目錄
- 1. 產品概覽
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 光度與電氣特性
- 2.2 絕對最大額定值
- 2.3 熱特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 光通量分級
- 3.2 正向電壓分級
- 3.3 顏色(色度)分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 波長特性
- 4.2 正向電流 vs. 正向電壓(IV曲線)
- 4.3 相對光通量 vs. 正向電流
- 4.4 溫度依賴性圖表
- 4.5 正向電流降額曲線
- 5. 機械與封裝信息
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 推薦焊接焊盤
- 6.2 回流焊溫度曲線
- 7. 包裝與訂購信息
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考慮因素
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題解答(基於技術參數)
- 11. 實際設計與使用案例
- 12. 工作原理簡介
- 13. 技術趨勢
1. 產品概覽
ALFS2H-C010001H-AM 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。佢採用咗堅固嘅陶瓷封裝,喺惡劣環境下提供卓越嘅熱管理同可靠性。當驅動電流為1000毫安時,呢款器件能夠輸出典型值900流明嘅光通量,非常適合高強度照明功能。
佢嘅核心優勢包括符合嚴格嘅汽車分立光電器件AEC-Q102認證標準,確保喺汽車環境中嘅性能同壽命。佢仲具備硫磺耐受性(A1級),能夠抵抗腐蝕性大氣,並且符合RoHS、REACH同無鹵素等主要環保法規要求。
主要目標市場係汽車行業,特別係對高亮度、可靠性同緊湊外形尺寸有嚴格要求嘅外部照明模組。
2. 深入技術參數分析
2.1 光度與電氣特性
關鍵工作參數喺標準測試條件下定義,即正向電流(IF)為1000毫安。典型光通量(Φv)為900流明,指定最小值為800流明,最大值為1000流明,測量公差為±8%。典型正向電壓(VF)為6.60伏特,範圍由最低5.80伏特到最高7.60伏特,測量公差為±0.05伏特。視角為寬廣嘅120度,提供適合各種光學設計嘅寬廣發光模式。
2.2 絕對最大額定值
呢啲額定值定義咗可能導致永久損壞嘅應力極限。絕對最大正向電流為1500毫安。最大功耗為11.4瓦。器件可以喺-40°C至+125°C嘅溫度範圍內工作同儲存,最高結溫(TJ)為150°C。佢唔係為反向電壓操作而設計。ESD敏感度(人體模型)額定值高達8千伏,回流焊期間最高焊接溫度為260°C。
2.3 熱特性
有效嘅熱管理對於LED性能同壽命至關重要。由結點到焊點嘅熱阻(Rth JS)有兩種指定方式:實際熱阻典型值為3.1 K/W(最大3.5 K/W),而電學方法得出嘅典型值為2.1 K/W(最大2.5 K/W)。呢個參數對於計算工作時嘅結溫同設計合適嘅散熱器非常重要。
3. 分級系統說明
為確保生產一致性,LED會根據關鍵性能參數進行分級。
3.1 光通量分級
光通量喺D組內分級。可用嘅級別包括:D6(800-850流明)、D7(850-900流明)、D8(900-950流明)同D9(950-1000流明)。咁樣設計師就可以為其應用選擇特定亮度範圍嘅LED。
3.2 正向電壓分級
正向電壓分級有助於驅動器設計同多LED陣列中嘅電流匹配。級別包括:2A(5.80V - 6.40V)、2B(6.40V - 7.00V)同2C(7.00V - 7.60V)。
3.3 顏色(色度)分級
呢款LED提供冷白色溫。規格書提供咗色度圖,其中特定分級坐標由其CIE x同y值定義。例如分級包括63M、61M、58M、56M、65L、65H、61L同61H,每個分級覆蓋CIE 1931色彩空間中一個細小嘅定義區域,以確保顏色一致性。色度坐標嘅測量公差為±0.005。
4. 性能曲線分析
規格書包含多個圖表,說明器件喺唔同工作條件下嘅行為。
4.1 波長特性
相對光譜分佈圖顯示LED嘅發射光譜,峰值喺藍色區域,並利用熒光粉產生白光。呢條曲線嘅形狀決定咗顯色指數(CRI)同相關色溫(CCT)。
4.2 正向電流 vs. 正向電壓(IV曲線)
呢個圖表顯示正向電流同正向電壓之間嘅指數關係。對於選擇合適嘅驅動器拓撲(恆流 vs. 恆壓)同理解LED嘅動態電阻至關重要。
4.3 相對光通量 vs. 正向電流
呢條曲線表明光輸出隨電流增加而增加,但並非線性關係。有助於確定平衡效率同光輸出嘅最佳驅動電流。
4.4 溫度依賴性圖表
幾個圖表顯示溫度對性能嘅影響:
- 相對正向電壓 vs. 結溫:正向電壓通常隨溫度升高而降低,可用於間接溫度監測。
- 相對光通量 vs. 結溫:光輸出隨結溫升高而降低,凸顯熱管理嘅重要性。
- 色度偏移 vs. 結溫:色度坐標(CIE x, y)隨溫度而變化,對於需要穩定顏色輸出嘅應用至關重要。
- 色度偏移 vs. 正向電流:顏色亦會隨驅動電流而輕微偏移。
4.5 正向電流降額曲線
呢個係可靠設計中最關鍵嘅圖表之一。佢顯示最大允許正向電流作為焊盤溫度(TS)嘅函數。例如,喺焊盤溫度110°C時,最大電流為1500毫安,但喺125°C時,會降額至1200毫安。器件唔應該喺低於50毫安嘅電流下工作。呢條曲線對於確保喺所有工作條件下結溫唔超過其最大額定值至關重要。
5. 機械與封裝信息
呢款LED採用表面貼裝器件(SMD)陶瓷封裝。雖然摘要中未提供確切尺寸,但規格書包含專門嘅機械尺寸部分(第7節),其中會有詳細圖紙,標明長度、寬度、高度同引腳/焊盤位置。相比塑膠封裝,陶瓷封裝提供更優異嘅導熱性,有助於LED晶片散熱。
6. 焊接與組裝指南
6.1 推薦焊接焊盤
第8節提供咗PCB設計嘅推薦焊盤圖形(封裝佔位)。遵循呢個建議可確保形成良好嘅焊點、與PCB有良好嘅熱連接以利散熱,並防止立碑或其他組裝缺陷。
6.2 回流焊溫度曲線
第9節詳細說明咗推薦嘅回流焊溫度曲線。遵循呢個曲線,根據絕對最大額定值,峰值溫度唔超過260°C,對於防止損壞LED封裝、內部晶粒或鍵合線至關重要。該曲線通常包括預熱、保溫、回流同冷卻階段,有特定嘅時間同溫度限制。
7. 包裝與訂購信息
第10節(包裝信息)詳細說明LED嘅供應方式,可能係適合自動貼片機嘅捲帶包裝。第6節(訂購信息)同第5節(零件編號)解釋咗零件編號結構,其中可能編碼咗光通量級別、電壓級別同顏色級別等信息,允許精確選擇器件特性。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
如所列,呢款LED專為汽車外部照明而設計,包括:
- 頭燈:可用於近光燈、遠光燈或自適應遠光燈系統,通常以陣列形式使用。
- 日間行車燈(DRL):需要高可見度同可靠性。
- 霧燈:要求喺潮濕同腐蝕性條件下具有強勁性能。
8.2 設計考慮因素
- 熱設計:高功耗需要從焊盤到散熱器嘅有效熱路徑。必須根據熱阻(Rth JS)同降額曲線,仔細設計PCB材料(例如金屬基板PCB)、銅箔面積同可能嘅外部散熱器。
- 電氣設計:穩定操作必須使用恆流驅動器。驅動器必須能夠提供高達1500毫安嘅電流,並承受所選級別嘅正向電壓範圍。考慮浪湧電流保護。
- 光學設計:120度視角需要二次光學器件(透鏡、反射器)來塑造光束,以適應頭燈或DRL等特定應用。
- 環境穩健性:雖然LED本身具有耐硫性並符合AEC-Q102認證,但整個模組(PCB、連接器、密封件)必須針對汽車環境應力(熱循環、濕度、振動)進行設計。
9. 技術比較與差異化
與標準商用級LED相比,ALFS2H-C010001H-AM嘅關鍵差異在於其汽車級認證(AEC-Q102)同硫磺耐受性(A1級)。呢啲通常唔係消費電子產品所需,但對於惡劣嘅引擎艙同汽車外部環境至關重要。與非汽車高功率LED中使用嘅許多塑膠SMD封裝相比,陶瓷封裝仲提供更好嘅長期可靠性同更高嘅最高結溫。
10. 常見問題解答(基於技術參數)
問:呢款LED嘅最小驅動電流係幾多?
答:規格書指定最小正向電流為50毫安。唔建議喺低於此電流下操作(如降額曲線所示)。
問:點樣確定我應用中嘅結溫?
答:結溫(TJ)可以使用以下公式估算:TJ= TS+ (Rth JS× PD),其中TS係測量到嘅焊盤溫度,Rth JS係熱阻,PD係功耗(VF× IF)。
問:我可以用恆壓源驅動呢款LED嗎?
答:唔可以。LED係電流驅動器件。由於指數型IV特性同VF嘅負溫度係數,恆壓源會導致電流失控,很可能損壞LED。務必使用恆流驅動器。
問:硫磺耐受性A1級係咩意思?
答:佢表示LED對含硫大氣嘅抵抗能力。A1級係行業測試(例如ASTM B809)中定義嘅特定性能等級,器件喺暴露後無明顯性能退化,適合用於高硫污染環境。
11. 實際設計與使用案例
案例:設計一個DRL模組
一位設計師正在創建一個日間行車燈模組。佢哋選擇ALFS2H-C010001H-AM,因為其高亮度同汽車級血統。佢哋從光通量級別D8(900-950流明)同電壓級別2B(6.4-7.0伏特)中選擇LED,以確保亮度一致並簡化驅動器設計。佢哋設計咗一塊金屬基板PCB,利用大面積銅箔作為散熱器。使用降額曲線,佢哋計算出喺其熱設計下,喺最熱環境條件下焊盤溫度將穩定喺85°C。喺呢個焊盤溫度下,降額曲線允許使用全額1000毫安驅動電流。佢哋選擇一個額定輸出為1000毫安嘅恆流驅動器,其電壓適應範圍覆蓋所選級別嘅最大VF加上餘量。二次光學器件經過設計,以滿足DRL嘅特定光束模式同光度要求。
12. 工作原理簡介
呢款LED係一種基於半導體晶片嘅固態光源,通常採用氮化銦鎵(InGaN)製造藍光發射區。當施加超過二極體帶隙嘅正向電壓時,電子同空穴喺有源區內複合,以光子(光)形式釋放能量——呢個過程稱為電致發光。主要發射光喺藍色光譜。為產生白光,一部分藍光被熒光粉塗層(例如YAG:Ce)吸收,然後重新發射出更寬光譜嘅光,主要喺黃色範圍。剩餘藍光同熒光粉轉換嘅黃光混合,被人眼感知為白光。藍光同黃光嘅確切比例決定咗相關色溫(CCT)。
13. 技術趨勢
汽車LED照明嘅趨勢係朝向更高嘅發光效率(每瓦更多流明),從而實現更亮嘅燈光或更低嘅功耗同熱負荷。同時亦推動更細封裝尺寸同更高功率密度,需要更好嘅熱管理解決方案。自適應遠光燈(ADB)同像素化頭燈等高級功能正推動喺單一封裝內集成多個可獨立尋址嘅LED晶片。此外,顏色可調LED同激光正被探索用於專門嘅信號同造型應用。底層技術喺晶片效率、高溫下熒光粉穩定性同封裝可靠性方面持續改進。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 點解重要 |
|---|---|---|---|
| 光效(Luminous Efficacy) | lm/W(流明/瓦) | 每瓦電能發出嘅光通量,越高越慳電。 | 直接決定燈具嘅能效等級同電費成本。 |
| 光通量(Luminous Flux) | lm(流明) | 光源發出嘅總光量,俗稱"光亮度"。 | 決定燈具夠唔夠光。 |
| 發光角度(Viewing Angle) | °(度),例如120° | 光強降至一半時嘅角度,決定光束闊窄。 | 影響光照範圍同均勻度。 |
| 色溫(CCT) | K(開爾文),例如2700K/6500K | 光嘅顏色冷暖,低值偏黃/暖,高值偏白/冷。 | 決定照明氣氛同適用場景。 |
| 顯色指數(CRI / Ra) | 無單位,0–100 | 光源還原物體真實顏色嘅能力,Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性,用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差(SDCM) | 麥克亞當橢圓步數,例如"5-step" | 顏色一致性嘅量化指標,步數越細顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色冇差異。 |
| 主波長(Dominant Wavelength) | nm(納米),例如620nm(紅) | 彩色LED顏色對應嘅波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED嘅色相。 |
| 光譜分佈(Spectral Distribution) | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出嘅光喺各波長嘅強度分佈。 | 影響顯色性同顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓(Forward Voltage) | Vf | LED點亮所需嘅最小電壓,類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf,多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流(Forward Current) | If | 使LED正常發光嘅電流值。 | 常採用恆流驅動,電流決定亮度同壽命。 |
| 最大脈衝電流(Pulse Current) | Ifp | 短時間內可承受嘅峰值電流,用於調光或閃光。 | 脈衝寬度同佔空比需嚴格控制,否則過熱損壞。 |
| 反向電壓(Reverse Voltage) | Vr | LED能承受嘅最大反向電壓,超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻(Thermal Resistance) | Rth(°C/W) | 熱量從芯片傳到焊點嘅阻力,值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計,否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受(ESD Immunity) | V(HBM),例如1000V | 抗靜電打擊能力,值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施,尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫(Junction Temperature) | Tj(°C) | LED芯片內部嘅實際工作溫度。 | 每降低10°C,壽命可能延長一倍;過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰(Lumen Depreciation) | L70 / L80(小時) | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED嘅"使用壽命"。 |
| 流明維持率(Lumen Maintenance) | %(例如70%) | 使用一段時間後剩餘亮度嘅百分比。 | 表徵長期使用後嘅亮度保持能力。 |
| 色漂移(Color Shift) | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色嘅變化程度。 | 影響照明場景嘅顏色一致性。 |
| 熱老化(Thermal Aging) | 材料性能下降 | 因長期高溫導致嘅封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護芯片並提供光學、熱學介面嘅外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低;陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 芯片結構 | 正裝、倒裝(Flip Chip) | 芯片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高,適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、硅酸鹽、氮化物 | 覆蓋喺藍光芯片上,部分轉化為黃/紅光,混合成白光。 | 唔同螢光粉影響光效、色溫同顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面嘅光學結構,控制光線分佈。 | 決定發光角度同配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼例如 2G、2H | 按亮度高低分組,每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼例如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配,提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組,確保顏色落喺極細範圍內。 | 保證顏色一致性,避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組,每組有對應嘅坐標範圍。 | 滿足唔同場景嘅色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 喺恆溫條件下長期點亮,記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命(結合TM-21)。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下嘅壽命。 | 提供科學嘅壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認嘅測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質(例如鉛、汞)。 | 進入國際市場嘅准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品嘅能效同性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目,提升市場競爭力。 |