ALFS1G-C0 LED データシート - SMDセラミックパッケージ - 400lm @1000mA - 3.3V - 120° 視野角 - 車載グレード

1. 製品概要

ALFS1G-C0シリーズは、厳しい車載照明アプリケーション向けに設計された高性能表面実装LEDコンポーネントです。本デバイスは堅牢なセラミックパッケージに収められており、車両の過酷な動作環境に不可欠な優れた熱マネジメントと信頼性を提供します。その主な設計焦点は、広い温度範囲にわたって安定した性能で高い光束出力を提供することにあり、安全性が重要な外装照明機能に適した選択肢となっています。

このLEDの中核的な利点には、駆動電流1000mAにおける400ルーメンの高い代表光束、優れた配光性を実現する120度の広い視野角、そして厳格な車載業界規格への適合が含まれます。耐久性、長寿命、性能安定性が必須であるアプリケーションを含む、車載外装照明市場を特にターゲットとしています。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 測光・電気的特性

主要な動作パラメータは、LEDの性能範囲を定義します。順方向電流（I_F）の代表動作点は1000mAで、最小50mA、絶対最大定格は1500mAです。50mA未満での動作は推奨されません。光束（Φ_v）は、1000mAで駆動し、熱パッド温度25°C、測定許容差±8%で測定した場合、360 lm（最小）、400 lm（代表）、500 lm（最大）と規定されています。

順方向電圧（V_F）の範囲は2.90Vから3.80Vで、1000mAにおける代表値は3.30V（±0.05V許容差）です。このパラメータはドライバ設計と電力損失計算に極めて重要です。クールホワイトタイプの相関色温度（CCT）は、代表条件下で5180Kから6893Kの範囲にあります。

2.2 熱特性および絶対最大定格

熱マネジメントはLEDの長寿命にとって重要です。接合部からはんだ付け点までの熱抵抗（R_thJS）は、実条件で4.0 K/W（代表）/ 4.4 K/W（最大）、電気的測定条件で3.0 K/W（代表）/ 3.4 K/W（最大）の2つの値で規定されています。最大許容接合温度（T_J）は150°Cです。

絶対最大定格は、永久損傷が発生する可能性のある限界を定義します。これには最大電力損失（P_d）5700 mW、動作温度範囲（T_opr）-40°C ～ +125°C、保存温度範囲（T_stg）-40°C ～ +125°Cが含まれます。本デバイスは最大8 kVのESD（HBM）および260°Cのリフローはんだ付け温度に耐えることができます。

3. ビニングシステムの説明

生産における色と明るさの一貫性を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいてビンに分類されます。

3.1 光束ビニング

クールホワイトバージョンでは、光束ビンはグループC4からC9まで定義されています。各ビンは特定の光束範囲をカバーしており、例えば、ビンC5は380-400 lm、ビンC6は400-425 lmをカバーします。これらはすべて代表順方向電流、25msパルスで測定されます。これにより、設計者はアプリケーションに必要な輝度出力を持つLEDを選択できます。

3.2 順方向電圧ビニング

順方向電圧は3つのグループにビニングされます：1A（2.90V - 3.20V）、1B（3.20V - 3.50V）、1C（3.50V - 3.80V）。電圧によるビニングは、より一貫性のあるドライバ回路の設計や、アレイ内の複数LEDにわたる熱負荷の管理に役立ちます。

3.3 色度座標ビニング（クールホワイト）

色特性はCIE 1931色度座標（x, y）を使用して定義されます。データシートには、クールホワイトLED用の詳細なビン構造チャートと表が提供されています。ビンは64A、64B、60Aなどのコードで指定され、それぞれCIEチャート上の特定の四角形領域を表します。例えば、ビン64Aは（0.3109, 0.3382）、（0.3161, 0.3432）、（0.3169, 0.3353）、（0.3120, 0.3306）で定義される境界内の座標をカバーし、これは相関色温度の参照範囲に対応します。この精密なビニングにより、厳密な色の一貫性が確保され、複数の光源間での色合わせが重要な車載照明において極めて重要です。

4. 性能曲線分析

提供されるグラフは、様々な条件下でのLEDの挙動について深い洞察を提供します。

4.1 順方向電流 vs. 順方向電圧（IV特性曲線）

グラフは、LEDに典型的な非線形関係を示しています。順方向電圧は電流とともに増加し、非常に低い電流では約2.7Vから始まり、最大定格電流1500mAでは約3.5Vに達します。この曲線は、適切な定電流ドライバトポロジを選択するために不可欠です。

4.2 相対光束 vs. 順方向電流

光束出力は電流とともに準線形的に増加します。出力は50mAから1000mAにかけて大幅に増加しますが、電流が最大定格に近づくにつれて相対的な増加は減少し、熱負荷の増加による高電流時の効率低下を示しています。

4.3 熱性能グラフ

相対光束 vs. 接合温度グラフは熱消光を示しています。接合温度が-40°Cから150°Cに上昇するにつれて、相対光束は減少します。100°Cでは、出力は25°Cでの値の約85-90%であり、高出力アプリケーションにおける効果的な放熱の重要性を強調しています。

相対順方向電圧 vs. 接合温度グラフは、V_Fが温度の上昇とともに直線的に減少する（負の温度係数）ことを示しており、これは半導体のバンドギャップ変化の特性です。この特性は、間接的な温度監視に利用されることがあります。

色度シフトグラフは、順方向電流と接合温度の両方が、CIE x座標およびy座標に小さくても測定可能なシフトを引き起こすことを示しています。これらのシフトは、色が重要なアプリケーションでは考慮する必要があります。

4.4 順方向電流のデレーティングとパルス耐性

順方向電流デレーティング曲線は信頼性設計に不可欠です。これは、はんだパッド温度（T_S）の関数としての最大許容連続順方向電流を規定します。例えば、T_Sが110°Cの場合、最大I_Fは1500mAです。最大許容T_Sである125°Cでは、最大I_Fは1200mAにデレートされます。過熱や早期故障を防ぐため、この曲線内で動作することが必須です。

パルス耐性能力グラフは、LEDが様々なデューティサイクルで、非常に短いパルス幅（例：マイクロ秒からミリ秒）において、DC最大定格を大幅に超える電流に耐えられることを示しています。これは、センシングや通信に使用されることがあるパルス動作方式に関連します。

5. 機械的仕様、パッケージングおよび実装情報

5.1 機械的寸法とパッド設計

LEDは表面実装セラミックパッケージを採用しています。抜粋には正確な寸法は記載されていませんが、データシートには機械的寸法図面と推奨はんだ付けパッドレイアウトの専用セクションが含まれています。推奨されるパッド形状に従うことは、信頼性の高いはんだ接合の実現、PCBへの適切な熱伝達、機械的安定性の確保に極めて重要です。

5.2 リフローはんだ付けプロファイルと注意事項

ピーク温度定格260°Cの特定のリフローはんだ付けプロファイルが提供されています。このプロファイルに従うことは、LEDパッケージや内部ダイアタッチ材料への熱損傷を避けるために不可欠です。使用上の注意セクションには、ESD損傷、湿気吸収（MSL 2）、機械的ストレスを防ぐための重要な取り扱い、保管、実装ガイドラインが含まれている可能性があります。

5.3 パッケージング情報

パッケージング情報セクションでは、LEDがどのように供給されるか（例：テープ＆リール仕様）が詳細に説明されており、自動実装プロセスに必要です。

6. アプリケーションガイドラインと設計上の考慮点

6.1 主な用途

記載されている主な用途はすべて車載外装照明です：ヘッドライト（ハイビーム、ロービーム）、デイタイムランニングライト（DRL）、フォグランプ。これらの用途では、高い信頼性、広い動作温度耐性、振動や湿度などの環境要因に対する堅牢な性能が要求されます。

6.2 重要な設計上の考慮点

• 熱設計：セラミックパッケージの低いR_thJSは有利ですが、特に高電流で駆動する場合、接合温度を低く保つためには、はんだパッドからシステムのヒートシンク（例：金属基板PCBやアクティブ冷却）への高性能な熱経路が必須です。デレーティング曲線を設計限界として使用してください。
• 駆動回路：安定した光出力を確保し、熱暴走を防ぐためには定電流ドライバが必要です。ドライバは順方向電圧のビン範囲に対応し、最大1500mAまでの必要な電流を供給できるように設計されなければなりません。
• 光学設計：120°の視野角は、広く均一な照明パターンを作成するのに適しています。ヘッドライトのカットオフやDRLのシグネチャなどの特定の用途に向けてビームを形成するには、二次光学部品（レンズ、リフレクター）が必要になります。
• 環境耐性：本製品は硫黄耐性（クラスA1）、ハロゲンフリー、RoHS/REACH規格への適合が記載されており、これは車載およびその他の規制産業にとって不可欠です。設計者は、アセンブリ全体（PCB、はんだ、保護コーティング）が補完的な規格を満たすことを確認する必要があります。

7. 技術比較と差別化

データシートには他製品との直接比較はありませんが、このLEDの主要な差別化要因は推測できます。セラミックパッケージ（プラスチックパッケージに対する優れた熱性能と信頼性）、AEC-Q102認定（車載グレードの信頼性試験）、標準1000mA駆動電流における高光束、および光束と色の両方に関する詳細なビニングの組み合わせにより、このコンポーネントは車載照明向けの高信頼性セグメントに位置付けられます。8kVのESD耐性と硫黄耐性は、過酷な環境への適合性をさらに高めています。

8. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを1500mAで連続駆動できますか？

A: デレーティング曲線に従い、はんだパッド温度（T_S）が110°C以下であることを保証できる場合のみ可能です。より高いパッド温度では、電流を減らす必要があります。信頼性の高い長期動作のためには、代表電流1000mA以下での設計が望ましいです。

Q: MSL 2の意味は何ですか？

A: 湿気感受性レベル2です。これは、パッケージ済みLEDが乾燥環境（相対湿度60%未満）で最大1年間保管できることを意味します。リフローはんだ付け前に、パッケージがそのフロアライフを超えて大気環境にさらされた場合は、リフロー中のポップコーン現象による損傷を防ぐために、湿気を除去するためにベーキングする必要があります。

Q: 64Aや60Bのようなカラービンのコードはどのように解釈すればよいですか？

A: これらはCIE色度図上の特定の領域のコードです。ビンコードを提供された表およびチャートと照合して、LEDの色が収まるCIE x,y座標の正確な四角形領域を見つける必要があります。これにより、複数のLEDを使用する際の色の一貫性が確保されます。

Q: なぜ最小電流が50mAなのですか？

A: 極端に低い電流で動作すると、不安定または不均一な発光を引き起こす可能性があります。規定された最小値は、LEDがその性能特性の安定した領域で動作することを保証します。

9. 動作原理と業界動向

9.1 基本的な動作原理

これは固体発光ダイオードです。バンドギャップ電圧を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が活性半導体領域で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。半導体層の特定の材料と構造が、発光の波長（色）を決定します。セラミックパッケージは、主に堅牢な機械的筐体として、そして重要なことに、半導体接合部で発生する熱（非放射再結合と電気抵抗による）をPCBやヒートシンクに伝達する効率的な熱伝導路として機能します。

9.2 業界動向

ALFS1G-C0のようなLEDの開発は、車載照明における主要な動向を反映しています：従来のハロゲンやHID光源から、高効率、長寿命、設計の柔軟性を実現する全固体LED照明への移行です。より高い発光効率（ワットあたりのルーメン数）、改善された熱マネジメントパッケージ（先進的なセラミックなど）、より良い均一性のための厳密な色と光束のビニング、そして車載システムの10-15年の寿命期待を満たすための強化された信頼性規格（AEC-Q102、硫黄耐性）への継続的な推進があります。さらに、複数の機能（例：適応型走行用ビーム）をコンパクトなLEDモジュールに統合する傾向が高まっています。