ALFS2BD-C0PA07001L1-AM LED 데이터시트 - SMD 세라믹 패키지 - 쿨 화이트 5850K / PC 앰버 - 260 lm / 160 lm @ 700mA - 자동차 등급

1. 제품 개요

ALFS2BD-C0PA07001L1-AM은 까다로운 자동차 외부 조명 애플리케이션을 위해 특별히 설계된 고성능 표면 실장 LED입니다. 이 제품은 EL ALFS 시리즈의 일부로, 가혹한 환경 조건에서도 우수한 열 관리와 장기적인 신뢰성을 보장하는 견고한 SMD 세라믹 패키지를 특징으로 합니다. 이 장치는 두 가지 색상 옵션으로 제공됩니다: 일반 색온도 5850K의 쿨 화이트 변형과 PC(인광체 변환) 앰버 변형입니다. 주요 설계 목표는 안전이 중요한 자동차 기능을 위해 높은 광 출력, 일관된 색상 성능, 그리고 확고한 신뢰성을 제공하는 것입니다.

이 LED의 핵심 장점은 자동차 애플리케이션에서 개별 광전자 반도체에 대한 엄격한 AEC-Q102 인증 표준을 준수한다는 점입니다. 이 인증 과정은 극한의 온도, 습도 및 기계적 스트레스 하에서 부품의 성능과 수명을 검증합니다. 또한, 이 제품은 RoHS, REACH 및 무할로겐 규정을 준수하여 엄격한 환경 및 재료 제한이 있는 글로벌 자동차 시장에 적합합니다. 황 내성은 표준 LED 패키지를 부식시킬 수 있는 대기 오염 물질에 노출되는 애플리케이션에 있어 중요한 기능입니다.

목표 시장은 전적으로 자동차이며, 외부 조명 모듈에 중점을 둡니다. 그 성능 특성은 현대 차량 조명 시스템의 높은 밝기와 신뢰성 요구 사항을 충족하도록 맞춤화되었습니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 광도 및 색상 특성

LED의 성능은 700mA의 표준 테스트 전류 하에서 특성화됩니다. 쿨 화이트 버전은 생산 공차를 고려하여 최소 220 lm, 최대 300 lm 범위에서 일반적으로 260 루멘(lm)의 광속을 제공합니다. PC 앰버 버전은 120 lm에서 200 lm 범위의 일반 출력 160 lm을 제공합니다. 두 색상 모두의 시야각은 넓은 120도로, 신호 기능에 적합한 넓고 균일한 광 분포 패턴을 제공합니다.

색상 메트릭은 정확하게 정의됩니다. 쿨 화이트 변형은 5180K에서 6680K 범위의 상관 색온도(CCT)를 가지며, 일반적인 5850K를 중심으로 합니다. PC 앰버 변형의 색도는 CIE 1931 좌표로 지정됩니다: 일반적인 x = 0.57 및 y = 0.42. 이는 색 공간의 앰버 영역에 확실히 위치하며, 특정 색상 규정이 적용되는 방향 지시등 및 주차등 애플리케이션에 필수적입니다.

2.2 전기적 및 열적 파라미터

700mA에서 쿨 화이트 LED의 순방향 전압(Vf)은 일반적으로 3.35V이며, 2.90V에서 3.80V 범위입니다. PC 앰버 버전의 Vf도 비슷합니다. 이러한 파라미터는 드라이버 설계 및 전력 관리에 매우 중요합니다. 두 가지 주요 열저항 값이 제공됩니다: 반도체 접합에서 납땜 지점까지의 실제 열저항(Rth JS 실제)은 일반적으로 4.6 K/W(최대 9.0 K/W)이며, 전기적 방법으로 유도된 열저항(Rth JS 전기)은 일반적으로 3.6 K/W(최대 8.0 K/W)입니다. 더 낮은 전기적 값은 종종 동작 조건 하에서 열 경로의 성능을 나타내며, 접합 온도를 예측하고 루멘 유지를 관리하는 데 중요합니다.

2.3 절대 최대 정격

이 정격은 영구적인 손상이 발생할 수 있는 동작 한계를 정의합니다. 주요 한계에는 최대 순방향 전류(IF) 1500 mA, 최대 소비 전력(Pd) 5700 mW, 최대 접합 온도(Tj) 150°C가 포함됩니다. 이 장치는 -40°C에서 +125°C의 동작 온도 범위(Topr)로 정격화되어 자동차 환경에 적합함을 확인합니다. 최대 8 kV(HBM)의 ESD(정전기 방전) 수준을 견딜 수 있어 취급 견고성이 향상됩니다. 최대 리플로우 납땜 온도는 표준 PCB 조립 공정에 맞춰 260°C입니다.

3. 성능 곡선 분석

3.1 스펙트럼 분포

제공된 그래프는 700mA 및 25°C에서 쿨 화이트 및 PC 앰버 LED 모두에 대한 상대 스펙트럼 파워 분포를 보여줍니다. 쿨 화이트 스펙트럼은 LED 칩의 청색 영역에서 넓은 방출 피크와 더 넓은 황색 인광체 방출이 결합되어 백색광을 생성합니다. PC 앰버 스펙트럼은 인광체 변환으로 인한 황색-앰버 영역의 단일하고 넓은 피크가 지배적이며, 청색광 누출이 최소화되어 순수한 앰버 색상 요구 사항에 이상적입니다.

피크 온도 260°C의 리플로우 납땜 프로파일(섹션 9)이 지정됩니다. 이 프로파일을 준수하는 것은 세라믹 패키지 및 내부 다이 부착 재료에 대한 열 충격을 피하는 데 필수적입니다. "사용 시 주의사항" 섹션(섹션 11)에는 습기 민감도 수준(특징에서 MSL 2로 표시됨), 보관 조건 및 청소 권장 사항과 같은 중요한 취급 지침이 포함될 가능성이 높습니다. 취급 및 조립 중에는 항상 적절한 ESD 예방 조치를 따라야 합니다.

순방향 전류 대 순방향 전압 그래프는 LED에 전형적인 비선형 관계를 보여줍니다. 상대 광속 대 순방향 전류 그래프는 광 출력이 전류와 함께 증가하지만 더 높은 전류(예: 1000mA 이상)에서 포화 징후를 보이기 시작함을 보여주는데, 이는 증가된 열 효과 및 효율 저하 때문일 가능성이 있습니다. 색도 좌표 이동 대 순방향 전류 그래프는 300mA에서 1500mA에 이르는 전류 범위에서 색도 좌표(ΔCIE x, ΔCIE y)의 변화가 최소임을 나타내며, 이는 디밍과 같은 다양한 구동 조건 하에서 일관된 색상 출력을 유지하는 데 중요합니다.

3.3 온도 의존성

상대 순방향 전압 대 접합 온도 그래프는 음의 온도 계수를 보여줍니다. 순방향 전압은 접합 온도가 증가함에 따라 선형적으로 감소하며, 이는 반도체 다이오드의 표준 특성입니다. 상대 광속 대 접합 온도 그래프는 열 설계에 매우 중요합니다. 이 그래프들은 접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소함을 보여줍니다. 쿨 화이트 LED의 경우, 125°C에서의 출력은 25°C에서의 출력의 약 85-90%입니다. PC 앰버 버전은 약간 다른 열 소광 거동을 보입니다. 따라서 밝기를 유지하기 위해서는 효과적인 방열판이 필수적입니다. 색도 좌표 이동 대 접합 온도 그래프는 매우 미미한 이동을 보여주며, 동작 온도 범위에 걸쳐 좋은 색상 안정성을 나타냅니다.

4. 빈닝 정보

데이터시트에는 빈닝 정보를 위한 전용 섹션(목차의 섹션 4)이 포함되어 있지만, 제공된 발췌문에는 특정 빈닝 기준(예: 광속 빈, 색도 빈, Vf 빈)이 자세히 설명되어 있지 않습니다. 자동차 등급 LED의 경우, 빈닝은 일반적으로 매우 엄격합니다. 구성 요소는 광속, 순방향 전압 및 색도 좌표(백색의 경우 CIE x, y 또는 CCT 및 Duv)를 기준으로 엄격한 그룹으로 분류되어 조명 어셈블리 내에서 일관성과 색상 균일성을 보장합니다. 설계자는 전체 빈닝 테이블을 참조하여 특정 애플리케이션의 균일성 요구 사항을 충족하는 적절한 부품 번호 접미사를 선택해야 합니다.

5. 기계적, 조립 및 패키징

5.1 기계적 치수 및 패드 레이아웃

기계 도면(섹션 7)은 SMD 세라믹 패키지의 정확한 물리적 풋프린트를 정의하며, 길이, 너비, 높이 및 열 패드와 전기 접점의 위치를 포함합니다. 권장 납땜 패드 레이아웃(섹션 8)은 PCB 설계를 안내하기 위해 제공됩니다. 이 레이아웃은 적절한 솔더 조인트 형성, 전기적 연결 및 가장 중요한 LED의 열 패드에서 PCB의 구리 평면으로의 최적 열 전달을 보장하는 데 중요합니다. 잘못된 패드 설계는 열 방산을 심각하게 제한하여 조기 고장 또는 감소된 광 출력을 초래할 수 있습니다.

5.2 리플로우 납땜 및 취급

A reflow soldering profile (Section 9) is specified, with a peak temperature of 260°C. Adhering to this profile is essential to avoid thermal shock to the ceramic package and internal die attach materials. The \"Precaution for Use\" section (Section 11) likely contains vital handling instructions, such as moisture sensitivity level (MSL 2 is noted in the features), storage conditions, and cleaning recommendations. Proper ESD precautions should always be followed during handling and assembly.

5.3 패키징 및 주문

패키징 정보(섹션 10)는 LED가 공급되는 방식(예: 테이프 및 릴)을 자세히 설명하며, 릴 치수 및 구성 요소 방향을 포함합니다. 주문 정보 및 부품 번호 구조(섹션 5 및 6)는 부품 번호(ALFS2BD-C0PA07001L1-AM)를 해석하여 구매를 위한 올바른 광속 빈, 색상 및 기타 선택적 특성을 선택하는 방법을 설명합니다.

6. 애플리케이션 지침 및 설계 고려 사항

6.1 목표 애플리케이션

나열된 주요 애플리케이션은 자동차 외부 조명, 특히 주간 주행등(DRL) 및 방향 지시등입니다. DRL의 경우, 높은 광속과 쿨 화이트 색상이 높은 가시성을 제공합니다. 방향 지시등의 경우, PC 앰버 색상이 방향 지시등 색상에 대한 규제 요구 사항을 충족합니다. 이 장치의 견고성은 위치등 또는 후방 콤비네이션 램프와 같은 다른 외부 기능에도 적합하게 만듭니다.

6.2 중요한 설계 고려 사항

• 열 관리:이것은 가장 중요한 단일 요소입니다. 일반적인 실제 열저항 4.6 K/W는 소비되는 와트당 접합이 납땜 지점보다 4.6°C 더 뜨거워짐을 의미합니다. 700mA 및 일반적인 Vf 3.35V에서 소비 전력은 약 2.35W입니다. 이상적인 방열을 가정할 때, 이는 보드에서 접합까지 약 10.8°C의 온도 상승을 만듭니다. PCB는 납땜 지점 온도를 낮게 유지하기 위해 적절하게 설계된 열 경로(비아, 두꺼운 구리층 사용)를 가져야 하며, 접합이 최대 150°C보다 훨씬 낮게, 바람직하게는 장수명을 위해 110-120°C 이하로 유지되도록 해야 합니다.
• 구동 전류:LED는 최대 1500mA까지 펄스 구동될 수 있지만, 최적의 효율과 수명을 위한 권장 동작점은 일반 사양에 사용된 700mA 정도일 가능성이 높습니다. 더 높은 전류에서 동작하면 열 발생이 기하급수적으로 증가하고 루멘 감소가 가속화됩니다.
• 광학 설계:120° 시야각은 DRL 또는 방향 지시등과 같은 특정 애플리케이션에 대해 빔을 형성하기 위해 2차 광학 요소(렌즈, 반사판)를 필요로 합니다. 광학 시스템은 LED의 공간 방사 패턴을 고려해야 합니다.
• 전기 설계:안정적인 광 출력을 보장하고 열 폭주를 방지하기 위해서는 정전류 LED 드라이버가 필수적입니다. 드라이버는 전체 자동차 전압 범위(예: 부하 덤프 보호 기능이 있는 9V-16V) 내에서 동작하도록 설계되어야 합니다.

7. 기술 비교 및 차별화

표준 상업용 또는 심지어 산업 등급 LED와 비교할 때, 이 장치의 주요 차별화 요소는 자동차 인증(AEC-Q102)과 재료 견고성(황 내성, 무할로겐)입니다. 다른 자동차 LED와 비교할 때, 세라믹 패키지(플라스틱 패키지 대비 우수한 열 성능 및 신뢰성)와 단일 패키지 플랫폼에서 백색 및 앰버 모두에서 높은 광속 출력의 조합은 상당한 이점입니다. 이는 두 가지 색상이 모두 필요한 조명 모듈의 부품 목록을 단순화합니다.

8. 자주 묻는 질문(기술 데이터 기반)

Q: 이 LED를 1000mA로 연속 구동할 수 있나요?

A: 절대 최대 정격은 1500mA이지만, 일반 사양은 700mA에서 제공됩니다. 1000mA에서의 연속 동작은 상당히 더 많은 열을 발생시킵니다(~3.35W 대 ~2.35W). 이는 접합 온도를 안전 한계 내로 유지하기 위한 예외적인 열 관리가 있을 때만 가능하며, LED의 수명을 단축시킬 수 있습니다. 디레이팅 곡선을 참조하십시오.

Q: 두 가지 다른 열저항 값(실제 대 전기적)을 어떻게 해석해야 하나요?

A: "실제" 열저항(4.6 K/W)은 종종 특정 열 테스트 조건 하에서 측정됩니다. "전기적" 방법(3.6 K/W)은 동작 조건 하에서 LED 자체의 순방향 전압을 온도 센서로 사용하며, 더 실용적인 현장 값을 나타낼 수 있습니다. 보수적인 설계를 위해 최악의 경우 온도 상승을 계산할 때 더 높은 "실제" 값을 사용하는 것이 권장됩니다.

Q: 방향 지시등 애플리케이션에 렌즈가 필요한가요?

A: 예. LED 자체는 라베르시안과 유사한 120° 방사 패턴을 가집니다. 방향 지시등은 규정(예: ECE 또는 SAE)에 의해 정의된 특정 빔 패턴 및 각도 가시성을 필요로 합니다. 이러한 법적 광도 요구 사항을 충족하기 위해 빔을 평행화하고 형성하기 위한 2차 광학 요소(렌즈)가 필요합니다.

9. 실용적인 설계 사례 연구

시나리오:이 LED의 쿨 화이트 버전을 사용하여 주간 주행등(DRL) 모듈 설계.

1단계 - 광학 요구 사항:자동차 규정(예: ECE R87)에 따라 다양한 각도에서 필요한 광도(칸델라)를 결정합니다.

2단계 - LED 수량 및 구동:LED의 일반적인 260 lm 출력과 선택된 광학 시스템의 효율을 기반으로 목표 광도를 달성하는 데 필요한 LED 수를 계산합니다. 구동 전류(예: 700mA)를 결정합니다.

3단계 - 열 설계:총 소비 전력(LED 수 * Vf * 전류)을 계산합니다. 최악의 경우 주변 온도(예: 80°C 엔진 컴파트먼트)에서 목표 납땜 지점 온도(예: 85°C)를 달성하기 위해 금속 코어 PCB 또는 열 비아가 있는 표준 PCB를 설계합니다. 열저항(Rth JS)을 사용하여 접합 온도가 110°C 이하로 유지되도록 합니다.

4단계 - 전기 설계:필요한 총 전류를 공급할 수 있고 자동차 입력 전압 범위를 처리하며 기능을 위해 필요한 경우 PWM 디밍(예: 헤드라이트가 켜져 있을 때 디밍)을 포함하는 AEC-Q100 인증 정전류 LED 드라이버를 선택합니다.

5단계 - 검증:프로토타입을 제작하고 고온 동작 조건 하에서 광도 출력, 색상 및 열 성능(Vf 방법을 통한 접합 온도)을 측정하여 설계를 검증합니다.

10. 동작 원리 및 기술 동향

10.1 기본 동작 원리

이 LED는 반도체 물리학을 기반으로 하는 고체 조명원입니다. 장치에 순방향 전압이 가해지면 전자와 정공이 반도체 칩(일반적으로 청색 발광을 위한 InGaN 기반)의 활성 영역에서 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 쿨 화이트 버전의 경우, 청색광의 일부가 인광체 코팅(일반적으로 YAG:Ce)에 흡수되어 넓은 스펙트럼의 황색광으로 재방출됩니다. 남은 청색광과 변환된 황색광의 혼합은 백색광으로 인식됩니다. PC 앰버 버전의 경우, 거의 모든 청색광을 흡수하여 앰버 파장 범위에서 재방출하는 다른 인광체 조성이 사용됩니다.

10.2 산업 동향

자동차 조명 산업은 지속적으로 진화하고 있습니다. 이 LED와 같은 장치에 영향을 미치는 주요 동향은 다음과 같습니다:

휘도 및 효율 증가:세련되고 스타일리시한 조명 디자인을 가능하게 하는 더 작고 밝은 광원에 대한 수요.

고급 기능:적응형 주행 빔(ADB) 및 픽셀화 조명의 통합으로, 향후 버전이 더 작은 픽셀 피치 또는 통합 드라이버 기능을 향해 발전할 수 있습니다.

색상 조정:실내 주변 조명을 위한 조정 가능한 백색광에 대한 관심이 있지만, 외부 조명은 색상에 대해 여전히 엄격하게 규제됩니다.

향상된 신뢰성 및 견고성:LED가 중요한 기능을 위한 유일한 광원이 됨에 따라, 극한 조건(진동, 열 사이클링, 화학 노출) 하에서의 수명 및 성능에 대한 요구 사항이 계속 강화되어 이와 같은 인증 부품의 필요성이 강화되고 있습니다.