Spesifikasi LED ALFS1J-C0 - Pakej Seramik SMD - 425lm @1000mA - 3.25V - Sudut Pandangan 120° - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

ALFS1J-C0 ialah LED kuasa tinggi jenis permukaan yang direka khusus untuk aplikasi pencahayaan luaran automotif yang mencabar. Ia dibungkus dalam pakej seramik yang kukuh, menawarkan pengurusan terma yang cemerlang dan kebolehpercayaan di bawah keadaan persekitaran yang sukar. Peranti ini diperakui mengikut piawaian AEC-Q102, memastikan ia memenuhi keperluan ketat untuk komponen elektronik automotif. Aplikasi utamanya termasuk lampu kepala, lampu siang hari (DRL), dan lampu kabus, di mana prestasi konsisten, output cahaya tinggi, dan ketahanan jangka panjang adalah kritikal.

Kelebihan teras LED ini termasuk fluks bercahaya tipikal yang tinggi iaitu 425 lumen pada arus pemacu 1000mA, sudut pandangan lebar 120 darjah untuk taburan cahaya yang baik, dan pembinaan kukuh dengan perlindungan ESD sehingga 8 kV (HBM). Ia juga mematuhi peraturan RoHS, REACH, dan bebas halogen, menjadikannya sesuai untuk pasaran automotif global. Ketahanan sulfur produk ini dikelaskan sebagai A1, menunjukkan rintangan tinggi terhadap atmosfera yang mengandungi sulfur korosif yang biasa ditemui dalam persekitaran automotif.

2. Tafsiran Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Ciri-ciri Fotometrik dan Elektrik

Parameter operasi utama ditakrifkan di bawah keadaan ujian arus kehadapan (I_F) 1000mA dengan pad terma dikekalkan pada 25°C. Fluks bercahaya tipikal (Φ_v) ialah 425 lm, dengan minimum 400 lm dan maksimum 500 lm, tertakluk kepada toleransi pengukuran ±8%. Voltan kehadapan (V_F) biasanya berukuran 3.25V, julat dari 2.90V hingga 3.80V (toleransi ±0.05V). Panjang gelombang dominan atau suhu warna berkorelasi (CCT) berada dalam julat 5391K hingga 6893K, mengelaskannya sebagai LED putih sejuk. Sudut pandangan ditentukan sebagai 120 darjah, dengan toleransi ±5°.

2.2 Had Maksimum Mutlak dan Ciri-ciri Terma

Penarafan ini mentakrifkan had di mana kerosakan kekal mungkin berlaku. Arus kehadapan maksimum mutlak ialah 1500 mA. Peranti ini tidak direka untuk operasi voltan songsang. Suhu simpang maksimum (T_J) ialah 150°C, dengan julat suhu operasi dari -40°C hingga +125°C. Rintangan terma dari simpang ke titik pateri ialah parameter kritikal untuk penyebaran haba. Rintangan terma sebenar (R_{th JS real}) ialah tip. 4.0 K/W (maks 4.4 K/W), manakala setara elektrik (R_{th JS el}) ialah tip. 3.0 K/W (maks 3.4 K/W). Penyerakan kuasa maksimum ialah 5700 mW.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan konsistensi warna dan kecerahan dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam bin berdasarkan parameter utama.

3.1 Binning Fluks Bercahaya

Fluks bercahaya dibinning dalam kumpulan, dengan data yang diberikan menunjukkan Kumpulan "C". Dalam kumpulan ini, bin ditakrifkan: Bin 6 (400-425 lm), Bin 7 (425-450 lm), Bin 8 (450-475 lm), dan Bin 9 (475-500 lm). Ujian dilakukan pada arus kehadapan tipikal dengan denyutan 25ms, dan toleransi pengukuran ialah ±8%.

3.2 Binning Voltan Kehadapan

Voltan kehadapan dikategorikan kepada tiga kumpulan: Kumpulan 1A (2.90V - 3.20V), Kumpulan 1B (3.20V - 3.50V), dan Kumpulan 1C (3.50V - 3.80V). Ini membolehkan pereka memilih LED dengan V_Fyang serupa untuk pemadanan arus yang lebih baik dalam tatasusunan pelbagai LED. Toleransi pengukuran ialah ±0.05V.

3.3 Binning Warna (Kromatisiti)

Koordinat warna pada rajah kromatisiti CIE 1931 dibinning ke kawasan tertentu. Spesifikasi menunjukkan bin untuk LED putih sejuk, termasuk 63M, 61M, 58M, 56M, 65L, 65H, 61L, dan 61H. Setiap bin ditakrifkan oleh kawasan segi empat pada plot koordinat x,y. Sebagai contoh, Bin 63M meliputi koordinat lebih kurang dari (0.3127, 0.3093) hingga (0.3212, 0.3175). Toleransi pengukuran koordinat ialah ±0.005.

4. Analisis Lengkung Prestasi

4.1 Arus Kehadapan vs. Voltan Kehadapan (Lengkung IV)

Graf menunjukkan hubungan tak linear antara arus kehadapan dan voltan kehadapan pada 25°C. Lengkung ini tipikal untuk LED kuasa, dengan voltan meningkat secara logaritma dengan arus. Data ini penting untuk mereka bentuk litar pemacu bagi memastikan LED beroperasi dalam julat voltan yang ditentukan pada arus yang dikehendaki.

4.2 Fluks Bercahaya Relatif vs. Arus Kehadapan

Graf ini menggambarkan output cahaya relatif kepada nilai pada 1000mA sebagai fungsi arus pemacu. Fluks bercahaya meningkat dengan arus tetapi mungkin menunjukkan pertumbuhan sub-linear pada arus yang lebih tinggi disebabkan oleh penurunan kecekapan dan peningkatan suhu simpang.

4.3 Graf Prestasi Terma

Beberapa graf menggambarkan prestasi berbanding suhu simpang (T_J) pada I_F=1000mA. LengkungFluks Bercahaya Relatif vs. Suhu Simpangmenunjukkan output cahaya berkurangan apabila suhu meningkat, ciri yang dikenali sebagai pemadaman terma. LengkungVoltan Kehadapan Relatif vs. Suhu Simpangmenunjukkan V_Fberkurangan secara linear dengan peningkatan suhu, yang boleh digunakan untuk anggaran suhu simpang. GrafAnjakan Koordinat Kromatisiti vs. Suhu Simpangmenunjukkan bagaimana titik warna (CIE x, y) berubah dengan suhu, yang penting untuk aplikasi kritikal warna.

4.4 Lengkung Penurunan Kadar Arus Kehadapan

Ini ialah graf reka bentuk yang kritikal. Ia memplot arus kehadapan maksimum yang dibenarkan berbanding suhu pad pateri (T_S). Apabila T_Smeningkat, arus maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan untuk mengelakkan suhu simpang melebihi 150°C. Lengkung ini memberikan titik penurunan kadar tertentu: contohnya, pada T_S=110°C, I_Fboleh 1500mA; pada T_S=125°C, I_Fmesti dikurangkan kepada 1200mA. Operasi di bawah 50mA tidak disyorkan.

4.5 Taburan Spektrum

Graf taburan kuasa spektrum relatif menunjukkan keamatan cahaya yang dipancarkan merentasi panjang gelombang dari lebih kurang 400nm hingga 800nm pada 25°C dan 1000mA. Ia mencirikan cahaya putih sejuk LED, biasanya dihasilkan oleh cip LED biru digabungkan dengan lapisan fosfor.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

LED menggunakan pakej seramik peranti permukaan (SMD). Seramik menawarkan kekonduksian terma yang lebih baik berbanding pakej plastik, memudahkan pemindahan haba yang lebih baik dari simpang LED ke papan litar bercetak (PCB). Ini penting untuk mengekalkan prestasi dan jangka hayat dalam aplikasi kuasa tinggi seperti pencahayaan automotif. Dimensi mekanikal khusus, termasuk panjang, lebar, tinggi, dan lokasi pad, diperincikan dalam bahagian lukisan mekanikal spesifikasi. Pakej ini termasuk pad terma untuk pateri yang cekap ke tanah terma pada PCB.

6. Panduan Pateri dan Pemasangan

6.1 Susun Atur Pad Pateri yang Disyorkan

Corak tanah yang disyorkan (footprint) untuk reka bentuk PCB disediakan. Corak ini memastikan pembentukan sendi pateri yang betul, sambungan elektrik, dan yang paling penting, pemindahan terma optimum dari pad terma LED ke satah kuprum PCB. Mematuhi susun atur ini adalah penting untuk kebolehpercayaan.

6.2 Profil Pateri Alir Semula

Spesifikasi menentukan profil pateri alir semula dengan suhu puncak 260°C. Profil ini mentakrifkan lengkung masa-suhu yang mesti diikuti oleh pemasangan semasa proses alir semula. Parameter utama termasuk kadar dan tempoh pemanasan awal, rendaman, alir semula, dan penyejukan. Mengikuti profil ini mengelakkan kejutan terma kepada pakej seramik dan memastikan sendi pateri yang boleh dipercayai tanpa merosakkan struktur dalaman LED.

6.3 Langkah Berjaga-jaga Semasa Penggunaan

Langkah berjaga-jaga pengendalian dan penggunaan umum digariskan. Ini termasuk amaran terhadap penggunaan voltan songsang, melebihi had maksimum mutlak, dan teknik pateri yang tidak betul. Ia juga menekankan kepentingan perlindungan nyahcas statik (ESD) semasa pengendalian, walaupun peranti mempunyai perlindungan ESD terbina dalam sehingga 8kV.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

Produk dibekalkan dalam pembungkusan pita dan gegelung yang sesuai untuk mesin pemasangan pick-and-place automatik. Maklumat pembungkusan memperincikan dimensi gegelung, lebar pita, jarak poket, dan orientasi komponen pada pita. Struktur nombor bahagian (contohnya, ALFS1J-C010001H-AM) mengkodkan atribut khusus seperti siri, kod bin untuk fluks dan warna, dan maklumat varian lain. Maklumat pesanan membimbing pengguna tentang cara menentukan kombinasi bin yang dikehendaki semasa membuat pesanan.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Biasa

Aplikasi utama yang direka ialah sistemPencahayaan Luaran Automotif. Ini termasuk:
- Lampu Kepala (Sorotan Rendah/Tinggi): Di mana keamatan bercahaya tinggi dan kawalan pancaran tepat diperlukan.
- Lampu Siang Hari (DRL): Memerlukan kecekapan dan keterlihatan yang tinggi.
- Lampu Kabus: Memerlukan penembusan yang baik dalam keadaan cuaca buruk.
Sudut pandangan lebar dan fluks tinggi menjadikannya sesuai untuk kedua-dua sumber cahaya utama dan fungsi pencahayaan tambahan.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

1. Pengurusan Terma: Ini ialah aspek yang paling kritikal. PCB mesti mempunyai reka bentuk terma yang mencukupi—menggunakan lapisan kuprum tebal, via terma, dan mungkin heatsink luaran—untuk mengekalkan suhu pad pateri (T_S) serendah mungkin. Rujuk lengkung penurunan kadar untuk had arus.
2. Arus Pemacu: Walaupun LED boleh dipacu sehingga 1500mA, beroperasi pada atau di bawah 1000mA tipikal memberikan keseimbangan yang lebih baik untuk output cahaya, kecekapan, dan beban terma, meningkatkan kebolehpercayaan jangka panjang.
3. Reka Bentuk Optik: Sudut pandangan 120° memerlukan optik sekunder yang sesuai (kanta, pemantul) untuk membentuk pancaran untuk aplikasi khusus (contohnya, pancaran fokus untuk lampu kepala).
4. Reka Bentuk Elektrik: Gunakan pemacu LED arus malar yang serasi dengan bin voltan kehadapan. Untuk tatasusunan, pertimbangkan pemilihan bin dan kemungkinan penggunaan teknik pengimbangan arus.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED komersial atau perindustrian standard, ALFS1J-C0 menawarkan beberapa pembeza utama yang penting untuk penggunaan automotif:
- Peperiksaan AEC-Q102: Ini ialah piawaian kebolehpercayaan wajib untuk LED automotif, melibatkan ujian ketat untuk kitaran suhu, kelembapan, rintangan haba pateri, dan lain-lain.
- Pakej Seramik: Menyediakan prestasi terma dan kestabilan jangka panjang yang lebih baik di bawah suhu dan kelembapan tinggi berbanding pakej plastik (contohnya, PPA, PCT).
- Ketahanan Sulfur (Kelas A1): Diuji dan dijamin khusus untuk menentang kakisan dari gas yang mengandungi sulfur, mod kegagalan biasa dalam persekitaran automotif.
- Penarafan ESD Tinggi (8kV HBM): Menawarkan perlindungan yang lebih besar terhadap nyahcas elektrostatik semasa pengendalian dan pemasangan.
- Julat Suhu Lanjutan (-40°C hingga +125°C): Menjamin operasi dalam suhu melampau yang dialami oleh kenderaan.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah output cahaya sebenar yang saya boleh jangkakan dari Bin C7?
J: Bin C7 menentukan julat fluks bercahaya 425-450 lm apabila diukur pada I_F=1000mA dan T_s=25°C. Memandangkan toleransi pengukuran ±8%, nilai sebenar yang diukur untuk LED tertentu boleh berada antara lebih kurang 391 lm dan 486 lm di bawah keadaan ujian ideal tersebut. Dalam aplikasi sebenar dengan suhu yang lebih tinggi, output akan lebih rendah.

S: Bagaimana saya menentukan heatsink yang diperlukan berdasarkan data terma?
J: Anda perlu melakukan pengiraan terma. Parameter utama ialah rintangan terma sebenar, R_{th JS real}(tip. 4.0 K/W). Ini ialah rintangan dari simpang ke titik pateri. Anda mesti menambah rintangan terma dari titik pateri ke ambien (melalui PCB, bahan antara muka terma, dan heatsink) untuk mengira jumlah R_{th JA}. Menggunakan formula T_J= T_A+ (R_{th JA}× Penyerakan Kuasa), anda boleh memastikan T_Jkekal di bawah 150°C, sebaik-baiknya dengan margin keselamatan. Lengkung penurunan kadar memberikan panduan ringkas berdasarkan suhu pad pateri.

S: Bolehkah saya memacu LED ini dengan sumber voltan malar?
J: Ia sangat tidak digalakkan. LED ialah peranti yang dipacu arus. Voltan kehadapan mereka mempunyai pekali suhu negatif dan berbeza dari unit ke unit (seperti yang dilihat dalam bin voltan). Sumber voltan malar boleh membawa kepada pelarian terma: apabila LED menjadi panas, V_Fmenurun, menyebabkan arus meningkat, yang menghasilkan lebih banyak haba, seterusnya menurunkan V_Fdan meningkatkan arus sehingga kegagalan. Sentiasa gunakan pemacu arus malar atau litar yang mengawal selia arus secara aktif.

11. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Kes: Mereka Bentuk Modul Lampu Siang Hari (DRL)
Seorang pereka sedang mencipta modul DRL untuk kereta penumpang. Reka bentuk memerlukan 6 LED untuk mencapai kecerahan dan faktor bentuk yang dikehendaki.
1. Pemilihan Bin: Untuk memastikan penampilan seragam, pereka menentukan bin warna yang ketat (contohnya, 61M ± 1 langkah) dan bin fluks bercahaya tunggal (contohnya, C7). Mereka juga boleh menentukan bin voltan kehadapan yang ketat (contohnya, 1A) untuk meningkatkan perkongsian arus dalam konfigurasi siri mudah.
2. Reka Bentuk Terma: Modul akan dipasang di ruang terkurung. Pereka menggunakan PCB teras logam (MCPCB) dengan lapisan kuprum 2oz. Simulasi terma dijalankan untuk memastikan suhu pad pateri tidak melebihi 110°C dalam suhu ambien kes terburuk (contohnya, 85°C di dalam pemasangan lampu kepala). Menurut lengkung penurunan kadar, pada T_S=110°C, 1500mA penuh dibenarkan, tetapi pereka memilih untuk memacu pada 1000mA untuk kecekapan dan jangka hayat yang lebih baik.
3. Reka Bentuk Elektrik: 6 LED diletakkan dalam rentetan siri. Jumlah voltan kehadapan pada 1000mA akan lebih kurang 6 × 3.25V = 19.5V (tip.), tetapi boleh julat dari ~17.4V hingga 22.8V berdasarkan binning. Pemacu LED arus malar buck-boost dipilih untuk menampung julat voltan ini dari sistem bateri automotif 12V (nominal 12V, tetapi beroperasi dari 9V hingga 16V).
4. Reka Bentuk Optik: Optik sekunder (kanta TIR) direka di atas setiap LED untuk mengkolimasikan pancaran 120° menjadi pancaran kipas mendatar terkawal yang sesuai untuk tandatangan DRL.

12. Pengenalan Prinsip

ALFS1J-C0 ialah LED putih yang ditukar fosfor. Prinsip asas melibatkan cip semikonduktor (biasanya diperbuat daripada indium galium nitrida - InGaN) yang memancarkan cahaya biru apabila pincang kehadapan (elektroluminesens). Cahaya biru ini sebahagiannya diserap oleh lapisan fosfor yttrium aluminium garnet didop serium (YAG:Ce) yang didepositkan di atas cip. Fosfor menukar sebahagian foton biru kepada panjang gelombang yang lebih panjang, terutamanya dalam kawasan kuning. Campuran cahaya biru yang tinggal dan cahaya kuning yang ditukar dilihat oleh mata manusia sebagai cahaya putih. Nisbah tepat biru kepada kuning, dan penyertaan fosfor lain, menentukan suhu warna berkorelasi (CCT) dan indeks pembiakan warna (CRI). Pakej seramik berfungsi sebagai substrat kukuh untuk memasang cip dan fosfor, dan sebagai penyebar haba yang cekap.

13. Trend Pembangunan

Evolusi LED automotif seperti ALFS1J-C0 mengikuti beberapa trend industri yang jelas:
1. Peningkatan Keberkesanan Bercahaya (lm/W): Penambahbaikan berterusan dalam reka bentuk cip, kecekapan fosfor, dan pengurusan terma pakej bertujuan untuk memberikan lebih banyak output cahaya untuk kuasa input elektrik yang sama, mengurangkan penggunaan tenaga dan beban terma.
2. Ketumpatan Kuasa Lebih Tinggi dan Pengecilan: Terdapat dorongan untuk mencapai fluks yang lebih tinggi dari footprint pakej yang lebih kecil, membolehkan reka bentuk pencahayaan yang lebih padat dan bergaya.
3. Peningkatan Konsistensi dan Kestabilan Warna: Kemajuan dalam teknologi fosfor dan proses binning membawa kepada toleransi warna yang lebih ketat dan pengurangan anjakan warna merentasi suhu dan jangka hayat.
4. Kebolehpercayaan dan Ketahanan yang Dipertingkatkan: Piawaian seperti AEC-Q102 sentiasa berkembang, dan ujian baru ditambah untuk menangani mod kegagalan dunia sebenar, seperti rintangan sulfur, yang telah menjadi keperluan utama.
5. Integrasi dan Pencahayaan Pintar: Masa depan menuju ke arah modul bersepadu yang menggabungkan LED, pemacu, sensor, dan antara muka komunikasi untuk sistem pencahayaan hadapan adaptif (AFS) dan komunikasi melalui cahaya (isyarat Li-Fi atau V2X).
6. Spektrum Khusus: Pembangunan spektrum yang dioptimumkan untuk tujuan khusus, seperti peningkatan keterlihatan dalam kabus atau pengurangan silau untuk lalu lintas yang datang, adalah bidang penyelidikan yang aktif.