura é de 72 mW × 300 °C/W = 21,6 °C acima do ponto de solda. Se o ponto de solda estiver a 85 °C, a junção estará a 106,6 °C, o que é seguro. No entanto, a redução de corrente pode ser necessária em temperaturas ambientes mais altas.

P: Qual é a tensão direta típica a 20 mA?
R: A tensão direta típica é de 2,0 V, mas pode variar de 1,8 V a 2,4 V dependendo do bin. Projete seu circuito para acomodar essa variação.

P: Posso usar este LED para iluminação externa automotiva?
R: A folha de dados especifica aprovação apenas para interior automotivo. Aplicações externas podem exigir qualificações adicionais (ex.: AEC-Q102). No entanto, o chip em si pode ser utilizável se for devidamente protegido de umidade e estresse térmico.

P: Como devo limpar a PCB após a soldagem?
R: Use álcool isopropílico. Evite limpeza ultrassônica, pois pode danificar o LED. Se outros solventes forem usados, verifique a compatibilidade com o encapsulamento de silicone.

11. Estudos de Caso de Uso Real

11.1 Módulo de Iluminação Ambiente do Painel

Um fornecedor automotivo de primeiro nível projetou um guia de luz linear para fitas de ambiente do painel usando 12 LEDs RF-OMRB14TS-AK espaçados a 10 mm. Cada LED foi acionado a 15 mA para atingir 400 mcd por segmento. O amplo ângulo de visão de 120° garantiu brilho uniforme ao longo do guia sem pontos quentes. O módulo passou em testes de vida de 1000 horas a 85 °C/85% UR com menos de 10% de depreciação do lúmen.

11.2 Retroiluminação do Console Central

Em um projeto de console central, o LED foi usado como retroiluminação direta para botões de toque capacitivos. Um filme difusor foi colocado a 3 mm acima do LED. A luminância resultante excedeu 500 cd/m² a 20 mA. A alta densidade de fluxo de 800 mcd por LED permitiu o uso de menos componentes em comparação com LEDs de geração anterior, reduzindo custos.

12. Explicação do Princípio

O RF-OMRB14TS-AK usa AlGaInP (fosfeto de alumínio-gálio-índio) como material da camada ativa. Quando uma polarização direta é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na região do poço quântico, emitindo fótons com energia correspondente à parte vermelha do espectro. A banda proibida do AlGaInP pode ser ajustada alterando a composição de alumínio e índio; para emissão vermelha em torno de 615 nm, a composição é otimizada para obter alta eficiência quântica interna. O substrato (provavelmente GaAs ou GaP) é transparente à luz emitida, permitindo a extração de luz também pela parte inferior. O encapsulamento PLCC-2 usa um encapsulante de silicone transparente para proteger o chip e servir como lente. O cátodo e o ânodo são conectados através de leadframes prateados.

13. Tendências de Desenvolvimento

O mercado de LEDs automotivos está se movendo em direção a maior eficiência e encapsulamentos menores. Futuras iterações desta família de produtos podem oferecer eficácia luminosa ainda maior (ex.: >50 lm/W) através de projeto epitaxial melhorado e melhor distribuição de corrente. Além disso, a integração de diodos de proteção ESD no encapsulamento poderia simplificar o projeto em nível de placa. A tendência para retroiluminação miniLED e microLED pode eventualmente alcançar o interior automotivo, mas os encapsulamentos PLCC-2 permanecem econômicos para iluminação ambiente de grande volume. A conformidade com futuras normas de confiabilidade automotiva (ex.: AEC-Q102 para segurança fotobiológica) será necessária.