ALFS3BD-C010001L1-AM LED 規格書 - SMD 陶瓷封裝 - 960流明 @ 1000毫安 - 5850K 冷白光 - 120° 視角 - 繁體中文技術文件

ALFS3BD-C010001L1-AM是一款專為嚴苛車用照明應用設計的高性能表面黏著LED。它採用陶瓷封裝，以實現卓越的散熱管理與可靠性。此元件旨在滿足汽車產業的嚴格要求，包括AEC-Q102認證，使其適用於惡劣的環境條件。其主要應用包括外部照明系統，例如頭燈、日間行車燈（DRL）與霧燈。

ALFS3BD-C010001L1-AM是一款專為嚴苛車用照明應用設計的高性能表面黏著LED。它採用陶瓷封裝，以實現卓越的散熱管理與可靠性。此元件旨在滿足汽車產業的嚴格要求，包括AEC-Q102認證，使其適用於惡劣的環境條件。其主要應用包括外部照明系統，例如頭燈、日間行車燈（DRL）與霧燈。

1.1 核心優勢

• 高光輸出：在1000毫安驅動電流下，典型光通量可達960流明，能實現明亮且高效的照明解決方案。
• 強健的熱性能：陶瓷基板提供優異的散熱能力，典型熱阻（接面至焊點）為2.3 K/W，有助於長期穩定性與光通量維持。
• 車規級可靠性：依據AEC-Q102標準認證，確保在汽車溫度範圍（-40°C至+125°C）與振動條件下的性能。
• 環保合規：產品符合RoHS、REACH及無鹵素要求（Br<900ppm，Cl<900ppm，Br+Cl<1500ppm）。
• 寬廣視角：120度視角提供寬廣且均勻的光線分佈。

2. 技術參數深度解析

本節針對規格書中關鍵的電氣、光學與熱參數，提供詳細且客觀的分析。

2.1 光學與電氣特性

LED的性能是在特定測試條件下進行表徵，通常是在焊點溫度（Ts）為25°C且順向電流（IF）為1000毫安時。

• 光通量（Φv）：典型值為960流明，最小值為800流明，最大值為1100流明。量測公差為±8%。請務必注意，此光通量是在Ts=25°C下量測；在實際較高的工作溫度下，光通量將會降低。
• 順向電壓（VF）：範圍從最小值8.7V到最大值11.25V，在1000毫安時典型值為10V。順向電壓分級結構（3A、3B、3C組）有助於設計師為多LED陣列選擇具有一致電氣特性的LED。
• 順向電流（IF）：絕對最大額定值為1500毫安。建議工作電流最高為1000毫安，但必須根據焊點溫度進行降額，如降額曲線所示。
• 色溫（K）：典型相關色溫（CCT）為5850K，歸類為冷白光。分級結構顯示範圍約從5180K至6680K，可根據應用特定的顏色需求進行選擇。
• 視角（ψ）：定義為120度，即發光強度為峰值一半時的全角（ψ = 2φ，其中φ為半角）。

2.2 絕對最大額定值與熱特性

超出這些限制操作可能會對元件造成永久性損壞。

• 接面溫度（Tj）：最大允許接面溫度為150°C。將Tj維持在此限制以下，對於可靠性與使用壽命至關重要。
• 功率耗散（Pd）：額定值為16900毫瓦。這是基於熱限制的理論最大值；實際可用功率由降額曲線決定。
• 熱阻（RthJS）：提供了兩個數值：RthJS_real（典型值2.3 K/W）與RthJS_el（典型值1.6 K/W）。"real"值是在實際工作條件（1000毫安）下量測，而"el"值則是以低感測電流進行量測。進行熱設計時，應使用RthJS_real值以準確估算接面溫度。
• 靜電放電敏感度：此元件可承受高達8KV的靜電放電（人體放電模型，R=1.5kΩ，C=100pF），表示其具有良好內建保護，但仍需謹慎的處理程序。

3. 分級系統說明

為確保光輸出與顏色的一致性，LED會根據關鍵參數進行分級篩選。

3.1 光通量分級

對於冷白光組別，光通量分為五個等級（E1至E5），每個等級涵蓋60流明的範圍（例如，E3：920-980流明）。典型產品（960流明）屬於E3或E4等級。規格書會標明此料號可提供的特定等級。

3.2 順向電壓分級

順向電壓分為三個等級：3A（8.7V - 9.55V）、3B（9.55V - 10.40V）與3C（10.40V - 11.25V）。在並聯配置中，從相同電壓等級選擇LED對於電流平衡非常重要。

3.3 顏色分級（色度）

顏色分級結構定義於CIE 1931色度圖上。提供的圖表顯示了白光LED的ECE（歐洲經濟委員會）分級結構，目標5850K點位於特定的四邊形區域內（例如，可能在56或60系列等級內）。此料號的確切等級代碼由其相對於此結構的CIE x與y座標定義。

4. 性能曲線分析

規格書中的圖表提供了LED在不同條件下行為的關鍵洞察。

4.1 IV曲線與相對光通量

順向電流 vs. 順向電壓曲線顯示非線性關係。電壓隨電流增加而上升，設計師在設計驅動電路時必須考慮此點。相對光通量 vs. 順向電流曲線呈次線性；增加電流所獲得的光輸出回報遞減，同時產生顯著更多的熱量。在1000毫安下操作似乎是輸出與效率之間的良好折衷。順向電流 vs. 順向電壓曲線顯示非線性關係。電壓隨電流增加而上升，設計師在設計驅動電路時必須考慮此點。相對光通量 vs. 順向電流曲線呈次線性；增加電流所獲得的光輸出回報遞減，同時產生顯著更多的熱量。在1000毫安下操作似乎是輸出與效率之間的良好折衷。

4.2 溫度依存性

相對光通量 vs. 接面溫度圖表至關重要。光通量隨接面溫度上升而降低。在100°C時，相對光通量僅約為25°C時的85%。這凸顯了在最終應用中有效熱管理系統的重要性。相對順向電壓 vs. 接面溫度曲線顯示負溫度係數，VF隨溫度升高而線性下降。此特性有時可用於溫度感測。相對光通量 vs. 接面溫度圖表至關重要。光通量隨接面溫度上升而降低。在100°C時，相對光通量僅約為25°C時的85%。這凸顯了在最終應用中有效熱管理系統的重要性。相對順向電壓 vs. 接面溫度曲線顯示負溫度係數，VF隨溫度升高而線性下降。此特性有時可用於溫度感測。

4.3 光譜分佈與色度偏移

相對光譜分佈圖顯示在藍色波長區域（約450奈米）有一個峰值，並伴隨寬廣的螢光粉轉換黃色發射，這是使用藍光晶片的典型白光LED特徵。色度座標 vs. 順向電流與色度座標 vs. 接面溫度圖表顯示極小的偏移（Δx，Δy < 0.02），表示在工作條件下具有良好的顏色穩定性，這對於要求顏色一致性的車用照明至關重要。相對光譜分佈圖顯示在藍色波長區域（約450奈米）有一個峰值，並伴隨寬廣的螢光粉轉換黃色發射，這是使用藍光晶片的典型白光LED特徵。色度座標 vs. 順向電流與vs. 接面溫度圖表顯示極小的偏移（Δx，Δy < 0.02），表示在工作條件下具有良好的顏色穩定性，這對於要求顏色一致性的車用照明至關重要。

4.4 順向電流降額曲線

這可說是系統設計中最重要的圖表。它定義了最大允許順向電流與焊點溫度（Ts）的函數關係。例如：

• 在Ts = 25°C時，IF可為1500毫安（絕對最大值）。
• 在Ts = 103°C時，IF必須降低至1500毫安（曲線的第一個點）。
• 在Ts = 125°C（最高工作溫度）時，IF必須降額至約823毫安。

5. 機械與封裝資訊

此LED採用表面黏著元件（SMD）陶瓷封裝。具體的機械尺寸，包括長度、寬度、高度與焊墊位置，詳載於機械尺寸圖中（此處未完整擷取但已參考）。封裝設計與自動取放及迴焊製程相容。提供了建議焊接焊墊佈局，以確保形成適當的焊點，並使LED的散熱焊墊至PCB的熱傳導達到最佳化。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

規格書指定了峰值溫度為260°C的迴焊溫度曲線。這是標準的無鉛（Pb-free）迴焊要求。該曲線將包括預熱、均熱、迴焊與冷卻區域，並有特定的時間與溫度限制，以防止熱衝擊並確保可靠的焊點，同時不損壞LED封裝或內部材料（其濕度敏感等級，MSL，為2級）。

6.2 使用注意事項

• 靜電放電防護：儘管額定值為8KV HBM，在處理與組裝過程中仍應遵循標準的ESD預防措施。
• 電流控制：LED必須由恆流源驅動，而非恆壓源，以防止熱失控。
• 熱管理：必須設計從LED焊點到系統散熱片的適當熱路徑，以將接面溫度維持在安全限度內，並達到額定性能與使用壽命。
• 抗硫性：規格書提及抗硫性，表示對含硫環境具有一定抵抗力，但在高度腐蝕性的大氣中，可能需要額外的披覆塗層。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

• 頭燈（近光/遠光）：需要精確的光學控制。此LED的高光通量與小光源尺寸，使其適用於投射式或反射式頭燈系統。
• 日間行車燈（DRL）：需要高效率與可靠性。LED的輸出與寬廣視角，對於創造獨特的DRL識別特徵具有優勢。
• 霧燈：需要寬廣、平坦的光束模式。120°視角為設計用於穿透霧氣的光學元件提供了良好的起點。

7.2 設計考量

• 光學設計：幾乎總是需要二次光學元件（透鏡、反射器）來將原始的LED發光塑形為符合車用照明標準（SAE、ECE）的規範化光束模式。
• 電氣設計：使用能夠提供高達1000毫安（或基於熱分析降額後的電流）且順從電壓高於LED串最大VF的恆流LED驅動器。對於DRL/位置燈應用，考慮調光功能（PWM）。
• 熱設計：這至關重要。使用金屬核心PCB（MCPCB）或標準FR4 PCB，並在LED的散熱焊墊下方設置熱導孔，連接至大面積銅面或外部散熱片。執行熱模擬以預測在最惡劣環境條件下的焊點溫度（Ts）。
• 等級選擇：對於需要均勻外觀的應用（例如，DRL燈條中的多個LED），應指定嚴格的光通量與色度座標等級。

8. 常見問題（基於技術參數）

8.1 為何我的原型LED無法達到960流明？

960流明的額定值是在Ts=25°C且IF=1000毫安的條件下。在實際應用中，焊點溫度可能高得多，從而降低了有效光通量。請量測或估算您的實際Ts，並參考相對光通量 vs. 接面溫度圖表以找到預期輸出。同時，請確保您的驅動器提供正確的電流。

8.2 我可以用1500毫安驅動此LED以獲得最大亮度嗎？

只有在您能保證焊點溫度（Ts）等於或低於25°C時，才能以1500毫安驅動，這在封閉式燈具中實際上是不可能的。您必須使用降額曲線。在更實際的Ts=80°C時，最大允許電流顯著降低（根據曲線插值約為1150-1200毫安）。

8.3 如何解讀兩個不同的熱阻值？

在您的熱計算中，請使用RthJS_real（典型值2.3 K/W）。此值是在實際工作功率（1000毫安）下量測，考慮了材料特性隨溫度的任何變化。RthJS_el是以微小訊號量測，代表最佳情況下的低功率情境，並不代表實際使用情況。

8.4 散熱片是否總是必要的？

對於此功率等級（在1000毫安時電輸入約為10瓦），在汽車環境中幾乎總是必須使用散熱片。主要的熱路徑是透過焊點進入PCB。PCB本身必須設計為散熱片的一部分，通常需要金屬核心或附加的鋁製散熱片。