ALFS1H-C010001H-AM LED データシート - SMDセラミックパッケージ - 450lm @ 1000mA - 3.3V - 120° 視野角 - 日本語技術文書

1. 製品概要

本資料は、過酷な自動車照明用途向けに設計された高性能表面実装LEDの仕様を詳細に説明します。このデバイスは堅牢なセラミックパッケージに収められ、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、一貫した性能、長寿命、過酷な環境条件への耐性が最も重要である自動車外部照明システムにあります。

1.1 中核的利点

このLEDは、自動車設計エンジニアに対して以下の主要な利点を提供します：

• 高光束出力：駆動電流1000mAにおいて、典型的な光束450ルーメンを実現し、明るく効率的な光源を可能にします。
• 広視野角：120度の視野角を特徴とし、様々な照明機能に適した優れた空間的光分布を提供します。
• 自動車グレードの信頼性：AEC-Q102規格に準拠して認定されており、自動車電子部品の厳格な品質と信頼性要件を満たすことを保証します。
• 環境耐性：静電気放電（ESD 8kV HBMまで）および硫黄腐食（クラスA1）に対する高い耐性を示し、自動車環境での長期動作に不可欠です。
• 適合性：本製品はRoHS、REACH、ハロゲンフリー指令に適合しており、世界的な環境規制をサポートします。

1.2 ターゲット市場と用途

このLEDは、特に自動車外部照明市場をターゲットとしています。その性能特性は、以下の主要な用途に理想的です：

• ヘッドライト：ハイビーム、ロービーム、またはアダプティブドライビングビームシステムに使用可能です。
• デイタイムランニングライト（DRL）：高い視認性と特徴的なスタイリングを提供します。
• フォグランプ：悪天候条件下での堅牢な性能を提供します。

2. 詳細技術パラメータ分析

このセクションでは、データシートに規定された主要な電気的、光学的、熱的パラメータについて、詳細かつ客観的な解釈を提供します。

2.1 測光・電気的特性

中核的性能は、IF=1000mAの試験条件、かつ放熱パッド温度25°Cで定義されています。

• 光束（Φv）：代表値は450 lm、最小400 lm、最大500 lmです。測定許容差は±8%が適用されます。このパラメータは接合温度に大きく依存します。
• 順方向電圧（VF）：代表値は3.30V、1000mA時で2.90Vから3.80Vの範囲です。±0.05Vの測定許容差は、精密な電源設計とビニングの一貫性にとって重要です。
• 順方向電流（IF）：このデバイスは、絶対最大定格として最大1500mAまでの連続順方向電流に定格されており、代表動作点は1000mAです。50mA以下の動作は推奨されません。
• 公称120°の角度には±5°の許容差があります。これは、光度がピーク値の少なくとも半分となる角度範囲を定義します。相関色温度（CCT）：
• 色温度範囲は5391Kから6893Kと規定され、クールホワイトLEDに分類されます。2.2 熱特性

効果的な熱マネジメントは、性能と寿命を維持するために極めて重要です。

熱抵抗（Rth JS）：

• 2つの値が与えられています："実測"熱抵抗（接合部からはんだ付け点まで）は最大4.4 K/W、"電気的"等価値は最大3.4 K/Wです。低い電気的値は、回路シミュレーションでの接合温度推定に一般的に使用されます。この低い抵抗はセラミックパッケージによって実現されています。接合温度（TJ）：
• 許容される最大接合温度は150°Cです。動作・保管温度：
• デバイスは-40°Cから+125°Cの広い温度範囲内で動作および保管可能です。2.3 絶対最大定格

これらの限界を超えるストレスは、永久損傷を引き起こす可能性があります。

消費電力（Pd）：

• 最大5700 mW。逆方向電圧（VR）：
• このデバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。ESD耐性（HBM）：
• 最大8 kVまで耐え、自動車用途に対して堅牢です。リフローはんだ付け温度：
• 組立時のピーク温度260°Cまで耐えられます。3. ビニングシステムの説明

このLEDは、主要な性能パラメータに基づいてビンに分類され、生産ロット内の一貫性を確保します。

3.1 光束ビニング

光束は"Group C"の下で4つのビン（6, 7, 8, 9）にグループ化されています。例えば、ビン7は425 lmから450 lmの光束範囲をカバーします。これにより、設計者は必要な輝度レベルに基づいて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つのコードにビニングされます：1A（2.90V-3.20V）、1B（3.20V-3.50V）、1C（3.50V-3.80V）。アレイ内でVFビンを一致させることは、LEDを並列接続した際の均一な電流分布を実現するのに役立ちます。

3.3 色度座標ビニング

クールホワイトLEDは、CIE 1931色度図上でビニングされます。複数のビン（例：63M, 61M, 58M, 56M, 65L, 65H, 61L, 61H）が定義されており、それぞれがx,y色空間上の小さな四角形領域を表します。±0.005の厳しい許容差により、ビン内の色変動を最小限に抑えます。ビン構造図には、各ビンの具体的な座標境界が示されています。

4. 性能曲線分析

グラフは、様々な動作条件下でのLEDの挙動に関する重要な洞察を提供します。

4.1 分光分布と放射パターン

相対分光分布グラフは、蛍光体変換型白色LEDに典型的な、青色波長領域にピークを示しています。典型的な放射特性図は、空間的な強度分布を示し、強度がピークの50%に低下する120°の視野角を確認します。

4.2 電流-電圧特性と効率順方向電流-順方向電圧曲線は非線形であり、ダイオードの典型的な指数関係を示しています。相対光束-順方向電流曲線は、光出力が電流とともに増加するが、非常に高い電流（1000mAを超える）では飽和または効率低下を示す可能性があることを示しています。4.3 温度依存性グラフは温度の重大な影響を明確に示しています：相対順方向電圧 vs. 接合温度：順方向電圧は温度の上昇とともに直線的に減少します（負の温度係数）。これは接合温度モニタリングに使用できます。

相対光束 vs. 接合温度：光出力は温度の上昇とともに減少します。安定した光出力のためには、低い接合温度を維持することが不可欠です。

色度シフト vs. 接合温度：色度座標（CIE x, y）は温度とともにシフトします。これは安定した色点を必要とする用途にとって重要です。色度シフト vs. 順方向電流：色は駆動電流によってもわずかにシフトし、定電流ドライバーの必要性を強調しています。4.4 順方向電流デレーティング曲線これは熱設計にとって重要なグラフです。これは、最大許容順方向電流をはんだパッド温度（Ts）に対してプロットしています。Tsが増加すると、150°Cの接合温度限界を超えないように、最大許容電流を減らさなければなりません。例えば、Ts=125°Cでは最大電流は1200mA、Ts=110°Cでは1500mAです。5. 機械的・パッケージ情報

SMDセラミックパッケージは、機械的安定性と優れた熱伝導性を提供します。

5.1 機械的外形寸法

• データシートには、パッケージの長さ、幅、高さ、リード間隔、許容差を規定する詳細な機械図面（セクション7）が含まれています。この情報は、PCBフットプリント設計と組立クリアランスチェックに不可欠です。5.2 推奨はんだパッドレイアウト
• セクション8では、リフローはんだ付け時の信頼性の高いはんだ接合部形成を確保し、LEDの放熱パッドからPCBへの熱伝達を最適化するために、推奨されるPCBランドパターン（パッド形状と寸法）を提供しています。5.3 極性識別
• 機械図面には、アノードとカソード端子が示されています。損傷を防ぐために、組立時に正しい極性を守る必要があります。6. はんだ付け・実装ガイドライン
• 6.1 リフローはんだ付けプロファイルセクション9では、推奨されるリフローはんだ付け温度プロファイルを規定しています。このプロファイルには、予熱、ソーク、リフロー、冷却の各段階が含まれ、ピーク温度は260°Cを超えません。このプロファイルに従うことで、熱衝撃を防止し、信頼性の高いはんだ接続を確保します。

6.2 使用上の注意事項

一般的な取り扱いとアプリケーションノートが提供されています（セクション11）。レンズへの機械的ストレスの回避、汚染の防止、取り扱い中の適切なESD対策の確保などのトピックをカバーしています。

6.3 保管条件

デバイスは、規定の温度範囲（-40°Cから+125°C）内で、かつ湿度管理された環境で保管する必要があります。湿気感受性レベル（MSL）はレベル2に定格されています。

7. 梱包・発注情報

7.1 梱包情報

LEDの供給方法に関する詳細はセクション10に記載されています。これには通常、リールタイプ、テープ幅、ポケット寸法、自動実装機用のリール上の部品の向きなどが含まれます。

7.2 品番と発注情報

セクション5および6では、品番構造と発注コードについて詳述しています。完全な品番"ALFS1H-C010001H-AM"は、製品シリーズ、光束ビン、電圧ビン、色ビンなどの特定の情報をエンコードしています。この命名法を理解することは、所望の性能特性を持つ正確なデバイスを調達するために不可欠です。

8. アプリケーション設計提案

8.1 代表的なアプリケーション回路

このLEDは安定動作のために定電流ドライバーを必要とします。ドライバーは、必要な電流（例：1000mA）を提供し、選択されたビンの順方向電圧範囲に対応するように設計されるべきです。熱マネジメントは重要です。PCBは、LEDの放熱パッドの下に十分な銅面積または熱ビアアレイを持ち、熱を効果的に放散させ、接合温度を可能な限り低く保つ必要があります。

8.2 設計上の考慮点

熱設計：デレーティング曲線と熱抵抗を使用して必要な放熱を計算します。低いRth JSは利点ですが、周囲環境への良好な熱経路の必要性を排除するものではありません。

光学設計：120°の視野角は、ヘッドライトなどの特定の用途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）を必要とする場合があります。

電気設計：並列ストリングを設計する際には、順方向電圧ビニングを考慮して電流バランスを確保します。ボード上に逆極性保護を実装します。

信頼性：AEC-Q102および耐硫黄性の認定は自動車用途にとって重要ですが、アプリケーション固有の環境試験（振動、熱サイクル）は依然として検証する必要があります。

9. 技術比較と差別化

データシートには直接的な競合製品比較は提供されていませんが、この製品の主要な差別化要因は推測できます：

セラミック vs. プラスチックパッケージ：セラミックパッケージは、標準的なプラスチックSMDパッケージと比較して、特に高電力・高温条件下で、優れた熱伝導性と長期信頼性を提供します。

自動車専用設計：完全なAEC-Q102認定と耐硫黄性（クラスA1）は、汎用高電力LEDには必ずしも存在しないため、このデバイスは過酷な自動車環境に特化して適合しています。

性能バランス：高光束（450lm）、比較的広い視野角（120°）、堅牢な構造の組み合わせは、外部照明向けのバランスの取れたソリューションを提供します。

10. 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（Ts）が110°C以下に維持されている場合のみ可能です。より高い周囲温度では、最大接合温度を超えないように電流を減らす必要があります（例：Ts=125°Cでは1200mA）。

Q: Rth JS realとRth JS elの違いは何ですか？

• A: Rth JS realは、接合部からはんだ付け点までの測定された熱抵抗です。Rth JS elは電気的に導出された等価値で、しばしば低く、温度シミュレーションのためのSPICEモデルで一般的に使用されます。実用的な熱設計では、保守的な計算のために"real"値（最大4.4 K/W）を使用すべきです。Q: 私のアプリケーションにとってビン選択はどれほど重要ですか？
• A: 一貫性にとって極めて重要です。複数のLEDを使用するアプリケーション（例：DRLストリップ）では、同じ光束、電圧、色ビンを指定することで、すべてのユニット間で均一な輝度、色、電気的挙動を確保します。Q: ヒートシンクは必要ですか？
• A: はい、絶対に必要です。パッケージの熱抵抗が低いにもかかわらず、総消費電力（1000mA時で約3.3W）は効果的な熱マネジメントシステムを必要とし、通常は熱強化PCB、場合によっては外部ヒートシンクを含み、性能と寿命を維持します。11. 実践的設計ケーススタディ
• 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。設計者は、その輝度と自動車グレードの信頼性のためにこのLEDを選択します。良好な歩留まりを確保するために、光束にはビン7（425-450lm）、電圧にはビン1B（3.20-3.50V）を選択します。モジュールは6個のLEDを直列に使用します。ドライバーは1000mA定電流用に指定され、出力電圧範囲は6 * VF_max（約21V）をカバーします。PCBは2oz銅板で、熱拡散のための内部グランドプレーンに接続された大きな露出パッド領域を持ちます。LEDパッドの下の熱ビアは熱をPCBの裏面に伝え、それは車両の金属ハウジングに取り付けられます。デレーティング曲線を使用し、システムの熱抵抗を推定することで、設計者は最悪ケースの周囲温度でも接合温度が110°C以下に留まり、LEDをフルの1000mAで駆動できることを確認します。

12. 動作原理

これは蛍光体変換型白色LEDです。中核は、順方向バイアスがかかると青色光を発する半導体チップ（通常InGaNベース）です。この青色光は、チップ上または周囲に堆積された蛍光体層に衝突します。蛍光体は青色光の一部を吸収し、より広い波長スペクトル（黄色、赤色）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/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。蛍光体の特定の配合が相関色温度（CCT）を決定し、このデバイスではクールホワイト範囲（5391K-6893K）にあります。

• 13. 技術トレンド自動車LED照明市場は、明確なトレンドとともに進化し続けています：
• 効率向上（lm/W）：チップ技術と蛍光体効率の継続的な改善により、より高い発光効率が実現され、より明るい照明またはより低い消費電力が可能になります。高電力密度：より小さなパッケージからより多くの光を提供するデバイスが開発されており、よりコンパクトでスタイリッシュなランプ設計を可能にします。
• 高度な機能性：制御電子機器（例：アダプティブビームパターン用）のLEDパッケージへの直接統合は、開発分野の一つです。色調調整と品質：特に室内照明において、演色評価数（CRI）の改善と動的色温度調整の実現に焦点が当てられています。

標準化と信頼性：LEDがヘッドライトのような安全クリティカルなアプリケーションに浸透するにつれて、AEC-Q102のような規格への準拠はさらに重要になります。新しいストレス要因（LIDARシステムからのレーザー光など）に対する試験が登場する可能性があります。

Q: Can I drive this LED at 1500mA continuously?

A: Only if the solder pad temperature (Ts) is maintained at or below 110°C, as per the derating curve. At higher ambient temperatures, the current must be reduced (e.g., to 1200mA at Ts=125°C) to avoid exceeding the maximum junction temperature.

Q: What is the difference between Rth JS real and Rth JS el?

A: Rth JS real is the measured thermal resistance from the junction to the solder point. Rth JS el is an electrically derived equivalent value, often lower, which is commonly used in SPICE models for temperature simulation. For practical thermal design, the "real" value (4.4 K/W max) should be used for conservative calculations.

Q: How important is bin selection for my application?

A: Critical for consistency. For applications with multiple LEDs (e.g., a DRL strip), specifying the same flux, voltage, and color bin ensures uniform brightness, color, and electrical behavior across all units.

Q: Is a heatsink required?

A> Yes, absolutely. Despite the low package thermal resistance, the total power dissipation (up to ~3.3W at 1000mA) necessitates an effective thermal management system, usually involving a thermally enhanced PCB and possibly an external heatsink, to maintain performance and longevity.

. Practical Design Case Study

Scenario: Designing a Daytime Running Light (DRL) module.

A designer selects this LED for its brightness and automotive-grade reliability. They choose Bin 7 for flux (425-450lm) and Bin 1B for voltage (3.20-3.50V) to ensure good yield. The module uses 6 LEDs in series. The driver is specified for 1000mA constant current with an output voltage range covering 6 * VF_max (approx. 21V). The PCB is a 2oz copper board with a large exposed pad area connected to an internal ground plane for heat spreading. Thermal vias under the LED pad transfer heat to the back side of the PCB, which is attached to the metal housing of the vehicle. Using the derating curve and estimating the thermal resistance of the system, the designer confirms the junction temperature will remain below 110°C in the worst-case ambient temperature, allowing the LEDs to be driven at the full 1000mA.

. Operating Principle

This is a phosphor-converted white LED. The core is a semiconductor chip (typically based on InGaN) that emits blue light when forward biased (electroluminescence). This blue light strikes a phosphor layer deposited on or around the chip. The phosphor absorbs a portion of the blue light and re-emits it as a broader spectrum of longer wavelengths (yellow, red). The mixture of the remaining blue light and the phosphor-converted yellow/red light is perceived by the human eye as white light. The specific blend of phosphors determines the correlated color temperature (CCT), which for this device is in the cool white range (5391K-6893K).

. Technology Trends

The automotive LED lighting market continues to evolve with clear trends:

• Increased Efficiency (lm/W):Ongoing improvements in chip technology and phosphor efficiency lead to higher luminous efficacy, allowing for brighter lights or lower power consumption.
• Higher Power Density:Devices are being developed to deliver more light from smaller packages, enabling more compact and stylized lamp designs.
• Advanced Functionality:Integration of control electronics (e.g., for adaptive beam patterning) directly with LED packages is an area of development.
• Color Tuning & Quality:There is a focus on improving color rendering index (CRI) and enabling dynamic color temperature adjustment, especially for interior lighting.
• Standardization & Reliability:Adherence to standards like AEC-Q102 becomes even more critical as LEDs penetrate safety-critical applications like headlights. Testing for novel stress factors (like laser light from LIDAR systems) may emerge.