ALFS2H-C010001H-AM LED Datenblatt - SMD-Keramikgehäuse - 900lm @ 1000mA - 6,6V typ. - 120° Abstrahlwinkel - Automotive-Qualität

1. Produktübersicht

Die ALFS2H-C010001H-AM ist eine Hochleistungs-SMD-LED, die speziell für anspruchsvolle Automotive-Außenbeleuchtungsanwendungen entwickelt wurde. Sie ist in einem robusten Keramikgehäuse untergebracht, das ein ausgezeichnetes Wärmemanagement und hohe Zuverlässigkeit unter rauen Umgebungsbedingungen bietet. Das Bauteil liefert einen typischen Lichtstrom von 900 Lumen bei einem Durchlassstrom von 1000mA und eignet sich somit für hochintensive Beleuchtungsfunktionen.

Ihre Kernvorteile umfassen die Konformität mit dem strengen AEC-Q102-Qualifikationsstandard für diskrete optoelektronische Bauelemente im Automotive-Bereich, was Leistung und Langlebigkeit in Fahrzeugumgebungen sicherstellt. Sie verfügt zudem über Schwefelrobustheit (Klasse A1), ist also beständig gegen korrosive Atmosphären, und erfüllt wichtige Umweltvorschriften wie RoHS, REACH und halogenfrei.

Der primäre Zielmarkt ist die Automobilindustrie, insbesondere für Außenbeleuchtungsmodule, bei denen hohe Helligkeit, Zuverlässigkeit und eine kompakte Bauform entscheidend sind.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und elektrische Kenngrößen

Die wesentlichen Betriebsparameter sind unter einer Standardtestbedingung mit einem Durchlassstrom (I_F) von 1000mA definiert. Der typische Lichtstrom (Φ_v) beträgt 900 lm, mit einem spezifizierten Minimum von 800 lm und einem Maximum von 1000 lm, abhängig von einer Messtoleranz von ±8%. Die typische Durchlassspannung (V_F) beträgt 6,60V, im Bereich von minimal 5,80V bis maximal 7,60V, mit einer Messtoleranz von ±0,05V. Der Abstrahlwinkel ist mit 120 Grad sehr weit und bietet ein breites Abstrahlmuster, das für verschiedene Lichtoptiken geeignet ist.

2.2 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden führen kann. Der absolute maximale Durchlassstrom beträgt 1500 mA. Die maximale Verlustleistung liegt bei 11,4 W. Das Bauteil kann innerhalb eines Temperaturbereichs von -40°C bis +125°C betrieben und gelagert werden, mit einer maximalen Sperrschichttemperatur (T_J) von 150°C. Es ist nicht für den Betrieb mit Sperrspannung ausgelegt. Die ESD-Empfindlichkeit (Human Body Model) ist bis zu 8 kV spezifiziert, und die maximale Löttemperatur während des Reflow-Lötens beträgt 260°C.

2.3 Thermische Kenngrößen

Ein effektives Wärmemanagement ist entscheidend für die LED-Leistung und Lebensdauer. Der Wärmewiderstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt (R_{th JS}) wird auf zwei Arten angegeben: Der reale Wärmewiderstand hat einen typischen Wert von 3,1 K/W (max. 3,5 K/W), während die elektrische Methode einen typischen Wert von 2,1 K/W (max. 2,5 K/W) ergibt. Dieser Parameter ist entscheidend für die Berechnung der Sperrschichttemperatur im Betrieb und die Auslegung eines geeigneten Kühlkörpers.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger Leistungsparameter in Bins (Sortierklassen) eingeteilt.

3.1 Lichtstrom-Binning

Der Lichtstrom wird innerhalb der Gruppe D gebinnt. Die verfügbaren Bins sind: D6 (800-850 lm), D7 (850-900 lm), D8 (900-950 lm) und D9 (950-1000 lm). Dies ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit einem bestimmten Helligkeitsbereich für ihre Anwendung auszuwählen.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird gebinnt, um das Treiberdesign und die Stromanpassung in Multi-LED-Arrays zu unterstützen. Die Bins sind: 2A (5,80V - 6,40V), 2B (6,40V - 7,00V) und 2C (7,00V - 7,60V).

3.3 Farb- (Chromaticity) Binning

Die LED wird in kaltweißen Farbtemperaturen angeboten. Das Datenblatt enthält ein Farbtafeldiagramm mit spezifischen Bin-Koordinaten, definiert durch ihre CIE x- und y-Werte. Beispiel-Bins sind 63M, 61M, 58M, 56M, 65L, 65H, 61L und 61H, die jeweils einen kleinen, definierten Bereich im CIE-1931-Farbraum abdecken, um Farbkonstanz zu gewährleisten. Die Messtoleranz für die Farbkoordinaten beträgt ±0,005.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere Diagramme, die das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Betriebsbedingungen veranschaulichen.

4.1 Wellenlängencharakteristik

Das Diagramm der relativen spektralen Verteilung zeigt das Emissionsspektrum der LED, das im blauen Bereich seinen Peak hat und einen Leuchtstoff zur Erzeugung von weißem Licht nutzt. Die Form dieser Kurve bestimmt den Farbwiedergabeindex (CRI) und die korrelierte Farbtemperatur (CCT).

4.2 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kurve)

Dieses Diagramm zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Durchlassstrom und Durchlassspannung. Es ist wesentlich für die Auswahl der geeigneten Treibertopologie (konstanter Strom vs. konstante Spannung) und für das Verständnis des dynamischen Widerstands der LED.

4.3 Relativer Lichtstrom vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtleistung mit dem Strom ansteigt, jedoch nicht linear. Sie hilft bei der Bestimmung des optimalen Betriebsstroms für einen Ausgleich zwischen Effizienz und Lichtausbeute.

4.4 Temperaturabhängigkeitsdiagramme

Mehrere Diagramme zeigen den Einfluss der Temperatur auf die Leistung:

• Relative Durchlassspannung vs. Sperrschichttemperatur:Die Durchlassspannung nimmt typischerweise mit steigender Temperatur ab, was für eine indirekte Temperaturüberwachung genutzt werden kann.
• Relativer Lichtstrom vs. Sperrschichttemperatur:Die Lichtleistung nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab, was die Bedeutung des Wärmemanagements unterstreicht.
• Farbverschiebung vs. Sperrschichttemperatur:Die Farbkoordinaten (CIE x, y) verschieben sich mit der Temperatur, was für Anwendungen mit stabiler Farbwiedergabe kritisch ist.
• Farbverschiebung vs. Durchlassstrom:Die Farbe kann sich auch leicht mit dem Betriebsstrom verschieben.

4.5 Derating-Kurve für den Durchlassstrom

Dies ist eines der wichtigsten Diagramme für ein zuverlässiges Design. Es zeigt den maximal zulässigen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Lötpastentemperatur (T_S). Bei einer Pastentemperatur von 110°C beträgt der maximale Strom beispielsweise 1500mA, bei 125°C reduziert er sich jedoch auf 1200mA. Das Bauteil sollte nicht unter 50mA betrieben werden. Diese Kurve ist entscheidend, um sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur unter allen Betriebsbedingungen ihren Maximalwert nicht überschreitet.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LED verwendet ein SMD-Keramikgehäuse. Obwohl die genauen Abmessungen im Auszug nicht angegeben sind, enthält das Datenblatt einen eigenen Abschnitt "Mechanische Abmessungen" (Abschnitt 7) mit einer detaillierten Zeichnung von Länge, Breite, Höhe und Anschluss-/Pad-Positionen. Keramikgehäuse bieten im Vergleich zu Kunststoff eine überlegene Wärmeleitfähigkeit, was die Wärmeableitung vom LED-Chip unterstützt.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Empfohlene Lötfläche

Abschnitt 8 enthält ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) für das Leiterplattendesign. Die Einhaltung dieser Empfehlung gewährleistet eine korrekte Lötstellenbildung, eine gute thermische Verbindung zur Leiterplatte für die Kühlung und verhindert Tombstoning oder andere Montagefehler.

6.2 Reflow-Lötprofil

Abschnitt 9 beschreibt detailliert das empfohlene Reflow-Löttemperaturprofil. Die Einhaltung dieses Profils mit einer Spitzentemperatur von maximal 260°C gemäß den absoluten Maximalwerten ist entscheidend, um Schäden am LED-Gehäuse, dem internen Chip oder den Bonddrähten zu verhindern. Das Profil umfasst typischerweise Aufheiz-, Halte-, Reflow- und Abkühlphasen mit spezifischen Zeit- und Temperaturvorgaben.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Abschnitt 10 (Verpackungsinformationen) beschreibt, wie die LEDs geliefert werden, wahrscheinlich im Tape-and-Reel-Format für automatisierte Bestückungsmaschinen. Abschnitt 6 (Bestellinformationen) und Abschnitt 5 (Teilenummer) erläutern die Struktur der Teilenummer, die wahrscheinlich Informationen wie Lichtstrom-Bin, Spannungs-Bin und Farb-Bin kodiert, um eine präzise Auswahl der Bauteileigenschaften zu ermöglichen.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Wie aufgeführt, ist diese LED ausgelegt fürAutomotive-Außenbeleuchtung, einschließlich:

• Scheinwerfer:Kann in Abblend-, Fern- oder adaptiven Fahrlichtsystemen verwendet werden, oft in Arrays.
• Tagfahrlicht (DRL):Erfordert hohe Sichtbarkeit und Zuverlässigkeit.
• Nebelscheinwerfer:Erfordert robuste Leistung unter feuchten und korrosiven Bedingungen.

8.2 Designüberlegungen

• Thermisches Design:Die hohe Verlustleistung erfordert einen effektiven Wärmeleitpfad von den Lötpads zu einem Kühlkörper. Leiterplattenmaterial (z.B. Metallkern-Leiterplatte), Kupferfläche und mögliche externe Kühlkörper müssen basierend auf dem Wärmewiderstand (R_{th JS}) und der Derating-Kurve sorgfältig ausgelegt werden.
• Elektrisches Design:Ein Konstantstromtreiber ist für einen stabilen Betrieb zwingend erforderlich. Der Treiber muss bis zu 1500mA liefern können und dem Durchlassspannungsbereich des gewählten Bins standhalten. Einschaltstromschutz ist zu berücksichtigen.
• Optisches Design:Der 120° Abstrahlwinkel erfordert Sekundäroptik (Linsen, Reflektoren), um den Lichtkegel für spezifische Anwendungen wie Scheinwerfer oder DRLs zu formen.
• Umgebungsrobustheit:Während die LED selbst schwefelbeständig und nach AEC-Q102 qualifiziert ist, muss das gesamte Modul (Leiterplatte, Stecker, Dichtungen) für automotive Umgebungsbelastungen (Temperaturwechsel, Feuchtigkeit, Vibration) ausgelegt sein.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-LEDs für den kommerziellen Einsatz sind die Hauptunterschiede der ALFS2H-C010001H-AM ihreAutomotive-Qualifikation (AEC-Q102)undSchwefelrobustheit (Klasse A1). Diese sind für Konsumelektronik typischerweise nicht erforderlich, aber für die raue Umgebung im Motorraum und an der Fahrzeugaußenseite unerlässlich. Das Keramikgehäuse bietet zudem eine bessere Langzeit-Zuverlässigkeit und eine höhere maximale Sperrschichttemperatur im Vergleich zu vielen Kunststoff-SMD-Gehäusen, die in nicht-automobilen Hochleistungs-LEDs verwendet werden.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der minimale Betriebsstrom für diese LED?

A: Das Datenblatt spezifiziert einen minimalen Durchlassstrom von 50mA. Ein Betrieb unterhalb dieses Stroms wird nicht empfohlen (wie in der Derating-Kurve vermerkt).

F: Wie bestimme ich die Sperrschichttemperatur in meiner Anwendung?

A: Die Sperrschichttemperatur (T_J) kann mit der Formel geschätzt werden: T_J= T_S+ (R_{th JS}× P_D), wobei T_Sdie gemessene Lötpastentemperatur ist, R_{th JS}der Wärmewiderstand und P_Ddie Verlustleistung (V_F× I_F).

F: Kann ich diese LED mit einer Konstantspannungsquelle betreiben?

A: Nein. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Eine Konstantspannungsquelle würde aufgrund der exponentiellen IV-Charakteristik und des negativen Temperaturkoeffizienten von V_Fzu einem unkontrollierten Strom führen und die LED wahrscheinlich zerstören. Immer einen Konstantstromtreiber verwenden.

F: Was bedeutet "Schwefelrobustheit Klasse A1"?

A: Es gibt die Beständigkeit der LED gegenüber schwefelhaltigen Atmosphären an. Klasse A1 ist eine spezifische Leistungsstufe, die in Industrietests (z.B. ASTM B809) definiert ist, bei der das Bauteil nach der Exposition keine signifikante Degradation zeigt, was es für Umgebungen mit hoher Schwefelbelastung geeignet macht.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fallbeispiel: Design eines DRL-Moduls

Ein Entwickler entwirft ein Tagfahrlichtmodul. Er wählt die ALFS2H-C010001H-AM aufgrund ihrer hohen Helligkeit und Automotive-Herkunft. Er wählt LEDs aus dem Lichtstrom-Bin D8 (900-950 lm) und dem Spannungs-Bin 2B (6,4-7,0V), um eine konsistente Helligkeit zu gewährleisten und das Treiberdesign zu vereinfachen. Er entwirft eine Metallkern-Leiterplatte mit einer großen Kupferfläche, die als Kühlkörper dient. Unter Verwendung der Derating-Kurve berechnet er, dass sich die Lötpastentemperatur bei seiner thermischen Auslegung unter den heißesten Umgebungsbedingungen auf 85°C stabilisiert. Bei dieser Pastentemperatur erlaubt die Derating-Kurve den vollen Betriebsstrom von 1000mA. Er wählt einen Konstantstromtreiber mit einer Nennausgangsleistung von 1000mA und einem Spannungsbereich, der die maximale V_Fseines gewählten Bins plus Spielraum abdeckt. Sekundäroptik wird ausgelegt, um die spezifischen Lichtverteilungs- und lichttechnischen Anforderungen für DRLs zu erfüllen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED ist eine Festkörperlichtquelle, die auf einem Halbleiterchip basiert, typischerweise aus Indiumgalliumnitrid (InGaN) für den blau emittierenden Bereich. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Bandlücke der Diode übersteigt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei - ein Prozess namens Elektrolumineszenz. Die primäre Emission liegt im blauen Spektrum. Um weißes Licht zu erzeugen, wird ein Teil dieses blauen Lichts von einer Leuchtstoffbeschichtung (z.B. YAG:Ce) absorbiert, die Licht über ein breiteres Spektrum, hauptsächlich im gelben Bereich, wieder emittiert. Die Mischung aus dem verbleibenden blauen Licht und dem durch Leuchtstoff konvertierten gelben Licht wird vom menschlichen Auge als weißes Licht wahrgenommen. Das genaue Verhältnis von Blau zu Gelb bestimmt die korrelierte Farbtemperatur (CCT).

13. Technologietrends

Der Trend in der Automotive-LED-Beleuchtung geht hin zu höherer Lichtausbeute (mehr Lumen pro Watt), was hellere Lichter oder geringeren Stromverbrauch und thermische Belastung ermöglicht. Es gibt auch einen Trend zu kleineren Gehäusegrößen mit höherer Leistungsdichte, die immer bessere Wärmemanagementlösungen erfordern. Fortschrittliche Funktionen wie adaptive Fahrlichtsysteme (ADB) und pixelierte Scheinwerfer treiben die Integration mehrerer einzeln ansteuerbarer LED-Chips in einem einzigen Gehäuse voran. Darüber hinaus werden farbveränderbare LEDs und Laser für spezielle Signal- und Styling-Anwendungen erforscht. Die zugrundeliegende Technologie verbessert sich weiterhin in Bezug auf Chipeffizienz, Leuchtstoffstabilität bei hohen Temperaturen und Gehäusezuverlässigkeit.