Scheda Tecnica LED ALFS2H-C010001H-AM - Pacchetto Ceramico SMD - 900lm @ 1000mA - 6.6V Tip. - Angolo di Visione 120° - Grado Automotive

1. Panoramica del Prodotto

L'ALFS2H-C010001H-AM è un LED ad alta potenza e montaggio superficiale, progettato specificamente per applicazioni impegnative nell'illuminazione esterna automotive. È alloggiato in un robusto pacchetto ceramico, che offre un'eccellente gestione termica e affidabilità in condizioni ambientali severe. Il dispositivo fornisce un flusso luminoso tipico di 900 lumen quando pilotato con una corrente diretta di 1000mA, rendendolo adatto per funzioni di illuminazione ad alta intensità.

I suoi vantaggi principali includono la conformità allo stringente standard di qualifica AEC-Q102 per dispositivi optoelettronici discreti automotive, garantendo prestazioni e longevità in ambienti automobilistici. Presenta anche robustezza allo zolfo (Classe A1), che lo rende resistente ad atmosfere corrosive, e soddisfa le principali normative ambientali tra cui RoHS, REACH e requisiti alogeni-free.

Il mercato target principale è l'industria automobilistica, in particolare per i moduli di illuminazione esterna dove luminosità elevata, affidabilità e fattore di forma compatto sono critici.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

I parametri operativi chiave sono definiti in una condizione di test standard con una corrente diretta (I_F) di 1000mA. Il flusso luminoso tipico (Φ_v) è di 900 lm, con un minimo specificato di 800 lm e un massimo di 1000 lm, soggetto a una tolleranza di misura di ±8%. La tensione diretta tipica (V_F) è di 6.60V, con un range da un minimo di 5.80V a un massimo di 7.60V, con una tolleranza di misura di ±0.05V. L'angolo di visione è ampio, 120 gradi, fornendo un pattern di emissione adatto a varie ottiche di illuminazione.

2.2 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La corrente diretta massima assoluta è di 1500 mA. La dissipazione di potenza massima è di 11.4 W. Il dispositivo può operare ed essere immagazzinato in un range di temperatura da -40°C a +125°C, con una temperatura di giunzione massima (T_J) di 150°C. Non è progettato per operare con tensione inversa. La sensibilità ESD (Modello Corpo Umano) è classificata fino a 8 kV, e la temperatura massima di saldatura durante il reflow è di 260°C.

2.3 Caratteristiche Termiche

Una gestione termica efficace è cruciale per le prestazioni e la durata del LED. La resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura (R_{th JS}) è specificata in due modi: la resistenza termica reale ha un valore tipico di 3.1 K/W (max 3.5 K/W), mentre il metodo elettrico fornisce un valore tipico di 2.1 K/W (max 2.5 K/W). Questo parametro è critico per calcolare la temperatura di giunzione durante il funzionamento e progettare un dissipatore adeguato.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri prestazionali chiave.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso luminoso è classificato all'interno del Gruppo D. I bin disponibili sono: D6 (800-850 lm), D7 (850-900 lm), D8 (900-950 lm) e D9 (950-1000 lm). Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con un range di luminosità specifico per la loro applicazione.

3.2 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è classificata per aiutare nella progettazione del driver e nell'abbinamento di corrente in array multi-LED. I bin sono: 2A (5.80V - 6.40V), 2B (6.40V - 7.00V) e 2C (7.00V - 7.60V).

3.3 Binning del Colore (Cromaticità)

Il LED è offerto in temperature di colore bianco freddo. La scheda tecnica fornisce un diagramma di cromaticità con coordinate di bin specifiche definite dai loro valori CIE x e y. Esempi di bin includono 63M, 61M, 58M, 56M, 65L, 65H, 61L e 61H, ciascuno dei quali copre una piccola area definita nello spazio colore CIE 1931 per garantire la coerenza del colore. La tolleranza di misura per le coordinate di colore è di ±0.005.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diversi grafici che illustrano il comportamento del dispositivo in diverse condizioni operative.

4.1 Caratteristiche della Lunghezza d'Onda

Il grafico della distribuzione spettrale relativa mostra lo spettro di emissione del LED, con un picco nella regione blu e che utilizza un fosforo per produrre luce bianca. La forma di questa curva determina l'Indice di Resa Cromatica (CRI) e la temperatura di colore correlata (CCT).

4.2 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV)

Questo grafico mostra la relazione esponenziale tra corrente diretta e tensione diretta. È essenziale per selezionare la topologia del driver appropriata (corrente costante vs. tensione costante) e per comprendere la resistenza dinamica del LED.

4.3 Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta

Questa curva dimostra che l'output luminoso aumenta con la corrente ma non in modo lineare. Aiuta a determinare la corrente di pilotaggio ottimale per bilanciare efficienza e output luminoso.

4.4 Grafici di Dipendenza dalla Temperatura

Diversi grafici mostrano l'impatto della temperatura sulle prestazioni:

• Tensione Diretta Relativa vs. Temperatura di Giunzione:La tensione diretta tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura, il che può essere utilizzato per il monitoraggio indiretto della temperatura.
• Flusso Luminoso Relativo vs. Temperatura di Giunzione:L'output luminoso diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione, sottolineando l'importanza della gestione termica.
• Spostamento Cromatico vs. Temperatura di Giunzione:Le coordinate di colore (CIE x, y) si spostano con la temperatura, il che è critico per applicazioni che richiedono un output di colore stabile.
• Spostamento Cromatico vs. Corrente Diretta:Il colore può anche spostarsi leggermente con la corrente di pilotaggio.

4.5 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo è uno dei grafici più critici per un design affidabile. Mostra la corrente diretta massima consentita in funzione della temperatura del pad di saldatura (T_S). Ad esempio, a una temperatura del pad di 110°C, la corrente massima è 1500mA, ma a 125°C, si riduce a 1200mA. Il dispositivo non dovrebbe essere operato al di sotto di 50mA. Questa curva è vitale per garantire che la temperatura di giunzione non superi il suo valore massimo in tutte le condizioni operative.

5. Informazioni Meccaniche e sul Pacchetto

Il LED utilizza un pacchetto ceramico per montaggio superficiale (SMD). Sebbene le dimensioni esatte non siano fornite nell'estratto, la scheda tecnica include una sezione dedicata "Dimensioni Meccaniche" (Sezione 7) che conterrebbe un disegno dettagliato con lunghezza, larghezza, altezza e posizioni dei terminali/pad. I pacchetti ceramici offrono una conduttività termica superiore rispetto alla plastica, aiutando nella dissipazione del calore dal chip LED.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Pad di Saldatura Raccomandato

La Sezione 8 fornisce un land pattern (impronta) raccomandato per il design del PCB. Seguire questa raccomandazione garantisce una corretta formazione del giunto di saldatura, una buona connessione termica al PCB per lo smaltimento del calore e previene il tombstoning o altri difetti di assemblaggio.

6.2 Profilo di Saldatura a Rifusione

La Sezione 9 dettaglia il profilo di temperatura di saldatura a rifusione raccomandato. Rispettare questo profilo, con una temperatura di picco non superiore a 260°C come per i valori massimi assoluti, è cruciale per prevenire danni al pacchetto LED, al die interno o ai wire bond. Il profilo include tipicamente stadi di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento con vincoli specifici di tempo e temperatura.

7. Imballaggio e Informazioni d'Ordine

La Sezione 10 (Informazioni sull'Imballaggio) dettaglia come i LED sono forniti, probabilmente in formato tape-and-reel adatto per macchine di assemblaggio pick-and-place automatizzate. La Sezione 6 (Informazioni d'Ordine) e la Sezione 5 (Numero di Parte) spiegano la struttura del numero di parte, che probabilmente codifica informazioni come il bin del flusso, il bin della tensione e il bin del colore, consentendo una selezione precisa delle caratteristiche del dispositivo.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Come elencato, questo LED è progettato perIlluminazione Esterna Automotive, inclusi:

• Fari:Può essere utilizzato in sistemi di anabbaglianti, abbaglianti o fari adattivi, spesso in array.
• Luci diurne (DRL):Richiedono alta visibilità e affidabilità.
• Fari fendinebbia:Richiedono prestazioni robuste in condizioni umide e corrosive.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Progettazione Termica:L'elevata dissipazione di potenza richiede un percorso termico efficace dai pad di saldatura a un dissipatore. Il materiale del PCB (es. PCB a nucleo metallico), l'area di rame e possibili dissipatori esterni devono essere progettati attentamente in base alla resistenza termica (R_{th JS}) e alla curva di derating.
• Progettazione Elettrica:Un driver a corrente costante è obbligatorio per un funzionamento stabile. Il driver deve essere in grado di fornire fino a 1500mA e sopportare il range di tensione diretta del bin selezionato. Considerare la protezione dalla corrente d'innesco.
• Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 120° richiede ottiche secondarie (lenti, riflettori) per modellare il fascio per applicazioni specifiche come fari o DRL.
• Robustezza Ambientale:Sebbene il LED stesso sia resistente allo zolfo e qualificato AEC-Q102, l'intero modulo (PCB, connettori, guarnizioni) deve essere progettato per gli stress ambientali automotive (cicli termici, umidità, vibrazioni).

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED commerciali standard, i principali fattori di differenziazione dell'ALFS2H-C010001H-AM sono la suaqualifica di grado automotive (AEC-Q102)e larobustezza allo zolfo (Classe A1). Queste non sono tipicamente richieste per l'elettronica di consumo ma sono essenziali per il severo ambiente sotto cofano ed esterno automotive. Il pacchetto ceramico offre anche una migliore affidabilità a lungo termine e una temperatura di giunzione massima più elevata rispetto a molti pacchetti SMD in plastica utilizzati nei LED ad alta potenza non automotive.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la corrente di pilotaggio minima per questo LED?

R: La scheda tecnica specifica una corrente diretta minima di 50mA. Non è raccomandato operare al di sotto di questa corrente (come indicato sulla curva di derating).

D: Come determino la temperatura di giunzione nella mia applicazione?

R: La temperatura di giunzione (T_J) può essere stimata usando la formula: T_J= T_S+ (R_{th JS}× P_D), dove T_Sè la temperatura misurata del pad di saldatura, R_{th JS}è la resistenza termica e P_Dè la potenza dissipata (V_F× I_F).

D: Posso pilotare questo LED con una sorgente a tensione costante?

R: No. I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Una sorgente a tensione costante porterebbe a una corrente incontrollata a causa della caratteristica IV esponenziale e del coefficiente di temperatura negativo di V_F, rischiando di distruggere il LED. Utilizzare sempre un driver a corrente costante.

D: Cosa significa "Robustezza allo Zolfo Classe A1"?

R: Indica la resistenza del LED alle atmosfere contenenti zolfo. La Classe A1 è un livello prestazionale specifico definito nei test di settore (es. ASTM B809) in cui il dispositivo non mostra degradazioni significative dopo l'esposizione, rendendolo adatto per ambienti con alto inquinamento da zolfo.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Modulo DRL

Un progettista sta creando un modulo per luci diurne (DRL). Seleziona l'ALFS2H-C010001H-AM per la sua alta luminosità e pedigree automotive. Sceglie LED dal bin di flusso D8 (900-950 lm) e dal bin di tensione 2B (6.4-7.0V) per garantire una luminosità uniforme e semplificare il design del driver. Progetta un PCB a nucleo metallico con una grande area di rame che funge da dissipatore. Utilizzando la curva di derating, calcola che con il suo design termico, il pad di saldatura si stabilizzerà a 85°C nella condizione ambientale più calda. A questa temperatura del pad, la curva di derating consente la piena corrente di pilotaggio di 1000mA. Seleziona un driver a corrente costante nominale per un'uscita di 1000mA e un range di tensione di compliance che copra il V_Fmassimo del bin selezionato più un margine. Le ottiche secondarie sono progettate per soddisfare i requisiti specifici di pattern del fascio e fotometrici per le DRL.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED è una sorgente luminosa a stato solido basata su un chip semiconduttore, tipicamente realizzato in nitruro di gallio e indio (InGaN) per la regione emittente blu. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il bandgap del diodo, elettroni e lacune si ricombinano all'interno della regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce) - un processo chiamato elettroluminescenza. L'emissione primaria è nello spettro blu. Per creare luce bianca, una parte di questa luce blu viene assorbita da un rivestimento di fosforo (es. YAG:Ce) che ri-emette luce su uno spettro più ampio, prevalentemente nella gamma del giallo. La miscela della luce blu residua e della luce gialla convertita dal fosforo è percepita come luce bianca dall'occhio umano. L'esatto rapporto tra blu e giallo determina la temperatura di colore correlata (CCT).

13. Trend Tecnologici

Il trend nell'illuminazione LED automotive è verso una maggiore efficienza luminosa (più lumen per watt), consentendo luci più brillanti o un consumo energetico e un carico termico inferiori. C'è anche una spinta verso dimensioni di pacchetto più piccole con densità di potenza più elevate, che richiedono soluzioni di gestione termica sempre migliori. Funzionalità avanzate come fari adattivi (ADB) e fari pixelati stanno guidando l'integrazione di più chip LED indirizzabili individualmente all'interno di un singolo pacchetto. Inoltre, LED e laser a colore regolabile sono in fase di esplorazione per applicazioni specializzate di segnalazione e styling. La tecnologia sottostante continua a migliorare in termini di efficienza del chip, stabilità del fosforo ad alte temperature e affidabilità del pacchetto.