ALFS2H-C010001H-AM LED データシート - SMDセラミックパッケージ - 1000mA時 900lm - 順電圧 6.6V 標準 - 120° ビューイングアングル - 車載グレード

1. 製品概要

ALFS2H-C010001H-AMは、過酷な車載外部照明用途に特化して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に収められており、優れた熱マネジメントと厳しい環境条件下での信頼性を提供します。順電流1000mAで駆動した場合、標準で900ルーメンの光束を発し、高輝度照明機能に適しています。

中核的な利点として、車載用個別光電子デバイス向けの厳格なAEC-Q102認定基準への準拠が挙げられ、車載環境下での性能と長寿命を保証します。また、硫黄耐性（クラスA1）を備え腐食性雰囲気に強く、RoHS、REACH、ハロゲンフリー要件を含む主要な環境規制にも適合しています。

主なターゲット市場は自動車産業、特に高輝度、高信頼性、小型フォームファクタが重要な外部照明モジュールです。

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、順電流（I_F）1000mAという標準試験条件下で定義されています。標準光束（Φ_v）は900 lmで、最小800 lm、最大1000 lmの範囲が指定されており、測定許容差は±8%です。標準順電圧（V_F）は6.60Vで、最小5.80Vから最大7.60Vの範囲にあり、測定許容差は±0.05Vです。ビューイングアングルは広い120度で、様々な照明光学系に適した広い発光パターンを提供します。

2.2 絶対最大定格

これらの定格は、これを超えると永久損傷が発生する可能性のあるストレス限界を定義します。絶対最大順電流は1500 mAです。最大電力損失は11.4 Wです。デバイスは-40°Cから+125°Cの温度範囲で動作および保管可能で、最大接合温度（T_J）は150°Cです。逆電圧動作用には設計されていません。ESD耐性（人体モデル）は最大8 kV、リフロー時の最大はんだ付け温度は260°Cです。

2.3 熱特性

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。接合部からはんだ付けポイントまでの熱抵抗（R_{th JS}）は2つの方法で規定されています：実熱抵抗の標準値は3.1 K/W（最大3.5 K/W）、電気的方法による標準値は2.1 K/W（最大2.5 K/W）です。このパラメータは、動作中の接合温度を計算し、適切な放熱器を設計するために重要です。

3. ビニングシステムの説明

生産の一貫性を確保するため、LEDは主要性能パラメータに基づいてビン（等級）に分類されます。

3.1 光束ビニング

光束はグループD内でビニングされます。利用可能なビンは以下の通りです：D6 (800-850 lm)、D7 (850-900 lm)、D8 (900-950 lm)、D9 (950-1000 lm)。これにより、設計者は用途に応じた特定の輝度範囲のLEDを選択できます。

3.2 順電圧ビニング

順電圧は、ドライバ設計やマルチLEDアレイにおける電流マッチングを支援するためにビニングされます。ビンは以下の通りです：2A (5.80V - 6.40V)、2B (6.40V - 7.00V)、2C (7.00V - 7.60V)。

3.3 色度（色度座標）ビニング

本LEDはクールホワイトの色温度で提供されます。データシートには、CIE x値とy値で定義された特定のビン座標を示す色度図が記載されています。例として、63M、61M、58M、56M、65L、65H、61L、61Hなどのビンがあり、それぞれがCIE 1931色空間上の小さな定義領域をカバーし、色の一貫性を確保します。色度座標の測定許容差は±0.005です。

4. 性能曲線分析

データシートには、様々な動作条件下でのデバイスの挙動を示すいくつかのグラフが含まれています。

4.1 波長特性

相対分光分布グラフは、青色領域でピークを持ち、蛍光体を用いて白色光を生成するLEDの発光スペクトルを示しています。この曲線の形状が、演色性評価数（CRI）および相関色温度（CCT）を決定します。

4.2 順電流対順電圧（IV曲線）

このグラフは、順電流と順電圧の間の指数関数的関係を示しています。適切なドライバトポロジ（定電流 vs 定電圧）の選択や、LEDの動的抵抗を理解するために不可欠です。

4.3 相対光束対順電流

この曲線は、光出力が電流と共に増加するが線形ではないことを示しています。効率と光出力のバランスを取るための最適な駆動電流を決定するのに役立ちます。

4.4 温度依存性グラフ

いくつかのグラフが、温度が性能に与える影響を示しています：

• 相対順電圧対接合温度：順電圧は一般に温度の上昇と共に減少し、これは間接的な温度モニタリングに利用できます。
• 相対光束対接合温度：光出力は接合温度の上昇と共に減少し、熱マネジメントの重要性を強調しています。
• 色度シフト対接合温度：色度座標（CIE x, y）は温度と共にシフトし、安定した色出力を必要とする用途では重要です。
• 色度シフト対順電流：色は駆動電流によってもわずかにシフトすることがあります。

4.5 順電流デレーティング曲線

これは信頼性設計において最も重要なグラフの一つです。これは、はんだパッド温度（T_S）の関数としての最大許容順電流を示しています。例えば、パッド温度110°Cでは最大電流は1500mAですが、125°Cでは1200mAにデレートされます。デバイスは50mA以下で動作させるべきではありません。この曲線は、あらゆる動作条件下で接合温度が最大定格を超えないことを保証するために極めて重要です。

5. 機械的・パッケージ情報

本LEDは表面実装デバイス（SMD）セラミックパッケージを採用しています。抜粋部分では正確な寸法は提供されていませんが、データシートには詳細な図面（長さ、幅、高さ、リード/パッド位置を含む）が記載された専用の機械的寸法セクション（セクション7）が含まれています。セラミックパッケージはプラスチックと比較して優れた熱伝導性を提供し、LEDチップからの放熱を助けます。

6. はんだ付けおよび組立ガイドライン

6.1 推奨はんだ付けパッド

セクション8では、PCB設計のための推奨ランドパターン（フットプリント）が提供されています。この推奨事項に従うことで、適切なはんだ接合部の形成、放熱のためのPCBへの良好な熱接続が確保され、トゥームストーニングやその他の組立不良を防止できます。

6.2 リフローはんだ付けプロファイル

セクション9では、推奨リフローはんだ付け温度プロファイルが詳細に説明されています。絶対最大定格に従ってピーク温度が260°Cを超えないこのプロファイルに従うことは、LEDパッケージ、内部ダイ、ワイヤボンドへの損傷を防ぐために重要です。プロファイルには通常、特定の時間と温度制約を持つ予熱、ソーク、リフロー、冷却の各段階が含まれます。

7. 梱包および発注情報

セクション10（梱包情報）では、LEDがどのように供給されるか（おそらく自動ピックアンドプレース組立機に適したテープアンドリール形式）が詳述されています。セクション6（発注情報）およびセクション5（品番）では、品番の構造が説明されており、光束ビン、電圧ビン、色ビンなどの情報がエンコードされている可能性があり、デバイス特性を正確に選択することができます。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

記載の通り、このLEDは車載外部照明向けに設計されており、以下を含みます：

• ヘッドライト：ロービーム、ハイビーム、またはアダプティブドライビングビームシステムで使用可能で、しばしばアレイ構成となります。
• デイタイムランニングライト（DRL）：高い視認性と信頼性が要求されます。
• フォグランプ：湿潤および腐食性条件下での堅牢な性能が求められます。

8.2 設計上の考慮点

• 熱設計：高い電力損失のため、はんだパッドから放熱器への効果的な熱経路が必要です。PCB材料（例：金属基板PCB）、銅面積、および可能な外部放熱器は、熱抵抗（R_{th JS}）とデレーティング曲線に基づいて慎重に設計する必要があります。
• 電気設計：安定動作のためには定電流ドライバが必須です。ドライバは最大1500mAを供給可能で、選択したビンの順電圧範囲に耐えられるものでなければなりません。突入電流保護も考慮してください。
• 光学設計：120°のビューイングアングルでは、ヘッドライトやDRLなどの特定用途に向けてビームを形成するための二次光学系（レンズ、リフレクター）が必要です。
• 環境堅牢性：LED自体は硫黄耐性がありAEC-Q102認定を受けていますが、モジュール全体（PCB、コネクタ、シール）は、車載環境ストレス（熱サイクル、湿度、振動）に耐えるように設計する必要があります。

9. 技術比較と差別化

標準的な民生用グレードのLEDと比較して、ALFS2H-C010001H-AMの主な差別化要因は、その車載グレード認定（AEC-Q102）および硫黄耐性（クラスA1）です。これらは一般の民生電子機器では通常必要とされませんが、過酷な車載エンジンルーム内および外部環境では不可欠です。また、セラミックパッケージは、非車載高輝度LEDで使用される多くのプラスチックSMDパッケージと比較して、より優れた長期信頼性と高い最大接合温度を提供します。

10. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDの最小駆動電流はいくつですか？

A: データシートでは最小順電流を50mAと規定しています。この電流以下の動作は推奨されません（デレーティング曲線に記載の通り）。

Q: 私のアプリケーションでの接合温度はどのように決定すればよいですか？

A: 接合温度（T_J）は、次の式を使用して推定できます：T_J= T_S+ (R_{th JS}× P_D)。ここで、T_Sは測定されたはんだパッド温度、R_{th JS}は熱抵抗、P_Dは電力損失（V_F× I_F）です。

Q: このLEDを定電圧源で駆動できますか？

A: いいえ。LEDは電流駆動デバイスです。指数関数的なIV特性とV_Fの負の温度係数のため、定電圧源では電流が制御不能となり、LEDを破損する可能性があります。常に定電流ドライバを使用してください。

Q: 硫黄耐性 クラスA1とはどういう意味ですか？

A: これは、LEDが硫黄を含む雰囲気に対する耐性があることを示します。クラスA1は、業界試験（例：ASTM B809）で定義された特定の性能レベルで、デバイスが暴露後も著しい劣化を示さないことを意味し、高硫黄汚染環境に適しています。

11. 実践的設計および使用事例

事例：DRLモジュールの設計

設計者がデイタイムランニングライトモジュールを設計しています。高輝度と車載グレードであることからALFS2H-C010001H-AMを選択します。一貫した輝度を確保しドライバ設計を簡素化するため、光束ビンD8 (900-950 lm) および電圧ビン2B (6.4-7.0V) のLEDを選択します。放熱器として機能する大きな銅面積を持つ金属基板PCBを設計します。デレーティング曲線を使用し、彼らの熱設計では、最も高温の周囲条件下ではんだパッド温度が85°Cで安定すると計算します。このパッド温度では、デレーティング曲線によりフルの1000mA駆動電流が許容されます。1000mA出力で、選択したビンの最大V_Fにマージンを加えた範囲をカバーする電圧コンプライアンス範囲を持つ定電流ドライバを選択します。DRL向けの特定のビームパターンと測光要件を満たす二次光学系が設計されます。

12. 動作原理の紹介

このLEDは、青色発光領域には典型的に窒化インジウムガリウム（InGaN）が用いられた半導体チップに基づく固体光源です。ダイオードのバンドギャップを超える順電圧が印加されると、電子と正孔が活性領域内で再結合し、光子（光）の形でエネルギーを放出します。この過程をエレクトロルミネセンスと呼びます。一次発光は青色スペクトルです。白色光を作り出すために、この青色光の一部が蛍光体コーティング（例：YAG:Ce）に吸収され、より広いスペクトル（主に黄色領域）で光を再放出します。残りの青色光と蛍光体変換された黄色光の混合が、人間の目には白色光として知覚されます。青色と黄色の正確な比率が相関色温度（CCT）を決定します。

13. 技術トレンド

車載LED照明のトレンドは、より高い発光効率（ワット当たりのルーメン数増加）に向かっており、より明るい光、またはより低い消費電力と熱負荷を可能にします。また、より高い電力密度を持つ小型パッケージへの要求も高まっており、これまで以上に優れた熱マネジメントソリューションが必要とされています。アダプティブドライビングビーム（ADB）やピクセル化ヘッドライトなどの先進機能は、単一パッケージ内に複数の個別アドレス可能なLEDチップを統合する方向に進んでいます。さらに、色調調整可能なLEDやレーザーも、特殊な信号表示やスタイリング用途に向けて研究されています。基礎となる技術は、チップ効率、高温での蛍光体安定性、パッケージ信頼性の点で継続的に改善されています。