Красный светодиод 3.0x3.0x0.55мм – Прямое напряжение 2.3В – Мощность 1.09Вт – Доминирующая длина волны 612.5-625нм – Технический паспорт

1. Обзор продукта

RF-A4E31-R15H-S1 — это высокопроизводительный красный светодиод (СИД), предназначенный для требовательных применений в автомобильном интерьере и экстерьере. Он использует современную эпитаксиальную структуру AlGaInP (алюминий-галлий-индий-фосфид), выращенную на подложке, обеспечивая отличную яркость и надежность. Устройство помещено в компактный корпус EMC (эпоксидная формовочная смола) размером 3,0 мм × 3,0 мм × 0,55 мм, который обеспечивает превосходное тепловое управление и высокую механическую прочность.

Данный светодиод соответствует квалификации AEC-Q102 по стресс-тестам для автомобильных дискретных полупроводников, что делает его пригодным для работы в суровых условиях. Он имеет чрезвычайно широкий угол обзора 120°, обеспечивая равномерное распределение света. Продукт соответствует RoHS и имеет уровень чувствительности к влаге 2 (MSL-2). Поставляется на ленте и катушке (4000 шт./катушка) для эффективного поверхностного монтажа.

2. Технические параметры

2.1 Электрические и оптические характеристики (при Ts=25 °C, IF=350 мА)

В следующей таблице приведены основные электрические и оптические параметры, измеренные в импульсном режиме при 25 °C:

• Прямое напряжение (V_F): Мин. 2,0 В, Тип. 2,3 В, Макс. 2,6 В при IF=350 мА (допуск измерения ±0,1 В).
• Обратный ток (I_R): ≤10 мкА при V_R=5 В.
• Световой поток (Φ): Мин. 55,3 лм, Макс. 93,2 лм при IF=350 мА (допуск ±10%).
• Доминирующая длина волны (λ_D): Мин. 612,5 нм, Макс. 625 нм при IF=350 мА.
• Угол обзора (2θ_1/2): Тип. 120°.
• Тепловое сопротивление (переход-пайка): R_{th JS real}Тип. 12 °C/Вт (Макс. 19 °C/Вт); R_th JS elТип. 6 °C/Вт (Макс. 10 °C/Вт) – измерено при 350 мА, 25 °C.

При 25 °C эффективность фотоэлектрического преобразования η_eсоставляет 47% (импульсный режим). Максимальная рассеиваемая мощность — 1092 мВт, максимальный прямой ток — 420 мА (пиковый 700 мА при скважности 1/10, длительность импульса 10 мс). Температура перехода не должна превышать 150 °C.

2.2 Предельно допустимые параметры

Устройство должно эксплуатироваться в следующих пределах:

• Рассеиваемая мощность (P_D): 1092 мВт
• Прямой ток (I_F): 420 мА
• Пиковый прямой ток (I_FP): 700 мА
• Обратное напряжение (V_R): 5 В
• ESD (HBM): 2000 В
• Рабочая температура (T_OPR): от −40 до +125 °C
• Температура хранения (T_STG): от −40 до +125 °C
• Температура перехода (T_J): 150 °C

3. Система сортировки (бининг)

3.1 Бины по прямому напряжению и световому потоку (IF=350 мА)

Светодиод классифицируется по бинам на основе прямого напряжения (V_F) и светового потока (Φ):

• V_FБины (V): C0 (2,0–2,2), D0 (2,2–2,4), E0 (2,4–2,6).
• Бины по световому потоку (лм): 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).
• Бины по длине волны (нм): C2 (612,5–615), D1 (615–617,5), D2 (617,5–620), E1 (620–622,5), E2 (622,5–625).

Заказчики могут указать требуемые комбинации бинов для обеспечения постоянной производительности в своих приложениях.

4. Графики характеристик

Следующие типичные оптические характеристики приведены для справки при проектировании. Все графики измерены при 25 °C, если не указано иное.

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

При малом токе прямое напряжение резко возрастает примерно с 1,6 В при 0 мА до 2,0 В при 50 мА; выше 100 мА кривая становится почти линейной. Типичное прямое напряжение при 350 мА составляет 2,3 В.

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

Относительный световой поток увеличивается почти линейно с прямым током до 350 мА, достигая 100% относительного потока при 350 мА. Выше 350 мА наклон постепенно уменьшается из-за тепловых эффектов.

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

При повышении температуры перехода с −40 °C до 150 °C относительный световой поток уменьшается примерно на 40%. При 125 °C поток падает примерно до 70% от значения при 25 °C.

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

Чтобы избежать превышения максимальной температуры перехода, необходимо снижать прямой ток, когда температура пайки превышает 25 °C. При температуре пайки 125 °C максимально допустимый ток составляет около 150 мА.

4.5 Смещение напряжения в зависимости от температуры перехода (Рис. 1‑10)

Смещение прямого напряжения (ΔV_F) приблизительно линейно зависит от температуры: около −0,3 В при 150 °C и +0,3 В при −40 °C относительно 25 °C.

4.6 Диаграмма излучения (Рис. 1‑11)

Светодиод излучает свет с широким ламбертовским распределением. Относительная сила света при ±60° составляет около 50% от осевой, что соответствует полной ширине на половине максимума (FWHM) 120°.

4.7 Смещение доминирующей длины волны в зависимости от температуры перехода (Рис. 1‑12)

Доминирующая длина волны сдвигается в сторону более длинных волн при повышении температуры. При 150 °C смещение составляет примерно +8 нм относительно 25 °C; при −40 °C смещение составляет около −7 нм.

4.8 Спектральное распределение (Рис. 1‑13)

Пиковая длина волны излучения составляет около 620 нм с узкой полной шириной на половине максимума (FWHM) примерно 20 нм. Спектр не содержит значительных вторичных пиков, что обеспечивает чистый красный цвет.

5. Информация о механическом корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство представляет собой поверхностно-монтируемый корпус размером 3,0 мм × 3,0 мм с общей высотой 0,55 мм. Верхняя поверхность — оптически прозрачный силикон, нижняя — металлическая площадка для теплового и электрического соединения. Полярность обозначена выемкой на одном из углов (катод).

5.2 Рекомендуемая контактная площадка для пайки

Для достижения хороших тепловых и электрических характеристик рекомендуется размер контактной площадки на печатной плате: 2,4 мм × 2,3 мм для анода и 1,5 мм × 0,65 мм для катода, с зазором 0,55 мм. Все размеры ±0,2 мм.

6. Рекомендации по сборке и пайке

6.1 Профиль оплавления при пайке

Светодиод совместим со стандартной пайкой оплавлением для поверхностного монтажа. Допускается не более двух циклов оплавления. Рекомендуемые параметры профиля:

• Предварительный нагрев: 150 °C → 200 °C, 60–120 с
• Время выше 217 °C (T_L): макс. 60 с
• Пиковая температура (T_P): 260 °C, время выдержки ≤10 с (в пределах 5 °C от пика, макс. 30 с)
• Скорость нагрева: ≤3 °C/с (от T_Smaxдо T_P)
• Скорость охлаждения: ≤6 °C/с
• Общее время от 25 °C до T_P: ≤8 мин

Если между двумя оплавлениями прошло более 24 ч, светодиоды необходимо повторно высушить для предотвращения повреждения влагой.

6.2 Обращение и очистка

Силиконовая герметизация мягкая; избегайте механического давления на линзу. Для очистки используйте только изопропиловый спирт. Ультразвуковая очистка не рекомендуется. Не используйте клеи, выделяющие органические пары, так как они могут обесцветить силикон.

7. Упаковка и информация для заказа

Светодиоды упакованы в антистатические влагозащитные пакеты. Каждая катушка содержит 4000 штук. Размеры транспортной ленты (ширина 8 мм): A₀= 3,30 мм, B₀= 3,50 мм, K₀= 0,90 мм. Диаметр катушки 180 мм. Этикетки содержат номер детали, номер партии, код бина, количество и дату. Условия хранения до вскрытия пакета: ≤30 °C и ≤75% относительной влажности до 1 года. После вскрытия использовать в течение 24 ч или высушить при 60±5 °C в течение ≥24 ч.

8. Примечания по применению

8.1 Типичные применения

Этот красный светодиод идеально подходит для автомобильного внутреннего освещения (приборная панель, атмосферная подсветка) и внешнего освещения (задние фонари, стоп-сигналы, указатели поворота). Его высокая яркость и широкий угол обзора также подходят для универсальных индикаторных и сигнальных приложений, где важна чистота красного цвета.

8.2 Тепловое управление

Поскольку световой выход и длина волны светодиода зависят от температуры перехода, правильное теплоотведение имеет решающее значение. Тепловое сопротивление печатной платы и любого дополнительного радиатора должно быть спроектировано так, чтобы T_Jоставалась ниже 150 °C в худших рабочих условиях. Контактная площадка пайки должна быть соединена с большой медной областью.

8.3 Снижение тока

При работе при повышенной температуре окружающей среды прямой ток должен быть снижен в соответствии с кривой зависимости температуры пайки от прямого тока. Например, при T_s= 100 °C максимально допустимый прямой ток составляет примерно 200 мА.

9. Техническое сравнение

По сравнению со стандартными красными светодиодами на основе AlGaAs или GaAsP, технология AlGaInP, используемая в этом устройстве, обеспечивает более высокую световую эффективность и лучшую температурную стабильность. Широкий угол обзора 120° значительно шире, чем у многих конкурирующих красных светодиодов размером 3,0 мм × 3,0 мм, которые обычно имеют угол 90°–100° на половине яркости. Квалификация AEC-Q102 обеспечивает более высокую надежность для автомобильного применения, с более строгими стресс-тестами, чем у коммерческих аналогов.

10. Часто задаваемые вопросы

В1: Можно ли использовать этот светодиод при токах выше 420 мА?
Нет. Абсолютный максимальный прямой ток составляет 420 мА (пиковый 700 мА при скважности). Работа выше этого предела приведет к необратимому повреждению.

В2: Каков типичный срок службы этого светодиода?
Хотя в паспорте это прямо не указано, светодиоды с квалификацией AEC-Q102 обычно имеют очень длительный срок службы (>50 000 ч) при работе в пределах номинальных параметров и при правильном тепловом управлении.

В3: Как обращаться с чувствительностью к электростатическому разряду (ESD)?
Устройство рассчитано на 2 кВ HBM. Используйте стандартные меры предосторожности от ESD: заземляющие браслеты, проводящие рабочие места и антистатическую упаковку.

В4: Можно ли смешивать разные бины по световому потоку в одном приложении?
Смешивание бинов может привести к заметным различиям в яркости. Рекомендуется использовать один бин для единообразного внешнего вида, если только приложение не допускает разброса.

11. Пример проектирования

Автомобильный задний комбинированный фонарь (RCL)
Заказчик спроектировал модуль красного светодиода для стоп-сигнала с использованием 6 штук RF-A4E31-R15H-S1. Светодиоды были расположены в 3 последовательных цепочках по 2 параллельно (3S2P) для совместимости с 12 В. Каждая цепочка запитывалась током 350 мА суммарно (175 мА на светодиод) с помощью специального источника постоянного тока. Использовалась печатная плата с медным сердечником (толщина 1,6 мм, медь 2 унции) для поддержания температуры пайки ниже 85 °C. Модуль прошел термический удар (от −40 °C до 125 °C, 1000 циклов) и испытания на влажность (85 °C/85% отн. вл., 1000 ч) без отказов.

12. Принцип работы

Светодиод основан на двойной гетероструктуре с активным слоем AlGaInP, выращенным на прозрачной подложке (GaAs). При подаче прямого смещения электроны и дырки рекомбинируют в активной области, излучая фотоны с энергией, соответствующей ширине запрещенной зоны материала (~2,0 эВ, что дает красный свет ~620 нм). Корпус EMC герметизирует кристалл и обеспечивает линзу для эффективного вывода света. Теплоотвод осуществляется через большую нижнюю площадку и медные дорожки печатной платы.

13. Технологические тренды и перспективы

Технология AlGaInP продолжает совершенствоваться в эффективности и температурной стабильности. Будущие тенденции включают бины с более высоким световым потоком за счет улучшенного эпитаксиального роста и улучшенной конструкции кристалла (например, структурированные подложки). Для автомобильных приложений квалификация AEC-Q102 становится нормой, и данный светодиод уже ей соответствует. Миниатюризация (например, корпуса 2,0 мм × 2,0 мм) является текущей тенденцией, но 3,0 мм × 3,0 мм остается популярным для мощных красных светодиодов из-за баланса между рассеиваемой мощностью и площадью световывода.