ALFS3BD-C010001L1-AM LED Datenblatt - SMD-Keramikgehäuse - 960lm @ 1000mA - 5850K Kaltweiß - 120° Abstrahlwinkel - Technisches Dokument

Die ALFS3BD-C010001L1-AM ist eine Hochleistungs-SMD-LED, die speziell für anspruchsvolle Automobilbeleuchtungsanwendungen entwickelt wurde. Sie nutzt ein Keramikgehäuse für überlegene Wärmeableitung und Zuverlässigkeit. Die Komponente erfüllt die strengen Anforderungen der Automobilindustrie, einschließlich der AEC-Q102-Qualifikation, und ist somit für den Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen geeignet. Hauptanwendungen sind Außenbeleuchtungssysteme wie Scheinwerfer (Abblend-/Fernlicht), Tagfahrlichter (DRL) und Nebelscheinwerfer.

1.1 Kernvorteile

Hohe Lichtleistung:

• Erzielt einen typischen Lichtstrom von 960 Lumen bei einem Betriebsstrom von 1000mA und ermöglicht so helle und effiziente Beleuchtungslösungen.Robuste thermische Leistung:
• Das Keramiksubstrat bietet eine exzellente Wärmeableitung mit einem typischen Wärmewiderstand (Sperrschicht zu Lötstelle) von 2,3 K/W, was zur Langzeitstabilität und zum Lumen-Erhalt beiträgt.Automobiltaugliche Zuverlässigkeit:
• Qualifiziert nach AEC-Q102-Standards, gewährleistet die Leistung im automobilen Temperaturbereich (-40°C bis +125°C) und unter Vibration.Umweltkonformität:
• Das Produkt entspricht den Anforderungen von RoHS, REACH und ist halogenfrei (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm).Großer Abstrahlwinkel:
• Ein Abstrahlwinkel von 120 Grad sorgt für eine breite und gleichmäßige Lichtverteilung.2. Vertiefung der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der im Datenblatt spezifizierten elektrischen, optischen und thermischen Schlüsselparameter.

2.1 Lichttechnische und elektrische Kenngrößen

Die Leistung der LED wird unter spezifischen Testbedingungen charakterisiert, typischerweise bei einer Lötstellen-Temperatur (Ts) von 25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 1000mA.

Lichtstrom (Φv):

• Der typische Wert beträgt 960 lm, mit einem Minimum von 800 lm und einem Maximum von 1100 lm. Die Messtoleranz liegt bei ±8%. Es ist entscheidend zu beachten, dass dieser Fluss bei Ts=25°C gemessen wird; der tatsächliche Fluss ist bei höheren Betriebstemperaturen geringer.Durchlassspannung (VF):
• Liegt zwischen einem Minimum von 8,7V und einem Maximum von 11,25V, mit einem typischen Wert von 10V bei 1000mA. Die Binning-Struktur der Durchlassspannung (Gruppen 3A, 3B, 3C) hilft Entwicklern, LEDs mit konsistenten elektrischen Eigenschaften für Multi-LED-Arrays auszuwählen.Durchlassstrom (IF):
• Der absolute Maximalwert beträgt 1500 mA. Der empfohlene Betriebsstrom liegt bei bis zu 1000 mA, muss jedoch basierend auf der Lötstellen-Temperatur gemäß der Derating-Kurve reduziert werden.Farbtemperatur (K):
• Die typische korrelierte Farbtemperatur (CCT) beträgt 5850K, klassifiziert als Kaltweiß. Die Binning-Struktur zeigt einen Bereich von etwa 5180K bis 6680K, was eine Auswahl basierend auf anwendungsspezifischen Farbanforderungen ermöglicht.Abstrahlwinkel (ψ):
• Definiert als 120 Grad, der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke die Hälfte des Spitzenwertes beträgt (ψ = 2φ, wobei φ der Halbwertswinkel ist).2.2 Absolute Maximalwerte und thermische Eigenschaften

Ein Betrieb außerhalb dieser Grenzwerte kann zu dauerhaften Schäden an der Komponente führen.

Sperrschichttemperatur (Tj):

• Die maximal zulässige Sperrschichttemperatur beträgt 150°C. Die Einhaltung eines Tj-Wertes deutlich unter dieser Grenze ist entscheidend für Zuverlässigkeit und Lebensdauer.Verlustleistung (Pd):
• Bewertet mit 16900 mW. Dies ist ein theoretisches Maximum basierend auf thermischen Grenzen; die tatsächlich nutzbare Leistung wird durch die Derating-Kurve bestimmt.Wärmewiderstand (RthJS):
• Es werden zwei Werte angegeben: RthJS_real (typisch 2,3 K/W) und RthJS_el (typisch 1,6 K/W). Der "real"-Wert wird unter realen Betriebsbedingungen (1000mA) gemessen, während der "el"-Wert mit einem niedrigen Messstrom ermittelt wird. Für das thermische Design sollte der RthJS_real-Wert für eine genaue Schätzung der Sperrschichttemperatur verwendet werden.ESD-Empfindlichkeit:
• Die Komponente hält elektrostatischen Entladungen bis zu 8KV stand (Human Body Model, R=1,5kΩ, C=100pF), was auf einen guten inhärenten Schutz hindeutet, dennoch sind sorgfältige Handhabungsverfahren erforderlich.3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in Lichtausbeute und Farbe zu gewährleisten, werden die LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert.

3.1 Lichtstrom-Binning

Für die Kaltweiß-Gruppe wird der Lichtstrom in fünf Kategorien (E1 bis E5) eingeteilt, die jeweils einen Bereich von 60 lm abdecken (z.B. E3: 920-980 lm). Das typische Produkt (960 lm) fällt in Bin E3 oder E4. Das Datenblatt hebt die für diese Artikelnummer verfügbaren spezifischen Bins hervor.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung ist in drei Bins gruppiert: 3A (8,7V - 9,55V), 3B (9,55V - 10,40V) und 3C (10,40V - 11,25V). Die Auswahl von LEDs aus demselben Spannungs-Bin ist für den Stromausgleich in Parallelschaltungen wichtig.

3.3 Farb-Binning (Chromaticität)

Die Farb-Bin-Struktur ist im CIE-1931-Farbraumdiagramm definiert. Das bereitgestellte Diagramm zeigt die ECE-Bin-Struktur für weiße LEDs, wobei der Zielpunkt 5850K innerhalb einer spezifischen viereckigen Region liegt (z.B. wahrscheinlich innerhalb der Bins der Serie 56 oder 60). Der genaue Bin-Code für dieses Bauteil wird durch seine CIE-x- und -y-Koordinaten relativ zu dieser Struktur definiert.

4. Analyse der Leistungskurven

Die Graphen im Datenblatt liefern wichtige Einblicke in das Verhalten der LED unter variierenden Bedingungen.

4.1 IV-Kennlinie und relativer Lichtstrom

Die

Durchlassstrom vs. Durchlassspannung-Kurve zeigt eine nichtlineare Beziehung. Die Spannung steigt mit dem Strom, was Entwickler beim Entwurf der Treiberschaltung berücksichtigen müssen. DieRelative Lichtstrom vs. Durchlassstrom-Kurve ist sublinear; eine Stromerhöhung bringt abnehmende Lichtausbeute bei deutlich mehr erzeugter Wärme. Der Betrieb bei 1000mA scheint ein guter Kompromiss zwischen Ausgangsleistung und Effizienz zu sein.4.2 Temperaturabhängigkeit

Der

Relative Lichtstrom vs. Sperrschichttemperatur-Graph ist entscheidend. Der Lichtstrom nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Bei 100°C beträgt der relative Fluss nur etwa 85% des Wertes bei 25°C. Dies unterstreicht die Bedeutung eines effektiven Wärmemanagementsystems in der Endanwendung. DieRelative Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperatur-Kurve zeigt einen negativen Temperaturkoeffizienten, wobei VF linear mit steigender Temperatur abnimmt. Diese Eigenschaft kann manchmal zur Temperaturerfassung genutzt werden.4.3 Spektrale Verteilung und Farbverschiebung

Die

Relative spektrale Verteilungzeigt einen Peak im blauen Wellenlängenbereich (um 450nm) mit einer breiten, phosphorkonvertierten gelben Emission, typisch für eine weiße LED mit blauem Chip. DieFarbkoordinaten vs. Durchlassstrom- undvs. Sperrschichttemperatur-Graphen zeigen eine minimale Verschiebung (Δx, Δy < 0,02), was auf eine gute Farbstabilität über die Betriebsbedingungen hinweist. Dies ist für die Automobilbeleuchtung, wo Farbkonstanz vorgeschrieben ist, von entscheidender Bedeutung.4.4 Derating-Kurve für den Durchlassstrom

Dies ist wohl der wichtigste Graph für das Systemdesign. Er definiert den maximal zulässigen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Lötstellen-Temperatur (Ts). Zum Beispiel:

Bei Ts = 25°C kann IF 1500 mA betragen (absolutes Maximum).

• Bei Ts = 103°C muss IF auf 1500 mA reduziert werden (erster Punkt der Kurve).
• Bei Ts = 125°C (max. Betriebstemperatur) muss IF auf etwa 823 mA reduziert werden.
• Diese Kurve verknüpft das thermische Design der Leiterplatte und des Kühlkörpers direkt mit dem nutzbaren Treiberstrom und der Lichtausbeute.

Die LED verwendet ein SMD-Keramikgehäuse. Die spezifischen mechanischen Abmessungen, einschließlich Länge, Breite, Höhe und Pad-Positionen, sind in der Zeichnung "Mechanische Abmessungen" detailliert (hier nicht vollständig extrahiert, aber referenziert). Das Gehäuse ist für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungs- und Reflow-Lötprozessen ausgelegt. Das "Empfohlene Lötpad"-Layout wird bereitgestellt, um eine korrekte Lötstellenbildung und optimalen Wärmetransfer vom thermischen Pad der LED zur Leiterplatte sicherzustellen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Datenblatt spezifiziert ein Reflow-Lötprofil mit einer Spitzentemperatur von 260°C. Dies ist eine Standardanforderung für bleifreies (Pb-free) Reflow-Löten. Das Profil umfasst Aufheiz-, Halte-, Reflow- und Abkühlzonen mit spezifischen Zeit- und Temperaturbeschränkungen, um thermischen Schock zu verhindern und zuverlässige Lötstellen zu gewährleisten, ohne das LED-Gehäuse oder interne Materialien (die eine Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe, MSL, von 2 haben) zu beschädigen.

6.2 Anwendungshinweise

ESD-Schutz:

• Obwohl für 8KV HBM ausgelegt, sollten während der Handhabung und Montage Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen befolgt werden.Stromregelung:
• Die LED muss von einer Konstantstromquelle und nicht von einer Konstantspannungsquelle angesteuert werden, um thermisches Durchgehen zu verhindern.Wärmemanagement:
• Ein ordnungsgemäß ausgelegter Wärmeleitpfad von den Lötpads der LED zum Systemkühlkörper ist zwingend erforderlich, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten und die spezifizierte Leistung und Lebensdauer zu erreichen.Schwefelbeständigkeit:
• Das Datenblatt erwähnt Schwefelbeständigkeit, was auf eine gewisse Widerstandsfähigkeit in schwefelhaltigen Umgebungen hindeutet, jedoch kann in stark korrosiven Atmosphären eine zusätzliche Konformalbeschichtung erforderlich sein.7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Scheinwerfer (Abblend-/Fernlicht):

• Erfordert eine präzise Lichtlenkung. Der hohe Lichtstrom und die kleine Lichtquellengröße dieser LED machen sie für Projektor- oder Reflektor-basierte Scheinwerfersysteme geeignet.Tagfahrlicht (DRL):
• Erfordert hohe Effizienz und Zuverlässigkeit. Der Lichtstrom und der große Abstrahlwinkel der LED sind vorteilhaft für die Erstellung markanter DRL-Signaturen.Nebelscheinwerfer:
• Erfordert ein breites, flaches Lichtfeld. Der 120°-Abstrahlwinkel bietet einen guten Ausgangspunkt für Optiken, die für das "Unter-die-Nebel-Schneiden" ausgelegt sind.7.2 Designüberlegungen

Optisches Design:

• Sekundäroptiken (Linsen, Reflektoren) sind fast immer erforderlich, um die rohe LED-Emission in ein geregeltes Lichtfeld gemäß Automobilbeleuchtungsstandards (SAE, ECE) zu formen.Elektrisches Design:
• Verwenden Sie einen Konstantstrom-LED-Treiber, der bis zu 1000mA (oder den basierend auf der thermischen Analyse reduzierten Strom) liefern kann und eine Ausgangsspannung aufweist, die höher ist als die maximale VF der LED-Kette. Berücksichtigen Sie Dimmfunktionalität (PWM) für DRL/Positionslichtanwendungen.Thermisches Design:
• Dies ist von größter Bedeutung. Verwenden Sie eine Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) oder eine Standard-FR4-Leiterplatte mit Wärmeleit-Vias unter dem thermischen Pad der LED, die mit einer großen Kupferebene oder einem externen Kühlkörper verbunden sind. Führen Sie thermische Simulationen durch, um die Lötstellen-Temperatur (Ts) unter Worst-Case-Umgebungsbedingungen vorherzusagen.Bin-Auswahl:
• Für Anwendungen, die ein einheitliches Erscheinungsbild erfordern (z.B. mehrere LEDs in einem DRL-Streifen), geben Sie enge Bins für Lichtstrom und Farbkoordinaten an.8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

8.1 Warum erreicht meine LED im Prototyp nicht die angegebenen 960 Lumen?

Die 960 lm-Bewertung gilt bei Ts=25°C und IF=1000mA. In einer realen Anwendung ist die Lötstellen-Temperatur wahrscheinlich viel höher, was den effektiven Fluss reduziert. Messen oder schätzen Sie Ihre tatsächliche Ts und konsultieren Sie den Graphen "Relativer Lichtstrom vs. Sperrschichttemperatur", um die erwartete Ausgangsleistung zu ermitteln. Stellen Sie außerdem sicher, dass Ihr Treiber den korrekten Strom liefert.

8.2 Kann ich diese LED mit 1500mA für maximale Helligkeit betreiben?

Sie können sie nur mit 1500mA betreiben, wenn Sie garantieren können, dass die Lötstellen-Temperatur (Ts) bei oder unter 25°C liegt, was in einem geschlossenen Gehäuse praktisch unmöglich ist. Sie müssen die Derating-Kurve verwenden. Bei einer realistischeren Ts von 80°C ist der maximal zulässige Strom deutlich niedriger (basierend auf Kurveninterpolation etwa 1150-1200mA).

8.3 Wie sind die beiden unterschiedlichen Wärmewiderstandswerte zu interpretieren?

Verwenden Sie

RthJS_real (typisch 2,3 K/W)für Ihre thermischen Berechnungen. Dieser Wert wird unter realistischer Betriebsleistung (1000mA) gemessen und berücksichtigt temperaturabhängige Änderungen der Materialeigenschaften. RthJS_el wird mit einem kleinen Signal gemessen und repräsentiert einen Best-Case-, Niedrigleistungs-Szenario, das nicht repräsentativ für den tatsächlichen Einsatz ist.8.4 Ist ein Kühlkörper immer erforderlich?

Für diese Leistungsklasse (etwa 10W elektrische Eingangsleistung bei 1000mA) ist in einer Automobilumgebung fast immer ein Kühlkörper erforderlich. Der primäre Wärmeleitpfad führt durch die Lötpads in die Leiterplatte. Die Leiterplatte selbst muss als Teil des Kühlkörpers ausgelegt sein, was oft einen Metallkern oder einen angebrachten Aluminiumkühlkörper erfordert.

For this power level (approximately 10W electrical input at 1000mA), a heatsink is almost always necessary in an automotive environment. The primary thermal path is through the solder pads into the PCB. The PCB itself must be designed as part of the heatsink, often requiring a metal core or an attached aluminum heatsink.