红色LED 3.0x3.0x0.55mm – 正向电压2.3V – 功率1.09W – 主波长612.5-625nm – 技术数据手册

1. 产品概述

RF-A4E31-R15H-S1是一款高性能红色发光二极管(LED)，专为要求苛刻的汽车内外部照明应用而设计。它采用先进的AlGaInP（铝镓铟磷）外延结构，衬底上生长，提供出色的亮度和可靠性。器件封装在紧凑的3.0mm × 3.0mm × 0.55mm EMC（环氧模塑化合物）封装中，具有卓越的热管理和坚固的机械强度。

本LED根据汽车级分立半导体AEC-Q102应力测试认证，适用于恶劣环境。它具有极宽的120°视角，确保均匀的光分布。产品符合RoHS标准，潮敏等级为2级(MSL-2)。以编带和卷盘形式供应(4000件/卷)，便于表面贴装。

2. 技术参数

2.1 电气和光学特性（Ts=25°C，IF=350mA时）

下表总结了在25°C脉冲条件下测得的关键电气和光学参数：

• 正向电压(V_F)：最小值2.0V，典型值2.3V，最大值2.6V（IF=350mA，测量公差±0.1V）
• 反向电流(I_R)：≤10µA，在V_R=5V时。
• 光通量(Φ：最小值55.3lm，最大值93.2lm（IF=350mA，公差±10%）
• 主波长(λ_D)：最小值612.5nm，最大值625nm（IF=350mA）
• 视角(2θ_1/2)：典型值120°
• 热阻（结到焊点）：R_{th JS real}典型值12°C/W（最大值19°C/W）；R_th JS el典型值6°C/W（最大值10°C/W）– 在350mA、25°C下测量。

在25°C时，光电转换效率η_e为47%（脉冲模式）。最大功耗为1092mW，最大正向电流为420mA（峰值700mA，占空比1/10，脉冲宽度10ms）。结温不得超过150°C。

2.2 绝对最大额定值

器件必须在以下限制范围内工作：

• 功耗(P_D)：1092mW
• 正向电流(I_F)：420mA
• 峰值正向电流(I_FP)：700mA
• 反向电压(V_R)：5V
• 静电放电(HBM)：2000V
• 工作温度(T_OPR)：-40至+125°C
• 存储温度(T_STG)：-40至+125°C
• 结温(T_J)：150°C

3. 分档系统

3.1 正向电压和光通量分档（IF=350mA）

LED根据正向电压(V_F)和光通量(Φ)进行分档：

• V_F电压档位(V)：C0 (2.0–2.2), D0 (2.2–2.4), E0 (2.4–2.6)
• 光通量档位(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)
• 波长档位(nm)：C2 (612.5–615), D1 (615–617.5), D2 (617.5–620), E1 (620–622.5), E2 (622.5–625)

客户可以指定所需档位组合，以确保应用中的性能一致性。

4. 性能曲线

以下典型光学特性供设计参考。除非另有说明，所有曲线均在25°C下测量。

4.1 正向电压与正向电流关系（图1-6）

在低电流下，正向电压从0mA时的约1.6V急剧上升至50mA时的2.0V；超过100mA后，曲线近乎线性。350mA时的典型正向电压为2.3V。

4.2 正向电流与相对光通量关系（图1-7）

相对光通量随正向电流增加而几乎线性增加，在350mA时达到100%相对光通量。超过350mA后，由于热效应，斜率逐渐变平。

4.3 结温与相对光通量关系（图1-8）

当结温从-40°C升至150°C时，相对光通量下降约40%。在125°C时，光通量降至25°C时的大约70%。

4.4 焊点温度与正向电流关系（图1-9）

为避免超过最大结温，当焊点温度超过25°C时，必须降额使用正向电流。在焊点温度125°C时，最大允许电流约为150mA。

4.5 电压漂移与结温关系（图1-10）

正向电压漂移(ΔV_F）与温度近似线性：相对于25°C，150°C时约为-0.3V，-40°C时约为+0.3V。

4.6 辐射图（图1-11）

LED发出宽角度、近似朗伯分布的光。±60°处的相对发光强度约为轴向强度的50%，对应半高全宽(FWHM)为120°。

4.7 主波长漂移与结温关系（图1-12）

随着温度升高，主波长向长波长方向漂移。相对于25°C，150°C时漂移约为+8nm，-40°C时漂移约为-7nm。

4.8 光谱分布（图1-13）

峰值发射波长约为620nm，半高全宽(FWHM)约为20nm。光谱中次峰可忽略，确保纯红色。

5. 机械封装信息

5.1 封装尺寸

器件为3.0mm×3.0mm表面贴装封装，总高度0.55mm。顶部为光学透明硅胶，底部有金属焊盘用于热和电气连接。极性通过一个角上的缺口（阴极）指示。

5.2 推荐焊盘图案

为实现良好散热和电气性能，推荐PCB焊盘图案：阳极焊盘2.4mm×2.3mm，阴极焊盘1.5mm×0.65mm，间距0.55mm。所有尺寸公差±0.2mm。

6. 装配与焊接指南

6.1 回流焊接曲线

本LED兼容标准SMT回流焊接。最多允许两次回流焊循环。推荐的曲线参数如下：

• 预热：150°C→200°C，60-120秒
• 高于217°C的时间(T_L)：最大60秒
• 峰值温度(T_P)：260°C，保持时间≤10秒（峰值±5°C内，最大30秒）
• 升温速率：≤3°C/s（从T_Smax到T_P)
• 冷却速率：≤6°C/s
• 总时间从25°C到T_P：≤8分钟

如果两次回流焊间隔超过24小时，必须重新烘烤LED以防潮损坏。

6.2 操作与清洁

硅胶封装较软，避免对透镜施加机械压力。仅使用异丙醇清洁。不建议超声波清洁。请勿使用会释放有机蒸气的粘合剂，否则可能导致硅胶变色。

7. 包装与订购信息

LED包装在防静电防潮袋中。每盘含4000件。载带（宽8mm）尺寸：A₀= 3.30mm, B₀= 3.50mm, K₀= 0.90mm。卷盘直径180mm。标签包含型号、批号、档位代码、数量和日期。开袋前存储条件：≤30°C、≤75%RH，最长1年。开袋后24小时内使用，否则需在60±5°C下烘烤≥24小时。

8. 应用说明

8.1 典型应用

此红色LED非常适合汽车内部照明（仪表盘、氛围灯）和外部照明（尾灯、刹车灯、转向灯）。其高亮度和宽视角也适用于对红色纯度要求严格的通用指示和标志应用。

8.2 热管理

由于LED的光输出和波长取决于结温，适当的散热至关重要。PCB和任何附加散热器的热阻必须设计为在最差工作条件下保持T_J低于150°C。焊盘应连接到大面积铜区域。

8.3 电流降额

当在高温环境温度下工作时，必须根据焊点温度与正向电流曲线对正向电流进行降额。例如，在T_s=100°C时，最大允许正向电流约为200mA。

9. 技术对比

与基于AlGaAs或GaAsP的标准红色LED相比，本器件使用的AlGaInP技术提供更高的发光效率和更好的温度稳定性。宽达120°的视角显著大于许多竞争的3.0mm×3.0mm红色LED（通常半角为90°-100°）。AEC-Q102认证为汽车应用提供了更高可靠性，其应力测试比商业级同类产品更严格。

10. 常见问题

问1：此LED能否在高于420mA的电流下使用？
不能。正向电流的绝对最大额定值为420mA（占空比下峰值700mA）。超过此限值将导致永久性损坏。

问2：此LED的典型寿命是多少？
虽然数据手册未直接规定，但通过AEC-Q102认证的LED在额定范围内使用并做好热管理时，通常具有很长的寿命（>50,000小时）。

问3：应如何处理静电放电敏感性？
器件额定值为2kV HBM。使用标准ESD预防措施：接地腕带、导电工作台和防静电包装。

问4：能否在同一应用中混合不同光通量档位？
混合档位可能导致可见亮度差异。建议使用单一档位以获得均匀外观，除非应用允许变化。

11. 设计案例研究

汽车后组合灯（RCL）
某客户使用6颗RF-A4E31-R15H-S1设计了刹车灯红色LED模块。LED以3串2并（3S2P）排列以实现12V兼容。每串总驱动电流350mA（每颗LED 175mA），采用专用恒流驱动器。使用铜芯PCB（1.6mm厚，2oz铜）使焊点温度低于85°C。模块通过了热冲击（-40°C至125°C，1000次循环）和湿度测试（85°C/85%RH，1000小时），未出现故障。

12. 工作原理

该LED基于在透明衬底（GaAs）上生长的双异质结AlGaInP有源层。施加正向偏压时，电子和空穴在有源区辐射复合，发射出能量对应材料带隙（~2.0eV，产生~620nm红光）的光子。EMC封装包裹芯片并提供透镜以高效提取光。散热通过底部大焊盘和PCB铜走线实现。

13. 技术趋势与展望

AlGaInP技术在效率和热稳定性方面持续改进。未来趋势包括通过改进外延生长和更优芯片设计（如图案化衬底）实现更高光通量档位。对于汽车应用，采用AEC-Q102认证正成为常态，本LED已满足该标准。小型化（如2.0mm×2.0mm封装）是持续趋势，但3.0mm×3.0mm在高功率红色LED中仍然流行，因其在功率处理能力和光提取面积之间取得了平衡。