ALFS4J-C010001H-AM LED Техническая спецификация - Керамический SMD корпус - Световой поток 1700 лм @1000мА - Прямое напряжение 13В - Угол обзора 120° - Автомобильный класс

1. Обзор продукта

ALFS4J-C010001H-AM — это мощный светодиод для поверхностного монтажа, специально разработанный для требовательных применений в автомобильном внешнем освещении. Он выполнен в прочном керамическом корпусе, обеспечивающем превосходное тепловыделение и надежность в суровых условиях окружающей среды. Устройство спроектировано в соответствии со строгими требованиями автомобильной промышленности.

Ключевые преимущества:Основные преимущества этого светодиода включают высокий типичный световой поток 1700 люмен при токе 1000 мА, широкий угол обзора 120 градусов для отличного распределения света и прочную конструкцию, включающую защиту от электростатического разряда до 8 кВ. Его соответствие стандарту AEC-Q102 и устойчивость к сере (Класс A1) делают его пригодным для длительного использования в автомобильных условиях, где часто встречается воздействие коррозионных элементов.

Целевой рынок и применения:Этот светодиод предназначен исключительно для систем автомобильного внешнего освещения. Его ключевые применения включают основные фары, дневные ходовые огни (ДХО) и противотуманные фары. Сочетание высокой яркости и надежности делает его идеальным выбором для критически важных для безопасности функций освещения, требующих стабильной работы в широком диапазоне температур и на протяжении всего срока службы автомобиля.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

Электрические и оптические характеристики определены при определенных условиях испытаний, в основном при прямом токе (I_F) 1000 мА и температуре тепловой площадки 25°C.

• Световой поток (Φ_v):Типичное значение составляет 1700 лм, с минимумом 1500 лм и максимумом 2000 лм. Важно отметить допуск измерения ±8%. Этот параметр сильно зависит от температуры перехода.
• Прямое напряжение (V_F):Типичное прямое напряжение составляет 13 В, в диапазоне от минимума 11,6 В до максимума 15,2 В при 1000 мА, с жестким допуском измерения ±0,05 В. Этот параметр напрямую влияет на конструкцию драйвера и рассеиваемую мощность.
• Прямой ток (I_F):Устройство рассчитано на непрерывный прямой ток до 1500 мА, с типичной рабочей точкой 1000 мА. Все фотометрические данные указаны при этом типичном токе.
• Угол обзора (φ):Номинальный угол обзора составляет 120 градусов с допуском ±5°. Этот широкий угол полезен для применений, требующих широких схем освещения.
• Цветовая температура (K):Коррелированная цветовая температура (CCT) находится в диапазоне от 5391K до 6893K, классифицируя его как светодиод холодного белого света. Точная структура сортировки подробно описана далее.

2.2 Тепловые характеристики

Эффективное тепловое управление критически важно для производительности и долговечности светодиода. Этот светодиод предоставляет два ключевых параметра теплового сопротивления.

• Тепловое сопротивление, переход-припой (R_thJS):Приведены два значения: R_{thJS_real}(типичное 1,26 К/Вт, макс. 1,6 К/Вт) и R_{thJS_el}(типичное 0,8 К/Вт, макс. 1 К/Вт). Значение "real" представляет фактический тепловой путь, а значение "el" является электрическим эквивалентом, используемым для некоторых целей моделирования. Более низкое тепловое сопротивление позволяет более эффективно отводить тепло от перехода светодиода к печатной плате (ПП).

3. Абсолютные максимальные параметры

Превышение этих пределов может привести к необратимому повреждению устройства. Конструкторы должны обеспечить, чтобы рабочие условия оставались в этих границах.

• Рассеиваемая мощность (P_d):22800 мВт
• Прямой ток (I_F):1500 мА (постоянный ток)
• Температура перехода (T_j):150 °C
• Рабочая температура (T_opr):-40 °C до +125 °C
• Температура хранения (T_stg):-40 °C до +125 °C
• Чувствительность к ЭСР (HBM):8 кВ (R=1,5 кОм, C=100 пФ)
• Температура пайки оплавлением:260 °C (пиковая)

Устройство не предназначено для работы при обратном напряжении. Высокий рейтинг ЭСР необходим для работы и сборки в условиях автомобильного производства.

4. Анализ кривых производительности

4.1 Длина волны и спектральное распределение

График относительного спектрального распределения показывает световой выход как функцию длины волны. Для светодиода холодного белого света спектр обычно характеризуется сильным синим пиком от самого светодиодного кристалла и более широким желтым/красным излучением от люминофорного покрытия. Точная форма определяет свойства цветопередачи и точную белую точку (координаты цветности). График измерен при температуре корпуса 25°C и токе 1000 мА.

4.2 Прямой ток vs. Прямое напряжение (I-V кривая)

Этот график является основополагающим для проектирования драйвера. Он показывает зависимость между током, протекающим через светодиод, и падением напряжения на нем. Кривая нелинейна. В типичной рабочей точке 1000 мА напряжение составляет примерно 13 В. Конструкторы используют эту кривую для расчета необходимого выходного напряжения драйвера и понимания рассеиваемой мощности (V_F* I_F).

4.3 Относительный световой поток vs. Прямой ток

Этот график иллюстрирует, как световой выход увеличивается с увеличением тока драйвера. Зависимость, как правило, сублинейна; удвоение тока не удваивает световой выход из-за снижения эффективности и повышения температуры перехода. График нормирован на поток при 1000 мА. Он помогает конструкторам выбрать оптимальный ток драйвера для баланса яркости, эффективности и срока службы устройства.

4.4 Температурная зависимость

Несколько графиков детализируют влияние температуры на производительность светодиода, все измерены при постоянном токе драйвера 1000 мА.

• Относительное прямое напряжение vs. Температура перехода:Прямое напряжение линейно уменьшается с увеличением температуры перехода. Это свойство иногда можно использовать для оценки температуры перехода.
• Относительный световой поток vs. Температура перехода:Световой выход уменьшается с повышением температуры. Этот график количественно определяет это снижение, что критически важно для теплового проектирования. Поддержание низкой температуры перехода необходимо для достижения стабильной яркости.
• Смещение цветности vs. Температура перехода:Цветовые координаты (CIE x, y) смещаются с температурой. Этот график показывает изменение дельта (Δ) от значения при 25°C. Минимизация этого смещения важна для применений, требующих стабильного цветового вида.
• Смещение цветности vs. Прямой ток:Аналогично, цветовые координаты могут смещаться с током драйвера, даже при постоянной температуре.

4.5 Кривая снижения прямого тока

Это один из самых критически важных графиков для надежного проектирования системы. Он показывает максимально допустимый прямой ток как функцию температуры точки пайки (или корпуса). По мере увеличения температуры окружающей среды или платы максимальный безопасный ток уменьшается, чтобы предотвратить превышение температуры перехода предела в 150°C. Конструкторы должны использовать эту кривую для выбора соответствующего тока драйвера для их конкретной тепловой среды.

5. Объяснение системы сортировки

Из-за производственных вариаций светодиоды сортируются по группам производительности для обеспечения согласованности в производственной партии. Это устройство использует многопараметрическую систему сортировки.

5.1 Сортировка по световому потоку

Светодиоды группируются по измеренному световому потоку при типичном прямом токе. Структура групп использует комбинацию буквы Группы и номера Бина.

• Группа E:Включает бины 7 (1500-1600 лм), 8 (1600-1700 лм) и 9 (1700-1800 лм).
• Группа F:Включает бины 0 (1800-1900 лм) и 1 (1900-2000 лм).

ALFS4J-C010001H-AM имеет типичный поток 1700 лм, что помещает его в Бин 9 Группы E. Допуск измерения составляет ±8%.

5.2 Сортировка по прямому напряжению

Светодиоды также сортируются по прямому напряжению при типичном токе. Это помогает при проектировании параллельных цепочек и управлении требованиями к источнику питания.

• Бин 4A: V_F= от 11,60 В до 12,80 В
• Бин 4B: V_F= от 12,80 В до 14,00 В
• Бин 4C: V_F= от 14,00 В до 15,20 В

Типичное V_Fв 13 В предполагает, что устройство попадает в Бин 4B. Допуск измерения составляет ±0,05 В.

5.3 Сортировка по цвету (цветности)

Представлены две структуры сортировки для цветовых координат на диаграмме цветности CIE 1931: ECE и альтернативная структура.

Структура бинов ECE:Это, по-видимому, многосегментная структура бинов для светодиодов холодного белого света. Конкретные бины, такие как 63M, 61M, 58M и 56M, определяются четырехугольниками на диаграмме CIE, каждый с четырьмя наборами координат (x, y), определяющими его углы. Это позволяет более точно контролировать цвет, группируя светодиоды с очень похожей цветностью. Типичный диапазон цветовой температуры от 5391K до 6893K охватывает эти бины. Допуск измерения для координат составляет ±0,005.

Альтернативная структура:Показан другой набор бинов (65L, 65H, 61L, 61H), вероятно, представляющий другой стандарт сортировки или внутреннюю классификацию, также для светодиодов холодного белого света.

6. Номер детали и информация для заказа

Номер детали — ALFS4J-C010001H-AM. Хотя полная информация для заказа, включая количество в упаковке (например, спецификации ленты и катушки), указана в содержании документа, конкретные детали не предоставлены в отрывке. Обычно такая информация включает размер катушки, ориентацию и количество на катушке.

7. Механика, монтаж и упаковка

7.1 Механические размеры

Светодиод использует керамический корпус для поверхностного монтажа (SMD). Точные размеры (длина, ширина, высота, размеры контактных площадок и допуски) содержатся в разделе "Механические размеры". Керамические корпуса обеспечивают отличную теплопроводность и механическую стабильность по сравнению с пластиковыми, что жизненно важно для мощных применений и надежности при тепловых циклах.

7.2 Рекомендуемая разводка контактных площадок

Предоставлен рекомендуемый посадочный рисунок для ПП. Это включает размер, форму и расстояние медных площадок для электрических выводов и, что особенно важно, для тепловой площадки. Правильно спроектированная тепловая площадка с достаточным количеством переходных отверстий к внутренним заземляющим слоям или радиатору необходима для отвода тепла от светодиода, чтобы поддерживать низкую температуру перехода и обеспечивать производительность.

7.3 Профиль пайки оплавлением

В документе указан профиль пайки оплавлением с пиковой температурой 260°C. Детали профиля (время и температуры предварительного нагрева, выдержки, оплавления и охлаждения) критически важны для достижения надежных паяных соединений без повреждения светодиодного компонента. Соблюдение этого профиля необходимо для предотвращения теплового удара, расслоения или деградации внутренних материалов.

7.4 Информация об упаковке

Здесь можно найти детали о том, как поставляются светодиоды (например, ширина эмбоссированной ленты, размеры карманов, диаметр катушки и ориентация). Эта информация необходима для настройки автоматического оборудования для сборки.

8. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

8.1 Меры предосторожности при использовании

Предоставлены общие предупреждения по обращению и проектированию для обеспечения надежности. Ключевые меры предосторожности, вероятно, включают:

• Защита от ЭСР:Несмотря на рейтинг 8 кВ HBM, рекомендуется соблюдать стандартные меры предосторожности от ЭСР при обращении.
• Тепловое управление:Подчеркивается критическая необходимость эффективного теплового пути от тепловой площадки к системному радиатору.
• Управление током:Светодиод должен управляться источником постоянного тока, а не источником постоянного напряжения, чтобы предотвратить тепловой разгон.
• Очистка:Рекомендации по допустимым растворителям и процессам очистки после пайки.

8.2 Устойчивость к сере

Светодиод имеет рейтинг устойчивости к сере Класс A1. Это указывает на высокий уровень устойчивости к коррозионным серосодержащим атмосферам, которые распространены в некоторых автомобильных и промышленных условиях. Эта защита предотвращает образование сульфида серебра на контактах, что может привести к увеличению сопротивления и отказу.

8.3 Информация о соответствии

Указано, что продукт соответствует ключевым экологическим нормам:

• RoHS:Соответствует директиве об ограничении использования опасных веществ.
• EU REACH:Соответствует регламенту REACH (Регистрация, оценка, разрешение и ограничение химических веществ).
• Без галогенов:Соответствует требованиям по отсутствию галогенов (Бром <900 ppm, Хлор <900 ppm, Br+Cl <1500 ppm).

9. Техническое сравнение и дифференциация

Хотя прямое сравнение с другими продуктами не приведено в спецификации, ключевые отличительные особенности ALFS4J-C010001H-AM можно вывести:

• Автомобильный класс (AEC-Q102):Это значительное отличие от коммерческих светодиодов, подразумевающее строгие испытания на температурные циклы, влажность, срок службы при высокой температуре (HTOL) и другие стресс-факторы.
• Керамический корпус:Обеспечивает лучшие тепловые характеристики и долгосрочную надежность по сравнению со стандартными пластиковыми корпусами, особенно при высокой оптической плотности мощности.
• Высокий световой поток в SMD формате:Обеспечение 1700+ лм из SMD корпуса подходит для компактных оптических конструкций в автомобильных фарах.
• Устойчивость к сере:Не все автомобильные светодиоды имеют формальный рейтинг устойчивости к сере; Класс A1 является сильной особенностью для суровых условий.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Какой ток драйвера мне следует использовать?

О: Типичная рабочая точка — 1000 мА, с абсолютным максимумом 1500 мА. Фактический ток должен определяться с использованием кривой снижения на основе максимальной ожидаемой температуры точки пайки в вашей системе, чтобы обеспечить T_j< 150°C.

В2: Как управлять теплом?

О: Используйте рекомендуемую разводку контактных площадок ПП с большой тепловой площадкой, соединенной через несколько тепловых переходных отверстий с внутренним медным слоем или внешним радиатором. Рассчитайте ожидаемый рост температуры по формуле: ΔT = R_{thJS_real}* (V_F* I_F). Убедитесь, что конечная температура точки пайки позволяет работать в пределах ограничений кривой снижения.

В3: Каково влияние сортировки на мой проект?

О: Сортировка по световому потоку влияет на общий световой выход; вам может потребоваться скорректировать количество светодиодов или ток драйвера для достижения конкретной цели по люменам. Сортировка по напряжению влияет на общее падение напряжения в последовательных цепочках и проектирование источника питания. Сортировка по цвету критически важна для применений, где важна цветовая согласованность между несколькими светодиодами (например, внешний вид фары).

В4: Можно ли использовать это для внутреннего освещения?

О: Хотя технически возможно, этот светодиод избыточен и, вероятно, экономически нецелесообразен для внутреннего освещения. Его высокая мощность, широкий угол обзора и автомобильные квалификации оптимизированы для внешних применений.

11. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование модуля дневных ходовых огней (ДХО).

Требования:ДХО должны создавать определенную схему световой интенсивности в соответствии с автомобильными нормами, надежно работать при температуре окружающей среды от -40°C до +85°C и иметь срок службы более 10 000 часов.

Этапы проектирования:

1. Оптическое проектирование:Используя угол обзора 120° и типичный поток 1700 лм, оптический инженер проектирует вторичную линзу или отражатель для формирования луча в требуемую схему ДХО.
2. Тепловое проектирование:Инженер-механик проектирует алюминиевый радиатор. Рассчитывается тепловое сопротивление от точки пайки светодиода до окружающей среды (R_thSA). В сочетании с R_thJS(1,26 К/Вт) и рассеиваемой мощностью (P_d≈ 13 В * 1 А = 13 Вт), температура перехода T_j= T_amb+ (R_thJS+ R_thSA) * P_dпроверяется, чтобы она была ниже 125°C при максимальной температуре окружающей среды 85°C.
3. Электрическое проектирование:Выбирается автомобильный драйвер светодиодов постоянного тока. Его диапазон выходного напряжения должен соответствовать максимальному прямому напряжению цепочки светодиодов (например, 4 светодиода последовательно * 15,2 В макс. = 60,8 В) плюс запас. Ток драйвера устанавливается на 1000 мА, но проверяется по кривой снижения для рассчитанной максимальной температуры точки пайки.
4. Разводка ПП:ПП проектируется с точным рекомендуемым посадочным рисунком. Область тепловой площадки заполнена несколькими большими переходными отверстиями, покрытыми и заполненными припоем, для соединения с толстым внутренним медным слоем, который крепится к радиатору.
5. Валидация:Прототип тестируется в термокамере. Световой выход измеряется при высоких и низких температурах. Проверяется смещение цвета относительно спецификаций. Проводятся долгосрочные испытания на надежность, включая температурные циклы и испытания во влажном тепле, для валидации проекта в соответствии с целями AEC-Q102.

12. Принцип работы

ALFS4J-C010001H-AM — это белый светодиод с люминофорным преобразованием. Его основной принцип работы включает электролюминесценцию в полупроводниковом кристалле. При приложении прямого напряжения электроны и дырки рекомбинируют в активной области кристалла, испуская фотоны. Основной кристалл излучает синий свет. Часть этого синего света поглощается люминофорным покрытием, нанесенным на кристалл. Люминофор повторно излучает эту энергию в виде света в более широком спектре, в основном в желтой и красной областях. Смесь оставшегося синего света и преобразованного люминофором желтого/красного света воспринимается человеческим глазом как белый свет. Точное соотношение синего света к преобразованному люминофором свету, а также состав люминофора определяют коррелированную цветовую температуру (CCT) и индекс цветопередачи (CRI) белого светового выхода.

13. Технологические тренды

Разработка светодиодов, таких как ALFS4J-C010001H-AM, обусловлена несколькими ключевыми тенденциями в автомобильном освещении и твердотельном освещении в целом:

• Повышенная световая отдача (лм/Вт):Постоянные исследования направлены на производство большего количества люменов на ватт электрической мощности, снижая энергопотребление и тепловую нагрузку при том же световом выходе.
• Более высокая плотность мощности и миниатюризация:Стремление к более компактным и стильным дизайнам фар требует светодиодов, способных обеспечивать очень высокий поток с еще меньших площадей корпусов, увеличивая сложность теплового управления.
• Продвинутое формирование луча с интегрированной оптикой:Тенденции включают комбинирование светодиода с первичной оптикой (например, микролинзами) на уровне корпуса для обеспечения более контролируемого светового выхода для вторичных оптических систем.
• Умное и адаптивное освещение:Будущее включает интеграцию светодиодов с датчиками и системами управления для адаптивных световых пучков (ADB), которые могут динамически формировать световую схему, чтобы избежать ослепления других водителей, максимизируя видимость.
• Материаловедение для надежности:Постоянное улучшение люминофорных материалов для лучшей стабильности при высоких температурах и более высокой эффективности преобразования, а также достижения в материалах корпусов (таких как керамика) и технологиях межсоединений для выдерживания больших тепловых циклов.