Table of Contents
- 1. 產品概述
- 1.1 產品特色
- 1.2 應用領域
- 2. 技術規格
- 2.1 電氣與光學特性（在 Ts=25°C, IF=350mA 條件下）
- 2.2 絕對最大額定值
- 2.3 Bin 範圍（於 IF=350mA 條件下）
- 2.4 典型光學特性曲線
- 2.4.1 順向電壓 vs. 順向電流
- 2.4.2 順向電流 vs. 相對強度
- 2.4.3 焊接溫度 vs. 相對強度
- 2.4.4 輻射模式
- 2.4.5 光譜分佈
- 3. 機械資訊
- 3.1 封裝尺寸
- 3.2 建議焊接圖案
- 3.3 極性識別
- 4. 包裝資訊
- 4.1 包裝規格
- 4.2 標籤資訊
- 4.3 儲存條件
- 5. 焊接指南
- 5.1 迴流焊曲線
- 5.2 手工焊接
- 5.3 注意事項
- 6. 應用與設計考量
- 6.1 熱管理
- 6.2 ESD 防護
- 6.3 化學相容性
- 6.4 電路設計
- 7. 可靠性與品質保證
- 7.1 可靠性測試項目
- 7.2 失效判定準則
- 8. 原理與技術發展
- 8.1 工作原理
- 8.2 發展趨勢
- LED 規格術語
- 光電性能
- 電氣參數
- Thermal Management & Reliability
- Packaging & Materials
- Quality Control & Binning
- Testing & Certification
1. 產品概述
RF-A4E27-R22H-S4 是一款高效能紅光 LED，專為汽車內外照明應用所設計。它採用 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）半導體技術，以實現高效率的紅光發射，主波長範圍為 617.5nm 至 627.5nm。該元件封裝於尺寸為 2.75mm x 2.0mm x 0.6mm 的緊湊型 EMC（環氧樹脂模塑料）封裝中，可實現輕薄設計。主要特點包括極寬的視角（120 度）、相容於標準 SMT 組裝製程，並符合車用級分立半導體的 AEC-Q102 應力測試認證。此 LED 亦符合 RoHS 規範，且濕度敏感等級為 2（MSL2），適用於高可靠性應用。
1.1 產品特色
- 採用EMC封裝，提供穩固的機械與散熱效能。
- 極寬120°發光角度，實現均勻的光線分佈。
- 適用於所有SMT組裝與焊接製程。
- 提供編帶與捲盤包裝（4000件/捲）。
- 濕度敏感等級：第2級（依據JEDEC標準）。
- 符合RoHS規範並通過AEC-Q102認證。
1.2 應用領域
- 汽車內部照明（例如：車頂燈、氛圍燈）。
- 汽車外部照明（例如：尾燈、煞車燈、方向燈）。
- 其他需要高可靠度與廣視角的一般照明應用。
2. 技術規格
2.1 電氣與光學特性（在 Ts=25°C, IF=350mA 條件下）
| 參數 | 符號 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|
| 順向電壓 | VF | 1.8 | — | 2.4 | V |
| 逆向電流 | IR | — | — | — | μA |
| 光通量 | Φ | 37 | — | 55.3 | lm |
| 主波長 | Wd | 617.5 | — | 627.5 | nm |
| 視角 | 2θ1/2 | — | 120 | — | deg |
| 熱阻 | RTHJ-S | — | 20 | — | K/W |
正向電壓在350mA下測量，公差為±0.1V。本產品不適用於反向操作。光通量公差為±10%。主波長公差為±0.005（針對色度座標）。所有測量均在Refond標準化測試環境下進行。
2.2 絕對最大額定值
| 參數 | 符號 | 額定值 | 單位 |
|---|---|---|---|
| 功率耗散 | PD | 1200 | mW |
| 順向電流 | IF | 500 | mA |
| 峰值順向電流（1/10 工作週期，0.1ms） | IFP | 700 | mA |
| 反向電壓 | VR | 非設計用於反向操作 | V |
| 靜電放電 (HBM) | ESD | 8000 | V |
| 工作溫度 | TOPR | -40 至 +105 | °C |
| 儲存溫度 | TS | -40 至 +105 | °C |
| 接面溫度 | TJ | 125 | °C |
務必絕對不要超過這些限制。順向電流應根據焊接溫度進行降額使用，以確保接面溫度低於125°C。此元件可承受8000V ESD (HBM)，良率超過90%；然而，在操作過程中仍須採取適當的ESD防護措施。
2.3 Bin 範圍（於 IF=350mA 條件下）
產品依指定的順向電壓、光通量及主波長分檔出貨，以確保生產批次內的一致性。
- 順向電壓分檔： B1 (1.8-1.9V)、B2 (1.9-2.0V)、C1 (2.0-2.1V)、C2 (2.1-2.2V)、D1 (2.2-2.3V)、D2 (2.3-2.4V)。
- 光通量分檔： NA (37-40.9 lm)、NB (40.9-45.3 lm)、OA (45.3-50 lm)、OB (50-55.3 lm)。
- 主波長區間： D2 (617.5-620nm), E1 (620-622.5nm), E2 (622.5-625nm), F1 (625-627.5nm).
2.4 典型光學特性曲線
以下曲線有助於了解LED在各種條件下的性能表現：
2.4.1 順向電壓 vs. 順向電流
順向電壓會隨著電流增加而上升，呈現典型的二極體特性。在350mA時，VF約為2.0-2.1V。曲線顯示在該電流範圍內，電壓從1.8V線性上升至2.4V。
2.4.2 順向電流 vs. 相對強度
相對發光強度隨順向電流增加而上升。在350mA時，強度約為100%。由於熱效應限制，不建議將電流提升至超過500mA。
2.4.3 焊接溫度 vs. 相對強度
較高的焊接溫度會降低光輸出。例如，在105°C時，相對發光強度會下降至約25°C時數值的60%。
2.4.4 輻射模式
此LED具有寬廣的類朗伯輻射模式，半形角為120°，可在廣闊區域內提供均勻照明。
2.4.5 光譜分佈
峰值發射位於620-630nm的紅光區域，具有AlGaInP元件的典型窄光譜寬度。
3. 機械資訊
3.1 封裝尺寸
LED封裝尺寸為2.75mm（長）× 2.00mm（寬）× 0.60mm（高）。俯視圖顯示發光面積為1.57mm × 2.00mm。底視圖顯示兩個陰極/陽極焊盤，尺寸分別為0.48mm × 1.60mm與0.54mm × 1.25mm，與極性標記一致。除非另有標註，所有尺寸公差為±0.2mm。
3.2 建議焊接圖案
為確保良好的散熱效果與機械強度，建議採用特定的PCB焊盤佈局。該佈局包含兩個間距為1.70mm的矩形焊盤，以及額外的散熱焊盤。焊盤尺寸分別為0.70mm × 1.10mm與0.72mm × 0.55mm。
3.3 極性識別
陽極與陰極已標示於封裝上。從底部視圖可清楚看到極性指示。組裝時務必小心對齊LED的方向。
4. 包裝資訊
4.1 包裝規格
LED以編帶與捲盤包裝供貨，每捲4000顆。承載帶的標準間距為4.0mm，捲盤直徑為180mm，輪轂直徑為60mm。每捲皆密封於防潮袋中，內含乾燥劑與濕度指示卡。
4.2 標籤資訊
標籤包含料號 (RF-A4E27-R22H-S4)、規格編號、批號、分 bin 碼、光通量 bin、色度 bin、順向電壓 bin、波長代碼、數量及日期代碼。
4.3 儲存條件
在打開防潮袋前，LED 應儲存在 ≤30°C 及 ≤75% RH 的環境中，自製造日起最長可存放 1 年。打開後，LED 應在 ≤30°C 及 ≤60% RH 的條件下於 24 小時內使用。若儲存時間超過 24 小時，使用前需在 60±5°C 下烘烤 ≥24 小時。
5. 焊接指南
5.1 迴流焊曲線
僅允許兩次迴流焊循環。建議的曲線包含：升溫速率 ≤3°C/s、預熱 150-200°C 持續 60-120s、高於 217°C 的時間 ≤60s、峰值溫度 260°C 且最長持續時間 10s，以及冷卻速率 ≤6°C/s。從 25°C 升至峰值的總時間不得超過 8 分鐘。
5.2 手工焊接
若需進行手工焊接，請使用烙鐵頭溫度 ≤300°C 的烙鐵，焊接時間少於 3 秒，且僅操作一次。
5.3 注意事項
- 焊接期間或之後，請勿對矽膠透鏡施加機械應力。
- 焊接前後，請避免彎曲 PCB。
- 迴流焊接後，請勿使用快速冷卻。
- 請使用合適的取放吸嘴，以避免損壞柔軟的矽膠表面。
6. 應用與設計考量
6.1 熱管理
由於LED的效能會隨著接面溫度升高而衰減，因此充分的散熱至關重要。從接點到焊點的熱阻為20K/W。設計人員應確保焊點溫度不超過降額曲線，以使Tj保持在125°C以下。
6.2 ESD 防護
雖然此LED可承受8000V HBM，但在操作與組裝過程中仍必須進行ESD防護。請使用接地工作檯、導電墊與防靜電手環。
6.3 化學相容性
避免接觸含硫化合物（≤100ppm）、溴（≤900ppm）、氯（≤900ppm）及總滷素（≤1500ppm）。周圍材料釋出的VOCs可能導致矽膠變色及光輸出衰減。若需清潔，建議使用異丙醇。
6.4 電路設計
務必加入限流電阻以防止電流過大。順向電壓因分檔而異，請據此選擇適當的電阻值。此LED不適用於逆向偏壓。
7. 可靠性與品質保證
7.1 可靠性測試項目
| 測試項目 | 條件 | 時間/次數 | 允收/拒收 |
|---|---|---|---|
| 迴流焊 | 260°C, 10s | 2次 | 0/1 |
| 熱衝擊 | -40°C 至 +125°C，停留15分鐘，轉移10秒 | 1000次循環 | 0/1 |
| 高溫儲存 | 125°C | 1000 hrs | 0/1 |
| 低溫儲存 | -40°C | 1000 hrs | 0/1 |
| 壽命測試 | 25°C, IF=350mA | 1000 hrs | 0/1 |
| 高溫高濕壽命測試 | 85°C/85%RH, IF=350mA | 1000 hrs | 0/1 |
| 高溫高濕儲存 | 85°C/85%RH | 1000 hrs | 0/1 |
7.2 失效判定準則
測試後，若LED的正向電壓超過規格上限（U.S.L）的1.1倍、逆向電流超過U.S.L的2.0倍，或光通量低於規格下限（L.S.L）的0.7倍，則判定該LED為失效。U.S.L與L.S.L的數值依產品規格書定義。
8. 原理與技術發展
8.1 工作原理
此紅色LED採用生長於基板上的AlGaInP異質結構。當施加正向偏壓時，電子與電洞在主動區複合，發出紅光波段的光子。峰值波長由半導體層的組成決定。EMC封裝提供保護與高效的熱傳導。
8.2 發展趨勢
車用照明正朝向更高效率、更小體積與更高可靠性的方向發展。具備AEC-Q102認證的LED（如RF-A4E27-R22H-S4）能滿足車用環境的嚴格要求。未來趨勢包括進一步微型化、更高的每瓦流明輸出，以及透過先進封裝技術改善熱性能。
LED 規格術語
LED技術術語完整說明
光電性能
| 術語 | 單位/表示方式 | 簡易說明 | 重要性說明 |
|---|---|---|---|
| 發光效率 | lm/W（每瓦流明數） | 每瓦電力的光輸出，數值越高代表越節能。 | 直接決定能源效率等級與電費成本。 |
| 光通量 | lm（流明） | 光源發出的總光量，一般稱為「亮度」。 | 判斷光線是否足夠明亮。 |
| 視角 | °（度），例如 120° | 光強度降至一半時的角度，決定光束寬度。 | 影響照明範圍與均勻度。 |
| CCT（色溫） | K（克氏溫標），例如 2700K/6500K | 光的冷暖感，數值越低偏黃/暖，數值越高偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| CRI / Ra | 無單位，0–100 | 還原物體色彩的能力，Ra≥80即為良好。 | 影響色彩真實度，適用於商場、博物館等高需求場所。 |
| SDCM | MacAdam 橢圓階數，例如「5-step」 | 色彩一致性指標，數值越小代表色彩越一致。 | 確保同一批 LED 的顏色均勻一致。 |
| 主波長 | nm（奈米），例如 620nm（紅色） | 對應彩色 LED 顏色的波長。 | 決定紅、黃、綠單色LED的色調。 |
| 光譜分佈 | 波長對強度曲線 | 顯示各波長的強度分佈。 | 影響演色性與品質。 |
電氣參數
| 術語 | 符號 | 簡易說明 | 設計考量 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓 | Vf | 點亮LED所需的最低電壓，類似「啟動門檻」。 | 驅動器電壓必須 ≥ Vf，串聯LED時電壓會疊加。 |
| 順向電流 | If | LED正常運作時的電流值。 | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| 最大脈衝電流 | Ifp | 短時間可承受的峰值電流，用於調光或閃爍控制。 | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| 反向電壓 | Vr | LED 可承受的最大逆向電壓，超過可能導致崩潰。 | 電路必須防止逆向連接或電壓突波。 |
| 熱阻 | Rth (°C/W) | 從晶片到焊點的熱傳導阻抗，數值越低越好。 | 高熱阻抗需要更強的散熱措施。 |
| ESD 耐受度 | V (HBM)，例如 1000V | 承受靜電放電的能力，數值越高代表越不易受損。 | 生產過程中需採取防靜電措施，尤其是對靜電敏感的LED。 |
Thermal Management & Reliability
| 術語 | 關鍵指標 | 簡易說明 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 接面溫度 | Tj (°C) | LED晶片內部的實際運作溫度。 | 每降低10°C可能使壽命延長一倍；過高則會導致光衰與色偏。 |
| 光通量衰減 | L70 / L80 (小時) | 亮度衰減至初始值70%或80%所需的時間。 | 直接定義LED的「使用壽命」。 |
| 流明維持率 | %（例如70%） | 經過一段時間後保留的亮度百分比。 | 表示長期使用下的亮度保持能力。 |
| 色偏 | Δu′v′ 或 MacAdam 橢圓 | 使用期間的色彩變化程度 | 影響照明場景中的色彩一致性 |
| 熱老化 | 材料劣化 | 長期高溫導致的劣化 | 可能造成亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
Packaging & Materials
| 術語 | 常見類型 | 簡易說明 | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC, PPA, Ceramic | 保護晶片的封裝材料，提供光學/熱介面。 | EMC：耐熱性佳、成本低；Ceramic：散熱更好、壽命更長。 |
| 晶片結構 | 正裝、覆晶 | 晶片電極排列方式。 | 覆晶：散熱更好、效率更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋藍光晶片，將部分光轉換為黃光/紅光，混合後形成白光。 | 不同螢光粉會影響效率、色溫（CCT）與演色性指數（CRI）。 |
| 透鏡/光學元件 | 平面、微透鏡、TIR | 控制光線分佈的表面光學結構。 | 決定視角與光線分佈曲線。 |
Quality Control & Binning
| 術語 | 分檔內容 | 簡易說明 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼範例：2G、2H | 依亮度分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同批次的亮度均勻一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼範例：6W、6X | 依順向電壓範圍分組。 | 有助於驅動器匹配，提升系統效率。 |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | 按色坐標分組，確保範圍緊密。 | 保證色彩一致性，避免燈具內出現色差。 |
| CCT Bin | 2700K、3000K 等 | 按 CCT 分組，每組對應相應的座標範圍。 | 滿足不同場景的 CCT 需求。 |
Testing & Certification
| 術語 | 標準/測試 | 簡易說明 | 重要性 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫下進行長時間點燈，記錄亮度衰減。 | 用於估算LED壽命（搭配TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命估算標準 | 根據LM-80數據估算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學化的壽命預測。 |
| IESNA | Illuminating Engineering Society | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 業界公認的測試基準。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保不含有害物質（鉛、汞）。 | 國際市場准入要求。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能源效率認證 | 照明設備的能源效率與性能認證 | 應用於政府採購、補助計畫，有助提升競爭力 |