Scheda Tecnica LED ALFS1G-C0 - Package Ceramico SMD - 400lm @1000mA - 3.3V - Angolo di Visione 120° - Grado Automotive

1. Panoramica del Prodotto

La serie ALFS1G-C0 rappresenta un componente LED ad alte prestazioni per montaggio superficiale, progettato per applicazioni automobilistiche impegnative. Il dispositivo è alloggiato in un robusto package ceramico, che offre una gestione termica superiore e un'affidabilità essenziale per gli ambienti operativi severi dei veicoli. Il suo obiettivo progettuale principale è fornire un'elevata emissione luminosa con prestazioni costanti su un ampio intervallo di temperature, rendendolo una scelta adatta per funzioni di illuminazione esterna critiche per la sicurezza.

I vantaggi principali di questo LED includono il suo elevato flusso luminoso tipico di 400 lumen con una corrente di guida di 1000mA, un ampio angolo di visione di 120 gradi per un'eccellente distribuzione della luce e la conformità a severi standard del settore automobilistico. È specificamente rivolto al mercato dell'illuminazione esterna automobilistica, incluse applicazioni dove durabilità, longevità e stabilità delle prestazioni sono imprescindibili.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

I parametri operativi chiave definiscono l'intervallo di prestazioni del LED. La corrente diretta (I_F) ha un punto operativo tipico di 1000mA, con un minimo di 50mA e un valore massimo assoluto di 1500mA. Non è raccomandato operare al di sotto di 50mA. Il flusso luminoso (Φ_v) è specificato come 360 lm (Min), 400 lm (Tip) e 500 lm (Max) quando alimentato a 1000mA, misurato a una temperatura del pad termico di 25°C con una tolleranza di misura di ±8%.

La tensione diretta (V_F) varia da 2,90V a 3,80V, con un valore tipico di 3,30V a 1000mA (tolleranza ±0,05V). Questo parametro è cruciale per la progettazione del driver e i calcoli di dissipazione di potenza. La temperatura di colore correlata (CCT) per la variante bianco freddo spazia da 5180K a 6893K in condizioni tipiche.

2.2 Valori Limite Termici e Assoluti

La gestione termica è critica per la longevità del LED. La resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura (R_thJS) è specificata con due valori: 4,0 K/W (Tip) / 4,4 K/W (Max) per la condizione reale e 3,0 K/W (Tip) / 3,4 K/W (Max) per la condizione di misura elettrica. La massima temperatura di giunzione ammissibile (T_J) è 150°C.

I Valori Limite Assoluti definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente. Questi includono una massima dissipazione di potenza (P_d) di 5700 mW, un intervallo di temperatura operativa (T_opr) da -40°C a +125°C e un intervallo di temperatura di stoccaggio (T_stg) da -40°C a +125°C. Il dispositivo può resistere a una scarica ESD (HBM) fino a 8 kV e a una temperatura di saldatura a rifusione di 260°C.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

Per la versione Bianco Freddo, i bin del flusso luminoso sono definiti dal Gruppo C4 a C9. Ogni bin copre un intervallo specifico di flusso, ad esempio, il bin C5 copre 380-400 lm e il bin C6 copre 400-425 lm, tutti misurati alla corrente diretta tipica con un impulso di 25ms. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con l'output di luminosità richiesto per la loro applicazione.

3.2 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in tre gruppi: 1A (2,90V - 3,20V), 1B (3,20V - 3,50V) e 1C (3,50V - 3,80V). Il binning per tensione aiuta a progettare circuiti driver più uniformi e a gestire i carichi termici su più LED in un array.

3.3 Binning delle Coordinate Cromatiche (Bianco Freddo)

Le caratteristiche cromatiche sono definite utilizzando le coordinate cromatiche CIE 1931 (x, y). La scheda tecnica fornisce una tabella e un grafico dettagliati della struttura dei bin per i LED bianco freddo. I bin sono designati con codici come 64A, 64B, 60A, ecc., ciascuno dei quali rappresenta un'area quadrilatera specifica sul diagramma CIE. Ad esempio, il bin 64A copre le coordinate entro i confini definiti da (0,3109, 0,3382), (0,3161, 0,3432), (0,3169, 0,3353) e (0,3120, 0,3306), corrispondenti a un intervallo di riferimento della temperatura di colore correlata. Questo binning preciso garantisce una stretta coerenza cromatica, vitale per l'illuminazione automobilistica dove l'abbinamento del colore tra più sorgenti luminose è importante.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

I grafici forniti offrono una visione approfondita del comportamento del LED in varie condizioni.

4.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV)

Il grafico mostra una relazione non lineare, tipica dei LED. La tensione diretta aumenta con la corrente, partendo da circa 2,7V a correnti molto basse e raggiungendo circa 3,5V alla corrente massima nominale di 1500mA. Questa curva è essenziale per selezionare la topologia del driver di limitazione della corrente appropriata.

4.2 Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta

L'output luminoso aumenta in modo sub-lineare con la corrente. Mentre l'output aumenta significativamente da 50mA a 1000mA, l'aumento relativo diminuisce quando la corrente si avvicina al valore massimo nominale, indicando una ridotta efficacia a correnti più elevate a causa dell'aumento del carico termico.

4.3 Grafici delle Prestazioni Termiche

Ilgrafico Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzionedimostra lo spegnimento termico. All'aumentare della temperatura di giunzione da -40°C a 150°C, il flusso luminoso relativo diminuisce. A 100°C, l'output è circa l'85-90% del suo valore a 25°C, evidenziando la necessità critica di un efficace dissipatore di calore nelle applicazioni ad alta potenza.

Ilgrafico Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzionemostra che V_Fdiminuisce linearmente con l'aumentare della temperatura (un coefficiente di temperatura negativo), caratteristica dei cambiamenti del bandgap del semiconduttore. Questa proprietà può talvolta essere utilizzata per il monitoraggio indiretto della temperatura.

Igrafici dello Spostamento Cromaticomostrano che sia la corrente diretta che la temperatura di giunzione causano piccoli ma misurabili spostamenti nelle coordinate CIE x e y. Questi spostamenti devono essere considerati nelle applicazioni critiche per il colore.

4.4 Derating della Corrente Diretta e Gestione degli Impulsi

LaCurva di Derating della Corrente Direttaè vitale per la progettazione dell'affidabilità. Essa detta la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura del pad di saldatura (T_S). Ad esempio, a una T_Sdi 110°C, la massima I_Fè 1500mA. Alla massima T_Sammissibile di 125°C, la massima I_Fè ridotta a 1200mA. Operare all'interno di questa curva è obbligatorio per prevenire surriscaldamento e guasti prematuri.

Ilgrafico della Capacità di Gestione degli Impulsimostra che il LED può sopportare correnti significativamente più elevate del valore massimo in DC per durate di impulso molto brevi (es. microsecondi a millisecondi) a vari cicli di lavoro. Ciò è rilevante per schemi operativi a impulsi talvolta utilizzati in sensori o comunicazioni.

5. Informazioni Meccaniche, di Confezionamento e Montaggio

5.1 Dimensioni Meccaniche e Progetto del Pad

Il LED utilizza un package ceramico per montaggio superficiale. Sebbene le dimensioni esatte non siano fornite nell'estratto, la scheda tecnica include sezioni dedicate per idisegni delle Dimensioni Meccanichee illayout del Pad di Saldatura RaccomandatoRispettare la geometria del pad raccomandata è cruciale per ottenere giunzioni saldate affidabili, un corretto trasferimento termico al PCB e garantire la stabilità meccanica.

5.2 Profilo di Saldatura a Rifusione e Precauzioni

Viene fornito uno specificoProfilo di Saldatura a Rifusionecon una temperatura di picco nominale di 260°C. Seguire questo profilo è essenziale per evitare danni termici al package del LED o ai materiali di attacco interno del die. Lasezione delle Precauzioni per l'Usoprobabilmente contiene importanti linee guida per la manipolazione, lo stoccaggio e il montaggio per prevenire danni da ESD, assorbimento di umidità (MSL 2) e stress meccanico.

5.3 Informazioni sul Confezionamento

Lasezione delle Informazioni sul Confezionamentodettaglia come i LED sono forniti (es. specifiche del nastro e della bobina), necessario per i processi di montaggio automatizzati.

6. Linee Guida Applicative e Considerazioni di Progetto

6.1 Applicazioni Target

Le principali applicazioni elencate sono tutte per l'illuminazione esterna automobilistica: Fari (anabbaglianti, abbaglianti), Luci diurne (DRL) e Fendinebbia. Queste applicazioni richiedono alta affidabilità, ampia tolleranza alla temperatura operativa e prestazioni robuste contro fattori ambientali come vibrazioni e umidità.

6.2 Considerazioni Critiche di Progetto

• Progettazione Termica:La bassa R_thJSdel package ceramico è vantaggiosa, ma un percorso termico ad alte prestazioni dai pad di saldatura al dissipatore di calore del sistema (es. PCB a nucleo metallico o raffreddamento attivo) è obbligatorio per mantenere bassa la temperatura di giunzione, specialmente quando si guida ad alte correnti. Utilizzare la curva di derating come limite di progetto.
• Circuito di Pilotaggio:È richiesto un driver a corrente costante per garantire un'emissione luminosa stabile e prevenire la fuga termica. Il driver deve essere progettato per adattarsi all'intervallo di bin della tensione diretta e fornire la corrente necessaria fino a 1500mA.
• Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 120° è adatto per creare modelli di illuminazione ampi e uniformi. Saranno necessarie ottiche secondarie (lenti, riflettori) per modellare il fascio per applicazioni specifiche come i tagli dei fari o le firme delle DRL.
• Robustezza Ambientale:Il prodotto riporta la conformità alla robustezza allo zolfo (Classe A1), ai requisiti "Halogen Free" e agli standard RoHS/REACH, essenziali per il settore automobilistico e altre industrie regolamentate. I progettisti dovrebbero assicurarsi che l'intero assemblaggio (PCB, saldatura, rivestimento conformale) soddisfi standard complementari.

7. Confronto Tecnico e Differenziazione

Sebbene un confronto diretto con altri prodotti non sia nella scheda tecnica, si possono dedurre i principali fattori di differenziazione di questo LED. La combinazione di unpackage ceramico(prestazioni termiche e affidabilità superiori rispetto ai package in plastica),qualifica AEC-Q102(test di affidabilità di grado automobilistico),elevato flusso luminosoa una corrente di guida standard di 1000mA e unbinning dettagliatosia per il flusso che per il colore colloca questo componente nel segmento ad alta affidabilità per l'illuminazione automobilistica. La sua classificazione ESD di 8kV e la resistenza allo zolfo ne migliorano ulteriormente l'idoneità per ambienti ostili.

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED a 1500mA in modo continuo?

R: Solo se puoi garantire che la temperatura del pad di saldatura (T_S) sia pari o inferiore a 110°C, come da curva di derating. A temperature del pad più elevate, la corrente deve essere ridotta. Per un funzionamento affidabile a lungo termine, è consigliabile progettare per una corrente tipica di 1000mA o inferiore.

D: Cosa significa MSL 2?

R: Livello di Sensibilità all'Umidità 2. Ciò significa che il LED confezionato può essere stoccato in un ambiente asciutto (<60% UR) fino a un anno. Prima della saldatura a rifusione, se il package è stato esposto a condizioni ambientali oltre la sua "floor life", deve essere "baked" (essiccato in forno) per rimuovere l'umidità e prevenire danni da "popcorning" durante la rifusione.

D: Come interpreto i bin di colore come 64A o 60B?

R: Questi sono codici per regioni specifiche sul diagramma cromatico CIE. Devi incrociare il codice del bin con la tabella e il grafico forniti per trovare l'esatto quadrilatero di coordinate CIE x,y entro cui cadrà il colore del LED. Ciò garantisce la coerenza cromatica quando si utilizzano più LED.

D: Perché c'è una corrente minima di 50mA?

R: Operare a correnti estremamente basse può portare a un'emissione di luce instabile o non uniforme. Il minimo specificato garantisce che il LED operi in una regione stabile delle sue caratteristiche di prestazione.

9. Principi Operativi e Tendenze

9.1 Principio Operativo di Base

Questo è un diodo a emissione di luce allo stato solido. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la sua tensione di bandgap, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). I materiali specifici e la struttura degli strati del semiconduttore determinano la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Il package ceramico funge principalmente da robusto alloggiamento meccanico e, in modo critico, da efficiente condotto termico per trasferire il calore generato alla giunzione del semiconduttore (a causa della ricombinazione non radiativa e della resistenza elettrica) verso il PCB e il dissipatore di calore.

9.2 Tendenze del Settore

Lo sviluppo di LED come l'ALFS1G-C0 riflette le tendenze chiave nell'illuminazione automobilistica: il passaggio dalle sorgenti tradizionali alogene e HID all'illuminazione a LED completamente allo stato solido per una maggiore efficienza, una vita più lunga e una maggiore flessibilità di design. C'è una spinta continua verso una maggiore efficienza luminosa (più lumen per watt), package di gestione termica migliorati (come ceramiche avanzate), un binning più stretto di colore e flusso per una migliore uniformità e standard di affidabilità potenziati (AEC-Q102, resistenza allo zolfo) per soddisfare le aspettative di vita di 10-15 anni dei sistemi automobilistici. Inoltre, l'integrazione di più funzioni (es. fascio adattivo di guida) in moduli LED compatti è una tendenza in crescita.