目錄
- 1. 產品概述
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 光學與電氣特性
- 2.2 熱性能與絕對最大額定值
- 3. 分級系統說明
- 3.1 光通量分級
- 3.2 順向電壓分級
- 3.3 色座標分級 (冷白光)
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (IV 曲線)
- 4.2 相對光通量 vs. 順向電流
- 4.3 熱性能圖表
- 4.4 順向電流降額與脈衝處理能力
- 5. 機械結構、封裝與組裝資訊
- 5.1 機械尺寸與焊墊設計
- 5.2 迴焊溫度曲線與注意事項
- 5.3 包裝資訊
- 6. 應用指南與設計考量
- 6.1 目標應用
- 6.2 關鍵設計考量
- 7. 技術比較與差異化
- 8. 常見問題 (基於技術參數)
- 9. 運作原理與趨勢
- 9.1 基本運作原理
- 9.2 產業趨勢
1. 產品概述
ALFS1G-C0 系列是一款專為嚴苛汽車照明應用所設計的高性能表面黏著 LED 元件。此元件採用堅固的陶瓷封裝，提供卓越的熱管理與可靠性，這對於車輛中惡劣的運作環境至關重要。其主要設計重點在於提供高光輸出，並在寬廣的溫度範圍內保持一致的性能，使其成為安全關鍵外部照明功能的理想選擇。
此 LED 的核心優勢包括：在 1000mA 驅動電流下，典型光通量高達 400 流明；寬廣的 120 度視角，提供優異的光分佈；以及符合嚴格的汽車產業標準。它特別針對汽車外部照明市場，應用於對耐用性、壽命和性能穩定性有絕對要求的場合。
2. 深入技術參數分析
2.1 光學與電氣特性
關鍵運作參數定義了 LED 的性能範圍。順向電流 (IF) 的典型工作點為 1000mA，最小值為 50mA，絕對最大額定值為 1500mA。不建議在低於 50mA 的電流下運作。光通量 (Φv) 在 1000mA 驅動下，於焊墊溫度 25°C 時量測，其規格為 360 lm (最小)、400 lm (典型) 和 500 lm (最大)，量測公差為 ±8%。
順向電壓 (VF) 範圍從 2.90V 到 3.80V，在 1000mA 下的典型值為 3.30V (±0.05V 公差)。此參數對於驅動器設計和功率耗散計算至關重要。冷白光版本的相關色溫 (CCT) 在典型條件下範圍為 5180K 至 6893K。
2.2 熱性能與絕對最大額定值
熱管理對於 LED 壽命至關重要。從接面到焊點的熱阻 (RthJS) 有兩個指定值：實際條件下為 4.0 K/W (典型) / 4.4 K/W (最大)；電氣量測條件下為 3.0 K/W (典型) / 3.4 K/W (最大)。最大允許接面溫度 (TJ) 為 150°C。
絕對最大額定值定義了可能導致永久損壞的極限。這些包括最大功率耗散 (Pd) 5700 mW、工作溫度範圍 (Topr) -40°C 至 +125°C，以及儲存溫度範圍 (Tstg) -40°C 至 +125°C。此元件可承受高達 8 kV 的 ESD (HBM) 以及 260°C 的迴焊溫度。
3. 分級系統說明
為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。
3.1 光通量分級
對於冷白光版本，光通量分級定義為 C4 到 C9 組。每個分級涵蓋特定的通量範圍，例如，C5 分級涵蓋 380-400 lm，C6 分級涵蓋 400-425 lm，所有量測均在典型順向電流下以 25ms 脈衝進行。這讓設計師能為其應用選擇所需亮度輸出的 LED。
3.2 順向電壓分級
順向電壓分為三組：1A (2.90V - 3.20V)、1B (3.20V - 3.50V) 和 1C (3.50V - 3.80V)。依電壓分級有助於設計更一致的驅動電路，並管理陣列中多個 LED 的熱負載。
3.3 色座標分級 (冷白光)
顏色特性使用 CIE 1931 色度座標 (x, y) 定義。規格書提供了冷白光 LED 的詳細分級結構圖和表格。分級以代碼表示，如 64A、64B、60A 等，每個代碼代表 CIE 圖表上一個特定的四邊形區域。例如，分級 64A 涵蓋的座標範圍由 (0.3109, 0.3382)、(0.3161, 0.3432)、(0.3169, 0.3353) 和 (0.3120, 0.3306) 所定義的邊界內，對應於一個相關色溫參考範圍。這種精確的分級確保了緊密的顏色一致性，這對於汽車照明中多個光源之間的顏色匹配非常重要。
4. 性能曲線分析
提供的圖表深入展示了 LED 在各種條件下的行為。
4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (IV 曲線)
圖表顯示了典型的 LED 非線性關係。順向電壓隨電流增加而增加，在極低電流時約為 2.7V，在最大額定電流 1500mA 時達到約 3.5V。此曲線對於選擇適當的限流驅動器拓撲至關重要。
4.2 相對光通量 vs. 順向電流
光輸出隨電流呈次線性增加。雖然輸出從 50mA 到 1000mA 顯著增加，但當電流接近最大額定值時，相對增加量會減少，這表明在較高電流下由於熱負載增加導致發光效率降低。
4.3 熱性能圖表
相對光通量 vs. 接面溫度圖表展示了熱淬滅現象。當接面溫度從 -40°C 上升到 150°C 時，相對光通量會下降。在 100°C 時，輸出約為 25°C 時值的 85-90%，這凸顯了在高功率應用中有效散熱的關鍵需求。
相對順向電壓 vs. 接面溫度圖表顯示 VF隨溫度升高而線性下降（負溫度係數），這是半導體能隙變化的特性。此特性有時可用於間接溫度監測。
色度偏移圖表顯示，順向電流和接面溫度都會導致 CIE x 和 y 座標發生微小但可量測的偏移。在對顏色要求嚴格的應用中必須考慮這些偏移。
4.4 順向電流降額與脈衝處理能力
順向電流降額曲線對於可靠性設計至關重要。它規定了最大允許連續順向電流與焊墊溫度 (TS) 的函數關係。例如，在 TS為 110°C 時，最大 IF為 1500mA。在最大允許 TS為 125°C 時，最大 IF需降額至 1200mA。必須在此曲線範圍內運作，以防止過熱和過早失效。
脈衝處理能力圖表顯示，對於非常短的脈衝持續時間（例如，微秒到毫秒），LED 可以承受遠高於直流最大額定值的電流，且適用於各種工作週期。這與有時用於感測或通訊的脈衝運作方案相關。
5. 機械結構、封裝與組裝資訊
5.1 機械尺寸與焊墊設計
此 LED 採用表面黏著陶瓷封裝。雖然摘要中未提供確切尺寸，但規格書包含專用章節，提供機械尺寸圖和建議焊接焊墊佈局。遵循建議的焊墊幾何形狀對於實現可靠的焊點、將熱量適當傳導至 PCB 以及確保機械穩定性至關重要。
5.2 迴焊溫度曲線與注意事項
提供了特定的迴焊溫度曲線，其峰值溫度額定值為 260°C。遵循此曲線對於避免 LED 封裝或內部晶片貼合材料受到熱損壞至關重要。使用注意事項部分可能包含重要的操作、儲存和組裝指南，以防止 ESD 損壞、吸濕（MSL 2）和機械應力。
5.3 包裝資訊
包裝資訊部分詳細說明了 LED 的供應方式（例如，捲帶包裝規格），這是自動化組裝過程所必需的。
6. 應用指南與設計考量
6.1 目標應用
列出的主要應用均為汽車外部照明：頭燈（遠光燈、近光燈）、日間行車燈 (DRL) 和霧燈。這些應用要求高可靠性、寬廣的工作溫度耐受度，以及對振動和濕度等環境因素的穩健性能。
6.2 關鍵設計考量
- 熱設計：陶瓷封裝的低 RthJS是有益的，但必須建立從焊墊到系統散熱器（例如，金屬核心 PCB 或主動冷卻）的高性能熱路徑，以保持低接面溫度，特別是在高電流驅動時。請使用降額曲線作為設計限制。
- 驅動電路：需要恆流驅動器以確保穩定的光輸出並防止熱失控。驅動器必須設計成能適應順向電壓分級範圍，並提供高達 1500mA 的必要電流。
- 光學設計：120° 視角適合創造寬廣、均勻的照明圖案。需要次級光學元件（透鏡、反射器）來為特定應用（如頭燈截止線或 DRL 特徵）塑造光束。
- 環境穩健性：產品註明符合硫磺穩健性 (Class A1)、無鹵素以及 RoHS/REACH 標準，這對於汽車和其他受監管的產業至關重要。設計師應確保整個組裝（PCB、焊料、保護塗層）符合互補的標準。
7. 技術比較與差異化
雖然規格書中沒有與其他產品的直接比較，但可以推斷出此 LED 的關鍵差異化因素。結合陶瓷封裝（相較於塑膠封裝，具有更優異的熱性能和可靠性）、AEC-Q102 認證（車規級可靠性測試）、標準 1000mA 驅動電流下的高光通量，以及針對通量和顏色的詳細分級，使此元件定位於汽車照明的高可靠性領域。其 8kV ESD 等級和抗硫性進一步增強了其對惡劣環境的適用性。
8. 常見問題 (基於技術參數)
問：我可以連續以 1500mA 驅動此 LED 嗎？
答：僅當您能根據降額曲線，保證焊墊溫度 (TS) 等於或低於 110°C 時才可以。在較高的焊墊溫度下，必須降低電流。為了可靠的長期運作，建議設計為 1000mA 或更低的典型電流。
問：MSL 2 是什麼意思？
答：濕度敏感等級 2。這意味著封裝後的 LED 可以在乾燥環境（<60% RH）中儲存長達一年。在進行迴焊之前，如果封裝暴露在環境條件下的時間超過其車間壽命，則必須進行烘烤以去除濕氣，以防止在迴焊過程中發生爆米花損壞。
問：我該如何解讀像 64A 或 60B 這樣的顏色分級代碼？
答：這些是 CIE 色度圖上特定區域的代碼。您必須將分級代碼與提供的表格和圖表進行交叉對照，以找出 LED 顏色將落在哪個確切的 CIE x,y 座標四邊形內。這確保了使用多個 LED 時的顏色一致性。
問：為什麼有 50mA 的最小電流？
答：在極低電流下運作可能導致不穩定或不均勻的光發射。指定的最小值確保 LED 在其性能特性的穩定區域內運作。
9. 運作原理與趨勢
9.1 基本運作原理
這是一種固態發光二極體。當施加超過其能隙電壓的順向電壓時，電子和電洞在主動半導體區域內復合，以光子（光）的形式釋放能量。半導體層的特定材料和結構決定了發射光的波長（顏色）。陶瓷封裝主要作為堅固的機械外殼，並且關鍵的是，作為一個高效的熱傳導通道，將半導體接面處產生的熱量（由於非輻射復合和電阻）傳導至 PCB 和散熱器。
9.2 產業趨勢
像 ALFS1G-C0 這樣的 LED 的發展反映了汽車照明的關鍵趨勢：從傳統的鹵素燈和 HID 光源轉向全固態 LED 照明，以實現更高的效率、更長的使用壽命和設計靈活性。產業持續推動更高的發光效率（每瓦更多流明）、改進的熱管理封裝（如先進陶瓷）、更嚴格的顏色和光通量分級以獲得更好的均勻性，以及增強可靠性標準（AEC-Q102、抗硫性），以滿足汽車系統 10-15 年使用壽命的期望。此外，將多種功能（例如，自適應駕駛光束）整合到緊湊的 LED 模組中是一個日益增長的趨勢。
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 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，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，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
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點亮所需的最小電壓，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正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，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） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，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），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晶片內部的實際工作溫度。 | 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的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 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 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
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，確保顏色落在極小範圍內。 | 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，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
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 | 在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的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |