ALFS2BD-C0PA07001L1-AM LED-Datenblatt - SMD-Keramikgehäuse - Kaltweiß 5850K / PC-Amber - 260 lm / 160 lm @ 700mA - Automotive-Qualität

1. Produktübersicht

Die ALFS2BD-C0PA07001L1-AM ist eine leistungsstarke, oberflächenmontierbare LED, die speziell für anspruchsvolle Automotive-Außenbeleuchtungsanwendungen entwickelt wurde. Sie gehört zur EL ALFS-Serie und zeichnet sich durch ein robustes SMD-Keramikgehäuse aus, das eine exzellente Wärmeableitung und langfristige Zuverlässigkeit unter rauen Umgebungsbedingungen gewährleistet. Das Bauteil wird in zwei verschiedenen Farbvarianten angeboten: eine Kaltweiß-Variante mit einer typischen Farbtemperatur von 5850K und eine PC (Phosphor Converted) Amber-Variante. Die primären Entwicklungsziele sind die Bereitstellung einer hohen Lichtausbeute, konsistenter Farbperformance und unerschütterlicher Zuverlässigkeit für sicherheitskritische Automotive-Funktionen.

Die Kernvorteile dieser LED umfassen ihre Konformität mit dem strengen AEC-Q102-Qualifikationsstandard für diskrete optoelektronische Halbleiter in Automotive-Anwendungen. Dieser Zertifizierungsprozess validiert die Performance und Lebensdauer der Komponente unter extremen Temperaturen, Feuchtigkeit und mechanischer Belastung. Darüber hinaus erfüllt das Produkt die RoHS-, REACH- und halogenfreien Vorschriften, was es für globale Automobilmärkte mit strengen Umwelt- und Materialbeschränkungen geeignet macht. Ihre Schwefelrobustheit ist ein entscheidendes Merkmal für Anwendungen, die atmosphärischen Schadstoffen ausgesetzt sind, die Standard-LED-Gehäuse korrodieren können.

Der Zielmarkt ist ausschließlich die Automobilindustrie mit Fokus auf Außenbeleuchtungsmodule. Ihre Leistungsmerkmale sind darauf ausgelegt, die hohen Helligkeits- und Zuverlässigkeitsanforderungen moderner Fahrzeugbeleuchtungssysteme zu erfüllen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und Farbkennwerte

Die Leistung der LED wird unter einem Standard-Prüfstrom von 700mA charakterisiert. Die Kaltweiß-Version liefert einen typischen Lichtstrom von 260 Lumen (lm), mit einem Minimum von 220 lm und einem Maximum von 300 lm, was Produktionstoleranzen berücksichtigt. Die PC Amber-Version bietet einen typischen Ausgang von 160 lm, im Bereich von 120 lm bis 200 lm. Der Abstrahlwinkel für beide Farben beträgt breite 120 Grad, was ein breites und gleichmäßiges Lichtverteilungsmuster für Signalgeberfunktionen bietet.

Farbmetriken sind präzise definiert. Die Kaltweiß-Variante hat einen Bereich der korrelierten Farbtemperatur (CCT) von 5180K bis 6680K, zentriert um typische 5850K. Die Farbart der PC Amber-Variante wird durch ihre CIE 1931-Koordinaten spezifiziert: typisch x = 0,57 und y = 0,42. Dies platziert sie fest im Bernstein-Bereich des Farbraums, was für Blinker- und Parklichtanwendungen, für die spezifische Farbvorschriften gelten, wesentlich ist.

2.2 Elektrische und thermische Parameter

Die Durchlassspannung (Vf) für die Kaltweiß-LED bei 700mA beträgt typisch 3,35V, im Bereich von 2,90V bis 3,80V. Die Vf der PC Amber-Version ist vergleichbar. Diese Parameter sind entscheidend für Treiberdesign und Leistungsmanagement. Zwei wichtige Wärmewiderstandswerte werden angegeben: Der reale Wärmewiderstand (Rth JS real) von der Halbleitersperrschicht zum Lötpunkt beträgt typisch 4,6 K/W (max. 9,0 K/W), während der elektrisch ermittelte Wärmewiderstand (Rth JS el) typisch 3,6 K/W (max. 8,0 K/W) beträgt. Der niedrigere elektrische Wert deutet oft auf die Leistungsfähigkeit des Wärmepfads unter Betriebsbedingungen hin, was für die Vorhersage der Sperrschichttemperatur und das Management des Lichtstromerhalts entscheidend ist.

2.3 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Betriebsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Wichtige Grenzwerte sind ein maximaler Durchlassstrom (IF) von 1500 mA, eine maximale Verlustleistung (Pd) von 5700 mW und eine maximale Sperrschichttemperatur (Tj) von 150°C. Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich (Topr) von -40°C bis +125°C ausgelegt, was seine Eignung für Automotive-Umgebungen bestätigt. Es hält einem ESD-Level (Elektrostatische Entladung) von bis zu 8 kV (Human Body Model) stand, was seine Handhabungsrobustheit erhöht. Die maximale Reflow-Löttemperatur beträgt 260°C, was mit Standard-Leiterplattenbestückungsprozessen übereinstimmt.

3. Analyse der Leistungskurven

3.1 Spektrale Verteilung

Die bereitgestellten Diagramme zeigen die relative spektrale Leistungsverteilung für beide Kaltweiß- und PC Amber-LEDs bei 700mA und 25°C. Das Kaltweiß-Spektrum zeigt einen breiten Emissionspeak im blauen Bereich vom LED-Chip, kombiniert mit einer breiteren gelben Phosphor-Emission, die weißes Licht erzeugt. Das PC Amber-Spektrum wird von einem einzelnen, breiten Peak im gelb-bernsteinfarbenen Bereich dominiert, der durch die Phosphor-Konversion resultiert, mit minimaler Blaulicht-Durchlässigkeit, was ideal für reine Bernsteinfarb-Anforderungen ist.

3.2 Strom-Leistungs-Beziehungen

Das Diagramm Durchlassstrom vs. Durchlassspannung zeigt eine sublineare Beziehung, typisch für LEDs. Die Diagramme Relativer Lichtstrom vs. Durchlassstrom zeigen, dass die Lichtausbeute mit dem Strom ansteigt, aber bei höheren Strömen (z.B. über 1000mA) Anzeichen von Sättigung zeigt, wahrscheinlich aufgrund erhöhter thermischer Effekte und Effizienzabfalls. Die Diagramme Farbortverschiebung vs. Durchlassstrom zeigen minimale Änderungen der Farbkoordinaten (ΔCIE x, ΔCIE y) über den Strombereich von 300mA bis 1500mA, was entscheidend ist, um eine konsistente Farbausgabe unter verschiedenen Ansteuerbedingungen, wie z.B. Dimmung, aufrechtzuerhalten.

3.3 Temperaturabhängigkeit

Das Diagramm Relative Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperatur zeigt einen negativen Temperaturkoeffizienten; die Durchlassspannung nimmt linear ab, wenn die Sperrschichttemperatur steigt, was eine Standardeigenschaft von Halbleiterdioden ist. Die Diagramme Relativer Lichtstrom vs. Sperrschichttemperatur sind entscheidend für das thermische Design. Sie zeigen, dass die Lichtausbeute abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur steigt. Für die Kaltweiß-LED beträgt die Ausbeute bei 125°C etwa 85-90 % ihrer Ausbeute bei 25°C. Die PC Amber-Version zeigt ein leicht anderes thermisches Quenching-Verhalten. Effektive Wärmesenken sind daher wesentlich, um die Helligkeit aufrechtzuerhalten. Die Diagramme Farbortverschiebung vs. Sperrschichttemperatur zeigen sehr geringe Verschiebungen, was auf eine gute Farbstabilität über den Betriebstemperaturbereich hinweist.

4. Binning-Informationen

Das Datenblatt enthält einen eigenen Abschnitt für Binning-Informationen (Abschnitt 4 im Inhaltsverzeichnis), obwohl die spezifischen Binning-Kriterien (z.B. Lichtstrom-Bins, Farbart-Bins, Vf-Bins) im bereitgestellten Auszug nicht detailliert sind. Für Automotive-LEDs ist das Binning typischerweise sehr streng. Komponenten werden basierend auf Lichtstrom, Durchlassspannung und Farbkoordinaten (CIE x, y oder CCT und Duv für Weiß) in enge Gruppen sortiert, um Konsistenz und Farbgleichmäßigkeit innerhalb einer Beleuchtungsbaugruppe sicherzustellen. Entwickler müssen die vollständige Binning-Tabelle konsultieren, um das entsprechende Artikelnummer-Suffix auszuwählen, das die Gleichmäßigkeitsanforderungen ihrer spezifischen Anwendung erfüllt.

5. Mechanik, Bestückung und Verpackung

5.1 Mechanische Abmessungen und Lötflächen-Layout

Die mechanische Zeichnung (Abschnitt 7) definiert den exakten physischen Footprint des SMD-Keramikgehäuses, einschließlich Länge, Breite, Höhe und der Position der Wärmesenke und der elektrischen Kontakte. Das empfohlene Lötflächen-Layout (Abschnitt 8) wird bereitgestellt, um das Leiterplattendesign zu leiten. Dieses Layout ist entscheidend, um eine korrekte Lötstellenbildung, elektrische Verbindung und vor allem einen optimalen Wärmetransfer von der Wärmesenke der LED zur Kupferebene der Leiterplatte sicherzustellen. Ein falsches Pad-Design kann die Wärmeableitung stark einschränken, was zu vorzeitigem Ausfall oder reduzierter Lichtausbeute führt.

5.2 Reflow-Löten und Handhabung

Ein Reflow-Lötprofil (Abschnitt 9) wird mit einer Spitzentemperatur von 260°C spezifiziert. Die Einhaltung dieses Profils ist wesentlich, um thermischen Schock für das Keramikgehäuse und interne Die-Attach-Materialien zu vermeiden. Der Abschnitt "Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung" (Abschnitt 11) enthält wahrscheinlich wichtige Handhabungsanweisungen, wie Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL 2 ist in den Merkmalen vermerkt), Lagerbedingungen und Reinigungsempfehlungen. Richtige ESD-Vorsichtsmaßnahmen sollten während der Handhabung und Bestückung stets befolgt werden.

5.3 Verpackung und Bestellung

Verpackungsinformationen (Abschnitt 10) detaillieren, wie die LEDs geliefert werden (z.B. auf Tape and Reel), einschließlich Reel-Abmessungen und Bauteilausrichtung. Die Bestellinformationen und Artikelnummernstruktur (Abschnitte 5 & 6) erklären, wie die Artikelnummer (ALFS2BD-C0PA07001L1-AM) entschlüsselt wird, um den korrekten Lichtstrom-Bin, die Farbe und andere optionale Merkmale für den Kauf auszuwählen.

6. Anwendungsrichtlinien und Design-Überlegungen

6.1 Zielanwendungen

Die primär aufgeführten Anwendungen sind Automotive-Außenbeleuchtung, speziell Tagfahrlicht (DRL) und Blinkleuchten. Für DRLs bieten der hohe Lichtstrom und die kaltweiße Farbe hohe Sichtbarkeit. Für Blinkleuchten erfüllt die PC Amber-Farbe die regulatorischen Anforderungen für Blinklichtfarbe. Die Robustheit des Bauteils macht es auch für andere Außenfunktionen wie Standlichter oder Rückleuchten-Kombinationen geeignet.

6.2 Kritische Design-Überlegungen

• Thermisches Management:Dies ist der mit Abstand kritischste Faktor. Der typische reale Wärmewiderstand von 4,6 K/W bedeutet, dass für jedes Watt Verlustleistung die Sperrschicht 4,6°C heißer als der Lötpunkt sein wird. Bei 700mA und einer typischen Vf von 3,35V beträgt die Verlustleistung etwa 2,35W. Dies erzeugt einen Temperaturanstieg von etwa 10,8°C von der Platine zur Sperrschicht, unter der Annahme einer idealen Wärmesenke. Die Leiterplatte muss einen angemessen gestalteten Wärmepfad (unter Verwendung von Durchkontaktierungen, dicken Kupferschichten) haben, um die Lötpunkttemperatur niedrig zu halten und sicherzustellen, dass die Sperrschicht deutlich unter ihrem Maximum von 150°C bleibt, vorzugsweise unter 110-120°C für lange Lebensdauer.
• Treiberstrom:Während die LED bis zu 1500mA gepulst werden kann, liegt der empfohlene Arbeitspunkt für optimale Effizienz und Lebensdauer wahrscheinlich um 700mA, wie für die typischen Spezifikationen verwendet. Der Betrieb bei höheren Strömen erhöht die Wärmeentwicklung exponentiell und beschleunigt den Lichtstromrückgang.
• Optisches Design:Der 120° Abstrahlwinkel erfordert Sekundäroptik (Linsen, Reflektoren), um den Lichtstrahl für spezifische Anwendungen wie DRLs oder Blinker zu formen. Das optische System muss das räumliche Abstrahlmuster der LED berücksichtigen.
• Elektrisches Design:Ein Konstantstrom-LED-Treiber ist zwingend erforderlich, um eine stabile Lichtausgabe sicherzustellen und thermisches Durchgehen zu verhindern. Der Treiber sollte so ausgelegt sein, dass er im gesamten Automotive-Spannungsbereich (z.B. 9V-16V mit Load-Dump-Schutz) arbeitet.

7. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-Kommerzial- oder sogar Industrie-LEDs sind die Hauptunterscheidungsmerkmale dieses Bauteils seine Automotive-Qualifikation (AEC-Q102) und Materialrobustheit (Schwefelbeständigkeit, halogenfrei). Im Vergleich zu anderen Automotive-LEDs ist die Kombination aus einem Keramikgehäuse (überlegene thermische Performance und Zuverlässigkeit gegenüber Kunststoffgehäusen) und hoher Lichtstromausbeute in Weiß und Bernstein von einer einzigen Gehäuseplattform ein bedeutender Vorteil. Es vereinfacht die Stückliste für Beleuchtungsmodule, die beide Farben benötigen.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Daten)

F: Kann ich diese LED kontinuierlich mit 1000mA betreiben?

A: Während der absolute Maximalwert 1500mA beträgt, sind die typischen Spezifikationen bei 700mA angegeben. Dauerbetrieb bei 1000mA erzeugt deutlich mehr Wärme (~3,35W vs. ~2,35W). Dies ist nur mit außergewöhnlichem thermischem Management möglich, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten, und kann die Lebensdauer der LED reduzieren. Siehe die Derating-Kurven.

F: Wie interpretiere ich die zwei verschiedenen Wärmewiderstandswerte (Real vs. Elektrisch)?

A: Der "reale" Wärmewiderstand (4,6 K/W) wird oft unter einer spezifischen thermischen Testbedingung gemessen. Die "elektrische" Methode (3,6 K/W) verwendet die eigene Durchlassspannung der LED als Temperatursensor unter Betriebsbedingungen und kann einen praxisnäheren In-situ-Wert darstellen. Für konservatives Design wird empfohlen, den höheren "realen" Wert zur Berechnung des Worst-Case-Temperaturanstiegs zu verwenden.

F: Wird für eine Blinkeranwendung eine Linse benötigt?

A: Ja. Die LED selbst hat ein lambertstrahlerähnliches 120°-Abstrahlmuster. Ein Blinker erfordert ein spezifisches Lichtverteilungsmuster und eine Winkel-Sichtbarkeit, die durch Vorschriften (z.B. ECE oder SAE) definiert sind. Eine Sekundäroptik (Linse) ist notwendig, um das Licht zu kollimieren und zu formen, um diese gesetzlichen lichttechnischen Anforderungen zu erfüllen.

9. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf eines Tagfahrlicht (DRL)-Moduls unter Verwendung der Kaltweiß-Version dieser LED.

Schritt 1 - Optische Anforderungen:Bestimmen Sie die erforderliche Lichtstärke (Candela) in verschiedenen Winkeln gemäß der Automotive-Vorschrift (z.B. ECE R87).

Schritt 2 - LED-Anzahl & Ansteuerung:Basierend auf dem typischen 260 lm-Ausgang der LED und der Effizienz des gewählten optischen Systems, berechnen Sie die Anzahl der benötigten LEDs, um die Zielintensität zu erreichen. Entscheiden Sie sich für einen Treiberstrom (z.B. 700mA).

Schritt 3 - Thermische Auslegung:Berechnen Sie die gesamte Verlustleistung (Anzahl LEDs * Vf * Strom). Entwerfen Sie die Metallkern-Leiterplatte oder Standard-Leiterplatte mit thermischen Durchkontaktierungen, um eine Ziel-Lötpunkttemperatur (z.B. 85°C) bei der ungünstigsten Umgebungstemperatur (z.B. 80°C Motorraum) zu erreichen. Verwenden Sie den Wärmewiderstand (Rth JS), um sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur unter 110°C bleibt.

Schritt 4 - Elektrische Auslegung:Wählen Sie einen AEC-Q100-qualifizierten Konstantstrom-LED-Treiber, der den erforderlichen Gesamtstrom liefern kann, den Automotive-Eingangsspannungsbereich handhabt und bei Bedarf PWM-Dimmung für die Funktionalität (z.B. Dimmung bei eingeschaltetem Abblendlicht) beinhaltet.

Schritt 5 - Validierung:Bauen Sie einen Prototyp und messen Sie die lichttechnische Ausgabe, Farbe und thermische Performance (Sperrschichttemperatur via Vf-Methode) unter Hochtemperatur-Betriebsbedingungen, um das Design zu validieren.

10. Funktionsprinzip und Technologietrends

10.1 Grundlegendes Funktionsprinzip

Diese LED ist eine Festkörperlichtquelle basierend auf Halbleiterphysik. Wenn eine Durchlassspannung an das Bauteil angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiterchips (typischerweise basierend auf InGaN für blaue Emission) und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Für die Kaltweiß-Version wird ein Teil des blauen Lichts von einer Phosphor-Beschichtung (YAG:Ce ist üblich) absorbiert, die es als breitbandiges gelbes Licht wieder emittiert. Die Mischung aus verbleibendem blauem und konvertiertem gelbem Licht wird als weiß wahrgenommen. Für die PC Amber-Version wird eine andere Phosphor-Formulierung verwendet, um nahezu das gesamte blaue Licht zu absorbieren und es im Bernstein-Wellenlängenbereich wieder zu emittieren.

10.2 Branchentrends

Die Automotive-Beleuchtungsindustrie entwickelt sich kontinuierlich weiter. Wichtige Trends, die Bauteile wie diese LED beeinflussen, sind:

Erhöhte Leuchtdichte und Effizienz:Nachfrage nach kleineren, helleren Lichtquellen, um elegante, gestylte Beleuchtungsdesigns zu ermöglichen.

Erweiterte Funktionalität:Integration von adaptiven Fernlichtsystemen (ADB) und pixelierter Beleuchtung, was zukünftige Versionen zu kleineren Pixelabständen oder integrierten Treiberfähigkeiten treiben könnte.

Farbabstimmung:Interesse an einstellbarem Weißlicht für Ambient-Innenraumbeleuchtung, obwohl Außenleuchten farblich streng reguliert bleiben.

Verbesserte Zuverlässigkeit und Robustheit:Da LEDs zur alleinigen Lichtquelle für kritische Funktionen werden, verschärfen sich die Anforderungen an Lebensdauer und Performance unter extremen Bedingungen (Vibration, thermische Zyklen, chemische Belastung) weiter, was den Bedarf an qualifizierten Komponenten wie dieser verstärkt.