Scheda Tecnica LED ALFS2BD-C0PA07001L1-AM - Package Ceramico SMD - Bianco Freddo 5850K / Ambra PC - 260 lm / 160 lm @ 700mA - Grado Automotive

1. Panoramica del Prodotto

L'ALFS2BD-C0PA07001L1-AM è un LED ad alte prestazioni per montaggio superficiale, progettato specificamente per le impegnative applicazioni di illuminazione esterna automotive. Fa parte della serie EL ALFS, caratterizzata da un robusto package ceramico SMD che garantisce un'eccellente gestione termica e un'affidabilità a lungo termine in condizioni ambientali severe. Il dispositivo è disponibile in due opzioni di colore distinte: una variante in Bianco Freddo con una temperatura di colore tipica di 5850K e una variante in Ambra PC (Phosphor Converted). I suoi obiettivi progettuali primari sono fornire un'elevata emissione luminosa, prestazioni cromatiche costanti e un'affidabilità incrollabile per le funzioni automotive critiche per la sicurezza.

I vantaggi principali di questo LED includono la sua conformità allo stringente standard di qualifica AEC-Q102 per semiconduttori optoelettronici discreti in applicazioni automotive. Questo processo di certificazione convalida le prestazioni e la longevità del componente sotto temperature estreme, umidità e stress meccanico. Inoltre, il prodotto rispetta le normative RoHS, REACH e prive di alogeni, rendendolo adatto ai mercati automotive globali con severe restrizioni ambientali e sui materiali. La sua robustezza allo zolfo è una caratteristica fondamentale per le applicazioni esposte a inquinanti atmosferici che possono corrodere i package LED standard.

Il mercato di riferimento è esclusivamente automotive, con un focus sui moduli di illuminazione esterna. Le sue caratteristiche prestazionali sono studiate per soddisfare gli elevati requisiti di luminosità e affidabilità dei moderni sistemi di illuminazione veicolare.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Cromatiche

Le prestazioni del LED sono caratterizzate con una corrente di prova standard di 700mA. La versione Bianco Freddo fornisce un flusso luminoso tipico di 260 lumen (lm), con un minimo di 220 lm e un massimo di 300 lm, considerando le tolleranze di produzione. La versione Ambra PC fornisce un'emissione tipica di 160 lm, con un range da 120 lm a 200 lm. L'angolo di visione per entrambi i colori è ampio 120 gradi, fornendo un pattern di distribuzione della luce ampio e uniforme adatto a funzioni di segnalazione.

Le metriche del colore sono definite con precisione. La variante Bianco Freddo ha un intervallo di temperatura di colore correlata (CCT) da 5180K a 6680K, centrato attorno a un tipico 5850K. La cromaticità della variante Ambra PC è specificata dalle sue coordinate CIE 1931: tipicamente x = 0.57 e y = 0.42. Questo la colloca saldamente nella regione ambra dello spazio colore, essenziale per applicazioni come indicatori di direzione e luci di posizione dove si applicano normative specifiche sul colore.

2.2 Parametri Elettrici e Termici

La tensione diretta (Vf) per il LED Bianco Freddo a 700mA è tipicamente di 3.35V, con un range da 2.90V a 3.80V. La Vf della versione Ambra PC è comparabile. Questi parametri sono cruciali per la progettazione del driver e la gestione dell'alimentazione. Vengono forniti due valori chiave di resistenza termica: la resistenza termica reale (Rth JS real) dalla giunzione del semiconduttore al punto di saldatura è tipicamente 4.6 K/W (max 9.0 K/W), mentre la resistenza termica derivata dal metodo elettrico (Rth JS el) è tipicamente 3.6 K/W (max 8.0 K/W). Il valore elettrico inferiore spesso indica le prestazioni del percorso termico in condizioni operative, il che è vitale per prevedere la temperatura di giunzione e gestire il mantenimento del flusso luminoso.

2.3 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti operativi oltre i quali può verificarsi un danno permanente. I limiti chiave includono una corrente diretta massima (IF) di 1500 mA, una dissipazione di potenza massima (Pd) di 5700 mW e una temperatura di giunzione massima (Tj) di 150°C. Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura operativa (Topr) da -40°C a +125°C, confermando la sua idoneità per gli ambienti automotive. Può resistere a un livello ESD (scarica elettrostatica) fino a 8 kV (Human Body Model), migliorando la sua robustezza nella manipolazione. La temperatura massima di saldatura a rifusione è di 260°C, in linea con i processi standard di assemblaggio PCB.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

3.1 Distribuzione Spettrale

I grafici forniti mostrano la distribuzione spettrale di potenza relativa per i LED sia Bianco Freddo che Ambra PC a 700mA e 25°C. Lo spettro del Bianco Freddo mostra un ampio picco di emissione nella regione blu dal chip LED, combinato con un'emissione più ampia del fosforo giallo, creando luce bianca. Lo spettro dell'Ambra PC è dominato da un singolo, ampio picco nella regione giallo-ambra, risultante dalla conversione del fosforo, con una minima dispersione di luce blu, ideale per i requisiti di colore ambra puro.

3.2 Relazioni Corrente vs. Prestazioni

Il grafico Corrente Diretta vs. Tensione Diretta mostra una relazione sub-lineare, tipica dei LED. I grafici Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta dimostrano che l'emissione luminosa aumenta con la corrente ma inizia a mostrare segni di saturazione a correnti più elevate (es. sopra 1000mA), probabilmente a causa dell'aumento degli effetti termici e del calo di efficienza. I grafici Spostamento delle Coordinate Cromatiche vs. Corrente Diretta indicano un cambiamento minimo nelle coordinate colore (ΔCIE x, ΔCIE y) nell'intervallo di corrente da 300mA a 1500mA, il che è fondamentale per mantenere un'emissione cromatica costante sotto diverse condizioni di pilotaggio, come la regolazione di luminosità.

3.3 Dipendenza dalla Temperatura

Il grafico Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzione mostra un coefficiente di temperatura negativo; la tensione diretta diminuisce linearmente all'aumentare della temperatura di giunzione, caratteristica standard dei diodi a semiconduttore. I grafici Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione sono cruciali per il progetto termico. Mostrano che l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Per il LED Bianco Freddo, l'emissione a 125°C è circa l'85-90% di quella a 25°C. La versione Ambra PC mostra un comportamento di quenching termico leggermente diverso. Un efficace dissipatore di calore è quindi essenziale per mantenere la luminosità. I grafici Spostamento delle Coordinate Cromatiche vs. Temperatura di Giunzione mostrano spostamenti molto minimi, indicando una buona stabilità del colore nell'intervallo di temperatura operativa.

4. Informazioni sul Binning

La scheda tecnica include una sezione dedicata alle informazioni sul binning (Sezione 4 nell'indice), sebbene i criteri specifici di binning (es. bin di flusso, bin di cromaticità, bin di Vf) non siano dettagliati nell'estratto fornito. Per i LED di grado automotive, il binning è tipicamente molto stringente. I componenti sono suddivisi in gruppi stretti in base al flusso luminoso, alla tensione diretta e alle coordinate cromatiche (CIE x, y o CCT e Duv per il bianco) per garantire coerenza e uniformità cromatica all'interno di un assieme di illuminazione. I progettisti devono consultare la tabella di binning completa per selezionare il suffisso del codice articolo appropriato che soddisfi i requisiti di uniformità della loro specifica applicazione.

5. Meccanica, Assemblaggio e Confezionamento

5.1 Dimensioni Meccaniche e Layout del Pad

Il disegno meccanico (Sezione 7) definisce l'impronta fisica esatta del package ceramico SMD, inclusi lunghezza, larghezza, altezza e la posizione del pad termico e dei contatti elettrici. Il layout del pad di saldatura raccomandato (Sezione 8) è fornito per guidare la progettazione del PCB. Questo layout è critico per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura, la connessione elettrica e, soprattutto, un trasferimento termico ottimale dal pad termico del LED al piano di rame del PCB. Un design errato del pad può limitare gravemente la dissipazione del calore, portando a guasti prematuri o ridotta emissione luminosa.

5.2 Saldatura a Rifusione e Manipolazione

È specificato un profilo di saldatura a rifusione (Sezione 9), con una temperatura di picco di 260°C. Rispettare questo profilo è essenziale per evitare shock termici al package ceramico e ai materiali interni di attacco del die. La sezione "Precauzioni per l'Uso" (Sezione 11) probabilmente contiene istruzioni vitali di manipolazione, come il livello di sensibilità all'umidità (MSL 2 è indicato nelle caratteristiche), le condizioni di stoccaggio e le raccomandazioni per la pulizia. Durante la manipolazione e l'assemblaggio devono essere sempre seguite le opportune precauzioni ESD.

5.3 Confezionamento e Ordinazione

Le informazioni sul confezionamento (Sezione 10) dettagliano come i LED sono forniti (es. su nastro e bobina), incluse le dimensioni della bobina e l'orientamento del componente. Le informazioni di ordinazione e la struttura del codice articolo (Sezioni 5 & 6) spiegano come decodificare il codice articolo (ALFS2BD-C0PA07001L1-AM) per selezionare il corretto bin di flusso, colore e altre caratteristiche opzionali per l'acquisto.

6. Linee Guida Applicative e Considerazioni di Progetto

6.1 Applicazioni Target

Le applicazioni primarie elencate sono l'Illuminazione Esterna Automotive, in particolare le Luci di Marcia Diurna (DRL) e gli Indicatori di Direzione. Per le DRL, l'alto flusso luminoso e il colore bianco freddo forniscono un'elevata visibilità. Per gli indicatori di direzione, il colore Ambra PC soddisfa i requisiti normativi per il colore delle frecce. La robustezza del dispositivo lo rende adatto anche ad altre funzioni esterne come luci di posizione o fanali posteriori combinati.

6.2 Considerazioni Critiche di Progetto

• Gestione Termica:Questo è il fattore singolo più critico. La resistenza termica reale tipica di 4.6 K/W significa che per ogni watt dissipato, la giunzione sarà 4.6°C più calda del punto di saldatura. A 700mA e una Vf tipica di 3.35V, la dissipazione di potenza è di circa 2.35W. Ciò crea un aumento di temperatura di circa 10.8°C dalla scheda alla giunzione, assumendo un dissipatore ideale. Il PCB deve avere un percorso termico adeguatamente progettato (utilizzando vias, spessori di rame elevati) per mantenere bassa la temperatura del punto di saldatura, garantendo che la giunzione rimanga ben al di sotto del suo massimo di 150°C, preferibilmente sotto i 110-120°C per una lunga durata.
• Corrente di Pilotaggio:Sebbene il LED possa essere pilotato in impulsi fino a 1500mA, il punto operativo raccomandato per efficienza e durata ottimali è probabilmente attorno a 700mA, come utilizzato per le specifiche tipiche. Operare a correnti più elevate aumenta la generazione di calore in modo esponenziale e accelera la riduzione del flusso luminoso.
• Progetto Ottico:L'angolo di visione di 120° richiede ottiche secondarie (lenti, riflettori) per modellare il fascio per applicazioni specifiche come DRL o indicatori di direzione. Il sistema ottico deve tenere conto del pattern di radiazione spaziale del LED.
• Progetto Elettrico:Un driver LED a corrente costante è obbligatorio per garantire un'emissione luminosa stabile e prevenire la fuga termica. Il driver dovrebbe essere progettato per operare nell'intero intervallo di tensione automotive (es. 9V-16V con protezione da sovratensioni).

7. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED commerciali standard o anche di grado industriale, i principali fattori di differenziazione di questo dispositivo sono la sua qualifica automotive (AEC-Q102) e la robustezza dei materiali (resistenza allo zolfo, privo di alogeni). Rispetto ad altri LED automotive, la combinazione di un package ceramico (prestazioni termiche e affidabilità superiori rispetto ai package in plastica) e un'elevata emissione sia in bianco che in ambra da una singola piattaforma di package è un vantaggio significativo. Semplifica la distinta materiali per moduli di illuminazione che richiedono entrambi i colori.

8. Domande Frequenti (Basate sui Dati Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED a 1000mA in modo continuo?

R: Sebbene il valore massimo assoluto sia 1500mA, le specifiche tipiche sono fornite a 700mA. Il funzionamento continuo a 1000mA genererà significativamente più calore (~3.35W vs. ~2.35W). Ciò è possibile solo con una gestione termica eccezionale per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri, e potrebbe ridurre la durata del LED. Fare riferimento alle curve di derating.

D: Come interpreto i due diversi valori di resistenza termica (Reale vs. Elettrico)?

R: La resistenza termica "reale" (4.6 K/W) è spesso misurata in una specifica condizione di test termico. Il metodo "elettrico" (3.6 K/W) utilizza la tensione diretta del LED stesso come sensore di temperatura in condizioni operative e può rappresentare un valore in-situ più pratico. Per un progetto conservativo, si consiglia di utilizzare il valore "reale" più alto per calcolare l'aumento di temperatura nel caso peggiore.

D: È necessaria una lente per un'applicazione di indicatore di direzione?

R: Sì. Il LED stesso ha un pattern di emissione di tipo Lambertiano di 120°. Un indicatore di direzione richiede un pattern di fascio specifico e una visibilità angolare definita dalle normative (es. ECE o SAE). Un'ottica secondaria (lente) è necessaria per collimare e modellare la luce per soddisfare questi requisiti fotometrici legali.

9. Studio di Caso Pratico di Progetto

Scenario:Progettazione di un modulo Luci di Marcia Diurna (DRL) utilizzando la versione Bianco Freddo di questo LED.

Fase 1 - Requisiti Ottici:Determinare l'intensità luminosa richiesta (candele) a vari angoli secondo la normativa automotive (es. ECE R87).

Fase 2 - Conteggio LED & Pilotaggio:Basandosi sull'emissione tipica di 260 lm del LED e sull'efficienza del sistema ottico scelto, calcolare il numero di LED necessari per raggiungere l'intensità target. Decidere una corrente di pilotaggio (es. 700mA).

Fase 3 - Progetto Termico:Calcolare la dissipazione di potenza totale (Numero di LED * Vf * Corrente). Progettare il PCB a nucleo metallico o il PCB standard con vias termici per raggiungere una temperatura target del punto di saldatura (es. 85°C) nella peggiore temperatura ambiente (es. 80°C vano motore). Utilizzare la resistenza termica (Rth JS) per garantire che la temperatura di giunzione rimanga sotto i 110°C.

Fase 4 - Progetto Elettrico:Selezionare un driver LED a corrente costante qualificato AEC-Q100 in grado di fornire la corrente totale richiesta, gestire l'intervallo di tensione di ingresso automotive e includere la regolazione PWM se necessaria per la funzionalità (es. attenuazione quando gli anabbaglianti sono accesi).

Fase 5 - Validazione:Costruire un prototipo e misurare l'emissione fotometrica, il colore e le prestazioni termiche (temperatura di giunzione tramite metodo Vf) in condizioni operative ad alta temperatura per validare il progetto.

10. Principio di Funzionamento e Tendenze Tecnologiche

10.1 Principio di Funzionamento di Base

Questo LED è una sorgente luminosa a stato solido basata sulla fisica dei semiconduttori. Quando una tensione diretta viene applicata al dispositivo, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del chip semiconduttore (tipicamente basato su InGaN per l'emissione blu), rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). Per la versione Bianco Freddo, una porzione della luce blu viene assorbita da un rivestimento di fosforo (YAG:Ce è comune), che la riemette come luce gialla a spettro ampio. La miscela della luce blu residua e della luce gialla convertita è percepita come bianca. Per la versione Ambra PC, viene utilizzata una diversa formulazione di fosforo per assorbire quasi tutta la luce blu e riemetterla nell'intervallo di lunghezze d'onda dell'ambra.

10.2 Tendenze del Settore

Il settore dell'illuminazione automotive è in continua evoluzione. Le tendenze chiave che influenzano dispositivi come questo LED includono:

Luminanza ed Efficienza Aumentate:Domanda di sorgenti luminose più piccole e brillanti per consentire design di illuminazione eleganti e stilizzati.

Funzionalità Avanzate:Integrazione di fasci adattivi (ADB) e illuminazione pixelata, che potrebbero spingere le versioni future verso pixel pitch più piccoli o capacità di driver integrate.

Regolazione del Colore:Interesse per la luce bianca regolabile per l'illuminazione ambientale interna, sebbene le luci esterne rimangano strettamente regolamentate sul colore.

Affidabilità e Robustezza Migliorate:Poiché i LED diventano l'unica sorgente luminosa per funzioni critiche, i requisiti per longevità e prestazioni in condizioni estreme (vibrazioni, cicli termici, esposizione chimica) continuano a stringersi, rafforzando la necessità di componenti qualificati come questo.