Техническая спецификация светодиода ALFS1H-C010001H-AM - SMD керамический корпус - 450 лм при 1000 мА - 3.3 В - угол обзора 120°

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительного поверхностно-монтируемого светодиода, разработанного для требовательных применений в автомобильном освещении. Прибор заключен в прочный керамический корпус, обеспечивающий превосходное тепловое управление и надежность. Основное внимание в конструкции уделено системам внешнего автомобильного освещения, где критически важны стабильная работа, длительный срок службы и устойчивость к суровым условиям окружающей среды.

1.1 Ключевые преимущества

Данный светодиод предлагает несколько ключевых преимуществ для инженеров-конструкторов автомобильной электроники:

• Высокий световой поток:Обеспечивает типичный световой поток 450 люмен при токе накачки 1000 мА, что позволяет создавать яркие и эффективные источники света.
• Широкий угол обзора:Обладает углом обзора 120 градусов, обеспечивая отличное пространственное распределение света, подходящее для различных функций освещения.
• Надежность автомобильного класса:Сертифицирован в соответствии со стандартом AEC-Q102, что гарантирует соответствие строгим требованиям к качеству и надежности для автомобильных электронных компонентов.
• Устойчивость к воздействию окружающей среды:Обладает высокой устойчивостью к электростатическому разряду (ESD до 8 кВ по модели HBM) и коррозии от серы (класс A1), что критически важно для долговременной работы в автомобильных условиях.
• Соответствие стандартам:Продукт соответствует директивам RoHS, REACH и требованиям по отсутствию галогенов, поддерживая глобальные экологические нормы.

1.2 Целевой рынок и области применения

Данный светодиод специально предназначен для рынка внешнего автомобильного освещения. Его характеристики делают его идеальным для нескольких ключевых применений:

• Фары головного света:Может использоваться в системах дальнего, ближнего света или адаптивного головного освещения.
• Дневные ходовые огни (ДХО):Обеспечивает высокую видимость и отличительный стиль.
• Противотуманные фары:Обеспечивает надежную работу в неблагоприятных погодных условиях.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлена детальная, объективная интерпретация ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, указанных в спецификации.

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

Основные характеристики определены при испытательном условии IF=1000 мА, при температуре тепловой площадки 25°C.

• Световой поток (Φv):Типичное значение составляет 450 лм, с минимумом 400 лм и максимумом 500 лм. Применяется допуск измерения ±8%. Этот параметр сильно зависит от температуры перехода.
• Прямое напряжение (VF):Типично 3.30 В, в диапазоне от 2.90 В до 3.80 В при 1000 мА. Допуск измерения ±0.05 В важен для точного проектирования источника питания и согласованности бинирования.
• Прямой ток (IF):Прибор рассчитан на непрерывный прямой ток до 1500 мА (абсолютный максимум), с типичной рабочей точкой 1000 мА. Работа ниже 50 мА не рекомендуется.
• Угол обзора (φ):Номинальный угол 120° имеет допуск ±5°. Это определяет угловой разброс, в пределах которого сила света составляет не менее половины своего пикового значения.
• Коррелированная цветовая температура (CCT):Диапазон цветовой температуры указан от 5391K до 6893K, что классифицирует его как светодиод холодного белого света.

2.2 Тепловые характеристики

Эффективное тепловое управление критически важно для поддержания производительности и долговечности.

• Тепловое сопротивление (Rth JS):Приведены два значения: "реальное" тепловое сопротивление (переход-точка пайки) макс. 4.4 К/Вт и "электрический" эквивалент макс. 3.4 К/Вт. Более низкое электрическое значение обычно используется для оценки температуры перехода в симуляциях схем. Такое низкое сопротивление обеспечивается керамическим корпусом.
• Температура перехода (TJ):Максимально допустимая температура перехода составляет 150°C.
• Рабочая и температура хранения:Прибор может работать и храниться в широком температурном диапазоне от -40°C до +125°C.

2.3 Абсолютные максимальные параметры

Превышение этих пределов может привести к необратимому повреждению.

• Рассеиваемая мощность (Pd):Максимум 5700 мВт.
• Обратное напряжение (VR):Прибор не предназначен для работы в обратном смещении.
• Чувствительность к ЭСР (HBM):Выдерживает до 8 кВ, что является надежным показателем для автомобильных применений.
• Температура пайки оплавлением:Может выдерживать пиковую температуру 260°C во время монтажа.

3. Объяснение системы бинирования

Светодиод сортируется по бинам на основе ключевых параметров производительности для обеспечения согласованности в пределах производственной партии.

3.1 Бинирование по световому потоку

Световой поток сгруппирован в "Группе C" с четырьмя бинами (6, 7, 8, 9). Например, Бин 7 охватывает диапазон потока от 425 лм до 450 лм. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды на основе требуемого уровня яркости.

3.2 Бинирование по прямому напряжению

Прямое напряжение разбито на три кода: 1A (2.90В-3.20В), 1B (3.20В-3.50В) и 1C (3.50В-3.80В). Совпадение бинов VF в массиве помогает достичь равномерного распределения тока при параллельном соединении светодиодов.

3.3 Бинирование по цветовым координатам

Светодиоды холодного белого света бинируются на диаграмме цветности CIE 1931. Определено несколько бинов (например, 63M, 61M, 58M, 56M, 65L, 65H, 61L, 61H), каждый из которых представляет небольшую четырехугольную область в цветовом пространстве x,y. Жесткий допуск ±0.005 обеспечивает минимальное цветовое отклонение внутри бина. Структурная диаграмма бинов показывает конкретные границы координат для каждого бина.

4. Анализ характеристических кривых

Графики дают критически важное представление о поведении светодиода при различных рабочих условиях.

4.1 Спектральное распределение и диаграмма направленности

ГрафикОтносительного спектрального распределенияпоказывает пик в синей области длин волн, что типично для белого светодиода с люминофорным преобразованием. ГрафикТипичной диаграммы направленности излученияиллюстрирует пространственное распределение интенсивности, подтверждая угол обзора 120°, при котором интенсивность падает до 50% от пиковой.

4.2 Зависимость тока от напряжения (I-V) и световая отдача

КриваяПрямого тока от прямого напряжениянелинейна, показывая типичную экспоненциальную зависимость для диода. КриваяОтносительного светового потока от прямого токапоказывает, что световой выход увеличивается с током, но может демонстрировать насыщение или падение эффективности при очень высоких токах (свыше 1000 мА).

4.3 Температурные зависимости

Графики ясно показывают значительное влияние температуры:

• Относительное прямое напряжение от температуры перехода:Прямое напряжение линейно уменьшается с ростом температуры (отрицательный температурный коэффициент), что может использоваться для мониторинга температуры перехода.
• Относительный световой поток от температуры перехода:Световой выход уменьшается с ростом температуры. Поддержание низкой температуры перехода необходимо для стабильного светового выхода.
• Смещение цветности от температуры перехода:Цветовые координаты (CIE x, y) смещаются с температурой, что важно для применений, требующих стабильной цветовой точки.
• Смещение цветности от прямого тока:Цвет также слегка смещается с током накачки, подчеркивая необходимость использования драйверов постоянного тока.

4.4 Кривая снижения прямого тока

Это критически важный график для теплового проектирования. На нем отображена максимально допустимая величина прямого тока в зависимости от температуры контактной площадки (Ts). По мере увеличения Ts максимально допустимый ток должен быть уменьшен, чтобы не превысить предел температуры перехода в 150°C. Например, при Ts=125°C максимальный ток составляет 1200 мА; при Ts=110°C — 1500 мА.

5. Механическая информация и данные о корпусе

SMD керамический корпус обеспечивает механическую стабильность и отличную теплопроводность.

5.1 Механические размеры

Спецификация включает детальный механический чертеж (Раздел 7), определяющий длину, ширину, высоту корпуса, расстояние между выводами и допуски. Эта информация жизненно важна для проектирования посадочного места на печатной плате и проверки зазоров при сборке.

5.2 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок для пайки

Раздел 8 предоставляет рекомендуемый рисунок контактных площадок на печатной плате (геометрия и размеры площадок) для обеспечения надежного формирования паяных соединений во время пайки оплавлением и оптимизации теплоотвода от тепловой площадки светодиода к плате.

5.3 Определение полярности

Механический чертеж указывает анодный и катодный выводы. Правильную полярность необходимо соблюдать во время сборки, чтобы предотвратить повреждение.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль оплавления при пайке

Раздел 9 определяет рекомендуемый температурный профиль пайки оплавлением. Профиль включает стадии предварительного нагрева, выдержки, оплавления и охлаждения с пиковой температурой, не превышающей 260°C. Соблюдение этого профиля предотвращает тепловой удар и обеспечивает надежные паяные соединения.

6.2 Меры предосторожности при использовании

Предоставлены общие рекомендации по обращению и применению (Раздел 11), охватывающие такие темы, как избегание механических нагрузок на линзу, предотвращение загрязнения и обеспечение надлежащих мер предосторожности от ЭСР при обращении.

6.3 Условия хранения

Прибор должен храниться в указанном температурном диапазоне (-40°C до +125°C) и в среде с контролируемой влажностью. Уровень чувствительности к влаге (MSL) соответствует Уровню 2.

7. Информация об упаковке и заказе

7.1 Информация об упаковке

Подробности о том, как поставляются светодиоды, находятся в Разделе 10. Обычно это включает тип катушки, ширину ленты, размеры ячеек и ориентацию компонентов на катушке для автоматических монтажных машин.

7.2 Структура номера детали и информация для заказа

Разделы 5 и 6 детализируют структуру номера детали и коды заказа. Полный номер детали "ALFS1H-C010001H-AM" кодирует конкретную информацию, такую как серия продукта, бин светового потока, бин напряжения и цветовой бин. Понимание этой номенклатуры необходимо для закупки именно того устройства, которое обладает желаемыми характеристиками.

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Типовые схемы включения

Для стабильной работы данного светодиода требуется драйвер постоянного тока. Драйвер должен быть спроектирован для обеспечения требуемого тока (например, 1000 мА) с учетом диапазона прямого напряжения выбранного бина. Тепловое управление критически важно; печатная плата должна иметь достаточную площадь меди или массив тепловых переходных отверстий под тепловой площадкой светодиода для эффективного отвода тепла, поддерживая температуру перехода как можно ниже.

8.2 Вопросы проектирования

• Тепловое проектирование:Используйте кривую снижения тока и тепловое сопротивление для расчета необходимого теплоотвода. Низкое значение Rth JS является преимуществом, но не устраняет необходимости в хорошем тепловом пути к окружающей среде.
• Оптическое проектирование:Угол обзора 120° может потребовать вторичной оптики (линз, отражателей) для формирования луча в конкретных применениях, таких как фары.
• Электрическое проектирование:Учитывайте бинирование прямого напряжения при проектировании параллельных цепочек для обеспечения баланса токов. Реализуйте на плате защиту от обратной полярности.
• Надежность:Сертификация AEC-Q102 и устойчивость к сере являются ключевыми для автомобильного применения, но специфические испытания приложения на воздействие окружающей среды (вибрация, термоциклирование) все равно должны быть валидированы.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Хотя прямое сравнение с конкурентами в спецификации не приводится, ключевые отличительные особенности данного продукта можно вывести:

• Керамический корпус против пластикового:Керамический корпус обеспечивает превосходную теплопроводность и долговременную надежность по сравнению со стандартными пластиковыми SMD корпусами, особенно в условиях высокой мощности и температуры.
• Ориентация на автомобильную промышленность:Полная сертификация AEC-Q102 и устойчивость к сере (Класс A1) не всегда присутствуют у универсальных мощных светодиодов, что делает данное устройство специально подходящим для суровых автомобильных условий.
• Сбалансированность характеристик:Сочетание высокого светового потока (450 лм), относительно широкого угла обзора (120°) и прочной конструкции представляет собой сбалансированное решение для внешнего освещения.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я непрерывно питать этот светодиод током 1500 мА?

О: Только если температура контактной площадки (Ts) поддерживается на уровне 110°C или ниже, согласно кривой снижения тока. При более высоких температурах окружающей среды ток должен быть уменьшен (например, до 1200 мА при Ts=125°C), чтобы избежать превышения максимальной температуры перехода.

В: В чем разница между Rth JS real и Rth JS el?

О: Rth JS real — это измеренное тепловое сопротивление от перехода до точки пайки. Rth JS el — это электрически полученное эквивалентное значение, часто более низкое, которое обычно используется в SPICE-моделях для температурного моделирования. Для практического теплового проектирования для консервативных расчетов следует использовать "реальное" значение (макс. 4.4 К/Вт).

В: Насколько важен выбор бина для моего применения?

О: Критически важен для согласованности. Для применений с несколькими светодиодами (например, лента ДХО) указание одного и того же бина по потоку, напряжению и цвету обеспечивает равномерную яркость, цвет и электрические характеристики всех устройств.

В: Требуется ли радиатор?

О: Да, безусловно. Несмотря на низкое тепловое сопротивление корпуса, общая рассеиваемая мощность (до ~3.3 Вт при 1000 мА) требует эффективной системы теплового управления, обычно включающей печатную плату с улучшенными тепловыми характеристиками и, возможно, внешний радиатор, для поддержания производительности и долговечности.

11. Практический пример проектирования

Сценарий: Проектирование модуля дневных ходовых огней (ДХО).

Разработчик выбирает этот светодиод из-за его яркости и надежности автомобильного класса. Он выбирает Бин 7 по потоку (425-450 лм) и Бин 1B по напряжению (3.20-3.50 В) для обеспечения хорошего выхода годных. Модуль использует 6 светодиодов, соединенных последовательно. Драйвер рассчитан на постоянный ток 1000 мА с диапазоном выходного напряжения, покрывающим 6 * VF_max (приблизительно 21 В). Печатная плата выполнена на основе меди 2oz с большой площадью открытой контактной площадки, соединенной с внутренним заземляющим слоем для распределения тепла. Тепловые переходные отверстия под площадкой светодиода отводят тепло на обратную сторону платы, которая крепится к металлическому корпусу автомобиля. Используя кривую снижения тока и оценивая тепловое сопротивление системы, разработчик подтверждает, что температура перехода останется ниже 110°C в наихудшем случае температуры окружающей среды, что позволит питать светодиоды полным током 1000 мА.

12. Принцип работы

Это белый светодиод с люминофорным преобразованием. Основой является полупроводниковый кристалл (обычно на основе InGaN), который излучает синий свет при прямом смещении (электролюминесценция). Этот синий свет попадает на слой люминофора, нанесенный на кристалл или вокруг него. Люминофор поглощает часть синего света и переизлучает его в виде более широкого спектра более длинных волн (желтый, красный). Смесь оставшегося синего света и преобразованного люминофором желтого/красного света воспринимается человеческим глазом как белый свет. Конкретный состав люминофора определяет коррелированную цветовую температуру (CCT), которая для данного устройства находится в диапазоне холодного белого света (5391K-6893K).

13. Технологические тренды

Рынок автомобильного светодиодного освещения продолжает развиваться с четкими тенденциями:

• Повышение эффективности (лм/Вт):Постоянное совершенствование технологии кристаллов и эффективности люминофора приводит к более высокой световой отдаче, позволяя создавать более яркие огни или снижать энергопотребление.
• Более высокая плотность мощности:Разрабатываются устройства, способные выдавать больше света из корпусов меньшего размера, что позволяет создавать более компактные и стилизованные конструкции фонарей.
• Расширенная функциональность:Областью развития является интеграция управляющей электроники (например, для адаптивного формирования луча) непосредственно со светодиодными корпусами.
• Настройка цвета и качество:Уделяется внимание улучшению индекса цветопередачи (CRI) и возможности динамической регулировки цветовой температуры, особенно для внутреннего освещения.
• Стандартизация и надежность:Соблюдение стандартов, таких как AEC-Q102, становится еще более критичным по мере проникновения светодиодов в критически важные для безопасности применения, такие как фары. Могут появиться испытания на новые стресс-факторы (например, лазерный свет от систем LIDAR).