ALFS4J-C010001H-AM LED 데이터시트 - SMD 세라믹 패키지 - 광속 1700lm @1000mA - 순방향 전압 13V - 시야각 120° - 자동차 등급 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

ALFS4J-C010001H-AM은 까다로운 자동차 외부 조명 애플리케이션을 위해 특별히 설계된 고출력 표면 실장 LED입니다. 이 장치는 견고한 세라믹 패키지를 사용하여 제작되어 가혹한 환경 조건에서도 우수한 열 관리와 신뢰성을 제공합니다. 이 장치는 자동차 산업의 엄격한 요구사항을 충족하도록 설계되었습니다.

핵심 장점:이 LED의 주요 장점은 구동 전류 1000mA에서 1700루멘의 높은 전형적 광속 출력, 우수한 광 분포를 위한 120도의 넓은 시야각, 그리고 8kV까지의 ESD 보호를 포함한 견고한 구조를 포함합니다. AEC-Q102 표준에 따른 인증과 황 내성 (Class A1)은 부식성 물질에 노출되는 것이 일반적인 자동차 환경에서 장기간 사용하기에 적합하게 만듭니다.

목표 시장 및 애플리케이션:이 LED는 자동차 외부 조명 시스템에만 집중되어 있습니다. 주요 애플리케이션으로는 주 헤드램프, 주간 주행등(DRL), 그리고 안개등이 있습니다. 높은 밝기와 신뢰성의 조합은 넓은 온도 범위와 차량 수명 전반에 걸쳐 일관된 성능을 요구하는 안전-중요 조명 기능에 이상적인 선택입니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 광학 및 전기적 특성

전기 및 광학 성능은 특정 테스트 조건, 주로 순방향 전류(I_F) 1000mA 및 열 패드 온도 25°C에서 정의됩니다.

• 광속(Φ_v):전형값은 1700 lm이며, 최소 1500 lm, 최대 2000 lm입니다. ±8%의 측정 허용 오차를 유의하는 것이 중요합니다. 이 파라미터는 접합 온도에 크게 의존합니다.
• 순방향 전압(V_F):전형 순방향 전압은 13V이며, 1000mA에서 최소 11.6V에서 최대 15.2V까지 범위를 가지며, 측정 허용 오차는 ±0.05V로 엄격합니다. 이 파라미터는 드라이버 설계와 전력 소산에 직접적인 영향을 미칩니다.
• 순방향 전류(I_F):이 장치는 최대 1500mA의 연속 순방향 전류 정격을 가지며, 전형 작동점은 1000mA입니다. 모든 광학 데이터는 이 전형 전류에서 명시됩니다.
• 시야각(φ):공칭 시야각은 120도이며, 허용 오차는 ±5°입니다. 이 넓은 각도는 광범위한 조명 패턴이 필요한 애플리케이션에 유리합니다.
• 색온도(K):관련 색온도(CCT)는 5391K에서 6893K까지 범위를 가지며, 쿨 화이트 LED로 분류됩니다. 정확한 빈닝 구조는 후술됩니다.

)을 이해합니다.

효과적인 열 관리는 LED 성능과 수명에 매우 중요합니다. 이 LED는 두 가지 핵심 열저항 파라미터를 제공합니다.

• 열저항, 접합부에서 솔더링부까지(R_thJS):두 가지 값이 제공됩니다: R_{thJS_real}(전형 1.26 K/W, 최대 1.6 K/W)와 R_{thJS_el}(전형 0.8 K/W, 최대 1 K/W). "real" 값은 실제 열 경로를 나타내며, "el" 값은 특정 모델링 목적으로 사용되는 전기적 등가값입니다. 낮은 열저항은 LED 접합부에서 인쇄 회로 기판(PCB)으로의 열 전달을 더 효율적으로 만듭니다.

3. 절대 최대 정격

이 한계를 초과하면 장치에 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다. 설계자는 작동 조건이 이 경계 내에 유지되도록 해야 합니다.

• 전력 소산(P_d):22800 mW
• 순방향 전류(I_F):1500 mA (DC)
• 접합 온도(T_j):150 °C
• 작동 온도(T_opr):-40 °C ~ +125 °C
• 보관 온도(T_stg):-40 °C ~ +125 °C
• ESD 감도 (HBM):8 kV (R=1.5kΩ, C=100pF)
• 리플로우 솔더링 온도:260 °C (피크)

이 장치는 역방향 전압 작동을 위해 설계되지 않았습니다. 높은 ESD 정격은 자동차 생산 환경에서의 취급 및 조립에 필수적입니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 파장 및 스펙트럼 분포

상대 스펙트럼 분포 그래프는 파장의 함수로서 광 출력을 보여줍니다. 쿨 화이트 LED의 경우, 스펙트럼은 일반적으로 LED 칩 자체의 강한 청색 피크와 형광체 코팅에서 나오는 더 넓은 황색/적색 방출을 특징으로 합니다. 정확한 형태는 색 재현 특성과 정확한 백색점(색도 좌표)을 결정합니다. 이 그래프는 케이스 온도 25°C 및 1000mA에서 측정됩니다.

4.2 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 그래프는 드라이버 설계의 기본입니다. LED를 통해 흐르는 전류와 그 양단의 전압 강하 사이의 관계를 보여줍니다. 곡선은 비선형입니다. 전형적인 1000mA 작동점에서 전압은 약 13V입니다. 설계자는 이 곡선을 사용하여 필요한 드라이버 출력 전압을 계산하고 전력 소산(V_F* I_F).

4.3 상대 광속 대 순방향 전류

이 그래프는 광 출력이 구동 전류와 함께 어떻게 증가하는지 설명합니다. 관계는 일반적으로 준선형입니다; 효율 저하와 증가된 접합 온도로 인해 전류를 두 배로 해도 광 출력이 두 배가 되지 않습니다. 그래프는 1000mA에서의 광속에 대해 정규화됩니다. 이는 설계자가 밝기, 효율 및 장치 수명을 균형 있게 조정하기 위한 최적의 구동 전류를 선택하는 데 도움이 됩니다.

4.4 온도 의존성

여러 그래프가 온도가 LED 성능에 미치는 영향을 상세히 설명하며, 모두 일정한 1000mA 구동 전류에서 측정됩니다.

• 상대 순방향 전압 대 접합 온도:순방향 전압은 접합 온도가 증가함에 따라 선형적으로 감소합니다. 이 특성은 때때로 접합 온도를 추정하는 데 사용될 수 있습니다.
• 상대 광속 대 접합 온도:광 출력은 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 이 그래프는 그 감소를 정량화하며, 이는 열 설계에 매우 중요합니다. 일관된 밝기를 달성하기 위해서는 낮은 접합 온도를 유지하는 것이 필수적입니다.
• 색도 변화 대 접합 온도:색 좌표(CIE x, y)는 온도에 따라 이동합니다. 이 그래프는 25°C에서의 값으로부터의 델타(Δ) 변화를 보여줍니다. 이 이동을 최소화하는 것은 안정적인 색상 외관이 필요한 애플리케이션에서 중요합니다.
• 색도 변화 대 순방향 전류:유사하게, 색 좌표는 일정한 온도에서도 구동 전류에 따라 이동할 수 있습니다.

4.5 순방향 전류 감액 곡선

이것은 신뢰할 수 있는 시스템 설계를 위한 가장 중요한 그래프 중 하나입니다. 이는 솔더 포인트(또는 케이스) 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 순방향 전류를 보여줍니다. 주변 또는 보드 온도가 증가함에 따라, 접합 온도가 150°C 한계를 초과하는 것을 방지하기 위해 최대 안전 전류가 감소합니다. 설계자는 특정 열 환경에 적절한 구동 전류를 선택하기 위해 이 곡선을 사용해야 합니다.

5. 빈닝 시스템 설명

제조 공정의 변동으로 인해, LED는 생산 로트 내 일관성을 보장하기 위해 성능 빈으로 분류됩니다. 이 장치는 다중 파라미터 빈닝 시스템을 사용합니다.

5.1 광속 빈닝

LED는 전형 순방향 전류에서 측정된 광속에 따라 그룹화됩니다. 빈 구조는 그룹 문자와 빈 번호의 조합을 사용합니다.

• 그룹 E:빈 7 (1500-1600 lm), 8 (1600-1700 lm), 9 (1700-1800 lm)을 포함합니다.
• 그룹 F:빈 0 (1800-1900 lm), 1 (1900-2000 lm)을 포함합니다.

ALFS4J-C010001H-AM은 전형 광속 1700 lm을 가지며, 이는 그룹 E의 빈 9에 속합니다. 측정 허용 오차는 ±8%입니다.

5.2 순방향 전압 빈닝

LED는 또한 전형 전류에서의 순방향 전압에 따라 분류됩니다. 이는 병렬 스트링 설계와 전원 공급 요구사항 관리에 도움이 됩니다.

• 빈 4A: V_F= 11.60V ~ 12.80V
• 빈 4B: V_F= 12.80V ~ 14.00V
• 빈 4C: V_F= 14.00V ~ 15.20V

전형 V_F가 13V이므로, 이 장치는 빈 4B 내에 속함을 시사합니다. 측정 허용 오차는 ±0.05V입니다.

5.3 색상 (색도) 빈닝

CIE 1931 색도도 상의 색 좌표에 대해 두 가지 빈닝 구조가 제시됩니다: ECE 구조와 대체 구조.

ECE 빈 구조:이것은 쿨 화이트 LED를 위한 다중 세그먼트 빈 구조로 보입니다. 63M, 61M, 58M, 56M과 같은 특정 빈은 CIE 차트 상의 사각형으로 정의되며, 각각은 모서리를 정의하는 네 세트의 (x, y) 좌표를 가집니다. 이는 매우 유사한 색도를 가진 LED를 그룹화하여 더 엄격한 색상 제어를 가능하게 합니다. 5391K에서 6893K까지의 전형 색온도 범위는 이러한 빈들을 포괄합니다. 좌표의 측정 허용 오차는 ±0.005입니다.

대체 구조:또 다른 빈 세트(65L, 65H, 61L, 61H)가 표시되며, 이는 다른 분류 표준이나 내부 분류를 나타내는 것으로 보이며, 역시 쿨 화이트 LED용입니다.

6. 부품 번호 및 주문 정보

부품 번호는 ALFS4J-C010001H-AM입니다. 테이프 및 릴 사양을 포함한 완전한 주문 정보는 문서의 목차에서 참조되지만, 발췌문에서는 구체적인 세부 사항이 제공되지 않습니다. 일반적으로 이러한 정보에는 릴 크기, 방향 및 릴당 수량이 포함됩니다.

7. 기계적 구조, 조립 및 패키징

7.1 기계적 치수

LED는 표면 실장 장치(SMD) 세라믹 패키지를 사용합니다. 정확한 치수(길이, 너비, 높이, 패드 크기 및 허용 오차)는 "기계적 치수" 섹션에 포함되어 있습니다. 세라믹 패키지는 플라스틱 패키지에 비해 우수한 열 전도성과 기계적 안정성을 제공하며, 이는 고출력 애플리케이션과 열 사이클링 하의 신뢰성에 매우 중요합니다.

7.2 권장 솔더링 패드 레이아웃

PCB에 대한 권장 풋프린트가 제공됩니다. 여기에는 전기 단자와, 무엇보다도 열 패드에 대한 구리 패드의 크기, 모양 및 간격이 포함됩니다. 적절히 설계된 열 패드와 내부 접지면 또는 방열판으로의 충분한 비아를 갖춘 것은 LED에서 열을 전달하여 낮은 접합 온도를 유지하고 성능을 보장하는 데 필수적입니다.

7.3 리플로우 솔더링 프로파일

문서는 피크 온도 260°C의 리플로우 솔더링 프로파일을 명시합니다. 프로파일 세부 사항(예열, 소킹, 리플로우 및 냉각 시간과 온도)은 LED 부품을 손상시키지 않고 신뢰할 수 있는 솔더 접합을 달성하는 데 중요합니다. 열 충격, 박리 또는 내부 재료의 열화를 방지하기 위해 이 프로파일을 준수해야 합니다.

7.4 패키징 정보

LED가 어떻게 공급되는지에 대한 세부 사항(예: 엠보싱 테이프 너비, 포켓 치수, 릴 직경 및 방향)은 여기에서 찾을 수 있습니다. 이 정보는 자동화 피크 앤 플레이스 조립 장비를 설정하는 데 필요합니다.

8. 적용 가이드라인 및 설계 고려사항

8.1 사용 시 주의사항

신뢰성을 보장하기 위한 일반적인 취급 및 설계 경고가 제공됩니다. 주요 주의사항은 다음과 같을 수 있습니다:

• ESD 보호:8kV HBM 정격에도 불구하고, 취급 중 표준 ESD 예방 조치를 권장합니다.
• 열 관리:열 패드에서 시스템 방열판으로의 효과적인 열 경로의 중요성을 강조합니다.
• 전류 제어:LED는 열 폭주를 방지하기 위해 정전압원이 아닌 정전류원으로 구동되어야 합니다.
• 세척:솔더링 후 허용 가능한 세척 용제 및 공정에 대한 지침.

8.2 황 내성

이 LED는 황 내성 등급 Class A1을 가집니다. 이는 일부 자동차 및 산업 환경에서 흔한 부식성 황 함유 대기에 대한 높은 수준의 저항성을 나타냅니다. 이 보호는 접점에서 황화은 형성을 방지하여 저항 증가와 고장으로 이어지는 것을 막습니다.

8.3 규격 준수 정보

이 제품은 주요 환경 규정을 준수한다고 명시되어 있습니다:

• RoHS:유해 물질 제한 지침을 준수합니다.
• EU REACH:화학물질의 등록, 평가, 허가 및 제한 규정을 준수합니다.
• 할로겐 프리:할로겐 프리 요구사항을 준수합니다 (브롬 <900 ppm, 염소 <900 ppm, Br+Cl <1500 ppm).

9. 기술 비교 및 차별화

데이터시트에 다른 제품과의 직접적인 비교는 없지만, ALFS4J-C010001H-AM의 주요 차별화 기능은 다음과 같이 추론할 수 있습니다:

• 자동차 등급 (AEC-Q102):이것은 상업용 등급 LED와의 중요한 차별화 요소로, 온도 사이클링, 습도, 고온 작동 수명(HTOL) 및 기타 스트레스 요인에 대한 엄격한 테스트를 의미합니다.
• 세라믹 패키지:표준 플라스틱 패키지보다 더 나은 열 성능과 장기 신뢰성을 제공하며, 특히 높은 광 출력 밀도 하에서 그렇습니다.
• SMD 포맷의 높은 광속:SMD 패키지에서 1700+ lm을 제공하는 것은 자동차 헤드램프의 컴팩트한 광학 설계에 적합합니다.
• 황 내성:모든 자동차 LED가 공식적인 황 저항 등급을 가지는 것은 아닙니다; Class A1은 가혹한 환경을 위한 강력한 기능입니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q1: 어떤 드라이버 전류를 사용해야 합니까?

A: 전형 작동점은 1000mA이며, 절대 최대치는 1500mA입니다. 실제 전류는 시스템의 예상 최대 솔더 포인트 온도를 기반으로 감액 곡선을 사용하여 결정되어야 하며, T_j< 150°C를 보장해야 합니다.

Q2: 열을 어떻게 관리해야 합니까?

A> 권장 PCB 패드 레이아웃을 사용하고, 큰 열 패드를 여러 열 비아를 통해 내부 구리 평면 또는 외부 방열판에 연결하십시오. 예상 온도 상승을 다음 공식을 사용하여 계산하십시오: ΔT = R_{thJS_real}* (V_F* I_F). 최종 솔더 포인트 온도가 감액 곡선 한계 내에서 작동할 수 있도록 하십시오.

Q3: 빈닝이 제 설계에 어떤 영향을 미칩니까?

A: 광속 빈닝은 총 광 출력에 영향을 미칩니다; 특정 루멘 목표를 충족시키기 위해 LED 수나 드라이버 전류를 조정해야 할 수 있습니다. 전압 빈닝은 직렬 스트링의 총 전압 강하와 전원 공급 설계에 영향을 미칩니다. 색상 빈닝은 여러 LED 간의 색상 일관성이 중요한 애플리케이션(예: 헤드램프 외관)에 매우 중요합니다.

Q4: 이 LED를 실내 조명에 사용할 수 있습니까?

A: 기술적으로는 가능하지만, 이 LED는 실내 조명에 대해서는 과도하게 사양이 높고 비용이 비쌀 가능성이 높습니다. 높은 출력, 넓은 시야각 및 자동차 등급 인증은 외부 애플리케이션에 최적화되어 있습니다.

11. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 주간 주행등(DRL) 모듈 설계.

요구사항:DRL은 자동차 규정에 따른 특정 광도 패턴을 생성해야 하며, 주변 온도 -40°C ~ +85°C에서 안정적으로 작동해야 하며, 수명이 10,000시간을 초과해야 합니다.

설계 단계:

1. 광학 설계:120° 시야각과 전형 광속 1700 lm을 사용하여, 광학 엔지니어는 2차 렌즈 또는 반사경을 설계하여 빔을 요구되는 DRL 패턴으로 형성합니다.
2. 열 설계:기계 엔지니어는 알루미늄 방열판을 설계합니다. LED 솔더 포인트에서 주변까지의 열저항(R_thSA)이 계산됩니다. R_thJS(1.26 K/W)와 전력 소산(P_d≈ 13V * 1A = 13W)과 결합하여, 접합 온도 T_j= T_amb+ (R_thJS+ R_thSA) * P_d가 최대 주변 온도 85°C에서 125°C 미만인지 확인합니다.
3. 전기 설계:자동차 등급 정전류 LED 드라이버가 선택됩니다. 그 출력 전압 범위는 LED 스트링의 최대 순방향 전압(예: 직렬 4개 LED * 최대 15.2V = 60.8V)과 여유분을 수용해야 합니다. 드라이버의 전류는 1000mA로 설정되지만, 계산된 최대 솔더 포인트 온도에 대한 감액 곡선에 대해 검증됩니다.
4. PCB 레이아웃:PCB는 정확히 권장된 패드 레이아웃으로 설계됩니다. 열 패드 영역은 여러 개의 큰 비아로 채워지고, 도금되어 솔더로 채워져 두꺼운 내부 구리층에 연결되며, 이 구리층은 방열판에 부착됩니다.
5. 검증:프로토타입은 열 챔버에서 테스트됩니다. 고온 및 저온에서 광 출력이 측정됩니다. 색상 변화가 사양에 대해 확인됩니다. 온도 사이클링 및 습열 테스트를 포함한 장기 신뢰성 테스트가 수행되어 AEC-Q102 목표에 대해 설계를 검증합니다.

12. 동작 원리

ALFS4J-C010001H-AM은 형광체 변환 백색 LED입니다. 그 핵심 동작 원리는 반도체 칩 내의 전기발광을 포함합니다. 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 칩의 활성 영역 내에서 재결합하여 광자를 방출합니다. 주 칩은 청색광을 방출합니다. 이 청색광의 일부는 칩 위에 증착된 형광체 코팅에 흡수됩니다. 형광체는 이 에너지를 더 넓은 스펙트럼, 주로 황색 및 적색 영역에서 빛으로 재방출합니다. 남은 청색광과 형광체 변환 황색/적색광의 혼합물은 인간의 눈에 백색광으로 인지됩니다. 청색광과 형광체 변환광의 정확한 비율, 그리고 형광체의 구성은 백색광 출력의 관련 색온도(CCT)와 색 재현 지수(CRI)를 결정합니다.

13. 기술 트렌드

ALFS4J-C010001H-AM과 같은 LED의 개발은 자동차 조명 및 일반적인 고체 조명에서의 몇 가지 주요 트렌드에 의해 주도됩니다:

• 증가된 광 효율 (lm/W):지속적인 연구는 전기 입력 와트당 더 많은 루멘을 생산하여 동일한 광 출력에 대해 에너지 소비와 열 부하를 줄이는 것을 목표로 합니다.
• 더 높은 출력 밀도 및 소형화:더 작고 세련된 헤드램프 설계를 위한 추세는 점점 더 작은 패키지 풋프린트에서 매우 높은 광속을 제공할 수 있는 LED를 요구하며, 이는 열 관리의 어려움을 증가시킵니다.
• 통합 광학을 통한 고급 빔 형성:패키지 수준에서 LED와 1차 광학(예: 마이크로 렌즈)을 결합하여 2차 광학 시스템에 대해 더 잘 제어된 광 출력을 제공하는 추세가 있습니다.
• 스마트 및 적응형 조명:미래에는 LED를 센서 및 제어 시스템과 통합하여 적응형 주행 빔(ADB)을 구현하는 것이 포함됩니다. ADB는 다른 운전자를 눈부시게 하지 않으면서 가시성을 극대화하기 위해 빛 패턴을 동적으로 형성할 수 있습니다.
• 신뢰성을 위한 재료 과학:고온에서 더 나은 안정성과 더 높은 변환 효율을 위한 형광체 재료의 지속적인 개선, 그리고 더 큰 열 사이클링을 견딜 수 있는 패키지 재료(세라믹과 같은) 및 상호 연결 기술의 발전이 계속되고 있습니다.