ALFS4J-C010001H-AM LED 規格書 - SMD 陶瓷封裝 - 光通量 1700lm @1000mA - 順向電壓 13V - 視角 120° - 車規等級 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

ALFS4J-C010001H-AM 是一款專為嚴苛的汽車外部照明應用而設計的高功率表面黏著型LED。它採用堅固的陶瓷封裝，在惡劣環境條件下提供卓越的熱管理和可靠性。此元件旨在滿足汽車產業的嚴格要求。

核心優勢：此LED的主要優勢包括：在1000mA驅動電流下，典型光通量輸出高達1700流明；120度寬視角，提供優異的光線分佈；以及堅固的結構，包含高達8kV的ESD防護。其符合AEC-Q102標準的認證以及抗硫性等級（Class A1），使其適合在常見腐蝕性元素的汽車環境中長期使用。

目標市場與應用：此LED專注於汽車外部照明系統。其主要應用包括主頭燈、日間行車燈（DRL）以及霧燈。高亮度與可靠性的結合，使其成為需要在大範圍溫度變化及車輛整個生命週期內保持穩定性能的安全關鍵照明功能的理想選擇。

2. 深入技術參數分析

2.1 光度與電氣特性

電氣與光學性能是在特定測試條件下定義的，主要是在順向電流（I_F）為1000mA且散熱墊溫度為25°C時。

• Luminous Flux (Φ_v):光通量（Φ
• ）：_F典型值為1700 lm，最小值為1500 lm，最大值為2000 lm。必須注意測量公差為±8%。此參數高度依賴於接面溫度。順向電壓（V
• ）：_F在1000mA下，典型順向電壓為13V，範圍從最小值11.6V到最大值15.2V，測量公差為嚴格的±0.05V。此參數直接影響驅動器設計與功率耗散。順向電流（I
• ）：此元件額定連續順向電流最高可達1500mA，典型工作點為1000mA。所有光度數據均以此典型電流為基準。
• 視角（φ）：標稱視角為120度，公差為±5°。此寬視角對於需要寬廣照明模式的應用非常有利。

色溫（K）：

相關色溫（CCT）範圍從5391K到6893K，將其歸類為冷白光LED。詳細的分級結構將在後續說明。

• 2.2 熱特性_{有效的熱管理對於LED的性能和壽命至關重要。此LED提供兩個關鍵的熱阻參數。}熱阻，接面至焊點（RthJS_）：提供兩個數值：R_{thJS_real}（典型值1.26 K/W，最大值1.6 K/W）和R

thJS_el

（典型值0.8 K/W，最大值1 K/W）。"real"值代表實際的熱傳導路徑，而"el"值是用於某些建模目的的電氣等效值。較低的熱阻允許更有效地將熱量從LED接面傳導至印刷電路板（PCB）。

• 3. 絕對最大額定值_d超過這些限制可能會對元件造成永久性損壞。設計人員必須確保操作條件維持在這些界限內。功率耗散（P
• ）：_F22800 mW順向電流（I
• ）：_j1500 mA (DC)接面溫度（T
• ）：_{150 °C}操作溫度（Topr
• ）：_{-40 °C 至 +125 °C}儲存溫度（Tstg
• ）：-40 °C 至 +125 °C
• ESD 敏感度（HBM）：8 kV (R=1.5kΩ, C=100pF)

迴流焊溫度：

260 °C (峰值)

此元件並非設計用於反向電壓操作。高ESD額定值對於汽車生產環境中的處理和組裝至關重要。

4. 性能曲線分析

4.1 波長與光譜分佈

相對光譜分佈圖顯示光輸出隨波長的變化。對於冷白光LED，其光譜通常具有來自LED晶片本身的強烈藍色峰值，以及來自螢光粉塗層的更寬廣的黃色/紅色發射。確切的形狀決定了演色性與精確的白點（色度座標）。此圖是在25°C外殼溫度和1000mA下測量的。_F4.2 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)_F此圖是驅動器設計的基礎。它顯示了流經LED的電流與其兩端電壓降之間的關係。該曲線是非線性的。在典型的1000mA工作點，電壓約為13V。設計人員使用此曲線來計算所需的驅動器輸出電壓，並了解功率耗散（V

* I

）。

4.3 相對光通量 vs. 順向電流

此圖說明光輸出如何隨著驅動電流增加而增加。其關係通常是次線性的；由於效率下降和接面溫度升高，電流加倍並不會使光輸出加倍。此圖以1000mA時的光通量為基準進行歸一化。它有助於設計人員選擇最佳的驅動電流，以平衡亮度、效率和元件壽命。

• 4.4 溫度依存性多個圖表詳細說明了溫度對LED性能的影響，所有測量均在恆定的1000mA驅動電流下進行。
• 相對順向電壓 vs. 接面溫度：順向電壓隨著接面溫度升高而線性下降。此特性有時可用於估算接面溫度。
• 相對光通量 vs. 接面溫度：光輸出隨著溫度升高而減少。此圖量化了該減少量，這對於熱設計至關重要。維持低接面溫度對於實現一致的亮度至關重要。
• 色度偏移 vs. 接面溫度：色度座標（CIE x, y）會隨溫度而偏移。此圖顯示了相對於25°C時數值的變化量（Δ）。對於需要穩定顏色外觀的應用，最小化此偏移非常重要。

色度偏移 vs. 順向電流：

類似地，即使在恆定溫度下，色度座標也可能隨驅動電流而偏移。

4.5 順向電流降額曲線

這是可靠系統設計中最關鍵的圖表之一。它顯示了最大允許順向電流與焊點（或外殼）溫度的函數關係。隨著環境或電路板溫度升高，最大安全電流會降低，以防止接面溫度超過其150°C的限制。設計人員必須使用此曲線，為其特定的熱環境選擇適當的驅動電流。

5. 分級系統說明

由於製造變異，LED會根據性能進行分級，以確保生產批次內的一致性。此元件採用多參數分級系統。

• 5.1 光通量分級LED根據其在典型順向電流下測得的光通量進行分組。分級結構使用組別字母和分級編號的組合。
• E組：包含分級7（1500-1600 lm）、8（1600-1700 lm）和9（1700-1800 lm）。

F組：

包含分級0（1800-1900 lm）和1（1900-2000 lm）。

ALFS4J-C010001H-AM的典型光通量為1700 lm，屬於E組的分級9。測量公差為±8%。

• 5.2 順向電壓分級 V_FLED也會根據其在典型電流下的順向電壓進行分類。這有助於設計並聯串聯電路和管理電源供應需求。
• 分級 4A： V_F= 11.60V 至 12.80V
• 分級 4B： V_F= 12.80V 至 14.00V

分級 4C：_F= 14.00V 至 15.20V

典型V

為13V，表明此元件屬於分級4B。測量公差為±0.05V。

5.3 顏色 (色度) 分級針對CIE 1931色度圖上的色度座標，提供了兩種分級結構：ECE結構和替代結構。

ECE分級結構：這似乎是針對冷白光LED的多區段分級結構。特定的分級如63M、61M、58M和56M，由CIE圖上的四邊形定義，每個四邊形由四組定義其角落的（x, y）座標組成。這可以通過將具有非常相似色度的LED分組來實現更嚴格的顏色控制。5391K至6893K的典型色溫範圍涵蓋了這些分級。座標的測量公差為±0.005。

替代結構：

顯示了另一組分級（65L、65H、61L、61H），可能代表不同的分類標準或內部分類，同樣適用於冷白光LED。

6. 料號與訂購資訊

料號為ALFS4J-C010001H-AM。雖然文件中目錄部分引用了完整的訂購資訊，包括包裝數量（例如，捲帶規格），但摘錄中未提供具體細節。通常，此類資訊會包括捲盤尺寸、元件方向和每捲數量。

7. 機械結構、組裝與包裝

7.1 機械尺寸

此LED採用表面黏著型（SMD）陶瓷封裝。確切的尺寸（長、寬、高、焊墊尺寸和公差）包含在機械尺寸章節中。與塑膠封裝相比，陶瓷封裝提供優異的導熱性和機械穩定性，這對於高功率應用和熱循環下的可靠性至關重要。

7.2 建議焊墊佈局

提供了PCB的建議焊墊佈局。這包括電氣端子和關鍵的散熱墊的銅墊尺寸、形狀和間距。設計良好的散熱墊，並透過足夠的導熱孔連接到內部接地層或外部散熱器，對於將熱量從LED傳導出去以維持低接面溫度和確保性能至關重要。

7.3 迴流焊溫度曲線

文件規定了峰值溫度為260°C的迴流焊溫度曲線。曲線細節（預熱、均熱、迴流和冷卻的時間與溫度）對於實現可靠的焊點而不損壞LED元件至關重要。必須遵循此曲線，以防止熱衝擊、分層或內部材料劣化。

7.4 包裝資訊

此處將提供LED的供應方式細節（例如，凸版膠帶寬度、凹槽尺寸、捲盤直徑和元件方向）。這些資訊對於設置自動化取放組裝設備是必要的。

8. 應用指南與設計考量

• 8.1 使用注意事項提供了一般處理和設計警告以確保可靠性。主要注意事項可能包括：
• ESD防護：儘管具有8kV HBM額定值，仍建議在處理過程中採取標準的ESD預防措施。
• 熱管理：強調從散熱墊到系統散熱器的有效熱傳導路徑的關鍵需求。
• 電流控制：LED必須由恆流源驅動，而非恆壓源，以防止熱失控。

清潔：

關於焊接後可接受的清潔溶劑和流程的指南。

8.2 抗硫性

此LED的抗硫性等級為Class A1。這表示其對腐蝕性含硫大氣具有高水平的抵抗力，這在某些汽車和工業環境中很常見。此防護可防止觸點上形成硫化銀，從而避免電阻增加和故障。

• 8.3 符合性資訊本產品聲明符合關鍵的環境法規：
• RoHS：符合有害物質限制指令。
• 歐盟REACH：符合化學品註冊、評估、授權和限制法規。

無鹵素：

符合無鹵素要求（溴 <900 ppm，氯 <900 ppm，Br+Cl <1500 ppm）。

• 9. 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ALFS4J-C010001H-AM的關鍵差異化特點：
• 車規等級（AEC-Q102）：這是與商用級LED的重要區別，意味著經過了溫度循環、濕度、高溫操作壽命（HTOL）和其他應力測試的嚴格考驗。
• 陶瓷封裝：與標準塑膠封裝相比，提供更好的熱性能和長期可靠性，特別是在高光功率密度下。
• SMD格式的高光通量：從SMD封裝提供1700+ lm的光通量，適合汽車頭燈中的緊湊光學設計。

抗硫性：

並非所有汽車LED都有正式的抗硫等級；Class A1對於惡劣環境是一個強大的特點。

10. 常見問題 (基於技術參數)_jQ1：我應該使用多大的驅動電流？

A：典型工作點為1000mA，絕對最大值為1500mA。實際電流應根據您系統預期的最高焊點溫度，使用降額曲線來確定，以確保T

< 150°C。_{Q2：我該如何管理熱量？}A：使用建議的PCB焊墊佈局，將大型散熱墊透過多個導熱孔連接到內部銅層或外部散熱器。使用以下公式計算預期的溫升：ΔT = R_FthJS_real_F* (V

* I

)。確保最終的焊點溫度允許在降額曲線限制內操作。

Q3：分級對我的設計有何影響？

A：光通量分級影響總光輸出；您可能需要調整LED數量或驅動電流以達到特定的流明目標。電壓分級影響串聯電路中的總電壓降和電源供應設計。顏色分級對於多個LED之間顏色一致性很重要的應用（例如，頭燈外觀）至關重要。

Q4：我可以將此LED用於內部照明嗎？

A：雖然技術上可行，但此LED對於內部照明來說規格過高且可能成本過高。其高功率、寬視角和車規認證是針對外部應用進行優化的。

11. 設計與使用案例研究情境：設計一個日間行車燈（DRL）模組。

需求：

1. DRL必須根據汽車法規產生特定的發光強度圖案，在-40°C至+85°C的環境溫度下可靠運行，並且壽命超過10,000小時。設計步驟：
2. 光學設計：利用120°視角和1700 lm的典型光通量，光學工程師設計一個二次透鏡或反射器，將光束塑造成所需的DRL圖案。_熱設計：機械工程師設計一個鋁製散熱器。計算從LED焊點到環境的熱阻（R_thSA）。結合R_dthJS_j（1.26 K/W）和功率耗散（P_{≈ 13V * 1A = 13W），驗證在最高環境溫度85°C時，接面溫度T}= T_amb+ (R_thJS+ R_dthSA
3. ) * P低於125°C。
4. 電氣設計：選擇一個車規等級的恆流LED驅動器。其輸出電壓範圍必須能夠容納LED串的最大順向電壓（例如，4個LED串聯 * 15.2V 最大值 = 60.8V）加上餘裕。驅動器的電流設定為1000mA，但需根據計算出的最高焊點溫度，對照降額曲線進行驗證。
5. PCB佈局：PCB按照確切的建議焊墊佈局進行設計。散熱墊區域佈滿多個大型導熱孔，並進行電鍍和填錫，以連接到連接到散熱器的厚內部銅層。

驗證：

在溫控箱中測試原型。在高溫和低溫下測量光輸出。檢查色偏移是否符合規格。進行長期可靠性測試，包括溫度循環和濕熱測試，以根據AEC-Q102目標驗證設計。

12. 工作原理

ALFS4J-C010001H-AM是一款螢光粉轉換型白光LED。其核心工作原理涉及半導體晶片中的電致發光。當施加順向電壓時，電子和電洞在晶片的有源區內復合，發射光子。主晶片發射藍光。一部分藍光被沉積在晶片上的螢光粉塗層吸收。螢光粉將此能量以更寬廣的光譜重新發射，主要在黃色和紅色區域。剩餘的藍光與螢光粉轉換的黃/紅光的混合，被人眼感知為白光。藍光與螢光粉轉換光的確切比例，以及螢光粉的成分，決定了白光輸出的相關色溫（CCT）和演色性指數（CRI）。

• 13. 技術趨勢像ALFS4J-C010001H-AM這樣的LED的發展，是由汽車照明和固態照明領域的幾個關鍵趨勢所驅動：
• 發光效率提升（lm/W）：持續的研究旨在每瓦電能輸入產生更多的流明，從而減少相同光輸出下的能耗和熱負載。
• 更高功率密度與小型化：追求更小、更時尚的頭燈設計，需要LED能夠在越來越小的封裝面積上提供非常高的光通量，這增加了熱管理的挑戰。
• 整合光學的先進光束塑形：趨勢包括在封裝層級將LED與初級光學元件（例如微透鏡）結合，為次級光學系統提供更好控制的光輸出。
• 智慧與自適應照明：未來將涉及將LED與感測器和控制系統整合，用於自適應駕駛光束（ADB），該系統可以動態塑形光束圖案，以避免眩光其他駕駛者，同時最大化能見度。