ALFS4J-C010001H-AM LED Veri Sayfası - SMD Seramik Paket - Işık Akısı 1700lm @1000mA - İleri Voltaj 13V - Görüş Açısı 120° - Otomotiv Sınıfı - İngilizce Teknik Belge

1. Ürün Genel Bakışı

ALFS4J-C010001H-AM, zorlu otomotiv dış aydınlatma uygulamaları için özel olarak tasarlanmış yüksek güçlü, yüzeye montaj bir LED'dir. Sağlam bir seramik paket kullanılarak üretilmiştir ve zorlu çevre koşullarında üstün ısıl yönetim ve güvenilirlik sunar. Cihaz, otomotiv endüstrisinin katı gereksinimlerini karşılamak üzere tasarlanmıştır.

Temel Avantajlar: Bu LED'in başlıca avantajları arasında, 1000mA sürücü akımında 1700 lümen yüksek tipik ışık akısı çıkışı, mükemmel ışık dağılımı için geniş 120 derecelik görüş açısı ve 8kV'a kadar ESD koruması içeren sağlam yapısı bulunmaktadır. AEC-Q102 standartlarına göre kalifikasyonu ve kükürt dayanıklılığı (Sınıf A1), aşındırıcı elementlere maruz kalmanın yaygın olduğu otomotiv ortamlarında uzun süreli kullanıma uygun olmasını sağlar.

Target Market & Applications: Bu LED, yalnızca otomotiv dış aydınlatma sistemlerini hedeflemektedir. Temel uygulamaları arasında birincil far lambaları, gündüz çalışma ışıkları (DRL) ve sis lambaları bulunur. Yüksek parlaklık ve güvenilirliğin birleşimi, geniş bir sıcaklık aralığında ve aracın ömrü boyunca tutarlı performans gerektiren güvenlik açısından kritik aydınlatma işlevleri için ideal bir seçimdir.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Fotometrik ve Elektriksel Özellikler

Elektriksel ve optik performans, spesifik test koşulları altında, öncelikle bir ileri akım (I_F) 1000mA ve 25°C termal ped sıcaklığında.

• Işık Akısı (Φ_v): Tipik değer 1700 lm olup, minimum 1500 lm, maksimum 2000 lm'dir. ±%8'lik ölçüm toleransına dikkat etmek çok önemlidir. Bu parametre, eklem sıcaklığına oldukça bağlıdır.
• İleri Yönlü Gerilim (V_F): Tipik ileri voltajı 13V'dur, 1000mA'de minimum 11.6V ile maksimum 15.2V arasında değişir ve ±0.05V'luk sıkı bir ölçüm toleransına sahiptir. Bu parametre, sürücü tasarımını ve güç dağılımını doğrudan etkiler.
• İleri Akım (I_F): Cihaz, 1500mA'ye kadar sürekli ileri akım için derecelendirilmiştir ve tipik çalışma noktası 1000mA'dir. Tüm fotometrik veriler bu tipik akımda belirtilmiştir.
• Görüş Açısı (φ): Nominal görüş açısı 120 derecedir ve toleransı ±5°'dir. Bu geniş açı, geniş aydınlatma desenleri gerektiren uygulamalar için faydalıdır.
• Renk Sıcaklığı (K): İlişkili renk sıcaklığı (CCT) 5391K ile 6893K arasında değişmekte olup, soğuk beyaz bir LED olarak sınıflandırılır. Kesin bin yapısı daha sonra detaylandırılmıştır.

2.2 Termal Özellikler

Etkili termal yönetim, LED performansı ve ömrü için kritik öneme sahiptir. Bu LED, iki önemli termal direnç parametresi sağlar.

• Termal Direnç, Jonksiyondan Lehim Noktasına (R_thJS): İki değer verilmiştir: R_{thJS_real} (tipik 1.26 K/W, maks. 1.6 K/W) ve R_{thJS_el} (tipik 0.8 K/W, maks. 1 K/W). "Gerçek" değer, gerçek ısıl yolu temsil ederken, "el" değeri belirli modelleme amaçları için kullanılan elektriksel bir eşdeğerdir. Daha düşük bir ısıl direnç, LED jonksiyonundan baskılı devre kartına (PCB) daha verimli ısı transferine olanak tanır.

3. Absolute Maximum Ratings

Bu sınırların aşılması, cihaza kalıcı hasar verebilir. Tasarımcılar, çalışma koşullarının bu sınırlar içinde kalmasını sağlamalıdır.

• Power Dissipation (P_d): 22800 mW
• İleri Akım (I_F): 1500 mA (DC)
• Kavşak Sıcaklığı (T_j): 150 °C
• Çalışma Sıcaklığı (T_opr): -40 °C ila +125 °C
• Depolama Sıcaklığı (T_stg): -40 °C ila +125 °C
• ESD Hassasiyeti (HBM): 8 kV (R=1.5kΩ, C=100pF)
• Reflow Lehimleme Sıcaklığı: 260 °C (tepe)

Cihaz ters voltaj çalışması için tasarlanmamıştır. Yüksek ESD dayanımı, otomotiv üretim ortamlarında taşıma ve montaj için hayati önem taşır.

4. Performans Eğrisi Analizi

4.1 Dalga Boyu ve Spektral Dağılım

Göreceli spektral dağılım grafiği, ışık çıkışını dalga boyunun bir fonksiyonu olarak gösterir. Soğuk beyaz bir LED için spektrum tipik olarak LED çipinin kendisinden gelen güçlü bir mavi tepe noktası ve fosfor kaplamasından gelen daha geniş bir sarı/kırmızı emisyon özelliği gösterir. Kesin şekil, renksel geriverim özelliklerini ve kesin beyaz noktayı (kromatiklik koordinatları) belirler. Grafik, 25°C kasa sıcaklığında ve 1000mA'de ölçülmüştür.

4.2 İleri Akım - İleri Voltaj (I-V Eğrisi)

Bu grafik, sürücü tasarımı için temeldir. LED üzerinden akan akım ile üzerindeki voltaj düşüşü arasındaki ilişkiyi gösterir. Eğri doğrusal değildir. Tipik 1000mA çalışma noktasında, voltaj yaklaşık 13V'dur. Tasarımcılar, gerekli sürücü çıkış voltajını hesaplamak ve güç dağılımını (V_F * I_F) anlamak için bu eğriyi kullanır.

4.3 Bağıl Işık Akısı - İleri Akım

Bu grafik, ışık çıkışının sürücü akımıyla nasıl arttığını göstermektedir. İlişki genellikle doğrusal altıdır; verim düşüşü ve artan eklem sıcaklığı nedeniyle akımın iki katına çıkarılması ışık çıkışını iki katına çıkarmaz. Grafik, 1000mA'deki akıya göre normalize edilmiştir. Tasarımcıların parlaklık, verimlilik ve cihaz ömrünü dengelemek için optimum sürücü akımını seçmelerine yardımcı olur.

4.4 Sıcaklığa Bağımlılık

Birkaç grafik, sıcaklığın LED performansı üzerindeki etkisini ayrıntılandırır; hepsi sabit 1000mA sürücü akımında ölçülmüştür.

• Bağıl İleri Yön Gerilimi - Kavşak Sıcaklığı Grafiği: İleri yön gerilimi, kavşak sıcaklığı arttıkça doğrusal olarak azalır. Bu özellik bazen kavşak sıcaklığını tahmin etmek için kullanılabilir.
• Bağıl Işık Akısı - Kavşak Sıcaklığı Grafiği: Sıcaklık arttıkça ışık çıkışı azalır. Bu grafik, termal tasarım için kritik olan bu azalmayı nicelendirir. Tutarlı parlaklık elde etmek için düşük bir kavşak sıcaklığını korumak esastır.
• Kromatiklik Kayması vs. Kavşak Sıcaklığı: Renk koordinatları (CIE x, y) sıcaklıkla birlikte kayar. Bu grafik, 25°C'deki değerden olan delta (Δ) değişimini gösterir. Bu kaymayı en aza indirmek, kararlı renk görünümü gerektiren uygulamalar için önemlidir.
• Kromatik Kayma vs. İleri Akım: Benzer şekilde, renk koordinatları sabit bir sıcaklıkta bile sürücü akımıyla değişebilir.

4.5 İleri Yönlü Akım Derecelendirme Eğrisi

Bu, güvenilir sistem tasarımı için en kritik grafiklerden biridir. Maksimum izin verilen ileri akımı, lehim noktası (veya kılıf) sıcaklığının bir fonksiyonu olarak gösterir. Ortam veya devre kartı sıcaklığı arttıkça, eklem sıcaklığının 150°C sınırını aşmasını önlemek için maksimum güvenli akım azalır. Tasarımcılar, kendi özel termal ortamları için uygun sürücü akımlarını seçmek üzere bu eğriyi kullanmalıdır.

5. Binning Sistemi Açıklaması

Üretim varyasyonları nedeniyle, LED'ler bir üretim partisi içinde tutarlılığı sağlamak amacıyla performans gruplarına ayrılır. Bu cihaz, çok parametreli bir gruplandırma sistemi kullanır.

5.1 Işık Akısı Binning

LED'ler, tipik ileri akımda ölçülen ışık akılarına göre gruplandırılır. Grup yapısı, bir Grup harfi ve bir Grup numarasının kombinasyonunu kullanır.

• E Grubu: 7 (1500-1600 lm), 8 (1600-1700 lm) ve 9 (1700-1800 lm) numaralı bölmeleri içerir.
• F Grubu: 0 (1800-1900 lm) ve 1 (1900-2000 lm) numaralı grupları içerir.

ALFS4J-C010001H-AM tipik olarak 1700 lm ışık akısına sahiptir ve bu onu E Grubu'nun 9 numaralı grubuna yerleştirir. Ölçüm toleransı ±%8'dir.

5.2 İleri Voltaj Binning

LED'ler ayrıca tipik akımdaki ileri voltajlarına göre sınıflandırılır. Bu, paralel diziler tasarlamaya ve güç kaynağı gereksinimlerini yönetmeye yardımcı olur.

• Bin 4A: V_F = 11.60V ila 12.80V
• Bin 4B: V_F = 12.80V ila 14.00V
• Bin 4C: V_F = 14.00V ila 15.20V

Tipik V_F 13V değeri, cihazın Bin 4B kategorisine girdiğini gösterir. Ölçüm toleransı ±0.05V'dir.

5.3 Renk (Kromatiklik) Sınıflandırması

CIE 1931 renklilik diyagramındaki renk koordinatları için iki sınıflandırma yapısı sunulmaktadır: ECE ve alternatif bir yapı.

ECE Sınıf Yapısı: Bu, soğuk beyaz LED'ler için çok bölmeli bir sınıf yapısı gibi görünmektedir. 63M, 61M, 58M ve 56M gibi spesifik sınıflar, CIE şeması üzerinde dört köşesini tanımlayan dört set (x, y) koordinatına sahip dörtgenlerle tanımlanır. Bu, renkliliği çok benzer olan LED'leri gruplayarak daha sıkı renk kontrolü sağlar. 5391K ile 6893K arasındaki tipik renk sıcaklığı aralığı bu sınıfları kapsar. Koordinatlar için ölçüm toleransı ±0.005'tir.

Alternatif Yapı: Başka bir grup kutu (65L, 65H, 61L, 61H) gösterilmiştir; bunlar muhtemelen farklı bir sınıflandırma standardını veya dahili bir kategorizasyonu temsil etmektedir ve aynı zamanda soğuk beyaz LED'ler içindir.

6. Parça Numarası ve Sipariş Bilgileri

Parça numarası ALFS4J-C010001H-AM'dir. Paketleme miktarları (örneğin, bant ve makara özellikleri) dahil olmak üzere tam sipariş bilgileri belgenin içindekiler tablosunda referans verilmiş olsa da, özel detaylar alıntıda sağlanmamıştır. Tipik olarak, bu tür bilgiler makara boyutu, yönlendirme ve makara başına miktarı içerir.

7. Mekanik, Montaj ve Paketleme

7.1 Mekanik Boyutlar

LED, Yüzey Montaj Cihazı (SMD) seramik paket kullanır. Kesin boyutlar (uzunluk, genişlik, yükseklik, pad boyutları ve toleranslar) "Mekanik Boyutlar" bölümünde yer alır. Seramik paketler, plastik paketlere kıyasla mükemmel ısı iletkenliği ve mekanik stabilite sunar; bu da yüksek güçlü uygulamalar ve termal döngü altındaki güvenilirlik için hayati önem taşır.

7.2 Önerilen Lehim Pisti Yerleşimi

PCB için önerilen bir ayak izi sağlanmıştır. Bu, elektriksel terminaller ve en önemlisi termal pad için bakır pedlerin boyutunu, şeklini ve aralığını içerir. İç toprak katmanlarına veya bir soğutucuya yeterli via'ları olan uygun şekilde tasarlanmış bir termal pad, ısının LED'den uzaklaştırılarak düşük jonksiyon sıcaklığının korunması ve performansın sağlanması için gereklidir.

7.3 Reflow Lehimleme Profili

Belge, 260°C tepe sıcaklığına sahip bir reflow lehimleme profilini belirtmektedir. Profil detayları (ön ısıtma, bekleme, reflow ve soğutma süreleri ile sıcaklıkları), LED bileşenine zarar vermeden güvenilir lehim bağlantıları elde etmek için kritik öneme sahiptir. Termal şok, tabakalanma veya iç malzemelerin bozulmasını önlemek için bu profile uyulması gereklidir.

7.4 Ambalaj Bilgisi

LED'lerin nasıl tedarik edildiğine ilişkin detaylar (örn., kabartmalı bant genişliği, yuva boyutları, makara çapı ve yönlendirme) burada bulunur. Bu bilgi, otomatik pick-and-place montaj ekipmanının kurulumu için gereklidir.

8. Uygulama Kılavuzu ve Tasarım Hususları

8.1 Kullanım Önlemleri

Güvenilirliği sağlamak için genel kullanım ve tasarım uyarıları sağlanmıştır. Muhtemel temel önlemler şunları içerir:

• ESD Koruması: 8kV HBM derecelendirmesine rağmen, kullanım sırasında standart ESD önlemlerinin alınması önerilir.
• Termal Yönetim: Termal pedden sistem soğutucuya etkili bir ısıl yolun kritik öneminin vurgulanması.
• Akım Kontrolü: LED'in termal kaçak oluşmasını önlemek için sabit voltaj kaynağı yerine sabit akım kaynağı ile sürülmesi gerekir.
• Temizleme: Lehimleme sonrası kabul edilebilir temizleme çözücüleri ve işlemlerine ilişkin yönergeler.

8.2 Sulfur Robustness

LED, Kükürt Dayanıklılık Sınıfı A1 olarak derecelendirilmiştir. Bu, bazı otomotiv ve endüstriyel ortamlarda yaygın olan, aşındırıcı kükürt içeren atmosferlere karşı yüksek düzeyde direnç olduğunu gösterir. Bu koruma, kontaklar üzerinde direncin artmasına ve arızaya yol açabilen gümüş sülfür oluşumunu önler.

8.3 Uyumluluk Bilgileri

Ürünün temel çevre düzenlemelerine uygun olduğu belirtilmektedir:

• RoHS: Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması direktifine uygundur.
• EU REACH: Kimyasalların Kaydı, Değerlendirilmesi, İzni ve Kısıtlanması yönetmeliğine uyumludur.
• Halojensiz: Compliant with halogen-free requirements (Bromine <900 ppm, Chlorine <900 ppm, Br+Cl <1500 ppm).

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Veri sayfasında diğer ürünlerle doğrudan bir karşılaştırma bulunmamakla birlikte, ALFS4J-C010001H-AM'nin temel farklılaştırıcı özellikleri şu şekilde çıkarılabilir:

• Automotive Grade (AEC-Q102): Bu, ticari sınıf LED'lerden önemli bir farklılaştırıcıdır; sıcaklık döngüsü, nem, yüksek sıcaklık çalışma ömrü (HTOL) ve diğer stres faktörleri için titiz testler gerektirdiği anlamına gelir.
• Seramik Paket: Standart plastik paketlere kıyasla, özellikle yüksek optik güç yoğunluğu altında daha iyi termal performans ve uzun vadeli güvenilirlik sunar.
• SMD Formatında Yüksek Işık Akısı: Bir SMD paketinden 1700+ lm sağlamak, otomotiv far sistemlerindeki kompakt optik tasarımlar için uygundur.
• Kükürt Dayanıklılığı: Tüm otomotiv LED'leri resmi bir kükürt direnci derecelendirmesine sahip değildir; Sınıf A1, zorlu ortamlar için güçlü bir özelliktir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

Q1: Hangi sürücü akımını kullanmalıyım?
A: Tipik çalışma noktası 1000mA'dir, mutlak maksimum değer 1500mA'dir. Gerçek akım, T'nin <150°C olmasını sağlamak için sisteminizin beklenen maksimum lehim noktası sıcaklığına dayalı olarak güç azaltma eğrisi kullanılarak belirlenmelidir._j < 150°C.

Q2: Isıyı nasıl yönetirim?
A> Use the recommended PCB pad layout with a large thermal pad connected via multiple thermal vias to an internal copper plane or external heatsink. Calculate the expected temperature rise using: ΔT = R_{thJS_real} * (V_F * I_F). Son lehim noktası sıcaklığının, güç azaltma eğrisi limitleri dahilinde çalışmaya izin verdiğinden emin olun.

Q3: Binning'in tasarımım üzerindeki etkisi nedir?
A: Işık akısı sınıflandırması toplam ışık çıktısını etkiler; belirli bir lümen hedefine ulaşmak için LED sayısını veya sürücü akımını ayarlamanız gerekebilir. Voltaj sınıflandırması, seri bağlı dizilerdeki toplam voltaj düşüşünü ve güç kaynağı tasarımını etkiler. Renk sınıflandırması, birden fazla LED arasında renk tutarlılığının önemli olduğu uygulamalar (örn. far görünümü) için kritiktir.

Q4: Bunu iç aydınlatma için kullanabilir miyim?
A: Teknik olarak mümkün olsa da, bu LED iç aydınlatma için aşırı nitelikli ve muhtemelen maliyet açısından elverişsizdir. Yüksek gücü, geniş görüş açısı ve otomotiv sınıfı nitelikleri dış mekan uygulamaları için optimize edilmiştir.

11. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Senaryo: Gündüz Yanan Farlar (DRL) Modülü Tasarımı.

Gereksinimler: DRL, otomotiv düzenlemelerine uygun belirli bir ışık şiddeti deseni üretmeli, -40°C ila +85°C ortam sıcaklığında güvenilir şekilde çalışmalı ve 10.000 saati aşan bir ömre sahip olmalıdır.

Tasarım Adımları:

1. Optik Tasarım: 120° görüş açısı ve tipik 1700 lm ışık akısı kullanılarak, bir optik mühendisi ışın huzmesini gerekli DRL desenine şekillendirmek için ikincil bir lens veya reflektör tasarlar.
2. Termal Tasarım: Makine mühendisi bir alüminyum soğutucu tasarlar. LED lehim noktasından ortam sıcaklığına olan termal direnç (R_thSA) hesaplanır. R_thJS (1.26 K/W) ve güç harcaması (P_d ≈ 13V * 1A = 13W), jonksiyon sıcaklığı T_j = T_amb + (R_thJS + R_thSA) * P_d Maksimum 85°C ortam sıcaklığında 125°C'nin altında olduğu doğrulanmıştır.
3. Elektrik Tasarımı: Otomotiv sınıfı bir sabit akım LED sürücüsü seçilmiştir. Çıkış voltajı aralığı, LED dizisinin maksimum ileri voltajını (örneğin, seri bağlı 4 LED * maks. 15.2V = 60.8V) ve ek marjı karşılamalıdır. Sürücü akımı 1000mA olarak ayarlanmıştır, ancak hesaplanan maksimum lehim noktası sıcaklığı için güç azaltma eğrisine karşı doğrulanmıştır.
4. PCB Yerleşimi: PCB, tavsiye edilen lehim pedi düzeniyle birebir aynı olacak şekilde tasarlanmıştır. Termal ped alanı, soğutucuya bağlanan kalın bir iç bakır katmanına bağlanmak için lehimle kaplanmış ve doldurulmuş çok sayıda büyük via ile doldurulmuştur.
5. Doğrulama: Prototip, bir termal odada test edilir. Işık çıkışı yüksek ve düşük sıcaklıklarda ölçülür. Renk kayması şartnamelere karşı kontrol edilir. AEC-Q102 hedeflerine karşı tasarımı doğrulamak için, sıcaklık döngüsü ve nemli ısı testlerini içeren uzun vadeli güvenilirlik testleri gerçekleştirilir.

12. Çalışma Prensibi

ALFS4J-C010001H-AM, fosfor dönüştürmeli bir beyaz LED'dir. Temel çalışma prensibi, bir yarı iletken çipte elektrolüminesansı içerir. İleri yönde bir voltaj uygulandığında, elektronlar ve delikler çipin aktif bölgesi içinde yeniden birleşerek foton yayar. Birincil çip mavi ışık yayar. Bu mavi ışığın bir kısmı, çip üzerine kaplanmış bir fosfor tabakası tarafından emilir. Fosfor, bu enerjiyi daha geniş bir spektrumda, başlıca sarı ve kırmızı bölgelerde olmak üzere ışık olarak yeniden yayar. Kalan mavi ışık ile fosfor tarafından dönüştürülen sarı/kırmızı ışığın karışımı, insan gözü tarafından beyaz ışık olarak algılanır. Mavi ışık ile fosfor dönüştürmeli ışık arasındaki kesin oran ve fosforun bileşimi, beyaz ışık çıktısının ilişkili renk sıcaklığını (CCT) ve renksel geriverim indeksini (CRI) belirler.

13. Teknoloji Trendleri

ALFS4J-C010001H-AM gibi LED'lerin gelişimi, otomotiv aydınlatması ve genel olarak katı hal aydınlatmasındaki birkaç önemli trend tarafından yönlendirilmektedir:

• Artan Işık Etkinliği (lm/W): Devam eden araştırmalar, aynı ışık çıktısı için enerji tüketimini ve termal yükü azaltarak, elektriksel girdinin her watt'ı başına daha fazla lümen üretmeyi amaçlamaktadır.
• Higher Power Density & Miniaturization: Daha küçük ve şık far tasarımlarına yönelik baskı, giderek küçülen paket alanlarından çok yüksek ışık akısı sağlayabilen LED'ler gerektirir ve bu da termal yönetim zorluğunu artırır.
• Entegre Optiklerle Gelişmiş Işın Şekillendirme: Eğilimler arasında, ikincil optik sistemler için daha iyi kontrollü ışık çıktısı sağlamak amacıyla LED'i paket seviyesinde birincil optiklerle (örn., mikro lensler) birleştirmek yer alır.
• Akıllı ve Uyarlanabilir Aydınlatma: Gelecek, diğer sürücüleri göz kamaştırmaktan kaçınırken görünürlüğü en üst düzeye çıkarmak için ışık desenini dinamik olarak şekillendirebilen uyarlanabilir sürüş ışınları (ADB) için LED'leri sensörler ve kontrol sistemleri ile entegre etmeyi içerir.
• Güvenilirlik için Malzeme Bilimi: Fosfor malzemelerinde yüksek sıcaklıklarda daha iyi stabilite ve daha yüksek dönüşüm verimliliği için sürekli iyileştirme, ayrıca paketleme malzemelerinde (seramik gibi) ve daha fazla termal döngüye dayanacak bağlantı teknolojilerinde ilerlemeler.