ALFS1J-C0 LED Teknik Veri Sayfası - SMD Seramik Paket - 1000mA'de 425lm - 3.25V - 120° Görüş Açısı - İngilizce Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

ALFS1J-C0, zorlu otomotiv dış aydınlatma uygulamaları için özel olarak tasarlanmış yüksek güçlü, yüzey montajlı bir LED'dir. Sağlam bir seramik paket içinde yer alır ve zorlu çevre koşullarında mükemmel termal yönetim ve güvenilirlik sunar. Cihaz, AEC-Q102 standartlarına göre kalifiye olup, otomotiv elektronik bileşenleri için katı gereksinimleri karşıladığından emin olur. Başlıca uygulamaları arasında, tutarlı performans, yüksek ışık çıkışı ve uzun vadeli dayanıklılığın kritik olduğu far, gündüz çalışma ışıkları (DRL) ve sis lambaları bulunur.

Bu LED'in temel avantajları arasında, 1000mA sürüş akımında 425 lümen tipik ışık akısı, iyi ışık dağılımı için geniş 120 derecelik görüş açısı ve 8 kV'a (HBM) kadar ESD korumasına sahip sağlam yapı bulunur. Ayrıca RoHS, REACH ve halojensiz düzenlemelere uyumludur ve bu da onu küresel otomotiv pazarları için uygun kılar. Ürünün kükürt dayanıklılığı, otomotiv ortamlarında yaygın olarak bulunan aşındırıcı kükürt içeren atmosferlere karşı yüksek direnci gösteren A1 olarak sınıflandırılmıştır.

2. Teknik Parametreler Derin Amaç Yorumlaması

2.1 Fotometrik ve Elektriksel Özellikler

Temel çalışma parametreleri, termal pedin 25°C'de tutulduğu ve ileri yön akımının (I_F) 1000mA olduğu bir test koşulu altında tanımlanmıştır. Tipik ışık akısı (Φ_v) 425 lm olup, minimum 400 lm, maksimum 500 lm'dir ve ±%8'lik bir ölçüm toleransına tabidir. İleri yön gerilimi (V_F) tipik olarak 3.25V ölçülür, 2.90V ile 3.80V arasında değişir (±0.05V tolerans). Baskın dalga boyu veya ilişkili renk sıcaklığı (CCT) 5391K ile 6893K aralığındadır ve bu onu soğuk beyaz bir LED olarak sınıflandırır. Görüş açısı ±5° toleransla 120 derece olarak belirtilmiştir.

2.2 Mutlak Maksimum Değerler ve Termal Özellikler

Bu değerler, kalıcı hasarın meydana gelebileceği sınırları tanımlar. Mutlak maksimum ileri akım 1500 mA'dır. Cihaz ters gerilim çalışması için tasarlanmamıştır. Maksimum jonksiyon sıcaklığı (T_J) 150°C'dir ve çalışma sıcaklığı aralığı -40°C ila +125°C'dir. Jonksiyondan lehim noktasına termal direnç, ısı dağılımı için kritik bir parametredir. Gerçek termal direnç (R_{th JS real}) tipik olarak 4.0 K/W (maks. 4.4 K/W) iken, elektriksel eşdeğeri (R_{th JS el}) tipik olarak 3.0 K/W (maks. 3.4 K/W) değerindedir. Maksimum güç dağılımı 5700 mW'dır.

3. Binning Sistemi Açıklaması

Üretimde renk ve parlaklık tutarlılığını sağlamak için, LED'ler temel parametrelere göre gruplara ayrılır.

3.1 Işık Akısı Sınıflandırması

Işık akısı gruplar halinde sınıflandırılır ve sağlanan veriler "C" Grubunu göstermektedir. Bu grup içinde şu sınıflar tanımlanmıştır: Sınıf 6 (400-425 lm), Sınıf 7 (425-450 lm), Sınıf 8 (450-475 lm) ve Sınıf 9 (475-500 lm). Test, tipik ileri akımda 25ms'lik bir darbe ile gerçekleştirilir ve ölçüm toleransı ±%8'dir.

3.2 İleri Yönlü Gerilim Sınıflandırması

İleri gerilim üç gruba ayrılır: Grup 1A (2.90V - 3.20V), Grup 1B (3.20V - 3.50V) ve Grup 1C (3.50V - 3.80V). Bu, tasarımcıların benzer V_F Çoklu LED dizilerinde daha iyi akım eşleştirmesi için. Ölçüm toleransı ±0.05V'dur.

3.3 Renk (Kromatiklik) Sınıflandırması

CIE 1931 kromatik diyagramındaki renk koordinatları belirli bölgelere ayrılmıştır. Veri sayfası, soğuk beyaz LED'ler için 63M, 61M, 58M, 56M, 65L, 65H, 61L ve 61H dahil olmak üzere sınıfları göstermektedir. Her sınıf, x,y koordinat grafiğinde bir dörtgen alanla tanımlanır. Örneğin, Bin 63M yaklaşık olarak (0.3127, 0.3093) ile (0.3212, 0.3175) arasındaki koordinatları kapsar. Koordinat ölçüm toleransı ±0.005'tir.

4. Performans Eğrisi Analizi

4.1 İleri Akım - İleri Voltaj (IV Eğrisi)

Grafik, 25°C'de ileri akım ve ileri voltaj arasındaki doğrusal olmayan ilişkiyi göstermektedir. Eğri, voltajın akımla logaritmik olarak artmasıyla tipik bir güç LED'i için karakteristiktir. Bu veri, LED'in istenen akımda belirtilen voltaj aralığında çalışmasını sağlamak için sürücü devresini tasarlamak için gereklidir.

4.2 Göreceli Işık Akısı - İleri Akım Grafiği

Bu grafik, sürücü akımının bir fonksiyonu olarak 1000mA'deki değere göre ışık çıkışını göstermektedir. Işık akısı akımla artar ancak verim düşüşü ve artan bağlantı sıcaklığı nedeniyle yüksek akımlarda doğrusal altı büyüme sergileyebilir.

4.3 Termal Performans Grafikleri

Birkaç grafik, I_J=1000mA'da, performansın jonksiyon sıcaklığına (T_F) karşı değişimini göstermektedir. Bağıl Işık Akısı vs. Kavşak Sıcaklığı eğri, sıcaklık arttıkça ışık çıkışının azaldığını gösterir; bu, termal söndürme olarak bilinen bir özelliktir. Bağıl İleri Gerilim vs. Kavşak Sıcaklığı Eğri V'yi gösterir_F Sıcaklık arttıkça doğrusal olarak azalır ve bu, bağlantı sıcaklığının tahmininde kullanılabilir. Kromatik Koordinatların Bağlantı Sıcaklığına Göre Değişimi Grafik, renk noktasının (CIE x, y) sıcaklıkla nasıl değiştiğini gösterir; bu, renk kritik uygulamalar için çok önemlidir.

4.4 İleri Yön Akımı Azaltma Eğrisi

Bu, kritik bir tasarım grafiğidir. Maksimum izin verilen ileri yönlü akımı, lehim pedi sıcaklığına (T) karşı çizer._S) T arttıkça, jonksiyon sıcaklığının 150°C'yi aşmasını önlemek için maksimum izin verilen akım azaltılmalıdır._S artar, jonksiyon sıcaklığının 150°C'yi aşmasını önlemek için maksimum izin verilen akım azaltılmalıdır. Eğri, belirli azaltma noktalarını sağlar: örn., T_S=110°C, I_F 1500mA olabilir; T_S=125°C, I_F 1200mA'a düşürülmelidir. 50mA altında çalışma önerilmez.

4.5 Spektral Dağılım

Göreceli spektral güç dağılım grafiği, 25°C ve 1000mA'de yaklaşık 400nm'den 800nm'ye kadar olan dalga boyları boyunca yayılan ışığın yoğunluğunu göstermektedir. Bu, tipik olarak bir fosfor tabakası ile birleştirilmiş mavi bir LED çipinden üretilen LED'in soğuk beyaz ışığını karakterize eder.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

LED, yüzey montaj cihazı (SMD) seramik paketi kullanır. Seramik, plastik paketlere kıyasla üstün termal iletkenlik sunarak, LED bağlantısından baskılı devre kartına (PCB) daha iyi ısı transferi sağlar. Bu, otomotiv aydınlatması gibi yüksek güçlü uygulamalarda performansı ve ömrü korumak için hayati önem taşır. Uzunluk, genişlik, yükseklik ve pad konumları dahil olmak üzere spesifik mekanik boyutlar, veri sayfasının mekanik çizim bölümünde detaylandırılmıştır. Paket, PCB üzerindeki bir termal alana verimli lehimleme için bir termal pad içerir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

6.1 Önerilen Lehim Padi Yerleşimi

PCB tasarımı için önerilen bir bağlantı deseni (footprint) sağlanmıştır. Bu desen, uygun lehim bağlantısı oluşumunu, elektriksel bağlantıyı ve en önemlisi, LED'in termal pedinden PCB'nin bakır katmanına optimal ısı transferini sağlar. Bu yerleşime uymak güvenilirlik için çok önemlidir.

6.2 Reflow Lehimleme Profili

Veri sayfası, 260°C tepe sıcaklığına sahip bir reflow lehimleme profilini belirtir. Bu profil, montajın reflow işlemi sırasında izlemesi gereken zaman-sıcaklık eğrisini tanımlar. Temel parametreler arasında ön ısıtma, soak, reflow ve soğutma hızları ile süreleri yer alır. Bu profilin takip edilmesi, seramik paketin termal şoka maruz kalmasını önler ve dahili LED yapısına zarar vermeden güvenilir lehim bağlantıları sağlar.

6.3 Kullanım İçin Önlemler

Genel kullanım ve işleme önlemleri ana hatlarıyla belirtilmiştir. Bunlar arasında ters voltaj uygulamama, mutlak maksimum değerleri aşmama ve uygun olmayan lehimleme tekniklerinden kaçınma uyarıları yer alır. Ayrıca, cihaz 8kV'a kadar dahili ESD korumasına sahip olsa da, işleme sırasında statik deşarj (ESD) korumasının önemi vurgulanmaktadır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Ürün, otomatik seçme ve yerleştirme montaj makinelerine uygun şerit ve makara paketlemesinde tedarik edilir. Paketleme bilgileri, makara boyutlarını, şerit genişliğini, yuva aralığını ve şerit üzerindeki bileşenlerin yönlendirmesini detaylandırır. Parça numarası yapısı (örn., ALFS1J-C010001H-AM), seri, akı ve renk için bin kodları ve diğer varyant bilgileri gibi belirli özellikleri kodlar. Sipariş bilgileri, kullanıcıya sipariş verirken istenen bin kombinasyonlarının nasıl belirtileceği konusunda rehberlik eder.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Birincil tasarlanan uygulamalar Otomotiv Dış Aydınlatma sistemleri. Bunlar şunları içerir:
- Far (Kısa/Uzun Hüzme): Yüksek ışık şiddeti ve hassas ışık hüzmesi kontrolünün gerekli olduğu durumlarda.
- Gündüz Yanan Farlar (DRL): Yüksek verimlilik ve görünürlük gerektiren durumlar.
- Sis Lambaları: Olumsuz hava koşullarında iyi bir nüfuz etme kabiliyetine ihtiyaç duyar.
Geniş görüş açısı ve yüksek ışık akısı, onu hem birincil ışık kaynakları hem de tamamlayıcı aydınlatma işlevleri için uygun kılar.

8.2 Tasarım Hususları

1. Termal Yönetim: Bu en kritik husustur. PCB, lehim pedi sıcaklığını (T) mümkün olduğunca düşük tutmak için yeterli bir termal tasarıma—kalın bakır katmanlar, termal geçiş delikleri ve muhtemelen harici bir soğutucu kullanarak—sahip olmalıdır._S) için akım sınırlarına ilişkin düşürme eğrisine bakınız.
2. Sürücü Akımı: LED 1500mA'ya kadar sürülebilse de, tipik 1000mA veya altında çalıştırmak, ışık çıktısı, verimlilik ve termal yük arasında daha iyi bir denge sağlayarak uzun vadeli güvenilirliği artırır.
3. Optik Tasarım: 120° görüş açısı, belirli uygulama için ışın hüzmesini şekillendirmek (örneğin, farlar için odaklanmış bir hüzme) üzere uygun ikincil optiklerin (lensler, reflektörler) kullanılmasını gerektirir.
4. Elektrik Tasarımı: İleri voltaj grubuyla uyumlu bir sabit akım LED sürücüsü kullanın. Diziler için, grup seçimini ve olası akım dengeleme tekniklerinin kullanımını göz önünde bulundurun.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Standart ticari veya endüstriyel LED'lerle karşılaştırıldığında, ALFS1J-C0 otomotiv kullanımı için gerekli olan birkaç temel farklılaştırıcı sunar:
- AEC-Q102 KalifikasyonuBu, otomotiv LED'leri için zorunlu bir güvenilirlik standardıdır ve sıcaklık döngüsü, nem, lehim ısı direnci ve daha fazlası için titiz testler içerir.
- Seramik Paket: Plastik paketlemelere (örn. PPA, PCT) kıyasla yüksek sıcaklık ve nem koşullarında daha iyi termal performans ve uzun vadeli kararlılık sağlar.
- Kükürt Dayanıklılığı (Sınıf A1): Otomotiv ortamlarında yaygın bir arıza modu olan, kükürt içeren gazların neden olduğu korozyona karşı direnci özel olarak test edilmiş ve garanti edilmiştir.
- Yüksek ESD Dayanımı (8kV HBM): Taşıma ve montaj sırasında elektrostatik deşarja karşı daha fazla koruma sağlar.
- Genişletilmiş Sıcaklık Aralığı (-40°C ila +125°C): Araçların karşılaştığı aşırı sıcaklıklarda çalışmayı garanti eder.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Bin C7'den bekleyebileceğim gerçek ışık çıktısı nedir?
C: Bin C7, I_F=1000mA ve T_s=25°C. ±%8 ölçüm toleransı göz önüne alındığında, belirli bir LED için gerçek ölçülen değer, bu ideal test koşullarında yaklaşık 391 lm ile 486 lm arasında olabilir. Daha yüksek sıcaklığa sahip gerçek bir uygulamada çıkış daha düşük olacaktır.

S: Termal verilere dayanarak gerekli soğutucuyu nasıl belirlerim?
C: Bir termal hesaplama yapmanız gerekiyor. Anahtar parametre, gerçek termal direnç olan R_{th JS real} (tipik 4.0 K/W). Bu, bağlantı noktasından lehim noktasına kadar olan dirençtir. Toplam Rth'yi hesaplamak için lehim noktasından ortam sıcaklığına kadar olan (PCB, termal arayüz malzemesi ve soğutucu üzerinden) termal direnci eklemeniz gerekir._{th JA}. Formül kullanılarak T_J = T_A + (R_{th JA} × Güç Dağılımı), T'nin 150°C'nin altında kalmasını, tercihen bir güvenlik payı ile sağlayabilirsiniz. Derecelendirme eğrisi, lehim pedi sıcaklığına dayalı basitleştirilmiş bir rehber sunar._J S: Bu LED'i sabit voltajlı bir kaynakla sürebilir miyim?

S: Bu LED'i sabit voltajlı bir kaynakla sürebilir miyim?
A: Bu kesinlikle önerilmez. LED'ler akım kontrollü cihazlardır. İleri voltajları negatif sıcaklık katsayısına sahiptir ve birimden birime değişiklik gösterir (voltaj gruplarında görüldüğü gibi). Sabit bir voltaj kaynağı termal kaçak oluşumuna yol açabilir: LED ısındıkça V_F düşer, akımın artmasına neden olur, bu da daha fazla ısı üretir, V'yi daha da düşürür_F ve akımı arttırır, ta ki arızalanana kadar. Daima sabit akımlı bir sürücü veya akımı aktif olarak düzenleyen bir devre kullanın.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Vaka: Gündüz Farları (DRL) Modülü Tasarımı
Bir tasarımcı, bir binek otomobil için bir DRL modülü tasarlıyor. Tasarım, istenen parlaklık ve form faktörüne ulaşmak için 6 LED kullanılmasını gerektiriyor.
1. Bin SeçimiÜniform bir görünüm sağlamak için tasarımcı, sıkı renk aralıklarını (örneğin, 61M ± 1 adım) ve tek bir ışık akısı aralığını (örneğin, C7) belirtir. Basit bir seri konfigürasyonda akım paylaşımını iyileştirmek için sıkı bir ileri voltaj aralığı (örneğin, 1A) da belirtebilirler.
2. Termal TasarımModül, sınırlı bir alana monte edilecektir. Tasarımcı, 2oz bakır katmanlı bir metal gövdeli PCB (MCPCB) kullanır. En kötü durum ortam sıcaklığında (örneğin, far montajı içinde 85°C) lehim yastığı sıcaklığının 110°C'yi aşmamasını sağlamak için termal simülasyon çalıştırılır. Dayanım eğrisine göre, T_S=110°C'de tam 1500mA'ye izin verilir, ancak tasarımcı daha iyi verimlilik ve ömür için 1000mA'de sürmeyi tercih eder.
3. Elektrik Tasarımı6 LED, seri bir dizi halinde yerleştirilmiştir. 1000mA'deki toplam ileri voltajı yaklaşık 6 × 3.25V = 19.5V (tipik) olacaktır, ancak sınıflandırmaya bağlı olarak ~17.4V ile 22.8V arasında değişebilir. 12V'luk bir otomotiv akü sisteminden (nominal 12V, ancak 9V ila 16V arasında çalışır) gelen bu voltaj aralığını karşılamak için bir buck-boost sabit akımlı LED sürücüsü seçilmiştir.
4. Optik TasarımHer LED'in üzerine, 120°'lik ışıma açısını, DRL imzası için uygun kontrollü yatay bir fan huzmesine dönüştürmek üzere bir sekonder optik (bir TIR lensi) tasarlanmıştır.

12. İlke Tanıtımı

ALFS1J-C0, fosfor dönüştürmeli bir beyaz LED'dir. Temel ilke, ileri öngerilim uygulandığında (elektrolüminesans) mavi ışık yayan bir yarı iletken çipi (tipik olarak indiyum galyum nitrür - InGaN'den yapılır) içerir. Bu mavi ışık, çip üzerine kaplanmış seryum katkılı itriyum alüminyum granat (YAG:Ce) fosfor tabakası tarafından kısmen emilir. Fosfor, mavi fotonların bir kısmını daha uzun dalga boylarına, özellikle sarı bölgeye dönüştürür. Kalan mavi ışık ile dönüştürülmüş sarı ışığın karışımı, insan gözü tarafından beyaz ışık olarak algılanır. Mavi ile sarının kesin oranı ve diğer fosforların dahil edilmesi, ilişkili renk sıcaklığını (CCT) ve renksel geriverim indeksini (CRI) belirler. Seramik paket, çip ve fosforun montajı için sağlam bir alt tabaka ve verimli bir ısı yayıcı olarak hizmet eder.

13. Gelişim Eğilimleri

ALFS1J-C0 gibi otomotiv LED'lerinin evrimi, birkaç net endüstri eğilimini takip eder:
1. Artan Işık Etkinliği (lm/W)Çip tasarımı, fosfor verimliliği ve paket termal yönetimindeki süregelen iyileştirmeler, aynı elektrik giriş gücü için daha fazla ışık çıktısı sağlamayı, enerji tüketimini ve termal yükü azaltmayı amaçlamaktadır.
2. Daha Yüksek Güç Yoğunluğu ve KüçültmeDaha küçük paket ayak izlerinden daha yüksek ışık akısı elde etmeye yönelik bir çaba bulunmaktadır; bu, daha kompakt ve stilize aydınlatma tasarımlarını mümkün kılmaktadır.
3. Geliştirilmiş Renk Tutarlılığı ve KararlılığıFosfor teknolojisindeki ilerlemeler ve binning süreçleri, daha sıkı renk toleranslarına ve sıcaklık ve ömür boyunca renk kaymasının azalmasına yol açar.
4. Geliştirilmiş Güvenilirlik ve SağlamlıkAEC-Q102 gibi standartlar sürekli gelişmekte olup, kükürt direnci gibi gerçek dünya arıza modlarını ele almak için yeni testler eklenmektedir; bu da kükürt direncinin temel bir gereklilik haline gelmesine yol açmıştır.
5. Entegrasyon ve Akıllı AydınlatmaGelecek, adaptif ön aydınlatma sistemleri (AFS) ve ışık yoluyla iletişim (Li-Fi veya V2X sinyallemesi) için LED'ler, sürücüler, sensörler ve iletişim arayüzlerini birleştiren entegre modüllere işaret etmektedir.
6. Özelleştirilmiş Spektrumlar: Sisli havalarda görüşü iyileştirmek veya karşıdan gelen trafikte göz kamaşmasını azaltmak gibi belirli amaçlar için optimize edilmiş spektrumların geliştirilmesi, aktif bir araştırma alanıdır.