ALFS4J-C010001H-AM LED データシート - SMDセラミックパッケージ - 光束1700lm @1000mA - 順電圧13V - 視野角120° - 自動車グレード - 日本語技術文書

1. 製品概要

ALFS4J-C010001H-AMは、過酷な自動車外装照明アプリケーション向けに特別に設計された高輝度表面実装型LEDです。堅牢なセラミックパッケージを採用しており、厳しい環境条件下でも優れた熱マネジメントと信頼性を提供します。本デバイスは、自動車業界の厳格な要件を満たすように設計されています。

主な利点：このLEDの主な利点は、駆動電流1000mAにおける1700ルーメンの高い標準光束出力、優れた光配布のための広い120度の視野角、および8kVまでのESD保護を含む堅牢な構造です。AEC-Q102規格への適合と耐硫黄性（クラスA1）により、腐食性物質にさらされることが一般的な自動車環境での長期使用に適しています。

ターゲット市場とアプリケーション：このLEDは、自動車外装照明システムに特化しています。主なアプリケーションには、メインヘッドランプ、デイタイムランニングライト（DRL）、フォグランプが含まれます。高輝度と信頼性の組み合わせにより、広い温度範囲および車両のライフサイクル全体にわたって一貫した性能が求められる安全上重要な照明機能に理想的な選択肢となります。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 測光・電気的特性

電気的および光学的性能は、主に順電流（I_F）1000mA、熱パッド温度25°Cという特定の試験条件下で定義されます。

• 光束（Φ_v）：標準値は1700 lm、最小1500 lm、最大2000 lmです。測定許容差±8%に留意することが重要です。このパラメータは接合温度に大きく依存します。
• 順電圧（V_F）：標準順電圧は13Vで、1000mA時には最小11.6Vから最大15.2Vの範囲にあり、測定許容差は±0.05Vと狭いです。このパラメータはドライバ設計と電力損失に直接影響します。
• 順電流（I_F）：本デバイスは最大1500mAの連続順電流定格を持ち、標準動作点は1000mAです。すべての測光データはこの標準電流で規定されています。
• 視野角（φ）：公称視野角は120度で、許容差は±5°です。この広い視野角は、広い照射パターンを必要とするアプリケーションに有益です。
• 色温度（K）：相関色温度（CCT）は5391Kから6893Kの範囲で、クールホワイトLEDに分類されます。正確なビニング構造については後述します。

）を理解します。

効果的な熱マネジメントは、LEDの性能と寿命にとって極めて重要です。このLEDは2つの主要な熱抵抗パラメータを提供します。

• 熱抵抗、接合部からはんだ付け部（R_thJS）：2つの値が与えられています：R_{thJS_real}（標準1.26 K/W、最大1.6 K/W）とR_{thJS_el}（標準0.8 K/W、最大1 K/W）。"real"値は実際の熱経路を表し、"el"値は特定のモデリング目的で使用される電気的等価値です。低い熱抵抗により、LED接合部からプリント基板（PCB）への熱伝達がより効率的になります。

3. 絶対最大定格

これらの限界を超えると、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性があります。設計者は動作条件がこれらの範囲内に収まることを保証しなければなりません。

• 電力損失（P_d）：22800 mW
• 順電流（I_F）：1500 mA（DC）
• 接合温度（T_j）：150 °C
• 動作温度（T_opr）：-40 °C から +125 °C
• 保存温度（T_stg）：-40 °C から +125 °C
• ESD耐性（HBM）：8 kV（R=1.5kΩ、C=100pF）
• リフローはんだ付け温度：260 °C（ピーク）

本デバイスは逆電圧動作用に設計されていません。高いESD定格は、自動車生産環境での取り扱いと組立に不可欠です。

4. 性能曲線分析

4.1 波長とスペクトル分布

相対スペクトル分布グラフは、波長の関数としての光出力を示しています。クールホワイトLEDの場合、スペクトルは通常、LEDチップ自体からの強い青色ピークと、蛍光体コーティングからのより広い黄色/赤色発光を特徴とします。正確な形状が演色性と正確な白色点（色度座標）を決定します。このグラフはケース温度25°C、電流1000mAで測定されています。

4.2 順電流対順電圧（I-Vカーブ）

このグラフはドライバ設計の基礎となります。LEDを流れる電流とその両端の電圧降下の関係を示しています。カーブは非線形です。標準の1000mA動作点では、電圧は約13Vです。設計者はこのカーブを使用して必要なドライバ出力電圧を計算し、電力損失（V_F* I_F).

4.3 相対光束対順電流

このグラフは、駆動電流の増加に伴う光出力の増加を示しています。関係は一般的にサブリニアです。効率低下と接合温度の上昇により、電流を2倍にしても光出力は2倍になりません。グラフは1000mA時の光束に対して正規化されています。設計者が輝度、効率、デバイス寿命のバランスを取る最適な駆動電流を選択するのに役立ちます。

4.4 温度依存性

いくつかのグラフが温度がLED性能に与える影響を詳細に示しており、すべて一定の1000mA駆動電流で測定されています。

• 相対順電圧対接合温度：順電圧は接合温度の上昇に伴って直線的に減少します。この特性は、接合温度を推定するために使用されることがあります。
• 相対光束対接合温度：光出力は温度の上昇とともに減少します。このグラフはその減少を定量化しており、熱設計にとって重要です。一貫した輝度を達成するためには、低い接合温度を維持することが不可欠です。
• 色度シフト対接合温度：色座標（CIE x, y）は温度とともにシフトします。このグラフは25°C時の値からのデルタ（Δ）変化を示しています。このシフトを最小限に抑えることは、安定した色の見えが重要なアプリケーションで重要です。
• 色度シフト対順電流：同様に、一定温度であっても、色座標は駆動電流とともにシフトする可能性があります。

4.5 順電流デレーティング曲線

これは信頼性の高いシステム設計にとって最も重要なグラフの一つです。はんだ付け点（またはケース）温度の関数としての最大許容順電流を示しています。周囲温度または基板温度が上昇すると、接合温度が150°Cの限界を超えないようにするために、最大安全電流は減少します。設計者は、特定の熱環境に適した駆動電流を選択するためにこの曲線を使用しなければなりません。

5. ビニングシステムの説明

製造上のばらつきにより、LEDは性能ビンに分類され、生産ロット内の一貫性が確保されます。本デバイスは多パラメータビニングシステムを使用しています。

5.1 光束ビニング

LEDは、標準順電流での測定光束によってグループ化されます。ビン構造はグループ文字とビン番号の組み合わせを使用します。

• グループE：ビン7（1500-1600 lm）、8（1600-1700 lm）、9（1700-1800 lm）を含みます。
• グループF：ビン0（1800-1900 lm）、1（1900-2000 lm）を含みます。

ALFS4J-C010001H-AMの標準光束は1700 lmで、グループEのビン9に位置します。測定許容差は±8%です。

5.2 順電圧ビニング

LEDはまた、標準電流での順電圧によっても分類されます。これは並列ストリングの設計と電源要件の管理に役立ちます。

• ビン4A： V_F= 11.60V から 12.80V
• ビン4B： V_F= 12.80V から 14.00V
• ビン4C： V_F= 14.00V から 15.20V

標準V_Fが13Vであることから、本デバイスはビン4Bに該当すると考えられます。測定許容差は±0.05Vです。

5.3 色度（色座標）ビニング

CIE 1931色度図上の色座標に対して、2つのビニング構造が提示されています：ECE構造と代替構造です。

ECEビン構造：これはクールホワイトLEDのための多セグメントビン構造のようです。63M、61M、58M、56Mなどの特定のビンは、CIEチャート上の四角形によって定義され、各ビンはその角を定義する4組の（x, y）座標を持ちます。これにより、非常に類似した色度を持つLEDをグループ化することで、より厳密な色制御が可能になります。5391Kから6893Kの標準色温度範囲はこれらのビンにまたがります。座標の測定許容差は±0.005です。

代替構造：別のビンセット（65L、65H、61L、61H）が示されており、異なる選別基準または内部分類を表している可能性があり、これもクールホワイトLED用です。

6. 品番と発注情報

品番はALFS4J-C010001H-AMです。テープ＆リール仕様を含む完全な発注情報は文書の目次で参照されていますが、抜粋部分では具体的な詳細は提供されていません。通常、このような情報にはリールサイズ、向き、リールあたりの数量が含まれます。

7. 機械的構造、実装、およびパッケージング

7.1 機械的外形寸法

このLEDは表面実装型（SMD）セラミックパッケージを使用しています。正確な寸法（長さ、幅、高さ、パッドサイズ、許容差）は機械的外形寸法セクションに含まれています。セラミックパッケージは、プラスチックパッケージと比較して優れた熱伝導性と機械的安定性を提供し、高輝度アプリケーションおよび熱サイクル下での信頼性にとって重要です。

7.2 推奨はんだパッドレイアウト

PCBの推奨フットプリントが提供されています。これには、電気端子用の銅パッドのサイズ、形状、間隔、そして重要なことに、熱パッドが含まれます。適切なビアを介して内部グランドプレーンまたはヒートシンクに接続された適切に設計された熱パッドは、LEDから熱を伝達して低い接合温度を維持し、性能を確保するために不可欠です。

7.3 リフローはんだ付けプロファイル

文書はピーク温度260°Cのリフローはんだ付けプロファイルを規定しています。プロファイルの詳細（予熱、ソーク、リフロー、冷却の時間と温度）は、LED部品を損傷することなく信頼性の高いはんだ接合を達成するために重要です。熱衝撃、剥離、または内部材料の劣化を防ぐために、このプロファイルに従う必要があります。

7.4 パッケージング情報

LEDの供給方法（例：エンボステープ幅、ポケット寸法、リール直径、向き）に関する詳細はここに記載されます。この情報は、自動ピックアンドプレース組立装置をセットアップするために必要です。

8. アプリケーションガイドラインと設計上の考慮点

8.1 使用上の注意

信頼性を確保するための一般的な取り扱いと設計上の警告が提供されています。主な注意事項には以下が含まれる可能性があります：

• ESD保護：8kV HBM定格があるにもかかわらず、取り扱い中の標準的なESD対策が推奨されます。
• 熱マネジメント：熱パッドからシステムヒートシンクへの効果的な熱経路の重要性を強調しています。
• 電流制御：LEDは、定電圧源ではなく定電流源によって駆動されなければならず、熱暴走を防ぎます。
• 洗浄：はんだ付け後の許容可能な洗浄溶剤とプロセスに関するガイドライン。

8.2 耐硫黄性

このLEDは耐硫黄性クラスA1に適合しています。これは、一部の自動車および産業環境で一般的な腐食性硫黄含有雰囲気に対する高い耐性を示しています。この保護により、接点での硫化銀の形成が防止され、抵抗の増加や故障につながるのを防ぎます。

8.3 適合規格情報

本製品は、主要な環境規制に適合していると記載されています：

• RoHS：有害物質使用制限指令に適合。
• EU REACH：化学物質の登録、評価、認可および制限に関する規則に適合。
• ハロゲンフリー：ハロゲンフリー要件に適合（臭素<900 ppm、塩素<900 ppm、Br+Cl<1500 ppm）。

9. 技術比較と差別化

他の製品との直接比較はデータシートにはありませんが、ALFS4J-C010001H-AMの主な差別化機能は以下のように推測できます：

• 自動車グレード（AEC-Q102）：これは民生品グレードのLEDとの重要な差別化要因であり、温度サイクル、湿度、高温動作寿命（HTOL）などの厳格な試験を意味します。
• セラミックパッケージ：標準的なプラスチックパッケージよりも優れた熱性能と長期信頼性を提供し、特に高光出力密度下で有効です。
• SMDフォーマットでの高光束：SMDパッケージから1700+ lmを提供することは、自動車ヘッドランプのコンパクトな光学設計に適しています。
• 耐硫黄性：すべての自動車用LEDが正式な耐硫黄性定格を持っているわけではありません。クラスA1は過酷な環境に対する強力な特徴です。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q1: どの駆動電流を使用すべきですか？

A: 標準動作点は1000mAで、絶対最大値は1500mAです。実際の電流は、システムの最大予想はんだ付け点温度に基づいてデレーティング曲線を使用して決定し、T_j< 150°Cを保証する必要があります。

Q2: 熱をどのように管理すればよいですか？

A: 推奨PCBパッドレイアウトを使用し、大きな熱パッドを複数の熱ビアを介して内部銅プレーンまたは外部ヒートシンクに接続してください。予想温度上昇は次の式を使用して計算します：ΔT = R_{thJS_real}* (V_F* I_F)。最終的なはんだ付け点温度がデレーティング曲線の限界内で動作できることを確認してください。

Q3: ビニングが設計に与える影響は何ですか？

A: 光束ビニングは総光出力に影響します。特定のルーメン目標を満たすために、LEDの数またはドライバ電流を調整する必要があるかもしれません。電圧ビニングは直列ストリングの総電圧降下と電源設計に影響します。色度ビニングは、複数のLED間で色の一貫性が重要なアプリケーション（例：ヘッドランプの外観）で重要です。

Q4: これは室内照明に使用できますか？

A: 技術的には可能ですが、このLEDは室内照明には過剰仕様であり、コスト的に不利である可能性が高いです。その高輝度、広視野角、自動車グレードの適合性は、外装アプリケーション向けに最適化されています。

11. 設計・使用事例

シナリオ：デイタイムランニングライト（DRL）モジュールの設計

要件：DRLは自動車規制に従った特定の光度パターンを生成し、周囲温度-40°Cから+85°Cで確実に動作し、10,000時間を超える寿命を持つ必要があります。

設計ステップ：

1. 光学設計：120°の視野角と1700 lmの標準光束を使用して、光学エンジニアが二次レンズまたは反射器を設計し、ビームを必要なDRLパターンに形成します。
2. 熱設計：機械エンジニアがアルミニウムヒートシンクを設計します。LEDはんだ付け点から周囲への熱抵抗（R_thSA）を計算します。R_thJS（1.26 K/W）と電力損失（P_d≈ 13V * 1A = 13W）を組み合わせて、接合温度T_j= T_amb+ (R_thJS+ R_thSA) * P_dが最大周囲温度85°Cで125°C未満であることを確認します。
3. 電気設計：自動車グレードの定電流LEDドライバを選択します。その出力電圧範囲は、LEDストリングの最大順電圧（例：直列4個のLED * 最大15.2V = 60.8V）にヘッドルームを加えたものを収容できなければなりません。ドライバの電流は1000mAに設定されますが、計算された最大はんだ付け点温度に対するデレーティング曲線に対して検証されます。
4. PCBレイアウト：PCBは正確に推奨されたパッドレイアウトで設計されます。熱パッドエリアは、ヒートシンクに取り付けられた厚い内部銅層に接続するために、複数の大きなビアで埋められ、メッキされ、はんだで充填されます。
5. 検証：試作品は恒温槽でテストされます。高温および低温での光出力が測定されます。色シフトが仕様に対してチェックされます。温度サイクルや湿熱試験を含む長期信頼性試験が実施され、AEC-Q102の目標に対して設計が検証されます。

12. 動作原理

ALFS4J-C010001H-AMは、蛍光体変換型白色LEDです。その中核的な動作原理は、半導体チップ内でのエレクトロルミネッセンスを含みます。順電圧が印加されると、電子と正孔がチップの活性領域内で再結合し、光子を放出します。一次チップは青色光を発します。この青色光の一部は、チップ上に堆積された蛍光体コーティングによって吸収されます。蛍光体はこのエネルギーをより広いスペクトル、主に黄色および赤色領域で光として再放出します。残りの青色光と蛍光体変換された黄色/赤色光の混合は、人間の目には白色光として知覚されます。青色光と蛍光体変換光の正確な比率、および蛍光体の組成が、白色光出力の相関色温度（CCT）と平均演色評価数（Ra）を決定します。

13. 技術トレンド

ALFS4J-C010001H-AMのようなLEDの開発は、自動車照明および固体照明全般におけるいくつかの主要なトレンドによって推進されています：

• 発光効率（lm/W）の向上：継続的な研究により、同じ光出力に対してより多くのルーメンをワットあたりで生み出し、エネルギー消費と熱負荷を削減することが目指されています。
• 高出力密度と小型化：より小さく、よりスタイリッシュなヘッドランプ設計への要望により、より小さなパッケージフットプリントから非常に高い光束を提供できるLEDが求められており、熱マネジメントの課題が増しています。
• 集積光学による高度なビーム形成：トレンドには、パッケージレベルでLEDと一次光学系（例：マイクロレンズ）を組み合わせ、二次光学系により良く制御された光出力を提供することが含まれます。
• スマートおよびアダプティブ照明：将来は、LEDをセンサーおよび制御システムと統合し、他のドライバーを眩惑せずに視認性を最大化するために光パターンを動的に形成できるアダプティブドライビングビーム（ADB）を実現することが含まれます。
• 信頼性のための材料科学：高温でのより良い安定性とより高い変換効率のための蛍光体材料の継続的な改善、およびより大きな熱サイクルに耐えるためのパッケージ材料（セラミックなど）と相互接続技術の進歩。