ALFS1J-C0 LED 規格書 - SMD 陶瓷封裝 - 425流明 @1000mA - 3.25V - 120° 視角 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

ALFS1J-C0 係一款專為嚴苛嘅汽車外部照明應用而設計嘅高功率表面貼裝 LED。佢採用堅固嘅陶瓷封裝，喺惡劣環境條件下提供卓越嘅熱管理同可靠性。呢款器件符合 AEC-Q102 標準，確保滿足汽車電子元件嘅嚴格要求。其主要應用包括車頭燈、日間行車燈（DRL）同霧燈，呢啲應用對性能穩定、高光輸出同長期耐用性至關重要。

呢款 LED 嘅核心優勢包括：喺 1000mA 驅動電流下提供 425 流明嘅典型高光通量、120 度寬視角以實現良好嘅光分佈，以及具有高達 8 kV (HBM) ESD 保護嘅堅固結構。佢亦符合 RoHS、REACH 同無鹵素法規，適合全球汽車市場。產品嘅耐硫性等級為 A1，表示對汽車環境中常見嘅含硫腐蝕性氣體具有高抵抗力。

2. 技術參數深度客觀解讀

2.1 光度與電氣特性

關鍵操作參數喺測試條件為正向電流（I_F）1000mA、散熱焊盤溫度維持喺 25°C 下定義。典型光通量（Φ_v）為 425 lm，最小值 400 lm，最大值 500 lm，測量公差為 ±8%。正向電壓（V_F）典型值為 3.25V，範圍由 2.90V 至 3.80V（±0.05V 公差）。主波長或相關色溫（CCT）喺 5391K 至 6893K 範圍內，屬於冷白光 LED。視角指定為 120 度，公差為 ±5°。

2.2 絕對最大額定值與熱特性

呢啲額定值定義咗可能導致永久損壞嘅極限。絕對最大正向電流為 1500 mA。器件唔係為反向電壓操作而設計。最高結溫（T_J）為 150°C，工作溫度範圍為 -40°C 至 +125°C。從結點到焊點嘅熱阻係散熱嘅關鍵參數。實際熱阻（R_{th JS real}）典型值為 4.0 K/W（最大 4.4 K/W），而電氣等效熱阻（R_{th JS el}）典型值為 3.0 K/W（最大 3.4 K/W）。最大功耗為 5700 mW。

3. 分級系統說明

為確保生產中顏色同亮度嘅一致性，LED 會根據關鍵參數分級。

3.1 光通量分級

光通量按組分級，提供嘅數據顯示為 "C" 組。喺呢個組內，定義咗以下級別：Bin 6 (400-425 lm)、Bin 7 (425-450 lm)、Bin 8 (450-475 lm) 同 Bin 9 (475-500 lm)。測試喺典型正向電流下以 25ms 脈衝進行，測量公差為 ±8%。

3.2 正向電壓分級

正向電壓分為三組：Group 1A (2.90V - 3.20V)、Group 1B (3.20V - 3.50V) 同 Group 1C (3.50V - 3.80V)。咁樣設計師就可以選擇具有相似 V_F嘅 LED，以便喺多 LED 陣列中實現更好嘅電流匹配。測量公差為 ±0.05V。

3.3 顏色（色度）分級

CIE 1931 色度圖上嘅色坐標被分入特定區域。規格書顯示咗冷白光 LED 嘅分級，包括 63M、61M、58M、56M、65L、65H、61L 同 61H。每個級別由 x,y 坐標圖上嘅一個四邊形區域定義。例如，Bin 63M 覆蓋嘅坐標大約從 (0.3127, 0.3093) 到 (0.3212, 0.3175)。坐標測量公差為 ±0.005。

4. 性能曲線分析

4.1 正向電流 vs. 正向電壓 (IV 曲線)

圖表顯示咗 25°C 下正向電流同正向電壓之間嘅非線性關係。呢條曲線係功率 LED 嘅典型特徵，電壓隨電流對數增加。呢啲數據對於設計驅動電路至關重要，以確保 LED 喺所需電流下喺其指定電壓範圍內工作。

4.2 相對光通量 vs. 正向電流

呢個圖表說明咗光輸出相對於 1000mA 時嘅值，作為驅動電流嘅函數。光通量隨電流增加，但喺較高電流下可能表現出次線性增長，原因係效率下降同結溫升高。

4.3 熱性能圖表

幾個圖表描繪咗喺 I_J=1000mA 時性能與結溫（T_F）嘅關係。相對光通量 vs. 結溫曲線顯示光輸出隨溫度升高而降低，呢個特性稱為熱淬滅。相對正向電壓 vs. 結溫曲線顯示 V_F隨溫度升高線性下降，可用於估算結溫。色度坐標偏移 vs. 結溫圖表顯示色點（CIE x, y）如何隨溫度變化，呢點對於顏色要求嚴格嘅應用至關重要。

4.4 正向電流降額曲線

呢係一個關鍵嘅設計圖表。佢繪製咗最大允許正向電流與散熱焊盤溫度（T_S）嘅關係。隨著 T_S升高，必須降低最大允許電流，以防止結溫超過 150°C。曲線提供咗特定嘅降額點：例如，喺 T_S=110°C 時，I_F可以係 1500mA；喺 T_S=125°C 時，I_F必須降低到 1200mA。唔建議喺低於 50mA 下操作。

4.5 光譜分佈

相對光譜功率分佈圖顯示咗喺 25°C 同 1000mA 下，從大約 400nm 到 800nm 波長範圍內發出嘅光強度。佢表徵咗 LED 嘅冷白光，通常由藍色 LED 芯片結合熒光粉層產生。

5. 機械與封裝資料

呢款 LED 採用表面貼裝器件（SMD）陶瓷封裝。與塑膠封裝相比，陶瓷提供更優越嘅導熱性，有助於將熱量從 LED 結點更好地傳遞到印刷電路板（PCB）。呢點對於喺汽車照明等高功率應用中保持性能同壽命至關重要。具體嘅機械尺寸，包括長度、寬度、高度同焊盤位置，詳見規格書嘅機械圖部分。封裝包括一個散熱焊盤，用於高效地焊接至 PCB 上嘅散熱焊盤。

6. 焊接與組裝指引

6.1 推薦焊接焊盤佈局

提供咗 PCB 設計嘅推薦焊盤圖案（封裝佔位）。呢個圖案確保咗正確嘅焊點形成、電氣連接，以及最重要嘅係，從 LED 散熱焊盤到 PCB 銅平面嘅最佳熱傳遞。遵循呢個佈局對於可靠性至關重要。

6.2 回流焊接溫度曲線

規格書指定咗峰值溫度為 260°C 嘅回流焊接溫度曲線。呢個曲線定義咗組裝喺回流過程中必須遵循嘅時間-溫度曲線。關鍵參數包括預熱、保溫、回流同冷卻速率同持續時間。遵循呢個曲線可以防止對陶瓷封裝造成熱衝擊，並確保可靠嘅焊點，而不損壞內部 LED 結構。

6.3 使用注意事項

概述咗一般處理同使用注意事項。呢啲包括警告唔好施加反向電壓、超過絕對最大額定值同使用不當嘅焊接技術。佢亦強調咗處理期間靜電放電（ESD）保護嘅重要性，即使器件內置高達 8kV 嘅 ESD 保護。

7. 包裝與訂購資料

產品以適合自動貼片機嘅帶狀包裝（Tape and Reel）供應。包裝資料詳細說明咗捲盤尺寸、帶寬、口袋間距同元件喺帶上嘅方向。零件編號結構（例如 ALFS1J-C010001H-AM）編碼咗特定屬性，例如系列、光通量同顏色嘅分級代碼，以及其他變體信息。訂購資料指導用戶喺下訂單時如何指定所需嘅分級組合。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

主要設計應用係汽車外部照明系統。呢個包括：
- 車頭燈（近光/遠光）：需要高光強同精確光束控制嘅地方。
- 日間行車燈（DRL）：需要高效率同可見度。
- 霧燈：需要喺惡劣天氣條件下良好嘅穿透力。
寬視角同高光通量使其適合用作主要光源同輔助照明功能。

8.2 設計考量

1. 熱管理：呢個係最關鍵嘅方面。PCB 必須有足夠嘅熱設計——使用厚銅層、熱通孔，同可能嘅外部散熱器——以盡可能降低散熱焊盤溫度（T_S）。請參考降額曲線以了解電流限制。
2. 驅動電流：雖然 LED 可以驅動至高達 1500mA，但喺典型 1000mA 或以下操作可以提供更好嘅光輸出、效率同熱負載平衡，從而增強長期可靠性。
3. 光學設計：120° 視角需要適當嘅二次光學元件（透鏡、反射器）來為特定應用（例如，車頭燈嘅聚焦光束）塑造光束。
4. 電氣設計：使用與正向電壓分級兼容嘅恆流 LED 驅動器。對於陣列，請考慮分級選擇同可能使用嘅電流平衡技術。

9. 技術比較與差異

與標準商用或工業 LED 相比，ALFS1J-C0 提供咗幾個對汽車應用至關重要嘅關鍵差異點：
- AEC-Q102 認證：呢個係汽車 LED 嘅強制性可靠性標準，涉及溫度循環、濕度、焊接耐熱性等嚴格測試。
- 陶瓷封裝：與塑膠封裝（例如 PPA、PCT）相比，喺高溫高濕下提供更好嘅熱性能同長期穩定性。
- 耐硫性（A1 級）：經過專門測試並保證能抵抗含硫氣體嘅腐蝕，呢個係汽車環境中常見嘅故障模式。
- 高 ESD 等級（8kV HBM）：喺處理同組裝期間提供更強嘅靜電放電保護。
- 擴展溫度範圍（-40°C 至 +125°C）：保證喺車輛遇到嘅極端溫度下運行。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以預期 Bin C7 嘅實際光輸出係幾多？
答：Bin C7 指定咗喺 I_F=1000mA 同 T_s=25°C 下測量時，光通量範圍為 425-450 lm。考慮到 ±8% 嘅測量公差，喺呢啲理想測試條件下，特定 LED 嘅實際測量值可能喺大約 391 lm 到 486 lm 之間。喺溫度較高嘅實際應用中，輸出會更低。

問：我點樣根據熱數據確定所需嘅散熱器？
答：你需要進行熱計算。關鍵參數係實際熱阻，R_{th JS real}（典型值 4.0 K/W）。呢個係從結點到焊點嘅熱阻。你必須加上從焊點到環境（通過 PCB、熱界面材料同散熱器）嘅熱阻來計算總 R_{th JA}。使用公式 T_J= T_A+ (R_{th JA}× 功耗），你可以確保 T_J保持喺 150°C 以下，最好留有一定安全餘量。降額曲線根據散熱焊盤溫度提供咗一個簡化嘅指南。

問：我可以用恆壓源驅動呢款 LED 嗎？
答：強烈唔建議。LED 係電流驅動器件。佢哋嘅正向電壓具有負溫度係數，並且每個單元都唔同（如電壓分級所示）。恆壓源可能導致熱失控：當 LED 升溫時，V_F下降，導致電流增加，從而產生更多熱量，進一步降低 V_F並增加電流，直至故障。請務必使用恆流驅動器或主動調節電流嘅電路。

11. 實用設計與使用案例

案例：設計日間行車燈（DRL）模組
一位設計師正為一輛私家車設計一個 DRL 模組。設計要求使用 6 個 LED 來達到所需嘅亮度同外形尺寸。
1. 分級選擇：為確保外觀均勻，設計師指定嚴格嘅顏色分級（例如，61M ± 1 步）同單一光通量分級（例如，C7）。佢哋亦可能指定嚴格嘅正向電壓分級（例如，1A），以改善簡單串聯配置中嘅電流分配。
2. 熱設計：模組將安裝喺狹小空間內。設計師使用具有 2oz 銅層嘅金屬基板 PCB（MCPCB）。進行熱模擬以確保喺最壞情況環境溫度（例如，車頭燈組件內部 85°C）下，散熱焊盤溫度唔超過 110°C。根據降額曲線，喺 T_S=110°C 時，允許使用全額 1500mA，但設計師選擇喺 1000mA 下驅動，以獲得更好嘅效能同壽命。
3. 電氣設計：6 個 LED 以串聯方式連接。喺 1000mA 下，總正向電壓約為 6 × 3.25V = 19.5V（典型值），但根據分級，範圍可能喺 ~17.4V 到 22.8V 之間。選擇咗一個升降壓恆流 LED 驅動器，以適應來自 12V 汽車電池系統（標稱 12V，但工作範圍 9V 至 16V）嘅呢個電壓範圍。
4. 光學設計：為每個 LED 設計咗一個二次光學元件（TIR 透鏡），將 120° 發射光準直成適合 DRL 標誌嘅受控水平扇形光束。

12. 原理簡介

ALFS1J-C0 係一款熒光粉轉換白光 LED。基本原理涉及一個半導體芯片（通常由氮化銦鎵 - InGaN 製成），當正向偏置時會發出藍光（電致發光）。呢啲藍光部分被沉積喺芯片上嘅摻鈰釔鋁石榴石（YAG:Ce）熒光粉層吸收。熒光粉將一部分藍色光子下轉換為更長嘅波長，主要喺黃色區域。剩餘藍光同轉換後黃光嘅混合物被人眼感知為白光。藍光同黃光嘅確切比例，以及其他熒光粉嘅加入，決定咗相關色溫（CCT）同顯色指數（CRI）。陶瓷封裝作為安裝芯片同熒光粉嘅堅固基板，同時作為高效嘅熱擴散器。

13. 發展趨勢

像 ALFS1J-C0 咁樣嘅汽車 LED 嘅發展遵循幾個清晰嘅行業趨勢：
1. 提高發光效率（lm/W）：芯片設計、熒光粉效率同封裝熱管理嘅持續改進，旨在以相同嘅電輸入功率提供更多光輸出，減少能耗同熱負載。
2. 更高功率密度同小型化：推動從更小嘅封裝尺寸實現更高光通量，從而實現更緊湊同更具風格嘅照明設計。
3. 改善顏色一致性同穩定性：熒光粉技術同分級工藝嘅進步帶來更嚴格嘅顏色公差，並減少隨溫度同壽命嘅顏色偏移。
4. 增強可靠性同穩健性：像 AEC-Q102 咁樣嘅標準不斷發展，並增加新測試以應對現實世界嘅故障模式，例如耐硫性，已成為關鍵要求。
5. 集成化同智能照明：未來指向集成模組，將 LED、驅動器、傳感器同通信接口結合喺一齊，用於自適應前照燈系統（AFS）同通過光進行通信（Li-Fi 或 V2X 信令）。
6. 專用光譜：為特定目的優化光譜嘅開發，例如改善霧中可見度或減少對迎面而來車輛嘅眩光，係一個活躍嘅研究領域。