Especificação do LED PLCC4 Vermelho 3.5x2.8x1.85mm 1.8-2.4V 0.168W - Documento Técnico em Inglês

1. Visão Geral do Produto

O RF-RSRA30TS-CD-G é um LED vermelho de alto desempenho em um encapsulamento PLCC4, projetado para aplicações exigentes de iluminação automotiva. Com dimensões de 3,50mm x 2,80mm x 1,85mm, este componente SMD oferece brilho e confiabilidade excepcionais. O dispositivo utiliza tecnologia epitaxial AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio) sobre um substrato, garantindo emissão de luz eficiente em uma faixa de comprimento de onda dominante de 627,5nm a 637,5nm. As principais vantagens incluem um ângulo de visão extremamente amplo de 120°, conformidade com a qualificação de teste de estresse AEC-Q101 para semicondutores discretos de grau automotivo e um nível de sensibilidade à umidade de 2. O LED está em conformidade com ROHS e REACH, tornando-o adequado para mercados globais.

As aplicações-alvo incluem sistemas de iluminação interna e externa automotiva, como indicadores de painel, iluminação ambiente interna, luzes de freio e setas. O encapsulamento robusto suporta todos os processos padrão de montagem SMT e soldagem por refluxo, e está disponível em fita e bobina para fabricação automatizada.

2. Interpretação dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Elétricas (Ts=25°C)

A tensão direta (VF) a uma corrente de teste de 50mA é especificada com um mínimo de 1,8V, típico de 2,2V e máximo de 2,4V. Esta tensão direta relativamente baixa permite uma utilização eficiente de energia em sistemas automotivos de 12V quando combinada com resistores limitadores de corrente apropriados. A corrente reversa (IR) a VR=5V é inferior a 10µA, indicando excelente integridade da junção. As classificações máximas absolutas indicam uma corrente direta máxima de 70mA DC e uma corrente direta de pico de 100mA (a 1/10 de ciclo de trabalho, largura de pulso de 10ms), fornecendo margem para operação pulsada. A dissipação de potência é limitada a 168mW, e a temperatura da junção não deve exceder 120°C.

2.2 Características Ópticas (IF=50mA)

A intensidade luminosa (IV) varia de 1200mcd (mínimo) a 2800mcd (máximo), com um valor típico de 1800mcd. Esta alta luminosidade permite visibilidade sob luz solar direta. O comprimento de onda dominante (Wd) é estritamente agrupado de 627,5nm a 637,5nm, garantindo consistência de cor entre lotes. O ângulo de visão (2θ1/2) é tipicamente de 120°, proporcionando ampla cobertura de iluminação adequada para sinalização e iluminação ambiente. A resistência térmica (RTHJ-S) é classificada em 150°C/W no máximo, o que deve ser considerado no projeto de gestão térmica.

2.3 Classificações Máximas Absolutas

A faixa de temperatura de operação é de -40°C a +100°C, e a faixa de temperatura de armazenamento também é de -40°C a +100°C. A capacidade de suportar descarga eletrostática (ESD) é de 2000V (HBM), com mais de 90% de rendimento neste nível, mas a proteção contra ESD durante o manuseio ainda é recomendada. O dispositivo é qualificado sob as diretrizes AEC-Q101 para semicondutores discretos automotivos.

3. Sistema de Classificação por Lotes

O produto é classificado em grupos para tensão direta, intensidade luminosa e comprimento de onda dominante, a fim de garantir uma consistência de desempenho rigorosa.

3.1 Lotes de Tensão Direta (IF=50mA)

Seis compartimentos são definidos: B1 (1,8-1,9V), B2 (1,9-2,0V), C1 (2,0-2,1V), C2 (2,1-2,2V), D1 (2,2-2,3V), D2 (2,3-2,4V). Essa granularidade fina permite que os clientes selecionem dispositivos compatíveis com o projeto de seu circuito de acionamento.

3.2 Lotes de Intensidade Luminosa (IF=50mA)

Quatro compartimentos: M1 (1200-1500mcd), M2 (1500-1800mcd), N1 (1800-2300mcd), N2 (2300-2800mcd). Compartimentos mais altos fornecem saída mais brilhante, permitindo flexibilidade de projeto.

3.3 Lotes de Comprimento de Onda Dominante (IF=50mA)

Quatro compartimentos: F2 (627,5-630nm), G1 (630-632,5nm), G2 (632,5-635nm), H1 (635-637,5nm). O controle rigoroso do comprimento de onda garante uma aparência de cor uniforme em matrizes de múltiplos LEDs.

4. Análise da Curva de Desempenho

A folha de dados fornece várias curvas típicas a Ts=25°C (salvo indicação em contrário) para orientar o projeto:

• Tensão Direta vs. Corrente Direta (Fig. 1-7): A curva mostra uma relação não linear típica de LEDs. A 1,8V a corrente é próxima de zero; a 2,2V a corrente atinge ~50mA; a 2,4V a corrente excede 70mA. Os projetistas devem usar resistores limitadores de corrente ou drivers de corrente constante.
• Corrente Direta vs. Intensidade Relativa (Fig. 1-8): A intensidade relativa aumenta de forma aproximadamente linear com a corrente direta de 0 a 70mA, atingindo ~120% a 70mA em relação à referência de 50mA. Isso permite o controle de dimerização via PWM.
• Temperatura de Solda vs. Intensidade Relativa (Fig. 1-9): À medida que a temperatura do ponto de solda (Ts) aumenta de 20°C para 120°C, o fluxo luminoso relativo diminui para cerca de 80% a 120°C. A gestão térmica é fundamental para manter a emissão de luz.
• Temperatura de Solda vs. Corrente Direta (Fig. 1-10): A corrente direta máxima permitida deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente aumenta. A Ts=100°C, a corrente máxima recomendada é de aproximadamente 40mA (contra 70mA a 25°C).
• Tensão Direta vs. Temperatura de Solda (Fig. 1-11): A tensão direta diminui com o aumento da temperatura a uma taxa de cerca de -2mV/°C, o que ajuda a prevenir a fuga térmica em projetos de tensão constante, mas deve ser considerada em circuitos de corrente constante.
• Diagrama de Radiação (Fig. 1-12): A distribuição angular de intensidade é quase lambertiana com um semi-ângulo de ±60°, confirmando o ângulo de visão de 120°. A intensidade relativa cai para 50% a ±60°.
• Corrente Direta vs. Comprimento de Onda Dominante (Fig. 1-13): As current increases from 0 to 70mA, dominant wavelength shifts slightly towards longer wavelengths (red-shift) by about 2nm. This effect is minimal (<1nm) for currents near the test condition.
• Distribuição Espectral (Fig. 1-14): A distribuição da potência espectral atinge o pico por volta de 630nm com uma FWHM (largura total à meia altura) estreita de aproximadamente 20nm, característica dos LEDs vermelhos de AlGaInP.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Componente

O LED mede 3,50mm x 2,80mm x 1,85mm (comprimento x largura x altura). Uma marca de polaridade é indicada na vista superior. A vista inferior mostra quatro terminais: pino 1 (Ânodo), pino 2 (Cátodo) e dois terminais adicionais (pinos 3 e 4 não estão conectados ou podem servir como suportes mecânicos). As dimensões do padrão de soldagem recomendado (footprint) são fornecidas: 2,60mm (largura) x 1,60mm (altura) para cada pad, com 4,60mm de largura total. Todas as dimensões têm uma tolerância de ±0,2mm, salvo indicação em contrário.

5.2 Especificações da Fita Transportadora e do Carretel

O LED é fornecido em fita portadora com passo de 4,00 mm, largura de 8,0 mm e dimensões do bolso de 3,50 mm x 3,50 mm. Cada carretel contém 2000 peças. O carretel tem um diâmetro de 330 mm ±1 mm, diâmetro do cubo de 100 mm ±1 mm e largura de 13,0 mm ±0,5 mm. Uma etiqueta no carretel indica o número da peça, o número do lote, o código do bin e a quantidade.

5.3 Embalagem Resistente à Umidade

The LEDs are packed in a moisture barrier bag with desiccant and a humidity indicator card to maintain moisture level before opening. Storage conditions: before opening, store at ≤30°C and ≤75%RH for up to one year; after opening, use within 24 hours at ≤30°C and ≤60%RH. If not used within 24 hours, bake at 60±5°C for >24 hours.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O perfil de refluxo recomendado é baseado nos padrões JEDEC. Parâmetros principais: pré-aquecimento de 150°C a 200°C em 60-120 segundos; taxa de aumento ≤3°C/s; tempo acima de 217°C (TL) não deve exceder 60 segundos; temperatura de pico (TP) de 260°C com um tempo máximo dentro de 5°C do pico de 10 segundos; taxa de resfriamento ≤6°C/s. O tempo total de 25°C até o pico deve ser ≤8 minutos. A soldagem por refluxo não deve ser realizada mais de duas vezes. Se mais de 24 horas se passarem entre os ciclos de soldagem, os LEDs podem ser danificados devido à absorção de umidade.

6.2 Soldagem Manual e Reparo

Se a soldagem manual for necessária, use um ferro de solda a ≤300°C por menos de 3 segundos, e apenas uma vez. O reparo após o refluxo não é recomendado. Se inevitável, use um ferro de solda de ponta dupla e confirme que não há danos às características do LED.

6.3 Precauções de Manuseio

The LED encapsulant is silicone, which is soft. Do not apply excessive pressure on the lens surface during pick-and-place or handling. Avoid mounting on warped PCBs. Do not apply mechanical stress or vibration during cooling after soldering. Rapid cooling is not recommended. Sulfur content in the mating materials must not exceed 100PPM; bromine and chlorine each <900PPM, total <1500PPM. Volatile organic compounds (VOCs) from fixture materials can discolor the silicone; use compatible adhesives.

7. Informações de Embalagem e Pedido

Embalagem padrão: 2000 LEDs por bobina. A bobina é colocada em um saco de barreira contra umidade com etiqueta e, em seguida, embalada em uma caixa de papelão. A etiqueta inclui o número da peça, número da especificação, número do lote, código do bin (fluxo luminoso, cromaticidade, tensão direta, comprimento de onda), quantidade e data. Para pedidos, o número completo da peça RF-RSRA30TS-CD-G é usado. Seleções personalizadas de bin podem estar disponíveis mediante solicitação.

8. Recomendações de Aplicação

Este LED vermelho é idealmente adequado para iluminação automotiva interna e externa. Em aplicações internas (ex.: indicadores de painel, iluminação ambiente), o amplo ângulo de visão garante iluminação uniforme. Em aplicações externas (ex.: luzes de freio, setas), a alta intensidade luminosa (até 2800mcd) fornece o brilho necessário. Os projetistas devem incorporar gerenciamento térmico para manter a temperatura da junção abaixo de 120°C. Use drivers de corrente constante com resistores limitadores de corrente apropriados. Para operação pulsada (ex.: dimerização PWM), a corrente direta de pico pode chegar a 100mA em ciclos de trabalho baixos. Garanta proteção ESD durante a montagem e o manuseio.

9. Comparação Técnica

Em comparação com LEDs vermelhos encapsulados em epóxi padrão, este dispositivo PLCC4 oferece um ângulo de visão mais amplo (120° vs. típicos 90°) e maior confiabilidade para ambientes automotivos. A qualificação AEC-Q101 o diferencia de LEDs de grau comercial, garantindo desempenho sob ciclagem térmica, alta temperatura e umidade. O encapsulamento de silicone oferece melhor resistência ao estresse térmico e à degradação por UV do que o epóxi. O binning rigoroso (passos de 0,1V para VF, passos de 300-500mcd para IV, passos de 2,5nm para comprimento de onda) garante consistência superior de cor e brilho entre lotes de produção.

10. Frequently Asked Questions

P: Qual é a corrente direta recomendada para este LED?
A: A corrente de teste é 50mA, mas a corrente DC máxima absoluta é 70mA. Para vida útil prolongada, recomenda-se 50mA. Para operação pulsada, é permitido até 100mA com ciclo de trabalho de 10% (pulso de 10ms).

Q: Este LED pode ser usado em aplicações automotivas externas?
A: Sim. Ele é qualificado sob AEC-Q101 para uso automotivo, com faixa de temperatura operacional de -40°C a +100°C, adequado para iluminação externa.

Q: Preciso secar os LEDs antes do uso?
A: Only if the moisture barrier bag has been opened for more than 24 hours, or if the humidity indicator shows excessive moisture. Baking at 60±5°C for >24 hours is recommended.

Q: Como seleciono o bin correto para minha aplicação?
A: Use as tabelas de binning. Para uma cor vermelha consistente, escolha um bin de comprimento de onda (ex.: G1 630-632.5nm). Para brilho, selecione M2 ou superior. Combine o bin de tensão com a saída do seu driver.

11. Design Case Study: Automotive Interior Ambient Lighting

Consider a design for a car's center console ambient lighting strip using 10 LEDs. Each LED is driven at 50mA (typical). With a forward voltage of 2.2V, total forward voltage for the strip (if series-connected) would be 22V, requiring a boost converter from a 12V battery. Alternatively, using 5 parallel strings of 2 LEDs each, each string voltage ~4.4V, with current-limiting resistors. Thermal analysis: total power dissipation = 10 * 50mA * 2.2V = 1.1W. If ambient is 85°C, junction temperature rise = power * thermal resistance (150°C/W) per LED = 0.11W * 150°C/W = 16.5°C, junction temp = 101.5°C (<120°C). Ensure PCB copper area for heat spreading. The wide 120° viewing angle ensures uniform light distribution without secondary optics.

12. Principle of Operation

Este LED vermelho utiliza uma estrutura de poço quântico múltiplo (MQW) de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio Gálio Índio) crescida sobre um substrato (tipicamente GaAs ou substrato transparente). A camada ativa emite luz através da recombinação elétron-lacuna quando polarizada diretamente. O comprimento de onda é determinado pelo bandgap do material AlGaInP, que é ajustado pela composição de alumínio e índio. O encapsulamento PLCC4 fornece uma cavidade refletiva para melhorar a extração de luz, e a lente de silicone molda o padrão de radiação para o ângulo de visão especificado de 120°.

13. Development Trends

A tecnologia de LEDs automotivos continua a avançar em direção a maior eficácia luminosa (lm/W) e melhor gerenciamento térmico. Para LEDs vermelhos, melhorias na epitaxia de AlGaInP aumentaram a eficiência, e novos designs de encapsulamento (por exemplo, encapsulamentos em escala de chip) permitem fatores de forma menores. A tendência para iluminação adaptativa e faróis LED matriciais exige classificação mais rigorosa e maior confiabilidade. Além disso, a adoção do AEC-Q102 (mais rigoroso que o Q101) está emergindo. A conformidade deste LED com o AEC-Q101 o posiciona bem para projetos automotivos atuais, e versões futuras podem incluir proteção ESD integrada e capacidades de corrente mais altas.