Kırmızı LED 3.0x3.0x0.55mm – İletim Gerilimi 2.3V – Güç 1.09W – Baskın Dalga Boyu 612.5-625nm – Teknik Veri Sayfası (Türkçe)

1. Ürün Genel Bakış

RF-A4E31-R15H-S1, zorlu otomotiv iç ve dış aydınlatma uygulamaları için tasarlanmış yüksek performanslı bir kırmızı ışık yayan diyottur (LED). Bir alt tabaka üzerinde büyütülmüş son teknoloji AlGaInP (Alüminyum Galyum İndiyum Fosfür) epitaksiyel yapı kullanarak mükemmel parlaklık ve güvenilirlik sunar. Cihaz, üstün termal yönetim ve sağlam mekanik dayanıklılık sağlayan kompakt 3,0 mm × 3,0 mm × 0,55 mm EMC (Epoksi Kalıplama Bileşiği) paketinde sunulmaktadır.

Bu LED, otomotiv sınıfı ayrık yarı iletkenler için AEC-Q102 stres testi kalifikasyonuna sahiptir ve zorlu ortamlar için uygundur. 120°'lik son derece geniş bir görüş açısı sunarak eşit ışık dağılımı sağlar. Ürün RoHS uyumludur ve nem hassasiyeti seviyesi 2'dir (MSL-2). Verimli yüzey montajı için 4000 adet/reel olarak bant ve makara üzerinde tedarik edilir.

2. Teknik Parametreler

2.1 Elektriksel ve Optik Karakteristikler (Ts=25 °C, IF=350 mA'de)

Aşağıdaki tablo, 25 °C'de darbe koşulları altında ölçülen temel elektriksel ve optik parametreleri özetlemektedir:

• İletim Gerilimi (V_F): IF=350 mA'de Min 2,0 V, Tipik 2,3 V, Maks 2,6 V (ölçüm toleransı ±0,1 V).
• Ters Akım (I_R): V_R=5 V'de ≤10 µA.
• Işık Akısı (Φ): IF=350 mA'de Min 55,3 lm, Maks 93,2 lm (tolerans ±%10).
• Baskın Dalga Boyu (λ_D): IF=350 mA'de Min 612,5 nm, Maks 625 nm.
• Görüş Açısı (2θ_1/2): Tipik 120°.
• Termal Direnç (Birleşim Noktasından Lehim Noktasına): R_{th JS gerçek}Tipik 12 °C/W (Maks 19 °C/W); R_th JS elTipik 6 °C/W (Maks 10 °C/W) – 350 mA, 25 °C'de ölçülmüştür.

25 °C'de fotoelektrik dönüşüm verimliliği η_e%47'dir (darbe modu). Maksimum güç dağılımı 1092 mW ve maksimum ileri akım 420 mA'dir (1/10 görev döngüsü, 10 ms darbe genişliği ile 700 mA tepe). Birleşim noktası sıcaklığı 150 °C'yi aşmamalıdır.

2.2 Mutlak Maksimum Değerler

Cihaz aşağıdaki sınırlar içinde çalıştırılmalıdır:

• Güç Dağılımı (P_D): 1092 mW
• İleri Akım (I_F): 420 mA
• Tepe İleri Akım (I_FP): 700 mA
• Ters Gerilim (V_R): 5 V
• ESD (HBM): 2000 V
• Çalışma Sıcaklığı (T_OPR): −40 ile +125 °C
• Depolama Sıcaklığı (T_STG): −40 ile +125 °C
• Birleşim Sıcaklığı (T_J): 150 °C

3. Sınıflandırma Sistemi

3.1 İletim Gerilimi ve Işık Akısı Kutuları (IF=350 mA)

LED, ileri gerilim (V_F) ve ışık akısına (Φ) göre kutulara ayrılır:

• V_FGerilim kutuları (V): C0 (2,0–2,2), D0 (2,2–2,4), E0 (2,4–2,6).
• Işık akısı kutuları (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).
• Dalga boyu kutuları (nm): C2 (612,5–615), D1 (615–617,5), D2 (617,5–620), E1 (620–622,5), E2 (622,5–625).

Müşteriler, uygulamalarında tutarlı performans sağlamak için istenen kutu kombinasyonlarını belirtebilirler.

4. Performans Eğrileri

Aşağıdaki tipik optik karakteristikler tasarım referansı olarak sağlanmıştır. Aksi belirtilmedikçe tüm eğriler 25 °C'de ölçülmüştür.

4.1 İletim Gerilimi vs. İleri Akım (Şek. 1‑6)

Düşük akımda, ileri gerilim 0 mA'de yaklaşık 1,6 V'tan 50 mA'de 2,0 V'a dik bir şekilde artar; 100 mA'nin üzerinde eğri neredeyse doğrusal hale gelir. 350 mA'de tipik ileri gerilim 2,3 V'tur.

4.2 İleri Akım vs. Bağıl Işık Akısı (Şek. 1‑7)

Bağıl ışık akısı, 350 mA'ye kadar ileri akımla neredeyse doğrusal olarak artar ve 350 mA'de %100 bağıl akıya ulaşır. 350 mA'nin ötesinde, termal etkiler nedeniyle eğim giderek düzleşir.

4.3 Birleşim Sıcaklığı vs. Bağıl Işık Akısı (Şek. 1‑8)

Birleşim sıcaklığı −40 °C'den 150 °C'ye yükseldikçe, bağıl ışık akısı yaklaşık %40 azalır. 125 °C'de akı, 25 °C değerinin yaklaşık %70'ine düşer.

4.4 Lehim Sıcaklığı vs. İleri Akım (Şek. 1‑9)

Maksimum birleşim sıcaklığının aşılmaması için, lehim sıcaklığı 25 °C'yi aştığında ileri akım düşürülmelidir. 125 °C lehim sıcaklığında izin verilen maksimum akım yaklaşık 150 mA'dir.

4.5 Gerilim Kayması vs. Birleşim Sıcaklığı (Şek. 1‑10)

İletim gerilimi kayması (ΔV_F) sıcaklıkla yaklaşık doğrusaldır: 25 °C'ye göre 150 °C'de yaklaşık −0,3 V ve −40 °C'de +0,3 V.

4.6 Radyasyon Diyagramı (Şek. 1‑11)

LED, geniş, Lambert benzeri bir dağılımla ışık yayar. ±60°'deki bağıl ışık şiddeti, eksen üzeri şiddetin yaklaşık %50'sidir; bu da 120°'lik bir yarı güç genişliğine (FWHM) karşılık gelir.

4.7 Baskın Dalga Boyu Kayması vs. Birleşim Sıcaklığı (Şek. 1‑12)

Sıcaklık arttıkça baskın dalga boyu daha uzun dalga boylarına kayar. 150 °C'de kayma, 25 °C'ye göre yaklaşık +8 nm'dir; −40 °C'de kayma yaklaşık −7 nm'dir.

4.8 Spektrum Dağılımı (Şek. 1‑13)

Tepe emisyon dalga boyu yaklaşık 620 nm civarındadır ve yaklaşık 20 nm'lik dar bir yarı güç genişliğine (FWHM) sahiptir. Spektrum, saf kırmızı renk sağlayan ihmal edilebilir ikincil tepe noktaları gösterir.

5. Mekanik Paket Bilgileri

5.1 Paket Boyutları

Cihaz, toplam yüksekliği 0,55 mm olan 3,0 mm × 3,0 mm yüzey montaj paketidir. Üst yüzey optik olarak şeffaf silikondur, alt kısımda ise termal ve elektriksel bağlantı için metal bir ped bulunur. Polarite, bir köşedeki çentikle (katot) belirtilir.

5.2 Önerilen Lehim Ped Deseni

İyi termal ve elektriksel performans elde etmek için önerilen PCB bakır deseni, anot pedi için 2,4 mm × 2,3 mm, katot pedi için 1,5 mm × 0,65 mm ve aralarında 0,55 mm boşluk olacak şekildedir. Tüm boyutlar ±0,2 mm'dir.

6. Montaj ve Lehimleme Kılavuzu

6.1 Reflow Lehimleme Profili

LED, standart SMT reflow lehimleme ile uyumludur. En fazla iki reflow döngüsüne izin verilir. Önerilen profil parametreleri şunlardır:

• Ön ısıtma: 150 °C → 200 °C, 60–120 s
• 217 °C (T_L) üzerinde kalma süresi: maks 60 s
• Tepe sıcaklığı (T_P): 260 °C, tutma süresi ≤10 s (tepe noktasının 5 °C yakınında maks 30 s)
• Yükselme hızı: ≤3 °C/s (T_Smax'den T_P)
• Soğutma hızı: ≤6 °C/s
• 25 °C'den T_P'ye toplam süre: ≤8 dak

İki reflow arasında 24 saatten fazla süre geçerse, nem hasarını önlemek için LED'ler yeniden fırınlanmalıdır.

6.2 Kullanım ve Temizlik

Silikon kapsülleme yumuşaktır; lens üzerinde mekanik baskıdan kaçının. Temizlik için yalnızca izopropil alkol kullanın. Ultrasonik temizlik önerilmez. Organik buhar çıkaran yapıştırıcılar kullanmayın, çünkü silikonu renklendirebilirler.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

LED'ler antistatik nem bariyerli torbalarda paketlenir. Her makara 4000 adet içerir. Taşıyıcı bant (8 mm genişlik) boyutları: A₀= 3,30 mm, B₀= 3,50 mm, K₀= 0,90 mm. Makara çapı 180 mm'dir. Etiketlerde parça numarası, parti numarası, kutu kodu, miktar ve tarih bulunur. Torba açılmadan önce depolama koşulları: ≤30 °C ve ≤%75 RH, 1 yıla kadar. Açıldıktan sonra 24 saat içinde kullanın veya 60±5 °C'de ≥24 saat fırınlayın.

8. Uygulama Notları

8.1 Tipik Uygulamalar

Bu kırmızı LED, otomotiv iç aydınlatması (gösterge paneli, ortam aydınlatması) ve dış aydınlatması (arka lambalar, fren lambaları, sinyal lambaları) için idealdir. Yüksek parlaklığı ve geniş görüş açısı, kırmızı renk saflığının kritik olduğu genel amaçlı gösterge ve tabela uygulamaları için de uygundur.

8.2 Termal Yönetim

LED'in ışık çıkışı ve dalga boyu birleşim sıcaklığına bağlı olduğundan, uygun ısı emilimi esastır. PCB'nin ve varsa ek soğutucunun termal direnci, en kötü çalışma koşullarında T_J'yi 150 °C'nin altında tutacak şekilde tasarlanmalıdır. Lehim pedi geniş bir bakır alana bağlanmalıdır.

8.3 Akım Düşürme

Yüksek ortam sıcaklıklarında çalışırken, ileri akım, lehim sıcaklığına karşı ileri akım eğrisine göre düşürülmelidir. Örneğin, T_s= 100 °C'de izin verilen maksimum ileri akım yaklaşık 200 mA'dir.

9. Teknik Karşılaştırma

AlGaAs veya GaAsP tabanlı standart kırmızı LED'lerle karşılaştırıldığında, bu cihazda kullanılan AlGaInP teknolojisi daha yüksek ışık verimliliği ve daha iyi sıcaklık kararlılığı sunar. 120°'lik geniş görüş açısı, tipik olarak 90°–100° yarım açıya sahip birçok rakip 3,0 mm × 3,0 mm kırmızı LED'ten önemli ölçüde daha geniştir. AEC-Q102 kalifikasyonu, ticari sınıf eşdeğerlerinden daha sıkı stres testleri ile otomotiv kullanımı için daha yüksek güvenilirlik sağlar.

10. Sıkça Sorulan Sorular

S1: Bu LED 420 mA'den daha yüksek akımlarda kullanılabilir mi?
Hayır. İleri akım için mutlak maksimum değer 420 mA'dir (görev döngüsü ile 700 mA tepe). Bu sınırın üzerinde çalıştırma kalıcı hasara neden olur.

S2: Bu LED'in tipik ömrü nedir?
Veri sayfasında doğrudan belirtilmese de, AEC-Q102 onaylı LED'ler tipik olarak değerler dahilinde ve uygun termal yönetimle çalıştırıldığında çok uzun ömürlüdür (>50.000 saat).

S3: ESD hassasiyetiyle nasıl başa çıkmalıyım?
Cihaz 2 kV HBM için derecelendirilmiştir. Standart ESD önlemlerini kullanın: topraklama bilek kayışları, iletken çalışma istasyonları ve antistatik paketleme.

S4: Aynı uygulamada farklı ışık akısı kutularını karıştırabilir miyim?
Kutuları karıştırmak gözle görülür parlaklık farklılıklarına neden olabilir. Uygulama varyasyona tolerans göstermiyorsa, tek tip bir görünüm için tek bir kutunun kullanılması önerilir.

11. Tasarım Örnek Çalışması

Otomotiv Arka Kombinasyon Lambası (RCL)
Bir müşteri, 6 adet RF-A4E31-R15H-S1 kullanarak bir stop lambası için kırmızı LED modülü tasarladı. LED'ler, 12 V uyumluluğu elde etmek için 2 paralel 3 seri (3S2P) şeklinde düzenlendi. Her bir kol, özel bir sabit akım sürücüsü ile toplam 350 mA'de (LED başına 175 mA) sürüldü. Lehim sıcaklığını 85 °C'nin altında tutmak için bakır çekirdekli PCB (1,6 mm kalınlık, 2 oz bakır) kullanıldı. Modül, termal şok (−40 °C ila 125 °C, 1000 döngü) ve nem testlerini (85 °C/%85 RH, 1000 saat) hatasız geçti.

12. Çalışma Prensibi

LED, şeffaf bir alt tabaka (GaAs) üzerinde büyütülmüş bir çift heteroyapı AlGaInP aktif katmana dayanır. İleri besleme uygulandığında, elektronlar ve delikler aktif bölgede ışınımsal olarak yeniden birleşir ve malzemenin bant aralığına (~2,0 eV, ~620 nm kırmızı ışık verir) karşılık gelen enerjide fotonlar yayar. EMC paket, çipi kapsüller ve ışığı verimli bir şekilde çıkarmak için bir lens sağlar. Termal dağılım, büyük alt ped ve PCB'nin bakır izleri aracılığıyla gerçekleşir.

13. Teknoloji Trendleri ve Gelecek Görünümü

AlGaInP teknolojisi verimlilik ve termal kararlılık açısından gelişmeye devam etmektedir. Gelecekteki trendler, gelişmiş epitaksiyel büyüme ve daha iyi çip tasarımı (örneğin, desenli alt tabakalar) yoluyla daha yüksek ışık akısı kutularını içermektedir. Otomotiv uygulamaları için AEC-Q102 kalifikasyonunun benimsenmesi norm haline gelmektedir ve bu LED zaten bu standardı karşılamaktadır. Minyatürleştirme (örneğin, 2,0 mm × 2,0 mm paketler) devam eden bir trenddir, ancak 3,0 mm × 3,0 mm, güç yönetimi ve ışık çıkarma alanı arasındaki dengesi nedeniyle yüksek güçlü kırmızı LED'ler için popüler olmaya devam etmektedir.