ALFS3BD-C010001L1-AM LED 데이터시트 - SMD 세라믹 패키지 - 960lm @ 1000mA - 5850K 쿨 화이트 - 120° 시야각 - 기술 문서

ALFS3BD-C010001L1-AM은 까다로운 자동차 조명 응용 분야를 위해 특별히 설계된 고성능 표면 실장 LED입니다. 이 장치는 우수한 열 관리와 신뢰성을 위해 세라믹 패키지를 사용합니다. AEC-Q102 인증을 포함한 자동차 산업의 엄격한 요구 사항을 충족하도록 설계되어 가혹한 환경 조건에서 사용하기에 적합합니다. 주요 응용 분야로는 헤드램프, 주간주행등(DRL), 안개등과 같은 외부 조명 시스템이 있습니다.

ALFS3BD-C010001L1-AM은 까다로운 자동차 조명 응용 분야를 위해 특별히 설계된 고성능 표면 실장 LED입니다. 이 장치는 우수한 열 관리와 신뢰성을 위해 세라믹 패키지를 사용합니다. AEC-Q102 인증을 포함한 자동차 산업의 엄격한 요구 사항을 충족하도록 설계되어 가혹한 환경 조건에서 사용하기에 적합합니다. 주요 응용 분야로는 헤드램프, 주간주행등(DRL), 안개등과 같은 외부 조명 시스템이 있습니다.

1.1 핵심 장점

• 높은 광 출력:구동 전류 1000mA에서 일반적으로 960루멘의 광속을 제공하여 밝고 효율적인 조명 솔루션을 가능하게 합니다.
• 견고한 열 성능:세라믹 기판은 우수한 방열 성능을 제공하며, 일반적인 열저항(접합부에서 솔더까지)은 2.3 K/W로 장기적인 안정성과 광속 유지에 기여합니다.
• 자동차 등급 신뢰성:AEC-Q102 표준에 따라 인증되어 자동차 온도 범위(-40°C ~ +125°C) 및 진동 조건에서의 성능을 보장합니다.
• 환경 규정 준수:본 제품은 RoHS, REACH 및 할로겐 프리 요구 사항(Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm)을 준수합니다.
• 넓은 시야각:120도의 시야각은 넓고 균일한 빛 분포를 제공합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

이 섹션에서는 데이터시트에 명시된 주요 전기적, 광학적 및 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 광학 및 전기적 특성

LED의 성능은 일반적으로 솔더 패드 온도(Ts) 25°C 및 순방향 전류(IF) 1000mA의 특정 테스트 조건에서 특성화됩니다.

• 광속(Φv):일반 값은 960 lm이며, 최소 800 lm, 최대 1100 lm입니다. 측정 허용 오차는 ±8%입니다. 이 광속은 Ts=25°C에서 측정되었음을 주목하는 것이 중요합니다. 실제 작동 온도가 높을수록 실제 광속은 낮아집니다.
• 순방향 전압(VF):최소 8.7V에서 최대 11.25V까지 범위를 가지며, 1000mA에서 일반 값은 10V입니다. 순방향 전압 빈닝 구조(그룹 3A, 3B, 3C)는 다중 LED 어레이를 위해 일관된 전기적 특성을 가진 LED를 선택하는 데 도움이 됩니다.
• 순방향 전류(IF):절대 최대 정격은 1500 mA입니다. 권장 작동 전류는 최대 1000 mA까지이지만, 이는 디레이팅 곡선에 표시된 대로 솔더 패드 온도를 기반으로 디레이팅되어야 합니다.
• 색온도(K):일반적인 상관 색온도(CCT)는 5850K로, 쿨 화이트로 분류됩니다. 빈닝 구조는 약 5180K에서 6680K까지의 범위를 보여주며, 응용 분야별 색상 요구 사항에 따라 선택할 수 있습니다.
• 시야각(ψ):120도로 정의되며, 이는 광도가 최대값의 절반이 되는 전체 각도입니다(ψ = 2φ, 여기서 φ는 반각).

2.2 절대 최대 정격 및 열적 특성

이 한계를 초과하여 작동하면 장치에 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다.

• 접합부 온도(Tj):허용 가능한 최대 접합부 온도는 150°C입니다. Tj를 이 한계보다 훨씬 낮게 유지하는 것은 신뢰성과 수명에 매우 중요합니다.
• 전력 소산(Pd):16900 mW로 정격화되었습니다. 이는 열적 한계를 기반으로 한 이론적 최대치입니다. 실제 사용 가능한 전력은 디레이팅 곡선에 의해 결정됩니다.
• 열저항(RthJS):두 가지 값이 제공됩니다: RthJS_real(일반 2.3 K/W) 및 RthJS_el(일반 1.6 K/W). "real" 값은 실제 작동 조건(1000mA)에서 측정된 반면, "el" 값은 낮은 감지 전류로 측정됩니다. 열 설계를 위해서는 정확한 접합부 온도 추정을 위해 RthJS_real 값을 사용해야 합니다.
• ESD 민감도:이 장치는 최대 8KV(인체 모델, R=1.5kΩ, C=100pF)의 정전기 방전을 견딜 수 있으며, 이는 우수한 내재적 보호를 나타내지만 여전히 주의 깊은 취급 절차가 필요합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

광 출력과 색상의 일관성을 보장하기 위해 LED는 주요 파라미터를 기반으로 빈으로 분류됩니다.

3.1 광속 빈닝

쿨 화이트 그룹의 경우, 광속은 5개의 범주(E1 ~ E5)로 빈닝되며, 각각 60 lm 범위를 포함합니다(예: E3: 920-980 lm). 일반 제품(960 lm)은 빈 E3 또는 E4에 속합니다. 데이터시트는 이 부품 번호에 대해 사용 가능한 특정 빈을 강조합니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

순방향 전압은 세 개의 빈으로 그룹화됩니다: 3A (8.7V - 9.55V), 3B (9.55V - 10.40V), 3C (10.40V - 11.25V). 병렬 구성에서 전류 균형을 위해 동일한 전압 빈에서 LED를 선택하는 것이 중요합니다.

3.3 색상 빈닝 (색도)

색상 빈 구조는 CIE 1931 색도도에 정의됩니다. 제공된 차트는 백색 LED에 대한 ECE(유럽 경제 위원회) 빈 구조를 보여주며, 목표 5850K 지점은 특정 사변형 영역(예: 빈 56 또는 60 시리즈 내부) 내에 위치합니다. 이 부품의 정확한 빈 코드는 이 구조에 상대적인 CIE x 및 y 좌표에 의해 정의됩니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트의 그래프는 다양한 조건에서 LED의 동작에 대한 중요한 통찰력을 제공합니다.

4.1 IV 곡선 및 상대 광속

순방향 전류 대 순방향 전압 곡선은 비선형 관계를 보여줍니다. 전압은 전류와 함께 증가하며, 설계자는 드라이버 회로를 설계할 때 이를 고려해야 합니다. 상대 광속 대 순방향 전류 곡선은 선형 이하입니다. 전류를 증가시키면 광 출력의 증가율이 감소하면서 상당히 더 많은 열이 발생합니다. 1000mA에서 작동하는 것은 출력과 효율 사이의 좋은 절충점으로 보입니다.순방향 전류 대 순방향 전압곡선은 비선형 관계를 보여줍니다. 전압은 전류와 함께 증가하며, 설계자는 드라이버 회로를 설계할 때 이를 고려해야 합니다.상대 광속 대 순방향 전류곡선은 선형 이하입니다. 전류를 증가시키면 광 출력의 증가율이 감소하면서 상당히 더 많은 열이 발생합니다. 1000mA에서 작동하는 것은 출력과 효율 사이의 좋은 절충점으로 보입니다.

4.2 온도 의존성

상대 광속 대 접합부 온도 그래프는 매우 중요합니다. 광속은 접합부 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 100°C에서 상대 광속은 25°C에서의 값의 약 85%에 불과합니다. 이는 최종 응용 분야에서 효과적인 열 관리 시스템의 중요성을 강조합니다. 상대 순방향 전압 대 접합부 온도 곡선은 음의 온도 계수를 보여주며, VF는 온도가 증가함에 따라 선형적으로 감소합니다. 이 특성은 때때로 온도 감지에 사용될 수 있습니다.상대 광속 대 접합부 온도그래프는 매우 중요합니다. 광속은 접합부 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 100°C에서 상대 광속은 25°C에서의 값의 약 85%에 불과합니다. 이는 최종 응용 분야에서 효과적인 열 관리 시스템의 중요성을 강조합니다.상대 순방향 전압 대 접합부 온도곡선은 음의 온도 계수를 보여주며, VF는 온도가 증가함에 따라 선형적으로 감소합니다. 이 특성은 때때로 온도 감지에 사용될 수 있습니다.

4.3 스펙트럼 분포 및 색도 변화

상대 스펙트럼 분포 플롯은 청색 파장 영역(약 450nm)에서 피크를 보이며, 인광체 변환된 넓은 노란색 방출을 보여줍니다. 이는 청색 칩을 사용하는 백색 LED의 전형적인 특징입니다. 색도 좌표 대 순방향 전류 및 접합부 온도 그래프는 최소한의 변화(Δx, Δy < 0.02)를 보여주며, 이는 작동 조건에 걸쳐 우수한 색상 안정성을 나타냅니다. 이는 색상 일관성이 요구되는 자동차 조명에 매우 중요합니다.상대 스펙트럼 분포플롯은 청색 파장 영역(약 450nm)에서 피크를 보이며, 인광체 변환된 넓은 노란색 방출을 보여줍니다. 이는 청색 칩을 사용하는 백색 LED의 전형적인 특징입니다.색도 좌표 대 순방향 전류및접합부 온도그래프는 최소한의 변화(Δx, Δy < 0.02)를 보여주며, 이는 작동 조건에 걸쳐 우수한 색상 안정성을 나타냅니다. 이는 색상 일관성이 요구되는 자동차 조명에 매우 중요합니다.

4.4 순방향 전류 디레이팅 곡선

이것은 시스템 설계를 위한 가장 중요한 그래프라고 할 수 있습니다. 이 그래프는 솔더 패드 온도(Ts)의 함수로서 허용 가능한 최대 순방향 전류를 정의합니다. 예를 들어:

• Ts = 25°C에서, IF는 1500 mA(절대 최대)일 수 있습니다.
• Ts = 103°C에서, IF는 1500 mA(곡선의 첫 번째 지점)로 감소되어야 합니다.
• Ts = 125°C(최대 작동 온도)에서, IF는 약 823 mA로 디레이팅되어야 합니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

LED는 표면 실장 장치(SMD) 세라믹 패키지를 사용합니다. 길이, 너비, 높이 및 패드 위치를 포함한 특정 기계적 치수는 "기계적 치수" 도면에 상세히 설명되어 있습니다(여기서는 완전히 추출되지 않았지만 참조됨). 패키지는 자동 픽 앤 플레이스 및 리플로우 솔더링 공정과의 호환성을 위해 설계되었습니다. "권장 솔더링 패드" 레이아웃은 적절한 솔더 접합 형성과 LED의 열 패드에서 PCB로의 최적 열 전달을 보장하기 위해 제공됩니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

데이터시트는 최고 온도 260°C의 리플로우 솔더링 프로파일을 지정합니다. 이는 표준 무연(Pb-free) 리플로우 요구 사항입니다. 프로파일에는 열 충격을 방지하고 LED 패키지나 내부 재료(수분 민감도 레벨, MSL 2)를 손상시키지 않으면서 신뢰할 수 있는 솔더 접합을 보장하기 위한 특정 시간 및 온도 제약이 포함된 예열, 침지, 리플로우 및 냉각 구역이 포함됩니다.

6.2 사용 시 주의사항

• ESD 보호:8KV HBM 정격이 있지만, 취급 및 조립 중에는 표준 ESD 예방 조치를 따라야 합니다.
• 전류 제어:LED는 열 폭주를 방지하기 위해 정전압원이 아닌 정전류원으로 구동되어야 합니다.
• 열 관리:LED의 솔더 패드에서 시스템 히트싱크까지 적절하게 설계된 열 경로는 접합부 온도를 안전한 한계 내로 유지하고 정격 성능 및 수명을 달성하기 위해 필수적입니다.
• 황 내성:데이터시트는 황 내성을 언급하며, 황 함유 환경에 대한 일부 내성을 나타내지만, 매우 부식성 환경에서는 추가적인 컨포멀 코팅이 필요할 수 있습니다.

7. 응용 제안

7.1 대표적인 응용 시나리오

• 헤드램프 (로우/하이 빔):정밀한 광학 제어가 필요합니다. 이 LED의 높은 광속과 작은 광원 크기는 프로젝터 또는 반사경 기반 헤드램프 시스템에 적합합니다.
• 주간주행등 (DRL):높은 효율성과 신뢰성이 필요합니다. LED의 출력과 넓은 시야각은 독특한 DRL 시그니처를 만드는 데 유리합니다.
• 안개등:넓고 평평한 빔 패턴이 필요합니다. 120° 시야각은 안개 아래를 절단하도록 설계된 광학 장치를 위한 좋은 출발점을 제공합니다.

7.2 설계 고려사항

• 광학 설계:2차 광학 장치(렌즈, 반사경)는 거의 항상 필요하며, 원시 LED 방출을 자동차 조명 표준(SAE, ECE)을 준수하는 규제된 빔 패턴으로 형성합니다.
• 전기 설계:최대 1000mA(또는 열 분석을 기반으로 한 디레이팅 전류)를 공급할 수 있고 LED 스트링의 최대 VF보다 높은 컴플라이언스 전압을 가진 정전류 LED 드라이버를 사용하십시오. DRL/위치등 응용 분야를 위한 디밍 기능(PWM)을 고려하십시오.
• 열 설계:이것이 가장 중요합니다. 금속 코어 PCB(MCPCB) 또는 LED의 열 패드 아래에 대형 구리 평면 또는 외부 히트싱크에 연결된 열 비아가 있는 표준 FR4 PCB를 사용하십시오. 최악의 주변 조건에서 솔더 패드 온도(Ts)를 예측하기 위해 열 시뮬레이션을 수행하십시오.
• 빈 선택:균일한 외관이 필요한 응용 분야(예: DRL 스트립의 다중 LED)의 경우, 광속 및 색도 좌표에 대해 엄격한 빈을 지정하십시오.

8. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

8.1 왜 제 프로토타입에서 LED가 960루멘을 생산하지 않나요?

960 lm 정격은 Ts=25°C 및 IF=1000mA에서입니다. 실제 응용 분야에서는 솔더 패드 온도가 훨씬 높을 가능성이 높아 유효 광속이 감소합니다. 실제 Ts를 측정하거나 추정하고 "상대 광속 대 접합부 온도" 그래프를 참조하여 예상 출력을 찾으십시오. 또한 드라이버가 올바른 전류를 제공하는지 확인하십시오.

8.2 최대 밝기를 위해 이 LED를 1500mA로 구동할 수 있나요?

솔더 패드 온도(Ts)가 25°C 이하임을 보장할 수 있는 경우에만 1500mA로 구동할 수 있으며, 이는 밀폐된 장치에서는 사실상 불가능합니다. 디레이팅 곡선을 사용해야 합니다. 보다 현실적인 Ts 80°C에서는 허용 가능한 최대 전류가 상당히 낮아집니다(곡선 보간에 기반하여 약 1150-1200mA).

8.3 두 가지 다른 열저항 값을 어떻게 해석해야 하나요?

열 계산에는 RthJS_real(일반 2.3 K/W)을 사용하십시오. 이 값은 실제 작동 전력(1000mA)에서 측정되며, 재료 특성의 온도 의존적 변화를 고려합니다. RthJS_el은 작은 신호로 측정되며 최상의 경우, 저전력 시나리오를 나타내며 실제 사용을 대표하지 않습니다.RthJS_real (일반 2.3 K/W)을 열 계산에 사용하십시오. 이 값은 실제 작동 전력(1000mA)에서 측정되며, 재료 특성의 온도 의존적 변화를 고려합니다. RthJS_el은 작은 신호로 측정되며 최상의 경우, 저전력 시나리오를 나타내며 실제 사용을 대표하지 않습니다.

8.4 히트싱크는 항상 필요한가요?

이 전력 수준(1000mA에서 약 10W 전기 입력)의 경우, 자동차 환경에서는 히트싱크가 거의 항상 필요합니다. 주요 열 경로는 솔더 패드를 통해 PCB로 들어갑니다. PCB 자체는 히트싱크의 일부로 설계되어야 하며, 종종 금속 코어 또는 부착된 알루미늄 히트싱크가 필요합니다.