LED Vermelho 3.0x3.0x0.55mm – Tensão Direta 2.3V – Potência 1.09W – Comprimento de Onda Dominante 612.5-625nm – Ficha Técnica

1. Visão Geral do Produto

O RF-A4E31-R15H-S1 é um diodo emissor de luz (LED) vermelho de alto desempenho, projetado para aplicações exigentes de iluminação automotiva interna e externa. Ele utiliza uma estrutura epitaxial de última geração de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio-Gálio-Índio) crescida sobre um substrato, proporcionando excelente brilho e confiabilidade. O dispositivo é alojado em um encapsulamento EMC (Composto de Moldagem Epóxi) compacto de 3,0 mm × 3,0 mm × 0,55 mm, que oferece gerenciamento térmico superior e robusta resistência mecânica.

Este LED é qualificado de acordo com a qualificação de teste de estresse AEC‑Q102 para semicondutores discretos de grau automotivo, tornando-o adequado para ambientes agressivos. Oferece um ângulo de visão extremamente amplo de 120°, garantindo distribuição uniforme de luz. O produto está em conformidade com RoHS e possui nível de sensibilidade à umidade 2 (MSL‑2). É fornecido em fita e carretel (4000 peças/carretel) para montagem eficiente em superfície.

2. Parâmetros Técnicos

2.1 Características Elétricas e Ópticas (a Ts=25 °C, IF=350 mA)

A tabela a seguir resume os principais parâmetros elétricos e ópticos medidos sob condições pulsadas a 25 °C:

• Tensão Direta (V_F): Mín 2,0 V, Típ 2,3 V, Máx 2,6 V a IF=350 mA (tolerância de medição ±0,1 V).
• Corrente Reversa (I_R): ≤10 µA a V_R=5 V.
• Fluxo Luminoso (Φ): Mín 55,3 lm, Máx 93,2 lm a IF=350 mA (tolerância ±10%).
• Comprimento de Onda Dominante (λ_D): Mín 612,5 nm, Máx 625 nm a IF=350 mA.
• Ângulo de Visão (2θ_1/2): Típ 120°.
• Resistência Térmica (Junção à Solda): R_{th JS real}Típ 12 °C/W (Máx 19 °C/W); R_th JS elTíp 6 °C/W (Máx 10 °C/W) – medido a 350 mA, 25 °C.

A 25 °C, a eficiência de conversão fotoelétrica η_eé 47% (modo pulso). A dissipação máxima de potência é 1092 mW, e a corrente direta máxima é 420 mA (pico de 700 mA com ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 10 ms). A temperatura de junção não deve exceder 150 °C.

2.2 Classificações Máximas Absolutas

O dispositivo deve ser operado dentro dos seguintes limites:

• Dissipação de Potência (P_D): 1092 mW
• Corrente Direta (I_F): 420 mA
• Corrente Direta de Pico (I_FP): 700 mA
• Tensão Reversa (V_R): 5 V
• ESD (HBM): 2000 V
• Temperatura de Operação (T_OPR): −40 a +125 °C
• Temperatura de Armazenamento (T_STG): −40 a +125 °C
• Temperatura de Junção (T_J): 150 °C

3. Sistema de Classificação (Binning)

3.1 Classificações de Tensão Direta e Fluxo Luminoso (IF=350 mA)

O LED é classificado em grupos (bins) com base na tensão direta (V_F) e no fluxo luminoso (Φ):

• V_Fgrupos (V: C0 (2,0–2,2), D0 (2,2–2,4), E0 (2,4–2,6).
• Grupos de fluxo luminoso (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).
• Grupos de comprimento de onda (nm): C2 (612,5–615), D1 (615–617,5), D2 (617,5–620), E1 (620–622,5), E2 (622,5–625).

Os clientes podem especificar combinações de grupos necessárias para garantir desempenho consistente em suas aplicações.

4. Curvas de Desempenho

As seguintes características ópticas típicas são fornecidas como referência de projeto. Todas as curvas são medidas a 25 °C, salvo indicação contrária.

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

Em baixa corrente, a tensão direta aumenta abruptamente de cerca de 1,6 V a 0 mA para 2,0 V a 50 mA; acima de 100 mA, a curva torna-se quase linear. A tensão direta típica a 350 mA é 2,3 V.

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

O fluxo luminoso relativo aumenta quase linearmente com a corrente direta até 350 mA, atingindo 100% de fluxo relativo a 350 mA. Acima de 350 mA, a inclinação gradualmente se achata devido a efeitos térmicos.

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

À medida que a temperatura de junção aumenta de −40 °C para 150 °C, o fluxo luminoso relativo diminui cerca de 40%. A 125 °C, o fluxo cai para aproximadamente 70% do valor a 25 °C.

4.4 Temperatura de Solda vs. Corrente Direta (Fig. 1‑9)

Para evitar exceder a temperatura máxima de junção, a corrente direta deve ser reduzida quando a temperatura de solda exceder 25 °C. A 125 °C de temperatura de solda, a corrente máxima permitida é de cerca de 150 mA.

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

O deslocamento da tensão direta (ΔV_F) é aproximadamente linear com a temperatura: cerca de −0,3 V a 150 °C e +0,3 V a −40 °C em relação a 25 °C.

4.6 Diagrama de Radiação (Fig. 1‑11)

O LED emite luz com uma distribuição ampla, semelhante a Lambertiana. A intensidade luminosa relativa a ±60° é cerca de 50% da intensidade no eixo, correspondendo a uma largura total à meia-altura (FWHM) de 120°.

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 maiores à medida que a temperatura aumenta. A 150 °C, o deslocamento é de aproximadamente +8 nm em relação a 25 °C; a −40 °C, o deslocamento é de cerca de −7 nm.

4.8 Distribuição Espectral (Fig. 1‑13)

O comprimento de onda de pico de emissão é de cerca de 620 nm com uma largura total à meia-altura (FWHM) estreita de aproximadamente 20 nm. O espectro apresenta picos secundários desprezíveis, garantindo cor vermelha pura.

5. Informações Mecânicas do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo é um encapsulamento de montagem em superfície de 3,0 mm × 3,0 mm com altura total de 0,55 mm. A superfície superior é de silicone opticamente transparente, enquanto a parte inferior possui uma almofada metálica para conexão térmica e elétrica. A polaridade é indicada por um entalhe em um canto (cátodo).

5.2 Padrão Recomendado de Almofadas de Solda

Para obter bom desempenho térmico e elétrico, o padrão de ilha de PCB recomendado é 2,4 mm × 2,3 mm para a almofada do ânodo e 1,5 mm × 0,65 mm para a almofada do cátodo, com um espaçamento de 0,55 mm. Todas as dimensões têm tolerância de ±0,2 mm.

6. Diretrizes de Montagem e Soldagem

6.1 Perfil de Soldagem por Refluxo

O LED é compatível com soldagem por refluxo SMT padrão. São permitidos no máximo dois ciclos de refluxo. Os parâmetros de perfil recomendados são:

• Pré-aquecimento: 150 °C → 200 °C, 60–120 s
• Tempo acima de 217 °C (T_L): máx 60 s
• Temperatura de pico (T_P): 260 °C, tempo de permanência ≤10 s (dentro de 5 °C do pico, máx 30 s)
• Taxa de subida: ≤3 °C/s (de T_Smaxpara T_P)
• Taxa de resfriamento: ≤6 °C/s
• Tempo total de 25 °C a T_P: ≤8 min

Se mais de 24 h se passarem entre dois refluxos, os LEDs devem ser re-secos para evitar danos por umidade.

6.2 Manuseio e Limpeza

O encapsulamento de silicone é macio; evite pressão mecânica sobre a lente. Use apenas álcool isopropílico para limpeza. A limpeza ultrassônica não é recomendada. Não use adesivos que exalem vapores orgânicos, pois podem descolorir o silicone.

7. Informações de Embalagem e Pedido

Os LEDs são embalados em sacos antiestáticos com barreira de umidade. Cada carretel contém 4000 peças. A fita transportadora (8 mm de largura) tem dimensões: A₀= 3,30 mm, B₀= 3,50 mm, K₀= 0,90 mm. O diâmetro do carretel é 180 mm. As etiquetas incluem número de peça, número de lote, código do grupo, quantidade e data. As condições de armazenamento antes de abrir o saco: ≤30 °C e ≤75% UR por até 1 ano. Após abertura, usar dentro de 24 h ou secar a 60±5 °C por ≥24 h.

8. Notas de Aplicação

8.1 Aplicações Típicas

Este LED vermelho é ideal para iluminação automotiva interna (painel de instrumentos, iluminação ambiente) e externa (luzes traseiras, luzes de freio, setas). Seu alto brilho e amplo ângulo de visão também são adequados para aplicações gerais de indicadores e sinalização onde a pureza da cor vermelha é crítica.

8.2 Gerenciamento Térmico

Como a saída de luz e o comprimento de onda do LED dependem da temperatura de junção, a dissipação de calor adequada é essencial. A resistência térmica da PCB e de qualquer dissipador adicional deve ser projetada para manter T_Jabaixo de 150 °C nas piores condições de operação. A almofada de solda deve ser conectada a uma grande área de cobre.

8.3 Redução de Corrente (Derating)

Ao operar em temperaturas ambiente elevadas, a corrente direta deve ser reduzida de acordo com a curva de temperatura de solda vs. corrente direta. Por exemplo, a T_s= 100 °C, a corrente direta máxima permitida é de aproximadamente 200 mA.

9. Comparação Técnica

Comparado aos LEDs vermelhos padrão baseados em AlGaAs ou GaAsP, a tecnologia AlGaInP usada neste dispositivo oferece maior eficiência luminosa e melhor estabilidade de temperatura. O amplo ângulo de visão de 120° é significativamente maior do que muitos LEDs vermelhos concorrentes de 3,0 mm × 3,0 mm que normalmente têm ângulo de meia-potência de 90°–100°. A qualificação AEC‑Q102 proporciona maior confiabilidade para uso automotivo, com testes de estresse mais rigorosos do que equivalentes de grau comercial.

10. Perguntas Frequentes

P1: Este LED pode ser usado com correntes superiores a 420 mA?
Não. A classificação máxima absoluta para corrente direta é 420 mA (pico de 700 mA com ciclo de trabalho). Operar acima deste limite causará danos permanentes.

P2: Qual é a vida útil típica deste LED?
Embora não seja especificado diretamente na ficha técnica, LEDs qualificados AEC‑Q102 normalmente têm vida útil muito longa (>50.000 h) quando operados dentro das classificações e com gerenciamento térmico adequado.

P3: Como devo lidar com a sensibilidade a ESD?
O dispositivo é classificado para 2 kV HBM. Use precauções padrão de ESD: pulseiras de aterramento, estações de trabalho condutoras e embalagens antiestáticas.

P4: Posso misturar diferentes grupos de fluxo na mesma aplicação?
Misturar grupos pode causar diferenças visíveis de brilho. Recomenda-se usar um único grupo para aparência uniforme, a menos que a aplicação tolere variação.

11. Estudo de Caso de Projeto

Lâmpada Traseira Combinada Automotiva (RCL)
Um cliente projetou um módulo de LED vermelho para uma luz de freio usando 6 peças do RF‑A4E31‑R15H‑S1. Os LEDs foram organizados em 3 cadeias em série de 2 em paralelo (3S2P) para compatibilidade com 12 V. Cada cadeia foi acionada a 350 mA total (175 mA por LED) com um driver de corrente constante dedicado. Uma PCB com núcleo de cobre (1,6 mm de espessura, 2 oz de cobre) foi usada para manter a temperatura de solda abaixo de 85 °C. O módulo passou nos testes de choque térmico (−40 °C a 125 °C, 1000 ciclos) e umidade (85 °C/85% UR, 1000 h) sem falhas.

12. Princípio de Funcionamento

O LED é baseado em uma camada ativa de dupla heteroestrutura de AlGaInP crescida sobre um substrato transparente (GaAs). Quando a polarização direta é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam radiativamente na região ativa, emitindo fótons com energia correspondente ao bandgap do material (~2,0 eV, resultando em luz vermelha ~620 nm). O encapsulamento EMC envolve o chip e fornece uma lente para extrair luz de forma eficiente. A dissipação térmica ocorre através da grande almofada inferior e das trilhas de cobre da PCB.

13. Tendências Tecnológicas e Perspectivas

A tecnologia AlGaInP continua a melhorar em eficiência e estabilidade térmica. As tendências futuras incluem grupos de maior fluxo através de melhor crescimento epitaxial e melhor design de chip (por exemplo, substratos padronizados). Para aplicações automotivas, a adoção da qualificação AEC‑Q102 está se tornando a norma, e este LED já atende a esse padrão. A miniaturização (por exemplo, encapsulamentos de 2,0 mm × 2,0 mm) é uma tendência em andamento, mas o formato 3,0 mm × 3,0 mm continua popular para LEDs vermelhos de alta potência devido ao seu equilíbrio entre capacidade de potência e área de extração de luz.