ALFS2BD-C0PA07001L1-AM LED データシート - SMDセラミックパッケージ - クールホワイト 5850K / PCアンバー - 260 lm / 160 lm @ 700mA - 自動車グレード

1. 製品概要

ALFS2BD-C0PA07001L1-AMは、過酷な自動車外装照明用途に特化して設計された高性能表面実装LEDです。EL ALFSシリーズに属し、優れた熱管理と厳しい環境条件下での長期信頼性を保証する堅牢なSMDセラミックパッケージを採用しています。本デバイスは、代表色温度5850Kのクールホワイトと、PC（蛍光体変換）アンバーの2種類のカラーオプションを提供します。その主な設計目標は、安全性が重要な自動車機能向けに、高い光束出力、一貫したカラーパフォーマンス、揺るぎない信頼性を提供することです。

このLEDの中核的な利点は、自動車用途における個別光電子半導体の厳格な認定規格であるAEC-Q102に準拠している点です。この認定プロセスは、極端な温度、湿度、機械的ストレス下でのコンポーネントの性能と寿命を検証します。さらに、本製品はRoHS、REACH、ハロゲンフリー規制にも準拠しており、厳しい環境・材料制限のある世界の自動車市場に適合します。硫黄耐性は、大気汚染物質に曝され標準LEDパッケージを腐食させる可能性のある用途にとって重要な機能です。

ターゲット市場は自動車専用であり、外装照明モジュールに焦点を当てています。その性能特性は、現代の車両照明システムが求める高輝度と高信頼性の要件を満たすように調整されています。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 測光・色特性

LEDの性能は、標準試験電流700mAで規定されています。クールホワイト版は、代表値として260ルーメン（lm）の光束を出力し、生産公差を考慮して最小220 lm、最大300 lmの範囲にあります。PCアンバー版は、代表値160 lm、範囲120 lmから200 lmを提供します。両カラーとも視野角は広い120度であり、合図機能に適した広く均一な光配光パターンを実現します。

色の指標は正確に定義されています。クールホワイト版の相関色温度（CCT）範囲は5180Kから6680Kで、代表値は5850Kです。PCアンバー版の色度はCIE 1931座標で規定されており、代表値はx = 0.57、y = 0.42です。これは色空間のアンバー領域に確実に位置し、特定の色規制が適用される方向指示器や駐車灯などの用途に不可欠です。

2.2 電気的・熱的パラメータ

700mAにおけるクールホワイトLEDの順電圧（Vf）は代表値3.35Vで、範囲は2.90Vから3.80Vです。PCアンバー版のVfも同様です。これらのパラメータはドライバ設計と電力管理にとって重要です。2つの主要な熱抵抗値が提供されています：半導体接合部からはんだ付け点までの実測熱抵抗（Rth JS real）は代表値4.6 K/W（最大9.0 K/W）、電気的方法による熱抵抗（Rth JS el）は代表値3.6 K/W（最大8.0 K/W）です。より低い電気的方法の値は、動作条件下での熱経路の性能を示すことが多く、接合温度の予測とルーメンメンテナンスの管理に不可欠です。

2.3 絶対最大定格

これらの定格は、それを超えると永久損傷が発生する可能性のある動作限界を定義します。主要な限界値には、最大順電流（IF）1500 mA、最大電力損失（Pd）5700 mW、最大接合温度（Tj）150°Cが含まれます。本デバイスの動作温度範囲（Topr）は-40°Cから+125°Cに定格されており、自動車環境への適合性を確認しています。最大8 kV（人体モデル）までのESD（静電気放電）レベルに耐えることができ、取り扱いの堅牢性を高めています。最大リフローはんだ付け温度は260°Cで、標準的なPCB実装プロセスに適合しています。

3. 性能曲線分析

3.1 分光分布

提供されているグラフは、700mA、25°CにおけるクールホワイトおよびPCアンバーLEDの相対分光パワー分布を示しています。クールホワイトのスペクトルは、LEDチップからの青色領域での広い発光ピークと、より広い黄色蛍光体の発光が組み合わさり、白色光を生成しています。PCアンバーのスペクトルは、蛍光体変換による黄～アンバー領域の単一の広いピークが支配的で、青色光の漏れは最小限に抑えられており、純粋なアンバー色要件に理想的です。

3.2 電流と性能の関係

順電流対順電圧グラフは、LEDに典型的な準線形の関係を示しています。相対光束対順電流グラフは、光出力が電流とともに増加するが、より高い電流（例：1000mA以上）では飽和の兆候を示し始めることを示しています。これは熱効果の増加や効率低下による可能性が高いです。色度座標シフト対順電流グラフは、300mAから1500mAの電流範囲にわたって色度座標（ΔCIE x、ΔCIE y）の変化が最小限であることを示しており、調光などの異なる駆動条件下で一貫した色出力を維持するために重要です。

3.3 温度依存性

相対順電圧対接合温度グラフは負の温度係数を示しています。順電圧は接合温度の上昇に伴って直線的に減少し、これは半導体ダイオードの標準的な特性です。相対光束対接合温度グラフは熱設計にとって重要です。これらは、光束出力が接合温度の上昇に伴って減少することを示しています。クールホワイトLEDの場合、125°Cでの出力は25°Cでの出力の約85-90%です。PCアンバー版は、やや異なる熱消光特性を示します。したがって、輝度を維持するには効果的な放熱が不可欠です。色度座標シフト対接合温度グラフは非常にわずかなシフトを示しており、動作温度範囲にわたる良好な色安定性を示しています。

4. ビニング情報

データシートにはビニング情報専用のセクション（目次のセクション4）が含まれていますが、提供された抜粋では具体的なビニング基準（例：光束ビン、色度ビン、Vfビン）は詳細に記載されていません。自動車グレードLEDの場合、ビニングは通常非常に厳格です。コンポーネントは、光束、順電圧、色度座標（白色の場合はCIE x、yまたはCCTとDuv）に基づいて厳密なグループに分類され、照明アセンブリ内での一貫性と色の均一性を確保します。設計者は、特定のアプリケーションの均一性要件を満たす適切な品番サフィックスを選択するために、完全なビニング表を参照する必要があります。

5. 機械的構造、実装、およびパッケージング

5.1 機械的寸法とパッドレイアウト

機械図面（セクション7）は、SMDセラミックパッケージの正確な物理的フットプリント、長さ、幅、高さ、および放熱パッドと電気接点の位置を定義しています。推奨はんだ付けパッドレイアウト（セクション8）は、PCB設計をガイドするために提供されています。このレイアウトは、適切なはんだ接合部の形成、電気的接続、そして最も重要な点として、LEDの放熱パッドからPCBの銅面への最適な熱伝達を確保するために重要です。誤ったパッド設計は放熱を著しく制限し、早期故障や光出力の低下を引き起こす可能性があります。

5.2 リフローはんだ付けと取り扱い

リフローはんだ付けプロファイル（セクション9）は、ピーク温度260°Cで規定されています。このプロファイルに従うことは、セラミックパッケージや内部ダイボンド材料への熱衝撃を避けるために不可欠です。使用上の注意セクション（セクション11）には、湿気感受性レベル（特徴にMSL 2と記載）、保管条件、洗浄推奨事項などの重要な取り扱い指示が含まれている可能性があります。取り扱いおよび組立中は、常に適切なESD対策を講じる必要があります。

5.3 パッケージングと発注

パッケージング情報（セクション10）は、LEDの供給方法（例：テープ＆リール）を詳細に説明し、リール寸法や部品の向きを含みます。発注情報と品番構成（セクション5および6）は、品番（ALFS2BD-C0PA07001L1-AM）を解読して、購入するための正しい光束ビン、色、その他のオプション特性を選択する方法を説明しています。

6. アプリケーションガイドラインと設計上の考慮事項

6.1 ターゲットアプリケーション

記載されている主なアプリケーションは、自動車外装照明、具体的にはデイタイムランニングライト（DRL）と方向指示器です。DRLには、高光束とクールホワイト色が高い視認性を提供します。方向指示器には、PCアンバー色が方向指示器の色に関する規制要件を満たします。本デバイスの堅牢性は、ポジションランプやリアコンビネーションランプなどの他の外装機能にも適しています。

6.2 重要な設計上の考慮事項

• 熱管理：これは最も重要な単一の要素です。代表的な実測熱抵抗4.6 K/Wは、損失電力1ワットごとに、接合部がはんだ付け点より4.6°C高温になることを意味します。700mA、代表Vf 3.35Vでは、電力損失は約2.35Wです。理想的な放熱を仮定すると、基板から接合部までの温度上昇は約10.8°Cになります。PCBは、はんだ付け点温度を低く保ち、接合部が最大150°Cを十分に下回り、できれば長寿命のために110-120°C以下に保つために、適切に設計された熱経路（ビア、厚い銅層の使用）を持つ必要があります。
• 駆動電流：LEDは1500mAまでパルス駆動可能ですが、最適な効率と寿命のための推奨動作点は、代表仕様で使用されているように700mA付近である可能性が高いです。より高い電流で動作すると、発熱が指数関数的に増加し、ルーメン低下を加速します。
• 光学設計：120°の視野角は、DRLや方向指示器などの特定のアプリケーションに対してビームを形成するために、二次光学系（レンズ、リフレクター）を必要とします。光学系は、LEDの空間放射パターンを考慮する必要があります。
• 電気設計：安定した光出力を確保し、熱暴走を防ぐために、定電流LEDドライバが必須です。ドライバは、自動車の全電圧範囲（例：ロードダンプ保護付き9V-16V）で動作するように設計する必要があります。

7. 技術比較と差別化

標準的な民生用または産業用グレードのLEDと比較して、このデバイスの主な差別化要因は、自動車認定（AEC-Q102）と材料の堅牢性（硫黄耐性、ハロゲンフリー）です。他の自動車用LEDと比較して、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）と、単一のパッケージプラットフォームで白色とアンバーの両方で高光束出力を実現する組み合わせは、大きな利点です。これは、両方の色を必要とする照明モジュールの部品表を簡素化します。

8. よくある質問（技術データに基づく）

Q: このLEDを1000mAで連続駆動できますか？

A: 絶対最大定格は1500mAですが、代表仕様は700mAで与えられています。1000mAでの連続動作は、大幅に多くの熱を発生させます（約3.35W対約2.35W）。これは、接合温度を安全限界内に保つための例外的な熱管理が可能な場合にのみ可能であり、LEDの寿命を短縮する可能性があります。デレーティング曲線を参照してください。

Q: 2つの異なる熱抵抗値（実測対電気的方法）をどのように解釈すればよいですか？

A: 実測熱抵抗（4.6 K/W）は、特定の熱試験条件下で測定されることが多いです。電気的方法（3.6 K/W）は、動作条件下でLED自身の順電圧を温度センサーとして使用し、より実用的なその場の値を表す可能性があります。保守的な設計のためには、最悪ケースの温度上昇を計算するために、より高い実測値を使用することをお勧めします。

Q: 方向指示器アプリケーションにレンズは必要ですか？

A: はい。LED自体はランバーシアンに近い120°の発光パターンを持っています。方向指示器には、規制（例：ECEまたはSAE）で定義された特定のビームパターンと角度視認性が必要です。これらの法的な測光要件を満たすために光を平行化・整形する二次光学系（レンズ）が必要です。

9. 実践的設計ケーススタディ

シナリオ：このLEDのクールホワイト版を使用したデイタイムランニングライト（DRL）モジュールの設計。

ステップ1 - 光学要件：自動車規格（例：ECE R87）に従って、様々な角度で必要な光度（カンデラ）を決定します。

ステップ2 - LED数と駆動：LEDの代表出力260 lmと選択した光学系の効率に基づいて、目標強度を達成するために必要なLEDの数を計算します。駆動電流（例：700mA）を決定します。

ステップ3 - 熱設計：総電力損失（LED数 * Vf * 電流）を計算します。最悪ケースの周囲温度（例：80°Cのエンジンルーム）で目標はんだ付け点温度（例：85°C）を達成するために、金属基板PCBまたは熱ビア付き標準PCBを設計します。熱抵抗（Rth JS）を使用して、接合温度が110°C以下に保たれることを確認します。

ステップ4 - 電気設計：必要な総電流を供給でき、自動車入力電圧範囲を扱い、機能性のために必要に応じてPWM調光を含むことができる、AEC-Q100認定の定電流LEDドライバを選択します（例：ヘッドライト点灯時の調光）。

ステップ5 - 検証：プロトタイプを作成し、高温動作条件下で測光出力、色、熱性能（Vf法による接合温度）を測定して設計を検証します。

10. 動作原理と技術トレンド

10.1 基本動作原理

このLEDは、半導体物理学に基づく固体光源です。デバイスに順方向電圧が印加されると、電子と正孔が半導体チップ（青色発光にはInGaNベースが一般的）の活性領域で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。クールホワイト版では、青色光の一部が蛍光体コーティング（一般的にYAG:Ce）に吸収され、広帯域の黄色光として再放出されます。残りの青色光と変換された黄色光の混合が白色として知覚されます。PCアンバー版では、ほぼすべての青色光を吸収し、アンバー波長範囲で再放出するために異なる蛍光体組成が使用されます。

10.2 業界トレンド

自動車照明業界は絶えず進化しています。このようなLEDに影響を与える主要なトレンドには以下が含まれます：

輝度と効率の向上：洗練されたスタイリッシュな照明デザインを可能にする、より小さく、より明るい光源への需要。

高度な機能性：適応型走行用ビーム（ADB）やピクセル化照明の統合。これは将来のバージョンで、より小さなピクセルピッチや統合ドライバ機能に向かわせる可能性があります。

色調調整：車内環境照明のための調光可能な白色光への関心。ただし、外装灯の色は依然として厳しく規制されています。

信頼性と堅牢性の強化：LEDが重要な機能の唯一の光源となるにつれて、極端な条件（振動、熱サイクル、化学物質暴露）下での寿命と性能に対する要件は引き続き厳しくなり、このような認定コンポーネントの必要性を強化しています。