Техническая спецификация красного светодиода RF-A4E27-R15E-R4 - Размер 2,7x2,0x0,6мм - Прямое напряжение 2,0В до 2,6В - Мощность 520мВт

1. Обзор продукта

Светодиод RF-A4E27-R15E-R4 представляет собой высокопроизводительный красный светодиод на основе полупроводниковой технологии AlGaInP на подложке. Он размещен в компактном корпусе EMC (эпоксидный компаунд) размером 2,7 мм × 2,0 мм × 0,6 мм, предназначенном для поверхностного монтажа (SMT). Этот светодиод имеет чрезвычайно широкий угол обзора 120°, что делает его идеальным для приложений, требующих равномерного распределения света. Он квалифицирован в соответствии с требованиями стресс-тестов AEC-Q102 для автомобильных дискретных полупроводников, что обеспечивает надежность в сложных условиях. Продукт соответствует директиве RoHS и имеет уровень чувствительности к влаге 2 (MSL 2).

1.1 Особенности

• Корпус EMC для надежной механической и тепловой производительности
• Чрезвычайно широкий угол обзора (2θ_1/2= 120°)
• Подходит для всех процессов SMT-монтажа и пайки
• Поставляется на ленте и катушке для автоматического монтажа
• Уровень чувствительности к влаге: Уровень 2
• Соответствует RoHS
• Квалифицирован в соответствии с требованиями AEC-Q102

1.2 Применения

Автомобильное освещение как для внутренних, так и для наружных применений, включая индикаторы на приборной панели, светильники для ног, окружающее освещение, задние фонари и другие сигнальные функции.

2. Технические характеристики

2.1 Электрические и оптические характеристики (при Ts=25°C, IF=150mA)

2.2 Предельно допустимые значения (при Ts=25°C)

Примечания: - Все измерения проводятся в стандартных условиях на предприятии Refond. - Максимальный ток следует определять после измерения температуры корпуса, чтобы температура перехода не превышала 150°C. - При 25°C испытание в импульсном режиме дает эффективность фотоэлектрического преобразования ηe = 45%.

3. Система бинов

Для обеспечения стабильной производительности каждый светодиод сортируется по бинам на основе прямого напряжения, светового потока и доминантной длины волны. Диапазоны бинов при IF=150mA и Ts=25°C следующие:

3.1 Бины прямого напряжения

3.2 Бины светового потока

3.3 Бины доминантной длины волны

4. Анализ рабочих кривых

Техническая документация включает несколько типичных оптических и электрических характеристических кривых, измеренных при 25°C, если не указано иное. Понимание этих кривых необходимо для правильного проектирования схемы и управления тепловым режимом.

4.1 Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (Рис. 1-6)

Эта кривая показывает экспоненциальную зависимость между VF и IF. При 150 мА прямое напряжение обычно составляет около 2,3 В (середина диапазона бинов). Кривая помогает прогнозировать изменения тока из-за изменений напряжения.

4.2 Прямой ток в зависимости от относительного светового потока (Рис. 1-7)

Относительный световой поток увеличивается с прямым током, но нелинейно. При низких токах эффективность выше; кривая насыщается выше 150 мА. Это указывает на то, что работа при номинальном токе обеспечивает хорошую световую отдачу при сохранении безопасных тепловых пределов.

4.3 Температура перехода в зависимости от относительного светового потока (Рис. 1-8)

При повышении температуры перехода светодиод становится менее эффективным. При Tj=125°C относительный поток падает примерно до 85% от значения при 25°C. Это требует адекватного теплоотвода в высокотемпературных автомобильных условиях.

4.4 Температура пайки в зависимости от прямого тока (Рис. 1-9)

Эта кривая снижения номиналов показывает максимально допустимый прямой ток в зависимости от температуры точки пайки. Например, при Ts=100°C допустимый ток снижается примерно до 150 мА. Разработчики должны убедиться, что фактическая рабочая точка находится ниже этой кривой.

4.5 Сдвиг напряжения в зависимости от температуры перехода (Рис. 1-10)

Прямое напряжение уменьшается примерно на 0,2 В при повышении температуры от -40°C до 125°C. Этот отрицательный температурный коэффициент необходимо учитывать в драйверах с постоянным током, чтобы избежать увеличения тока при высокой температуре.

4.6 Диаграмма излучения (Рис. 1-11)

Светодиод имеет широкую диаграмму направленности с углом половинной интенсивности ±60° (всего 120°). Интенсивность относительно равномерна по лучу, что в некоторых случаях делает его пригодным для освещения площадей без вторичной оптики.

4.7 Сдвиг доминантной длины волны в зависимости от температуры перехода (Рис. 1-12)

Доминантная длина волны смещается в сторону более длинных волн (красное смещение) при повышении температуры. Сдвиг составляет примерно +8 нм от -40°C до 125°C. Это цветовое смещение необходимо учитывать в приложениях, критичных к цвету.

4.8 Спектральное распределение (Рис. 1-13)

Спектр излучения достигает пика около 620 нм с полной шириной на полувысоте (FWHM) около 20 нм. Чистота высокая, что типично для красных светодиодов на AlGaInP.

5. Информация о корпусе и упаковке

5.1 Размеры корпуса

Корпус светодиода имеет размеры 2,70 мм (длина) × 2,00 мм (ширина) × 0,60 мм (высота). Вид сверху показывает излучающую область размером 1,70 мм × 2,40 мм. Вид снизу указывает на два анодных и два катодных контакта для оптимизированного теплового и электрического соединения. Рекомендуемые рисунки пайки включают центральную площадку для отвода тепла.

5.2 Лента и катушка

Светодиоды поставляются в ленте шириной 8 мм с шагом 4 мм, намотанной на катушку диаметром 180 мм. Каждая катушка содержит 4000 штук. Лента включает покровную ленту и герметизируется во влагозащитном пакете с осушителем и индикатором влажности.

5.3 Информация на этикетке

На каждую катушку наносится этикетка с номером детали, номером спецификации, номером партии, кодом бина (световой поток, цветность, прямое напряжение, длина волны), количеством и датой изготовления.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль оплавления при SMT

Светодиод рассчитан на два цикла оплавления с пиковой температурой 260°C (макс. 10 с при пике). Рекомендуемый профиль оплавления:

• Предварительный нагрев: 150°C до 200°C в течение 60–120 с
• Время выше 217°C: макс. 60 с
• Пиковая температура: 260°C
• Скорость охлаждения: макс. 6°C/с
• Общее время от 25°C до пика: макс. 8 минут

Не выполняйте более двух циклов оплавления. Если интервал между циклами превышает 24 часа, светодиоды могут поглотить влагу, и их необходимо просушить.

6.2 Ремонт и обращение

Ремонт припаянных светодиодов не рекомендуется. Если это неизбежно, используйте паяльник с двумя жалами. Не оказывайте механического воздействия на силиконовый герметик во время или после пайки. Избегайте быстрого охлаждения и коробления печатной платы.

7. Меры предосторожности при обращении

• Контроль серы и галогенов:Окружающая среда и контактирующие материалы должны содержать менее 100 ppm серы и менее 900 ppm брома или хлора по отдельности, а сумма Br+Cl менее 1500 ppm.
• Газовыделение:Летучие органические соединения могут проникать в силиконовую линзу и вызывать обесцвечивание. Используйте клеи, которые не выделяют органические пары.
• Механическое обращение:Используйте пинцет на боковых поверхностях. Не прикасайтесь к силиконовой линзе и не нажимайте на нее, так как это может повредить внутренние цепи.
• Защита от электростатического разряда:Светодиод чувствителен к электростатическому разряду (HBM 2000 В). Используйте надлежащее заземление и антистатические меры предосторожности.
• Тепловое проектирование:Всегда обеспечивайте, чтобы температура перехода не превышала 150°C. Используйте тепловое моделирование или измерения для проверки правильности теплоотвода.
• Очистка:При необходимости очистки используйте изопропиловый спирт. Не используйте ультразвуковую очистку, так как она может повредить светодиод.
• Хранение:Неоткрытые пакеты:<30°C,<75% влажности, использовать в течение 1 года. После вскрытия использовать в течение 24 часов при<30°C и<60% влажности. При превышении срока просушить при 60±5°C не менее 24 часов перед использованием.

8. Рекомендации по применению

При проектировании с использованием RF-A4E27-R15E-R4 обратите внимание на следующие моменты:

• Регулировка тока:Используйте драйвер с постоянным током, чтобы избежать теплового разгона. Разброс прямого напряжения (2,0 В – 2,6 В) требует драйвера, который может работать в этом диапазоне.
• Тепловое управление:Тепловое сопротивление светодиода (Rth JS real = 40 °C/Вт типичное) означает, что при 150 мА и прямом напряжении 2,3 В рассеиваемая мощность составляет около 345 мВт, что вызывает повышение температуры перехода относительно точки пайки примерно на 13,8°C. При температуре окружающей среды 85°C температура перехода будет около 99°C, что безопасно. Однако при плотной установке многих светодиодов требуется дополнительный теплоотвод.
• Оптическое проектирование:Широкий угол обзора 120° может быть преимуществом для общего освещения, но для сфокусированных пучков следует рассмотреть внешнюю оптику, такую как линзы или отражатели. Спектр не содержит УФ или ИК компонентов, поэтому специальная фильтрация не требуется.
• Соответствие автомобильным требованиям:Квалификация AEC-Q102 включает стресс-тесты, такие как тепловой удар, испытание на срок службы и высокая влажность. Однако разработчики все равно должны проверить светодиод в конкретном осветительном устройстве, особенно в отношении вибрации и воздействия химических веществ.

9. Надежность и обеспечение качества

План квалификационных испытаний продукта следует рекомендациям AEC-Q102. Испытания на надежность включают:

• Оплавление (260°C, 10с, 2 цикла): допускается 0/1 отказ
• MSL 2 (85°C/60%RH, 168ч): 0/1 отказ
• Термоудар (-40°C до 125°C, 1000 циклов): 0/1 отказ
• Испытание на срок службы (Ta=105°C, IF=150mA, 1000ч): 0/1 отказ
• Высокая температура/высокая влажность (85°C/85%RH, IF=150mA, 1000ч): 0/1 отказ

Критерии отказа: прямое напряжение > 1,1×USL, обратный ток > 2×USL, световой поток<< 0,7×LSL.

Обратите внимание, что эти испытания проводятся в условиях хорошего теплоотвода на отдельных светодиодах. В матричных приложениях может потребоваться снижение номиналов.

10. Принципы работы

Светодиод использует многослойную квантовую структуру AlGaInP (AlGaInP), выращенную на подложке из GaAs. Эта система материалов известна высокой эффективностью в красном и янтарном спектральных диапазонах. Корпус EMC обеспечивает механическую жесткость и хорошую теплопроводность, позволяя светодиоду работать при более высоких токах, чем традиционные эпоксидные корпуса. Широкий угол обзора достигается за счет формы корпуса и конструкции кристалла.

11. Сравнение с альтернативными технологиями

По сравнению с обычными красными светодиодами с выводами, RF-A4E27-R15E-R4 имеет гораздо меньший размер, низкий профиль и совместимость с автоматическим SMT-монтажом. Его корпус EMC обеспечивает лучшую влагостойкость и более высокую надежность при термоциклировании. Квалификация AEC-Q102 делает его пригодным для автомобильного применения, что не всегда доступно для обычных светодиодов. Однако стоимость за люмен может быть выше, чем у некоторых массовых потребительских светодиодов, но это оправдано для критически важных приложений.

12. Часто задаваемые вопросы

В: Можно ли использовать этот светодиод с источником постоянного напряжения?
О: Рекомендуется использовать драйвер с постоянным током, так как прямое напряжение варьируется. Постоянное напряжение может привести к превышению максимального тока, если напряжение находится в верхней части диапазона бина.

В: Каков типичный срок службы при 150 мА?
О: Хотя конкретные данные L70/B10 не приведены в данной спецификации, испытание на срок службы AEC-Q102 при 105°C в течение 1000 часов без отказов свидетельствует о хорошем долголетии. Для автомобильных внутренних применений ожидается срок службы >10 000 часов при надлежащем тепловом управлении.

В: Можно ли использовать эти светодиоды параллельно?
О: Параллельное включение возможно, но должно выполняться с токовыравнивающими резисторами или общим источником постоянного тока, чтобы избежать перекоса токов из-за разброса VF.

В: Совместимы ли эти светодиоды с бессвинцовой пайкой?
О: Да, пиковая температура 260°C совместима с типичными бессвинцовыми профилями.

В: Как просушить светодиоды перед использованием, если влагозащитный пакет был открыт слишком долго?
О: Сушите при 60±5°C не менее 24 часов. Не превышайте 48 часов, чтобы избежать повреждения.

13. Практический пример проектирования

Рассмотрим модуль дневного ходового огня (ДХО), требующий 50 лм на единицу. Используя самый высокий бин (MB: 33,4–37,0 лм), два светодиода последовательно обеспечат ~70 лм при 150 мА. При типичном прямом напряжении 2,3 В на каждый, общее прямое напряжение составит 4,6 В. Повышающий драйвер с постоянным током от автомобильной шины 12 В может эффективно питать эту цепочку. Печатная плата должна включать тепловую площадку, соединенную с металлическим основанием платы, чтобы температура перехода оставалась ниже 100°C в условиях подкапотного пространства (окружающая температура до 85°C). Оптическое моделирование с использованием диаграммы излучения показывает, что простой рассеиватель может достичь требуемого фотометрического рисунка без вторичных отражателей.

14. Отраслевые тенденции

Автомобильная светотехническая промышленность продолжает переходить на полностью полупроводниковые решения: красные светодиоды заменяют лампы накаливания для стоп-сигналов, задних фонарей и указателей поворота. Квалификация AEC-Q102 становится базовым требованием. Будущие разработки включают более высокую эффективность (цель > 150 лм/Вт для красных) и интеграцию с интеллектуальными драйверами для адаптивного освещения. RF-A4E27-R15E-R4 представляет собой зрелое, надежное решение, отвечающее текущим автомобильным требованиям с хорошими характеристиками и простотой сборки.