ALFS4J-C010001H-AM LED Scheda Tecnica - Package Ceramico SMD - Flusso Luminoso 1700lm @1000mA - Tensione Diretta 13V - Angolo di Visione 120° - Grado Automotive - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'ALFS4J-C010001H-AM è un LED ad alta potenza, a montaggio superficiale, progettato specificamente per applicazioni impegnative nell'illuminazione esterna automobilistica. È realizzato con un robusto package ceramico, che offre una gestione termica superiore e un'affidabilità eccezionale in condizioni ambientali severe. Il dispositivo è progettato per soddisfare i requisiti stringenti dell'industria automobilistica.

Vantaggi Principali:I vantaggi principali di questo LED includono l'elevato flusso luminoso tipico di 1700 lumen con una corrente di pilotaggio di 1000mA, un ampio angolo di visione di 120 gradi per un'eccellente distribuzione della luce e una costruzione robusta che include protezione ESD fino a 8kV. La sua qualifica secondo gli standard AEC-Q102 e la robustezza allo zolfo (Classe A1) lo rendono adatto all'uso a lungo termine in ambienti automobilistici dove l'esposizione a elementi corrosivi è comune.

Mercato di Riferimento & Applicazioni:Questo LED è destinato esclusivamente ai sistemi di illuminazione esterna automobilistica. Le sue applicazioni chiave includono fari principali, luci diurne (DRL) e fendinebbia. La combinazione di alta luminosità e affidabilità lo rende una scelta ideale per funzioni di illuminazione critiche per la sicurezza, che richiedono prestazioni costanti su un ampio intervallo di temperature e per l'intera vita del veicolo.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

Le prestazioni elettriche e ottiche sono definite in specifiche condizioni di test, principalmente con una corrente diretta (I_F) di 1000mA e una temperatura del pad termico di 25°C.

• Flusso Luminoso (Φ_v):Il valore tipico è 1700 lm, con un minimo di 1500 lm e un massimo di 2000 lm. È cruciale notare la tolleranza di misura di ±8%. Questo parametro dipende fortemente dalla temperatura di giunzione.
• Tensione Diretta (V_F):La tensione diretta tipica è 13V, con un intervallo da un minimo di 11.6V a un massimo di 15.2V a 1000mA, con una stretta tolleranza di misura di ±0.05V. Questo parametro influisce direttamente sulla progettazione del driver e sulla dissipazione di potenza.
• Corrente Diretta (I_F):Il dispositivo è valutato per una corrente diretta continua fino a 1500mA, con un punto operativo tipico a 1000mA. Tutti i dati fotometrici sono specificati a questa corrente tipica.
• Angolo di Visione (φ):L'angolo di visione nominale è di 120 gradi, con una tolleranza di ±5°. Questo ampio angolo è vantaggioso per applicazioni che richiedono pattern di illuminazione ampi.
• Temperatura di Colore (K):La temperatura di colore correlata (CCT) varia da 5391K a 6893K, classificandolo come un LED bianco freddo. La struttura esatta del binning è dettagliata in seguito.

2.2 Caratteristiche Termiche

Una gestione termica efficace è fondamentale per le prestazioni e la longevità del LED. Questo LED fornisce due parametri chiave di resistenza termica.

• Resistenza Termica, Giunzione-Saldatura (R_thJS):Vengono forniti due valori: R_{thJS_real}(tipico 1.26 K/W, max 1.6 K/W) e R_{thJS_el}(tipico 0.8 K/W, max 1 K/W). Il valore "reale" rappresenta il percorso termico effettivo, mentre il valore "el" è un equivalente elettrico utilizzato per alcuni scopi di modellazione. Una resistenza termica più bassa consente un trasferimento di calore più efficiente dalla giunzione del LED al circuito stampato (PCB).

3. Valori Massimi Assoluti

Superare questi limiti può causare danni permanenti al dispositivo. I progettisti devono garantire che le condizioni operative rimangano entro questi confini.

• Dissipazione di Potenza (P_d):22800 mW
• Corrente Diretta (I_F):1500 mA (DC)
• Temperatura di Giunzione (T_j):150 °C
• Temperatura Operativa (T_opr):-40 °C a +125 °C
• Temperatura di Stoccaggio (T_stg):-40 °C a +125 °C
• Sensibilità ESD (HBM):8 kV (R=1.5kΩ, C=100pF)
• Temperatura di Rifusione:260 °C (picco)

Il dispositivo non è progettato per operare con tensione inversa. L'elevata classificazione ESD è essenziale per la manipolazione e l'assemblaggio negli ambienti di produzione automobilistica.

4. Analisi delle Curve Prestazionali

4.1 Lunghezza d'Onda e Distribuzione Spettrale

Il grafico della distribuzione spettrale relativa mostra l'output luminoso in funzione della lunghezza d'onda. Per un LED bianco freddo, lo spettro presenta tipicamente un forte picco blu dal chip LED stesso e un'emissione più ampia gialla/rossa dal rivestimento al fosforo. La forma esatta determina le proprietà di resa cromatica e il punto bianco preciso (coordinate cromatiche). Il grafico è misurato a 25°C di temperatura del case e 1000mA.

4.2 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

Questo grafico è fondamentale per la progettazione del driver. Mostra la relazione tra la corrente che attraversa il LED e la caduta di tensione ai suoi capi. La curva è non lineare. Al tipico punto operativo di 1000mA, la tensione è di circa 13V. I progettisti utilizzano questa curva per calcolare la tensione di uscita necessaria del driver e per comprendere la dissipazione di potenza (V_F* I_F).

4.3 Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta

Questo grafico illustra come l'output luminoso aumenti con la corrente di pilotaggio. La relazione è generalmente sub-lineare; raddoppiare la corrente non raddoppia l'output luminoso a causa dell'efficienza decrescente (droop) e dell'aumento della temperatura di giunzione. Il grafico è normalizzato al flusso a 1000mA. Aiuta i progettisti a scegliere la corrente di pilotaggio ottimale per bilanciare luminosità, efficienza e durata del dispositivo.

4.4 Dipendenza dalla Temperatura

Diversi grafici dettagliano l'impatto della temperatura sulle prestazioni del LED, tutti misurati a una corrente di pilotaggio costante di 1000mA.

• Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzione:La tensione diretta diminuisce linearmente all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa proprietà può talvolta essere utilizzata per stimare la temperatura di giunzione.
• Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione:L'output luminoso diminuisce all'aumentare della temperatura. Questo grafico quantifica tale riduzione, fondamentale per il progetto termico. Mantenere una bassa temperatura di giunzione è essenziale per ottenere una luminosità costante.
• Spostamento Cromatico vs. Temperatura di Giunzione:Le coordinate cromatiche (CIE x, y) si spostano con la temperatura. Questo grafico mostra la variazione delta (Δ) dal valore a 25°C. Minimizzare questo spostamento è importante per applicazioni che richiedono un aspetto cromatico stabile.
• Spostamento Cromatico vs. Corrente Diretta:Analogamente, le coordinate cromatiche possono spostarsi con la corrente di pilotaggio, anche a temperatura costante.

4.5 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo è uno dei grafici più critici per un progetto di sistema affidabile. Mostra la massima corrente diretta ammissibile in funzione della temperatura del punto di saldatura (o del case). All'aumentare della temperatura ambiente o della scheda, la corrente massima sicura diminuisce per impedire che la temperatura di giunzione superi il suo limite di 150°C. I progettisti devono utilizzare questa curva per selezionare correnti di pilotaggio appropriate per il loro specifico ambiente termico.

5. Spiegazione del Sistema di Binning

A causa delle variazioni di produzione, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione per garantire coerenza all'interno di un lotto di produzione. Questo dispositivo utilizza un sistema di binning multi-parametro.

5.1 Binning del Flusso Luminoso

I LED sono raggruppati in base al flusso luminoso misurato alla corrente diretta tipica. La struttura del bin utilizza una combinazione di una lettera di Gruppo e un numero di Bin.

• Gruppo E:Include i bin 7 (1500-1600 lm), 8 (1600-1700 lm) e 9 (1700-1800 lm).
• Gruppo F:Include i bin 0 (1800-1900 lm) e 1 (1900-2000 lm).

L'ALFS4J-C010001H-AM ha un flusso tipico di 1700 lm, collocandolo nel Bin 9 del Gruppo E. La tolleranza di misura è ±8%.

5.2 Binning della Tensione Diretta

I LED sono anche suddivisi in base alla loro tensione diretta alla corrente tipica. Questo aiuta nella progettazione di stringhe in parallelo e nella gestione dei requisiti dell'alimentatore.

• Bin 4A: V_F= 11.60V a 12.80V
• Bin 4B: V_F= 12.80V a 14.00V
• Bin 4C: V_F= 14.00V a 15.20V

Il tipico V_Fdi 13V suggerisce che il dispositivo rientri nel Bin 4B. La tolleranza di misura è ±0.05V.

5.3 Binning del Colore (Cromaticità)

Vengono presentate due strutture di binning per le coordinate cromatiche sul diagramma cromatico CIE 1931: ECE e una struttura alternativa.

Struttura Bin ECE:Questa sembra essere una struttura di bin multi-segmento per LED bianco freddo. Bin specifici come 63M, 61M, 58M e 56M sono definiti da quadrilateri sul grafico CIE, ciascuno con quattro serie di coordinate (x, y) che ne definiscono gli angoli. Ciò consente un controllo del colore più stretto raggruppando LED con cromaticità molto simili. L'intervallo tipico di temperatura di colore da 5391K a 6893K copre questi bin. La tolleranza di misura per le coordinate è ±0.005.

Struttura Alternativa:Viene mostrato un altro insieme di bin (65L, 65H, 61L, 61H), che probabilmente rappresenta uno standard di selezione diverso o una classificazione interna, anch'essa per LED bianco freddo.

6. Numero di Parte e Informazioni per l'Ordine

Il numero di parte è ALFS4J-C010001H-AM. Sebbene le informazioni complete per l'ordine, incluse le quantità di confezionamento (ad es., specifiche del nastro e della bobina), siano referenziate nell'indice del documento, i dettagli specifici non sono forniti nell'estratto. Tipicamente, tali informazioni includerebbero la dimensione della bobina, l'orientamento e la quantità per bobina.

7. Meccanica, Montaggio e Confezionamento

7.1 Dimensioni Meccaniche

Il LED utilizza un package ceramico a montaggio superficiale (SMD). Le dimensioni esatte (lunghezza, larghezza, altezza, dimensioni dei pad e tolleranze) sono contenute nella sezione "Dimensioni Meccaniche". I package ceramici offrono un'eccellente conducibilità termica e stabilità meccanica rispetto ai package plastici, il che è vitale per applicazioni ad alta potenza e per l'affidabilità sotto cicli termici.

7.2 Layout Consigliato dei Piazzole di Saldatura

Viene fornita un'impronta consigliata per il PCB. Ciò include la dimensione, la forma e la spaziatura delle piazzole di rame per i terminali elettrici e, crucialmente, per il pad termico. Un pad termico progettato correttamente con adeguati via verso piani di massa interni o un dissipatore è essenziale per trasferire il calore dal LED per mantenere bassa la temperatura di giunzione e garantire le prestazioni.

7.3 Profilo di Rifusione

Il documento specifica un profilo di rifusione con una temperatura di picco di 260°C. I dettagli del profilo (tempi e temperature di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento) sono critici per ottenere giunzioni saldate affidabili senza danneggiare il componente LED. Il rispetto di questo profilo è necessario per prevenire shock termici, delaminazioni o degrado dei materiali interni.

7.4 Informazioni sul Confezionamento

Qui si troverebbero i dettagli su come i LED sono forniti (ad es., larghezza del nastro goffrato, dimensioni delle tasche, diametro della bobina e orientamento). Queste informazioni sono necessarie per impostare le apparecchiature di assemblaggio automatiche pick-and-place.

8. Linee Guida Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Precauzioni per l'Uso

Vengono forniti avvertimenti generali di manipolazione e progettazione per garantire l'affidabilità. Le precauzioni chiave probabilmente includono:

• Protezione ESD:Nonostante la classificazione HBM di 8kV, si raccomandano le precauzioni ESD standard durante la manipolazione.
• Gestione Termica:Enfatizza la necessità critica di un percorso termico efficace dal pad termico al dissipatore del sistema.
• Controllo della Corrente:Il LED deve essere pilotato da una sorgente di corrente costante, non da una sorgente di tensione costante, per prevenire la fuga termica (thermal runaway).
• Pulizia:Linee guida sui solventi e processi di pulizia accettabili dopo la saldatura.

8.2 Robustezza allo Zolfo

Il LED è classificato per Robustezza allo Zolfo Classe A1. Ciò indica un alto livello di resistenza alle atmosfere corrosive contenenti zolfo, comuni in alcuni ambienti automobilistici e industriali. Questa protezione impedisce la formazione di solfuro d'argento sui contatti, che può portare ad un aumento della resistenza e al guasto.

8.3 Informazioni di Conformità

Il prodotto è dichiarato conforme a normative ambientali chiave:

• RoHS:Conforme alla direttiva sulla Restrizione delle Sostanze Pericolose.
• REACH UE:Conforme al regolamento sulla Registrazione, Valutazione, Autorizzazione e Restrizione delle Sostanze Chimiche.
• Senza Alogeni:Conforme ai requisiti senza alogeni (Bromo <900 ppm, Cloro <900 ppm, Br+Cl <1500 ppm).

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Sebbene un confronto diretto con altri prodotti non sia presente nella scheda tecnica, le caratteristiche chiave di differenziazione dell'ALFS4J-C010001H-AM possono essere dedotte:

• Grado Automotive (AEC-Q102):Questo è un differenziatore significativo rispetto ai LED di grado commerciale, implicando test rigorosi per cicli termici, umidità, vita operativa ad alta temperatura (HTOL) e altri stress.
• Package Ceramico:Offre prestazioni termiche e affidabilità a lungo termine migliori rispetto ai package plastici standard, specialmente sotto alta densità di potenza ottica.
• Alto Flusso Luminoso in Formato SMD:Fornire 1700+ lm da un package SMD è adatto per progetti ottici compatti nei fari automobilistici.
• Robustezza allo Zolfo:Non tutti i LED automobilistici hanno una classificazione formale di resistenza allo zolfo; la Classe A1 è una caratteristica forte per ambienti ostili.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Quale corrente di pilotaggio dovrei utilizzare?

R: Il punto operativo tipico è 1000mA, con un massimo assoluto di 1500mA. La corrente effettiva dovrebbe essere determinata utilizzando la curva di derating in base alla massima temperatura attesa del punto di saldatura del vostro sistema per garantire T_j< 150°C.

D2: Come gestisco il calore?

R: Utilizzare il layout consigliato delle piazzole PCB con un ampio pad termico collegato tramite più via termici a un piano di rame interno o a un dissipatore esterno. Calcolare l'aumento di temperatura atteso utilizzando: ΔT = R_{thJS_real}* (V_F* I_F). Assicurarsi che la temperatura finale del punto di saldatura consenta l'operazione entro i limiti della curva di derating.

D3: Qual è l'impatto del binning sul mio progetto?

R: Il binning del flusso luminoso influisce sull'output luminoso totale; potrebbe essere necessario regolare il numero di LED o la corrente del driver per raggiungere un obiettivo di lumen specifico. Il binning della tensione influisce sulla caduta di tensione totale nelle stringhe in serie e sulla progettazione dell'alimentatore. Il binning del colore è critico per applicazioni in cui la coerenza cromatica tra più LED è importante (ad es., aspetto del faro).

D4: Posso usarlo per l'illuminazione interna?

R: Sebbene tecnicamente possibile, questo LED è sovradimensionato e probabilmente troppo costoso per l'illuminazione interna. La sua alta potenza, ampio angolo di visione e qualifiche di grado automotive sono ottimizzate per applicazioni esterne.

11. Studio di Caso di Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un Modulo per Luci Diurne (DRL).

Requisiti:Il DRL deve produrre uno specifico pattern di intensità luminosa secondo le normative automobilistiche, operare in modo affidabile da -40°C a +85°C ambiente e avere una durata superiore a 10.000 ore.

Passi di Progetto:

1. Progetto Ottico:Utilizzando l'angolo di visione di 120° e il flusso tipico di 1700 lm, un ingegnere ottico progetta una lente secondaria o un riflettore per modellare il fascio nel pattern DRL richiesto.
2. Progetto Termico:L'ingegnere meccanico progetta un dissipatore in alluminio. Viene calcolata la resistenza termica dal punto di saldatura del LED all'ambiente (R_thSA). Combinata con R_thJS(1.26 K/W) e la dissipazione di potenza (P_d≈ 13V * 1A = 13W), la temperatura di giunzione T_j= T_amb+ (R_thJS+ R_thSA) * P_dviene verificata essere inferiore a 125°C alla massima temperatura ambiente di 85°C.
3. Progetto Elettrico:Viene selezionato un driver LED a corrente costante di grado automotive. Il suo intervallo di tensione di uscita deve accogliere la massima tensione diretta della stringa di LED (ad es., 4 LED in serie * 15.2V max = 60.8V) più un margine. La corrente del driver è impostata a 1000mA, ma validata rispetto alla curva di derating per la massima temperatura calcolata del punto di saldatura.
4. Layout PCB:Il PCB è progettato con l'esatto layout consigliato delle piazzole. L'area del pad termico è riempita con più via larghi, placcati e riempiti di saldatura, per collegarsi a uno spesso strato di rame interno che è fissato al dissipatore.
5. Validazione:Il prototipo viene testato in una camera termica. L'output luminoso viene misurato ad alte e basse temperature. Lo spostamento cromatico viene verificato rispetto alle specifiche. Vengono eseguiti test di affidabilità a lungo termine, inclusi cicli termici e test di calore umido, per validare il progetto rispetto agli obiettivi AEC-Q102.

12. Principio di Funzionamento

L'ALFS4J-C010001H-AM è un LED bianco a conversione di fosforo. Il suo principio di funzionamento di base coinvolge l'elettroluminescenza in un chip semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune si ricombinano all'interno della regione attiva del chip, emettendo fotoni. Il chip primario emette luce blu. Una parte di questa luce blu viene assorbita da un rivestimento al fosforo depositato sul chip. Il fosforo riemette questa energia come luce su uno spettro più ampio, principalmente nelle regioni gialla e rossa. La miscela della luce blu residua e della luce gialla/rossa convertita dal fosforo è percepita dall'occhio umano come luce bianca. Il rapporto esatto tra luce blu e luce convertita dal fosforo, e la composizione del fosforo, determinano la temperatura di colore correlata (CCT) e l'indice di resa cromatica (CRI) della luce bianca emessa.

13. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED come l'ALFS4J-C010001H-AM è guidato da diverse tendenze chiave nell'illuminazione automobilistica e nell'illuminazione a stato solido in generale:

• Aumento dell'Efficienza Luminosa (lm/W):La ricerca continua mira a produrre più lumen per watt di input elettrico, riducendo il consumo energetico e il carico termico per la stessa output luminoso.
• Maggiore Densità di Potenza & Miniaturizzazione:La spinta verso progetti di fari più piccoli e stilistici richiede LED in grado di fornire flussi molto elevati da impronte di package sempre più piccole, aumentando la sfida della gestione termica.
• Modellazione del Fascio Avanzata con Ottiche Integrate:Le tendenze includono combinare il LED con ottiche primarie (ad es., micro-lenti) a livello di package per fornire un output luminoso meglio controllato per sistemi ottici secondari.
• Illuminazione Intelligente e Adattiva:Il futuro prevede l'integrazione dei LED con sensori e sistemi di controllo per fasci adattivi (ADB) che possono modellare dinamicamente il pattern luminoso per evitare l'abbagliamento degli altri conducenti massimizzando la visibilità.
• Scienza dei Materiali per l'Affidabilità:Miglioramento continuo dei materiali al fosforo per una migliore stabilità ad alte temperature e una maggiore efficienza di conversione, nonché progressi nei materiali del package (come le ceramiche) e nelle tecnologie di interconnessione per resistere a maggiori cicli termici.