Содержание
- 1. Обзор продукта
- 2. Технические параметры
- 2.1 Электрические / оптические характеристики (Ts=25°C, IF=150мА, если не указано иное)
- 2.2 Предельно допустимые параметры (Ts=25°C)
- 3. Система бинов для прямого напряжения, светового потока и доминирующей длины волны
- 3.1 Бины прямого напряжения (VF)
- 3.2 Бины светового потока (Φ)
- 3.3 Бины доминирующей длины волны (Wd)
- 4. Анализ рабочих характеристик
- 5. Габаритные размеры корпуса и механическая информация
- 6. Инструкции по оплавлению при поверхностном монтаже
- 7. Упаковка и информация для заказа
- 8. Элементы и критерии испытаний на надежность
- 9. Меры предосторожности при обращении и хранении
- 10. Рекомендации по применению
- 11. Сравнение технологий с конкурирующими устройствами
- 12. Часто задаваемые вопросы
- 13. Практические примеры применения
- 14. Принцип работы светодиодов на AlGaInP
- 15. Тенденции развития автомобильного светодиодного освещения
- Терминология спецификаций LED
- Фотоэлектрическая производительность
- Электрические параметры
- Тепловой менеджмент и надежность
- Упаковка и материалы
- Контроль качества и сортировка
- Тестирование и сертификация
1. Обзор продукта
RF-A4T35-R30E-R4 — это высокопроизводительный красный светодиод на основе технологии подложки AlGaInP, разработанный для требовательных применений в автомобильном освещении. Он поставляется в компактном корпусе PLCC6 с размерами 3.5мм x 3.5мм x 1.9мм, подходящем для поверхностного монтажа (SMT). Ключевые особенности: чрезвычайно широкий угол обзора 120°, соответствие требованиям RoHS и REACH, а также квалификация по стандарту AEC-Q102 для автомобильных дискретных полупроводников. Светодиод обладает отличным тепловым сопротивлением (RthJ-S до 50°C/Вт) и имеет уровень чувствительности к влаге 2. Типичные области применения включают внутреннее и наружное автомобильное освещение: индикаторы на приборной панели, внутреннее фоновое освещение, задние фонари и указатели поворота.
2. Технические параметры
2.1 Электрические / оптические характеристики (Ts=25°C, IF=150мА, если не указано иное)
| Параметр | Символ | Мин. | Тип. | Макс. | Ед. изм. | Условие |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Прямое напряжение | VF | 2.0 | 2.3 | 2.6 | V | IF=150мА |
| Обратный ток | IR | — | — | 10 | мкА | VR=5В |
| Световой поток | Φ | 13.0 | 15.9 | 17.7 | лм | IF=150мА |
| Доминирующая длина волны | Wd | 627.5 | 631.0 | 635.0 | нм | IF=150мА |
| Угол обзора | 2θ1/2 | — | 120 | — | град | IF=150мА |
| Тепловое сопротивление | RTHJ-S | — | — | 50 | °C/Вт | IF=150мА |
2.2 Предельно допустимые параметры (Ts=25°C)
| Параметр | Символ | Значение | Ед. изм. |
|---|---|---|---|
| Рассеиваемая мощность | PD | 468 | мВт |
| Прямой ток | IF | 180 | мА |
| Пиковый прямой ток (1/10 скважность, 10мс) | IFP | 300 | мА |
| Обратное напряжение | VR | 5 | V |
| ЭСР (HBM) | ESD | 2000 | V |
| Рабочая температура | TOPR | -40 ~ +110 | °C |
| Температура хранения | TSTG | -40 ~ +110 | °C |
| Температура перехода | TJ | 125 | °C |
3. Система бинов для прямого напряжения, светового потока и доминирующей длины волны
Светодиод сортируется по бинам при испытательном условии IF=150мА. Следующие таблицы показывают диапазоны для каждого параметра.
3.1 Бины прямого напряжения (VF)
| Код бина | Диапазон напряжений (В) |
|---|---|
| C0 | 2.0 – 2.2 |
| D0 | 2.2 – 2.4 |
| E0 | 2.4 – 2.6 |
3.2 Бины светового потока (Φ)
| Код бина | Диапазон потока (лм) |
|---|---|
| IA | 13.0 – 14.4 |
| IB | 14.4 – 16.0 |
| JA | 16.0 – 17.7 |
3.3 Бины доминирующей длины волны (Wd)
| Код бина | Диапазон длин волн (нм) |
|---|---|
| F2 | 627.5 – 630.0 |
| G1 | 630.0 – 632.5 |
| G2 | 632.5 – 635.0 |
4. Анализ рабочих характеристик
Типичные оптические характеристики показаны на нескольких графиках при температуре пайки 25°C, если не указано иное.
- Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (Рис. 1-7):Прямое напряжение увеличивается с током. При 150мА типичное VF составляет 2.3В. График показывает почти линейную зависимость от 1.9В до 2.6В для токов до 300мА.
- Прямой ток в зависимости от относительной интенсивности (Рис. 1-8):Относительная интенсивность растет с прямым током, достигая ~100% при 150мА и ~115% при 200мА. При высоких токах наблюдается небольшое насыщение из-за тепловых эффектов.
- Температура пайки в зависимости от относительной интенсивности (Рис. 1-9):Относительная интенсивность снижается с увеличением температуры пайки. При 100°C интенсивность падает до примерно 85% от значения при 25°C.
- Температура пайки в зависимости от максимального прямого тока (Рис. 1-10):Для поддержания температуры перехода ниже 125°C максимально допустимый прямой ток должен быть снижен по мере повышения температуры. При 25°C максимум составляет 180мА, но при 100°C он снижается примерно до 90мА.
- Прямое напряжение в зависимости от температуры пайки (Рис. 1-11):VF линейно уменьшается с температурой со скоростью примерно -2 мВ/°C.
- Диаграмма излучения (Рис. 1-12):Светодиод имеет ламбертовскую диаграмму направленности с широким половинным углом 120°, обеспечивая равномерное распределение света.
- Прямой ток в зависимости от доминирующей длины волны (Рис. 1-13):Доминирующая длина волны незначительно смещается (~1нм) в диапазоне токов от 0 до 300мА, оставаясь в красной области 627-635нм.
- Спектральное распределение (Рис. 1-14):Пик излучения сосредоточен около 630нм с узкой полушириной, что характерно для красных светодиодов на AlGaInP.
5. Габаритные размеры корпуса и механическая информация
Светодиод размещен в корпусе PLCC6 с размерами 3.50мм × 3.50мм × 1.90мм (Д×Ш×В). Все допуски составляют ±0.05мм, если не указано иное. Корпус включает маркировку полярности для ориентации. Спецификации ленты-носителя (Рис. 2-1) и катушки (Рис. 2-2) обеспечивают совместимость со стандартным оборудованием для поверхностного монтажа. Основной материал — силиконовый герметик, обеспечивающий отличную оптическую прозрачность и термическую стабильность.
6. Инструкции по оплавлению при поверхностном монтаже
Следуйте приведенному профилю оплавления (совместимому с JESD22-B106) с пиковой температурой 260°C в течение не более 10 секунд. Предварительный нагрев от 150°C до 200°C в течение 60-120 секунд. Скорость нагрева ≤3°C/с, скорость охлаждения ≤6°C/с. Не превышайте двух циклов оплавления. Ручная пайка должна выполняться при температуре ниже 300°C в течение менее 3 секунд на контакт. Избегайте механических нагрузок во время охлаждения. Подробные параметры см. на Рис. 3-1 и в Таблице 3-1.
7. Упаковка и информация для заказа
Стандартная упаковка: 4000 штук на катушку в ленте-носителе шириной 12мм. Влагозащитный пакет (MBB) с осушителем и карточкой индикатора влажности. Наружная картонная коробка в соответствии с Рис. 2-5. Этикетки содержат номер детали, номер спецификации, номер партии, код бина, световой поток, бины цветности, прямое напряжение, длину волны, количество и дату. Продукт имеет уровень чувствительности к влаге 2, что требует сушки при превышении условий хранения.
8. Элементы и критерии испытаний на надежность
Светодиод прошел испытания на надежность в соответствии с рекомендациями AEC-Q102. Ключевые испытания включают:
- Оплавление (JESD22-B106):Пик 260°C, 2 раза – отказ 0/1.
- Чувствительность к влаге (JESD22-A113):MSL2, 168ч при 85°C/60%RH – отказ 0/1.
- Термический удар (JEITA ED-4701):-40°C до 125°C, выдержка 15мин, 1000 циклов – отказ 0/1.
- Испытание на срок службы (JESD22-A108):105°C, IF=150мА, 1000ч – отказ 0/1.
- Испытание на срок службы при высокой температуре и высокой влажности (JESD22-A101):85°C/85%RH, IF=150мА, 1000ч – отказ 0/1.
Критерии оценки: изменение прямого напряжения ≤ Верхнего предела × 1.1, обратный ток ≤ Верхнего предела × 2.0, световой поток ≥ Нижнего предела × 0.7.
9. Меры предосторожности при обращении и хранении
Из-за мягкого силиконового герметика избегайте механического давления на верхнюю поверхность. Держите за боковые поверхности с помощью пинцета. Условия хранения: до вскрытия алюминиевого пакета хранить при ≤30°C/≤75%RH не более 1 года; после вскрытия использовать в течение 24 часов при ≤30°C/≤60%RH. При превышении сушить при 60±5°C в течение ≥24ч. Светодиод чувствителен к электростатическим разрядам (HBM 2кВ), поэтому необходима соответствующая защита. Избегайте материалов, содержащих серу, бром, хлор в концентрациях, превышающих 100PPM (сера) или по 900PPM каждый (Br/Cl). Для очистки используйте изопропиловый спирт; ультразвуковая очистка не рекомендуется.
10. Рекомендации по применению
Этот светодиод оптимизирован для автомобильного освещения как внутри (индикаторы приборной панели, фоновое освещение), так и снаружи (задние фонари, стоп-сигналы, указатели поворота). Правильное терморегулирование необходимо для поддержания температуры перехода ниже 125°C. Используйте токоограничивающие резисторы для предотвращения перегрузки по току из-за разброса VF. Широкий угол обзора (120°) обеспечивает равномерное распределение света в приложениях подсветки. Светодиод может управляться сигналами ШИМ; обеспечивайте прямое напряжение только в состоянии включения, чтобы избежать обратного смещения.
11. Сравнение технологий с конкурирующими устройствами
По сравнению с традиционными красными светодиодами (например, AlGaAs), технология AlGaInP обеспечивает более высокую световую эффективность при том же рабочем токе, лучшую температурную стабильность и более длительный срок службы. Корпус PLCC6 обеспечивает низкий профиль, подходящий для тонких конструкций, при сохранении отличного теплоотвода через тепловую площадку. Квалификация AEC-Q102 отличает данное устройство для автомобильных применений, где надежность в суровых условиях критична. Многие конкурирующие красные светодиоды в аналогичных корпусах не имеют такой строгой автомобильной квалификации.
12. Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Каково типичное прямое напряжение при 150мА?Ответ: 2.3В (диапазон 2.0-2.6В).
Вопрос: Могу ли я управлять этим светодиодом при 300мА?Ответ: Пиковый ток до 300мА разрешен только при скважности 1/10 и длительности импульса 10мс; непрерывный ток не должен превышать 180мА.
Вопрос: Какой профиль пайки рекомендуется?Ответ: Следуйте стандарту JEDEC с пиком 260°C не более 10с, предварительный нагрев 150-200°C в течение 60-120с.
Вопрос: Подходит ли этот светодиод для наружного использования?Ответ: Да, диапазон рабочих температур от -40°C до +110°C и квалификация AEC-Q102 делают его пригодным для наружного автомобильного освещения.
Вопрос: Как очистить светодиод после пайки?Ответ: Используйте изопропиловый спирт; избегайте ультразвуковой очистки, так как она может повредить силиконовую линзу.
13. Практические примеры применения
В проекте внутреннего фонового освещения полоса из 20 светодиодов с током 150мА каждый (всего 3А) может равномерно освещать салон автомобиля благодаря углу обзора 120°. Для заднего фонаря матрица из 6 последовательно соединенных светодиодов (с соответствующими балансировочными резисторами) обеспечивает достаточную яркость (>90 лм) для соответствия требованиям FMVSS 108. Широкий диапазон рабочих температур устройства гарантирует надежную работу как при холодном пуске (-40°C), так и в горячем моторном отсеке (+110°C).
14. Принцип работы светодиодов на AlGaInP
Красный светодиод использует активный слой с множественными квантовыми ямами на основе AlGaInP (алюминий-галлий-индий-фосфид), выращенный на подложке GaAs. При прямом смещении электроны и дырки рекомбинируют с излучением в активной области, испуская фотоны с длинами волн около 630нм. Система материалов AlGaInP обеспечивает высокую внутреннюю квантовую эффективность и хорошую температурную стабильность. Корпус PLCC6 включает отражательную полость для улучшения вывода света и силиконовую линзу для широкого угла луча.
15. Тенденции развития автомобильного светодиодного освещения
Автомобильное освещение продолжает развиваться в направлении более высокой эффективности, меньших корпусов и большей функциональности. Новые тенденции включают матричные светодиодные фары с индивидуальным управлением пикселями, адаптивные лучи дальнего света и интегрированное фоновое освещение с регулируемыми цветами. Красные светодиоды, подобные этому, останутся незаменимыми для функций задних сигналов. Будущие разработки могут включать более высокий световой поток на чип (например, >20лм при том же токе) и улучшенное терморегулирование для снижения деградации. Переход к автомобильной квалификации (AEC-Q102) становится стандартом, обеспечивая разработчикам уверенность в долгосрочной надежности.
Терминология спецификаций LED
Полное объяснение технических терминов LED
Фотоэлектрическая производительность
| Термин | Единица/Обозначение | Простое объяснение | Почему важно |
|---|---|---|---|
| Световая отдача | лм/Вт (люмен на ватт) | Световой выход на ватт электроэнергии, выше означает более энергоэффективный. | Прямо определяет класс энергоэффективности и стоимость электроэнергии. |
| Световой поток | лм (люмен) | Общий свет, излучаемый источником, обычно называется "яркостью". | Определяет, достаточно ли свет яркий. |
| Угол обзора | ° (градусы), напр., 120° | Угол, где интенсивность света падает наполовину, определяет ширину луча. | Влияет на диапазон освещения и равномерность. |
| Цветовая температура | K (Кельвин), напр., 2700K/6500K | Теплота/холодность света, низкие значения желтоватые/теплые, высокие беловатые/холодные. | Определяет атмосферу освещения и подходящие сценарии. |
| Индекс цветопередачи | Безразмерный, 0–100 | Способность точно передавать цвета объектов, Ra≥80 хорошо. | Влияет на аутентичность цвета, используется в местах с высоким спросом, таких как торговые центры, музеи. |
| Допуск по цвету | Шаги эллипса МакАдама, напр., "5-шаговый" | Метрика постоянства цвета, меньшие шаги означают более постоянный цвет. | Обеспечивает равномерный цвет по всей партии светодиодов. |
| Доминирующая длина волны | нм (нанометры), напр., 620нм (красный) | Длина волны, соответствующая цвету цветных светодиодов. | Определяет оттенок красных, желтых, зеленых монохромных светодиодов. |
| Спектральное распределение | Кривая длина волны против интенсивности | Показывает распределение интенсивности по длинам волн. | Влияет на цветопередачу и качество цвета. |
Электрические параметры
| Термин | Обозначение | Простое объяснение | Соображения по проектированию |
|---|---|---|---|
| Прямое напряжение | Vf | Минимальное напряжение для включения светодиода, как "порог запуска". | Напряжение драйвера должно быть ≥Vf, напряжения складываются для последовательных светодиодов. |
| Прямой ток | If | Значение тока для нормальной работы светодиода. | Обычно постоянный ток, ток определяет яркость и срок службы. |
| Максимальный импульсный ток | Ifp | Пиковый ток, допустимый в течение коротких периодов, используется для диммирования или вспышек. | Ширина импульса и коэффициент заполнения должны строго контролироваться, чтобы избежать повреждения. |
| Обратное напряжение | Vr | Максимальное обратное напряжение, которое светодиод может выдержать, сверх может вызвать пробой. | Схема должна предотвращать обратное соединение или скачки напряжения. |
| Тепловое сопротивление | Rth (°C/W) | Сопротивление теплопередаче от чипа к припою, ниже лучше. | Высокое тепловое сопротивление требует более сильного рассеивания тепла. |
| Устойчивость к ЭСР | В (HBM), напр., 1000В | Способность выдерживать электростатический разряд, выше означает менее уязвимый. | В производстве необходимы антистатические меры, особенно для чувствительных светодиодов. |
Тепловой менеджмент и надежность
| Термин | Ключевой показатель | Простое объяснение | Влияние |
|---|---|---|---|
| Температура перехода | Tj (°C) | Фактическая рабочая температура внутри светодиодного чипа. | Каждое снижение на 10°C может удвоить срок службы; слишком высокая вызывает спад света, смещение цвета. |
| Спад светового потока | L70 / L80 (часов) | Время, за которое яркость падает до 70% или 80% от начальной. | Прямо определяет "срок службы" светодиода. |
| Поддержание светового потока | % (напр., 70%) | Процент яркости, сохраняемый после времени. | Указывает на сохранение яркости при долгосрочном использовании. |
| Смещение цвета | Δu′v′ или эллипс МакАдама | Степень изменения цвета во время использования. | Влияет на постоянство цвета в сценах освещения. |
| Термическое старение | Деградация материала | Ухудшение из-за длительной высокой температуры. | Может вызвать падение яркости, изменение цвета или отказ разомкнутой цепи. |
Упаковка и материалы
| Термин | Распространенные типы | Простое объяснение | Особенности и применение |
|---|---|---|---|
| Тип корпуса | EMC, PPA, Керамика | Материал корпуса, защищающий чип, обеспечивающий оптический/тепловой интерфейс. | EMC: хорошая термостойкость, низкая стоимость; Керамика: лучшее рассеивание тепла, более длительный срок службы. |
| Структура чипа | Фронтальный, Flip Chip | Расположение электродов чипа. | Flip chip: лучшее рассеивание тепла, более высокая эффективность, для высокой мощности. |
| Фосфорное покрытие | YAG, Силикат, Нитрид | Покрывает синий чип, преобразует часть в желтый/красный, смешивает в белый. | Различные фосфоры влияют на эффективность, CCT и CRI. |
| Линза/Оптика | Плоская, Микролинза, TIR | Оптическая структура на поверхности, контролирующая распределение света. | Определяет угол обзора и кривую распределения света. |
Контроль качества и сортировка
| Термин | Содержимое бинов | Простое объяснение | Цель |
|---|---|---|---|
| Бин светового потока | Код, напр. 2G, 2H | Сгруппировано по яркости, каждая группа имеет минимальные/максимальные значения люменов. | Обеспечивает равномерную яркость в той же партии. |
| Бин напряжения | Код, напр. 6W, 6X | Сгруппировано по диапазону прямого напряжения. | Облегчает согласование драйвера, улучшает эффективность системы. |
| Бин цвета | 5-шаговый эллипс МакАдама | Сгруппировано по цветовым координатам, обеспечивая узкий диапазон. | Гарантирует постоянство цвета, избегает неравномерного цвета внутри устройства. |
| Бин CCT | 2700K, 3000K и т.д. | Сгруппировано по CCT, каждый имеет соответствующий диапазон координат. | Удовлетворяет различным требованиям CCT сцены. |
Тестирование и сертификация
| Термин | Стандарт/Тест | Простое объяснение | Значение |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Тест поддержания светового потока | Долгосрочное освещение при постоянной температуре, запись спада яркости. | Используется для оценки срока службы светодиода (с TM-21). |
| TM-21 | Стандарт оценки срока службы | Оценивает срок службы в реальных условиях на основе данных LM-80. | Обеспечивает научный прогноз срока службы. |
| IESNA | Общество инженеров по освещению | Охватывает оптические, электрические, тепловые методы испытаний. | Признанная отраслью основа для испытаний. |
| RoHS / REACH | Экологическая сертификация | Гарантирует отсутствие вредных веществ (свинец, ртуть). | Требование доступа на рынок на международном уровне. |
| ENERGY STAR / DLC | Сертификация энергоэффективности | Сертификация энергоэффективности и производительности для освещения. | Используется в государственных закупках, программах субсидий, повышает конкурентоспособность. |