ALFS1G-C0 LED Datenblatt - SMD-Keramikgehäuse - 400lm @1000mA - 3,3V - 120° Abstrahlwinkel - Automotive-Qualität

1. Produktübersicht

Die ALFS1G-C0 Serie repräsentiert eine hochleistungsfähige, oberflächenmontierbare LED-Komponente, die für anspruchsvolle Automotive-Beleuchtungsanwendungen entwickelt wurde. Das Bauteil ist in einem robusten Keramikgehäuse untergebracht, das eine überlegene Wärmeableitung und Zuverlässigkeit bietet – essentielle Eigenschaften für die rauen Betriebsumgebungen in Fahrzeugen. Der primäre Fokus des Designs liegt auf der Bereitstellung einer hohen Lichtausbeute mit konsistenter Leistung über einen weiten Temperaturbereich, was es zu einer geeigneten Wahl für sicherheitskritische Außenbeleuchtungsfunktionen macht.

Die zentralen Vorteile dieser LED umfassen ihren hohen typischen Lichtstrom von 400 Lumen bei einem Betriebsstrom von 1000mA, einen weiten Abstrahlwinkel von 120° für eine ausgezeichnete Lichtverteilung sowie die Einhaltung strenger Automotive-Industriestandards. Sie ist speziell auf den Markt für Automotive-Außenbeleuchtung ausgerichtet, einschließlich Anwendungen, bei denen Haltbarkeit, Langlebigkeit und Leistungsstabilität nicht verhandelbar sind.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Fotometrische und elektrische Kenngrößen

Die wesentlichen Betriebsparameter definieren den Leistungsbereich der LED. Der Durchlassstrom (I_F) hat einen typischen Betriebspunkt von 1000mA, mit einem Minimum von 50mA und einem absoluten Maximalwert von 1500mA. Ein Betrieb unterhalb von 50mA wird nicht empfohlen. Der Lichtstrom (Φ_v) wird mit 360 lm (Min), 400 lm (Typ) und 500 lm (Max) spezifiziert, wenn sie mit 1000mA betrieben wird, gemessen bei einer Lötpad-Temperatur von 25°C mit einer Messtoleranz von ±8%.

Die Durchlassspannung (V_F) liegt im Bereich von 2,90V bis 3,80V, mit einem typischen Wert von 3,30V bei 1000mA (±0,05V Toleranz). Dieser Parameter ist entscheidend für das Treiberdesign und die Berechnung der Verlustleistung. Die korrelierte Farbtemperatur (CCT) für die Kaltweiß-Variante liegt unter typischen Bedingungen zwischen 5180K und 6893K.

2.2 Thermische Kenngrößen und Absolute Maximalwerte

Das thermische Management ist entscheidend für die Langlebigkeit der LED. Der thermische Widerstand vom Chip zum Lötpunkt (R_thJS) wird mit zwei Werten spezifiziert: 4,0 K/W (Typ) / 4,4 K/W (Max) für die reale Bedingung und 3,0 K/W (Typ) / 3,4 K/W (Max) für die elektrische Messbedingung. Die maximal zulässige Sperrschichttemperatur (T_J) beträgt 150°C.

Die Absolute Maximalwerte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Dazu gehören eine maximale Verlustleistung (P_d) von 5700 mW, ein Betriebstemperaturbereich (T_opr) von -40°C bis +125°C und ein Lagertemperaturbereich (T_stg) von -40°C bis +125°C. Das Bauteil hält einer ESD (HBM) von bis zu 8 kV und einer Reflow-Löttemperatur von 260°C stand.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden die LEDs anhand von Schlüsselparametern in Bins sortiert.

3.1 Lichtstrom-Binning

Für die Kaltweiß-Version sind Lichtstrom-Bins von Gruppe C4 bis C9 definiert. Jedes Bin deckt einen spezifischen Lichtstrombereich ab, zum Beispiel deckt Bin C5 380-400 lm ab und Bin C6 400-425 lm, alle gemessen beim typischen Durchlassstrom mit einem 25ms-Puls. Dies ermöglicht es Designern, LEDs mit der für ihre Anwendung erforderlichen Helligkeit auszuwählen.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung ist in drei Gruppen eingeteilt: 1A (2,90V - 3,20V), 1B (3,20V - 3,50V) und 1C (3,50V - 3,80V). Das Binning nach Spannung hilft bei der Auslegung konsistenterer Treiberschaltungen und beim Management der thermischen Last über mehrere LEDs in einem Array.

3.3 Farbkoordinaten-Binning (Kaltweiß)

Die Farbcharakteristika werden unter Verwendung der CIE-1931-Farbtafelkoordinaten (x, y) definiert. Das Datenblatt enthält eine detaillierte Bin-Struktur-Tabelle und -Karte für Kaltweiß-LEDs. Die Bins sind mit Codes wie 64A, 64B, 60A usw. bezeichnet, die jeweils einen spezifischen viereckigen Bereich auf der CIE-Farbtafel repräsentieren. Beispielsweise deckt Bin 64A Koordinaten innerhalb der durch (0,3109, 0,3382), (0,3161, 0,3432), (0,3169, 0,3353) und (0,3120, 0,3306) definierten Grenzen ab, was einem Referenzbereich für die korrelierte Farbtemperatur entspricht. Dieses präzise Binning gewährleistet eine enge Farbkonsistenz, die für die Automotive-Beleuchtung, bei der die Farbabstimmung zwischen mehreren Lichtquellen wichtig ist, von entscheidender Bedeutung ist.

4. Analyse der Kennlinien

Die bereitgestellten Diagramme bieten tiefe Einblicke in das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kennlinie)

Das Diagramm zeigt eine nichtlineare Beziehung, typisch für LEDs. Die Durchlassspannung steigt mit dem Strom, beginnend bei etwa 2,7V bei sehr niedrigen Strömen und erreicht etwa 3,5V beim maximalen Nennstrom von 1500mA. Diese Kurve ist wesentlich für die Auswahl der geeigneten strombegrenzenden Treibertopologie.

4.2 Relativer Lichtstrom vs. Durchlassstrom

Die Lichtausbeute steigt unterlinear mit dem Strom. Während die Ausbeute von 50mA auf 1000mA signifikant ansteigt, nimmt der relative Zuwachs ab, wenn sich der Strom dem Maximalwert nähert, was auf einen verringerten Wirkungsgrad bei höheren Strömen aufgrund der erhöhten thermischen Belastung hinweist.

4.3 Thermische Kennlinien

DasDiagramm "Relativer Lichtstrom vs. Sperrschichttemperatur"demonstriert thermisches Quenching. Wenn die Sperrschichttemperatur von -40°C auf 150°C ansteigt, nimmt der relative Lichtstrom ab. Bei 100°C beträgt die Ausbeute etwa 85-90% ihres Wertes bei 25°C, was die kritische Notwendigkeit einer effektiven Wärmeableitung in Hochleistungsanwendungen unterstreicht.

DasDiagramm "Relative Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperatur"zeigt, dass V_Flinear mit steigender Temperatur abnimmt (ein negativer Temperaturkoeffizient), was ein Merkmal von Halbleiter-Bandlückenänderungen ist. Diese Eigenschaft kann manchmal für die indirekte Temperaturüberwachung genutzt werden.

DieDiagramme zur Farbverschiebungzeigen, dass sowohl der Durchlassstrom als auch die Sperrschichttemperatur kleine, aber messbare Verschiebungen in den CIE-x- und -y-Koordinaten verursachen. Diese Verschiebungen müssen in farbkritischen Anwendungen berücksichtigt werden.

4.4 Durchlassstrom-Derating und Pulsbetrieb

DieDurchlassstrom-Derating-Kurveist entscheidend für das Zuverlässigkeitsdesign. Sie gibt den maximal zulässigen kontinuierlichen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Lötpad-Temperatur (T_S) vor. Zum Beispiel beträgt bei einer T_Svon 110°C der maximale I_F1500mA. Bei der maximal zulässigen T_Svon 125°C wird der maximale I_Fauf 1200mA reduziert. Der Betrieb innerhalb dieser Kurve ist zwingend erforderlich, um Überhitzung und vorzeitigen Ausfall zu verhindern.

DasDiagramm zur Pulsbelastbarkeitzeigt, dass die LED für sehr kurze Pulsdauern (z.B. Mikrosekunden bis Millisekunden) bei verschiedenen Tastverhältnissen Ströme deutlich über dem DC-Maximalwert aushalten kann. Dies ist relevant für gepulste Betriebsarten, wie sie manchmal in Sensorik oder Kommunikation verwendet werden.

5. Mechanische Daten, Verpackung & Montageinformationen

5.1 Mechanische Abmessungen und Lötpad-Design

Die LED verwendet ein oberflächenmontierbares Keramikgehäuse. Während die genauen Abmessungen im Auszug nicht angegeben sind, enthält das Datenblatt dedizierte Abschnitte fürZeichnungen der mechanischen Abmessungenund dasempfohlene Lötpad-Layout. Die Einhaltung der empfohlenen Pad-Geometrie ist entscheidend für das Erreichen zuverlässiger Lötstellen, einen ordnungsgemäßen Wärmetransport zur Leiterplatte und die Gewährleistung mechanischer Stabilität.

5.2 Reflow-Lötprofil und Vorsichtsmaßnahmen

Ein spezifischesReflow-Lötprofilwird bereitgestellt, mit einer Spitzentemperatur von 260°C. Die Einhaltung dieses Profils ist wesentlich, um thermische Schäden am LED-Gehäuse oder den internen Die-Attach-Materialien zu vermeiden. DerAbschnitt "Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung"enthält wahrscheinlich wichtige Handhabungs-, Lagerungs- und Montagerichtlinien, um ESD-Schäden, Feuchtigkeitsaufnahme (MSL 2) und mechanische Belastung zu verhindern.

5.3 Verpackungsinformationen

DerAbschnitt "Verpackungsinformationen"detailliert, wie die LEDs geliefert werden (z.B. Band- und Spulenspezifikationen), was für automatisierte Montageprozesse notwendig ist.

6. Anwendungsrichtlinien und Design-Überlegungen

6.1 Zielanwendungen

Die primär aufgeführten Anwendungen sind allesamt Automotive-Außenbeleuchtung: Scheinwerfer (Fernlicht, Abblendlicht), Tagfahrlicht (DRL) und Nebelscheinwerfer. Diese Anwendungen erfordern hohe Zuverlässigkeit, eine breite Betriebstemperaturtoleranz und robuste Leistung gegenüber Umwelteinflüssen wie Vibration und Feuchtigkeit.

6.2 Kritische Design-Aspekte

• Thermisches Design:Der niedrige R_thJSdes Keramikgehäuses ist vorteilhaft, aber ein leistungsfähiger Wärmeleitpfad von den Lötpads zum Systemkühlkörper (z.B. Metallkern-Leiterplatte oder aktive Kühlung) ist zwingend erforderlich, um die Sperrschichttemperatur niedrig zu halten, insbesondere bei Betrieb mit hohen Strömen. Verwenden Sie die Derating-Kurve als Designgrenze.
• Treiberschaltung:Ein Konstantstromtreiber ist erforderlich, um eine stabile Lichtausgabe zu gewährleisten und thermisches Durchgehen zu verhindern. Der Treiber muss so ausgelegt sein, dass er den Durchlassspannungs-Bin-Bereich abdeckt und den notwendigen Strom bis zu 1500mA bereitstellt.
• Optisches Design:Der 120°-Abstrahlwinkel eignet sich gut für die Erzeugung breiter, gleichmäßiger Ausleuchtungsmuster. Sekundäroptik (Linsen, Reflektoren) wird benötigt, um den Lichtkegel für spezifische Anwendungen wie Scheinwerfer-Abschattungen oder DRL-Signaturen zu formen.
• Umweltrobustheit:Das Produkt entspricht den Anforderungen für Schwefelrobustheit (Klasse A1), halogenfrei sowie RoHS/REACH-Standards, was für die Automotive- und andere regulierte Branchen wesentlich ist. Designer sollten sicherstellen, dass die gesamte Baugruppe (Leiterplatte, Lot, Konformalbeschichtung) komplementäre Standards erfüllt.

7. Technischer Vergleich und Differenzierung

Während ein direkter Vergleich mit anderen Produkten nicht im Datenblatt enthalten ist, können die wesentlichen Unterscheidungsmerkmale dieser LED abgeleitet werden. Die Kombination aus einemKeramikgehäuse(überlegene thermische Leistung und Zuverlässigkeit gegenüber Kunststoffgehäusen),AEC-Q102-Qualifikation(Automotive-Zuverlässigkeitstests),hohem Lichtstrombei einem Standard-Betriebsstrom von 1000mA unddetailliertem Binningsowohl für Lichtstrom als auch Farbe platziert dieses Bauteil im Hochzuverlässigkeitssegment für Automotive-Beleuchtung. Seine 8kV-ESD-Festigkeit und Schwefelbeständigkeit erhöhen seine Eignung für raue Umgebungen weiter.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED dauerhaft mit 1500mA betreiben?

A: Nur, wenn Sie garantieren können, dass die Lötpad-Temperatur (T_S) bei oder unter 110°C liegt, gemäß der Derating-Kurve. Bei höheren Pad-Temperaturen muss der Strom reduziert werden. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb ist es ratsam, für einen typischen Strom von 1000mA oder weniger zu dimensionieren.

F: Was bedeutet MSL 2?

A: Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe 2. Dies bedeutet, dass die verpackte LED bis zu einem Jahr in einer trockenen Umgebung (<60% r.F.) gelagert werden kann. Vor dem Reflow-Löten muss die Verpackung, wenn sie länger als ihre Bodenlebensdauer Umgebungsbedingungen ausgesetzt war, getrocknet (gebacken) werden, um Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning"-Schäden während des Reflow zu verhindern.

F: Wie interpretiere ich Farb-Bins wie 64A oder 60B?

A: Dies sind Codes für spezifische Regionen auf der CIE-Farbtafel. Sie müssen den Bin-Code mit der bereitgestellten Tabelle und Karte abgleichen, um das genaue Viereck der CIE-x,y-Koordinaten zu finden, in das die Farbe der LED fallen wird. Dies gewährleistet Farbkonsistenz bei der Verwendung mehrerer LEDs.

F: Warum gibt es einen Mindeststrom von 50mA?

A: Der Betrieb bei extrem niedrigen Strömen kann zu instabiler oder ungleichmäßiger Lichtemission führen. Das spezifizierte Minimum stellt sicher, dass die LED in einem stabilen Bereich ihrer Leistungscharakteristik arbeitet.

9. Funktionsprinzipien und Trends

9.1 Grundlegendes Funktionsprinzip

Dies ist eine Festkörper-Leuchtdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die ihre Bandlückenspannung übersteigt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Halbleiterbereich und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifischen Materialien und die Struktur der Halbleiterschichten bestimmen die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts. Das Keramikgehäuse dient primär als robustes mechanisches Gehäuse und, entscheidend, als effizienter Wärmeleiter, um die am Halbleiterübergang erzeugte Wärme (aufgrund nichtstrahlender Rekombination und elektrischen Widerstands) zur Leiterplatte und zum Kühlkörper abzuführen.

9.2 Branchentrends

Die Entwicklung von LEDs wie der ALFS1G-C0 spiegelt wichtige Trends in der Automotive-Beleuchtung wider: den Wechsel von traditionellen Halogen- und HID-Quellen hin zu vollständig festkörperbasierten LED-Leuchten für höhere Effizienz, längere Lebensdauer und Designflexibilität. Es gibt einen kontinuierlichen Druck in Richtung höherer Lichtausbeute (mehr Lumen pro Watt), verbesserter thermischer Management-Gehäuse (wie fortschrittliche Keramiken), engerem Binning für Farbe und Lichtstrom für bessere Gleichmäßigkeit sowie verbesserten Zuverlässigkeitsstandards (AEC-Q102, Schwefelbeständigkeit), um den 10- bis 15-jährigen Lebensdauererwartungen von Automotive-Systemen gerecht zu werden. Darüber hinaus ist die Integration mehrerer Funktionen (z.B. adaptives Fernlicht) in kompakte LED-Module ein wachsender Trend.