紅色LED 3.0x3.0x0.55mm – 正向電壓 2.3V – 功率 1.09W – 主波長 612.5-625nm – 英文技術規格書

1. 產品概述

RF-A4E31-R15H-S1 係一款高效能嘅紅色發光二極管（LED），專為要求嚴格嘅汽車內部同外部照明應用而設計。佢採用最先進嘅 AlGaInP（鋁鎵銦磷）磊晶結構，生長喺基板上，提供出色嘅亮度同可靠性。器件封裝喺一個細小嘅 3.0 mm × 3.0 mm × 0.55 mm EMC（環氧樹脂模塑料）封裝入面，提供優越嘅熱管理同強韌嘅機械強度。

呢款 LED 已根據 AEC-Q102 應力測試認證，適用於汽車級分立半導體，可以喺惡劣環境下使用。佢提供極寬嘅 120° 視角，確保光線分佈均勻。產品符合 RoHS 要求，濕敏等級為 2（MSL-2）。以編帶同卷盤包裝（每卷 4000 粒），方便表面貼裝組裝。

2. 技術參數

2.1 電氣同光學特性（Ts=25°C，IF=350 mA）

下表總結咗喺脈衝條件下、25°C 時嘅關鍵電氣同光學參數：

• 正向電壓（V_F)：最小值 2.0 V，典型值 2.3 V，最大值 2.6 V，喺 IF=350 mA 時（測量公差 ±0.1 V）。
• 反向電流（I_R)：≤10 µA，喺 V_R=5 V 時。
• 光通量（Φ）：最小值 55.3 lm，最大值 93.2 lm，喺 IF=350 mA 時（公差 ±10%）。
• 主波長（λ_D)：最小值 612.5 nm，最大值 625 nm，喺 IF=350 mA 時。
• 視角（2θ_1/2)：典型值 120°。
• 熱阻（結點到焊點）：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）——喺 350 mA、25 °C 時測量。

喺 25 °C 時，光電轉換效率 η_e係 47%（脈衝模式）。最大功率耗散係 1092 mW，最大正向電流係 420 mA（峰值 700 mA，佔空比 1/10，脈寬 10 ms）。結點溫度不得超過 150 °C。

2.2 絕對最大額定值

器件必須喺以下限制內操作：

• 功率耗散（P_D）：1092 mW
• 正向電流（I_F）：420 mA
• 峰值正向電流（I_FP）：700 mA
• 反向電壓（V_R）：5 V
• ESD（HBM）：2000 V
• 操作溫度（T_OPR）：−40 到 +125 °C
• 儲存溫度（T_STG）：−40 到 +125 °C
• 結點溫度（T_J）：150 °C

3. 分檔系統

3.1 正向電壓同光通量分檔（IF=350 mA）

LED 根據正向電壓（V_F）同光通量（Φ）進行分檔：

• V_F電壓分檔（V）：C0（2.0–2.2）、D0（2.2–2.4）、E0（2.4–2.6）。
• 光通量分檔（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）。
• 波長分檔（nm）：C2（612.5–615）、D1（615–617.5）、D2（617.5–620）、E1（620–622.5）、E2（622.5–625）。

客戶可以指定所需嘅分檔組合，以確保應用中嘅一致性表現。

4. 性能曲線

以下典型光學特性提供俾設計參考。除特別注明外，所有曲線喺 25 °C 時測量。

4.1 正向電壓 vs. 正向電流（圖 1‑6）

喺低電流下，正向電壓從 0 mA 時約 1.6 V 急劇上升到 50 mA 時嘅 2.0 V；喺 100 mA 以上，曲線變得接近線性。喺 350 mA 時，典型正向電壓係 2.3 V。

4.2 正向電流 vs. 相對光通量（圖 1‑7）

相對光通量喺 350 mA 以內幾乎線性增加，喺 350 mA 時達到 100%。超過 350 mA 後，由於熱效應，斜率逐漸變平。

4.3 結點溫度 vs. 相對光通量（圖 1‑8）

隨住結點溫度從 −40 °C 上升到 150 °C，相對光通量大約下降 40%。喺 125 °C 時，光通量降至約 25 °C 時數值嘅 70%。

4.4 焊點溫度 vs. 正向電流（圖 1‑9）

為避免超過最高結點溫度，當焊點溫度超過 25 °C 時，正向電流必須降低額定值。喺 125 °C 焊點溫度下，最大允許電流約為 150 mA。

4.5 電壓偏移 vs. 結點溫度（圖 1‑10）

正向電壓偏移（ΔV_F）與溫度近似線性關係：相對於 25 °C，喺 150 °C 時約為 −0.3 V，喺 −40 °C 時約為 +0.3 V。

4.6 輻射圖（圖 1‑11）

LED 發出具有寬闊、近似朗伯分佈嘅光。喺 ±60° 時，相對發光強度約為軸向強度嘅 50%，對應半峰全寬（FWHM）為 120°。

4.7 主波長偏移 vs. 結點溫度（圖 1‑12）

隨住溫度升高，主波長向更長波長偏移。喺 150 °C 時，偏移約為 +8 nm（相對於 25 °C）；喺 −40 °C 時，偏移約為 −7 nm。

4.8 光譜分佈（圖 1‑13）

峰值發射波長約為 620 nm，半峰全寬（FWHM）約為 20 nm，相當窄。光譜顯示無明顯嘅二次峰，確保純紅色。

5. 機械封裝資訊

5.1 封裝尺寸

器件係一個 3.0 mm × 3.0 mm 嘅表面貼裝封裝，總高度 0.55 mm。頂部表面係光學透明矽膠，底部有一個金屬焊盤用於熱同電氣連接。極性由一角嘅缺口表示（陰極）。

5.2 推薦嘅焊接墊片圖案

為達到良好嘅熱同電氣性能，推薦嘅 PCB 焊盤圖案：陽極焊盤 2.4 mm × 2.3 mm，陰極焊盤 1.5 mm × 0.65 mm，間隙 0.55 mm。所有尺寸公差 ±0.2 mm。

6. 組裝同焊接指南

6.1 回流焊曲線

LED 兼容標準 SMT 回流焊。最多允許兩次回流焊。推薦嘅曲線參數如下：

• 預熱：150 °C → 200 °C，60–120 秒
• 高於 217 °C 時間（T_L）：最長 60 秒
• 峰值溫度（T_P）：260 °C，保持時間 ≤10 秒（峰值附近 5 °C 內，最長 30 秒）
• 升溫速率：≤3 °C/秒（由 T_Smax到 T_P)
• 降溫速率：≤6 °C/秒
• 從 25 °C 到 T_P嘅總時間：≤8 分鐘

如果兩次回流焊之間相隔超過 24 小時，LED 必須重新烘烤以防潮氣損壞。

6.2 處理同清潔

矽膠封裝較軟；避免對透鏡施加機械壓力。只可使用異丙醇清潔。唔建議超聲波清潔。唔好使用會釋放有機蒸氣嘅粘合劑，因為佢哋可能令矽膠變色。

7. 包裝同訂購資訊

LED 包裝喺防靜電防潮袋入面。每卷 4000 粒。承載帶（8 mm 寬）尺寸：A₀= 3.30 mm、B₀= 3.50 mm、K₀= 0.90 mm。卷盤直徑 180 mm。標籤包括部件號、批次號、分檔代碼、數量同日期。開袋前儲存條件：≤30 °C 且 ≤75% RH，最長 1 年。開袋後，24 小時內使用，或喺 60±5 °C 烘烤 ≥24 小時。

8. 應用說明

8.1 典型應用

呢款紅色 LED 好適合汽車內部照明（儀表板、氛圍燈）同外部照明（尾燈、剎車燈、轉向燈）。佢嘅高亮度同寬視角亦適合一般指示燈同標牌應用，尤其係需要純紅色嘅場合。

8.2 熱管理

由於 LED 嘅光輸出同波長取決於結點溫度，適當嘅散熱好重要。PCB 同額外散熱器嘅熱阻必須設計得令 T_J喺最壞操作條件下低於 150 °C。焊盤應連接到大面積銅層。

8.3 電流降額

當喺高環境溫度下操作時，必須根據焊點溫度 vs. 正向電流曲線降額正向電流。例如，喺 T_s= 100 °C 時，最大允許正向電流約為 200 mA。

9. 技術比較

相比基於 AlGaAs 或 GaAsP 嘅標準紅色 LED，呢款器件所用嘅 AlGaInP 技術提供更高嘅發光效率同更好嘅溫度穩定性。寬闊嘅 120° 視角明顯闊過好多競爭嘅 3.0 mm × 3.0 mm 紅色 LED（通常半角為 90°–100°）。AEC-Q102 認證為汽車應用提供更高嘅可靠性，應力測試比商業級產品更嚴格。

10. 常見問題

Q1：呢款 LED 可以用高過 420 mA 嘅電流嗎？
唔可以。正向電流嘅絕對最大額定值係 420 mA（峰值 700 mA 帶佔空比）。超出呢個限制操作會導致永久損壞。

Q2：呢款 LED 嘅典型使用壽命係幾多？
雖然規格書冇直接畀出，但符合 AEC-Q102 認證嘅 LED 通常有好長嘅使用壽命（>50,000 小時），只要喺額定值內操作並做好散熱。

Q3：我應該點樣處理 ESD 敏感度？
器件額定 2 kV HBM。使用標準 ESD 預防措施：接地腕帶、導電工作枱同防靜電包裝。

Q4：我可以在同一個應用中混合唔同光通量分檔嗎？
混合分檔可能導致可見嘅亮度差異。建議使用單一分檔以獲得均勻外觀，除非應用可以容忍變化。

11. 設計案例

汽車後組合燈（RCL）
一位客戶使用 6 粒 RF-A4E31-R15H-S1 設計咗一個紅色 LED 模塊用於剎車燈。LED 排列成 3 串 2 並（3S2P）以實現 12 V 兼容。每串總電流 350 mA（每粒 LED 175 mA），使用專用恆流驅動器。採用銅芯 PCB（1.6 mm 厚，2 oz 銅）將焊點溫度保持喺 85 °C 以下。模塊通過咗熱衝擊（−40 °C 到 125 °C，1000 次循環）同濕度測試（85 °C/85% RH，1000 小時）而無失效。

12. 工作原理

LED 基於雙異質結構 AlGaInP 活性層，生長喺透明基板（GaAs）上。當施加正向偏壓時，電子同空穴喺活性區域輻射複合，發出能量對應材料帶隙（約 2.0 eV，產生約 620 nm 紅光）嘅光子。EMC 封裝包住晶片並提供透鏡以有效提取光線。熱量通過大型底部焊盤同 PCB 嘅銅跡散發。

13. 技術趨勢同展望

AlGaInP 技術喺效率同熱穩定性方面持續改進。未來趨勢包括通過改進磊晶生長同更好嘅晶片設計（例如圖案化基板）實現更高光通量分檔。對於汽車應用，AEC-Q102 認證嘅採用正成為標準，而呢款 LED 已經符合。小型化（例如 2.0 mm × 2.0 mm 封裝）係持續趨勢，但 3.0 mm × 3.0 mm 喺高功率紅色 LED 中仍然流行，因為佢喺功率處理同光提取面積之間取得平衡。