目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢
- 1.2 目標市場與應用
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 光學與電氣特性
- 2.2 熱特性
- 2.3 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
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 光譜分佈與輻射圖形
- 4.2 電流對電壓 (I-V) 與發光效率
- 4.3 溫度依存性
- 4.4 順向電流降額曲線
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 機械尺寸
- 5.2 建議焊接墊佈局
- 5.3 極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴流焊接溫度曲線
- 6.2 使用注意事項
- 6.3 儲存條件
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 包裝資訊
- 7.2 料號與訂購資訊
- 8. 應用設計建議
- 8.1 典型應用電路
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題解答 (基於技術參數)
- 11. 實務設計案例分析
- 12. 工作原理
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
本文件詳細說明一款專為嚴苛汽車照明應用設計的高性能表面黏著LED規格。此元件採用堅固的陶瓷封裝，提供卓越的熱管理與可靠性。其主要設計重點在於汽車外部照明系統，該系統要求一致的性能、長壽命以及對惡劣環境條件的耐受性。
1.1 核心優勢
此LED為汽車設計工程師提供多項關鍵優勢：
- 高光輸出：在1000毫安驅動電流下，典型光通量可達450流明，實現明亮且高效的光源。
- 寬視角：具備120度視角，提供優異的空間光分佈，適用於各種照明功能。
- 汽車級可靠性：依據AEC-Q102標準認證，確保其符合汽車電子元件嚴格的品質與可靠性要求。
- 環境耐受性：展現出高抗靜電放電能力（ESD達8kV HBM）與抗硫化物腐蝕能力（A1級），這對於汽車環境中的長期運作至關重要。
- 法規符合性：本產品符合RoHS、REACH及無鹵素指令，支援全球環保法規。
1.2 目標市場與應用
此LED專門針對汽車外部照明市場。其性能特點使其成為以下幾項關鍵應用的理想選擇：
- 頭燈：可用於遠光燈、近光燈或自適應遠光燈系統。
- 日間行車燈 (DRL)：提供高可見度與獨特造型風格。
- 霧燈：在惡劣天氣條件下提供穩健的性能。
2. 深入技術參數分析
本節對規格書中指定的關鍵電氣、光學及熱參數提供詳細、客觀的解讀。
2.1 光學與電氣特性
核心性能定義於測試條件 IF=1000mA，且散熱墊溫度維持在25°C。
- 光通量 (Φv)：典型值為450流明，最小值400流明，最大值500流明。適用±8%的測量公差。此參數高度依賴於接面溫度。
- 順向電壓 (VF)：在1000mA下，典型值為3.30伏特，範圍從2.90伏特到3.80伏特。±0.05伏特的測量公差對於精確的電源供應設計與分級一致性非常重要。
- 順向電流 (IF)：此元件額定連續順向電流最高可達1500毫安（絕對最大值），典型工作點為1000毫安。不建議在低於50毫安的電流下操作。
- 視角 (φ)：標稱120°視角具有±5°的公差。此定義了發光強度至少為峰值一半的角度範圍。
- 相關色溫 (CCT)：色溫範圍指定為5391K至6893K，將其歸類為冷白光LED。
2.2 熱特性
有效的熱管理對於維持性能與壽命至關重要。
- 熱阻 (Rth JS)：提供兩個數值：最大"實際"熱阻（接面至焊點）為4.4 K/W，以及最大"電氣"等效熱阻為3.4 K/W。較低的電氣值通常用於電路模擬中的接面溫度估算。此低熱阻得益於陶瓷封裝。
- 接面溫度 (TJ)：最大允許接面溫度為150°C。
- 工作與儲存溫度：此元件可在-40°C至+125°C的寬廣溫度範圍內工作與儲存。
2.3 絕對最大額定值
超過這些限制的應力可能導致永久性損壞。
- 功率耗散 (Pd)：最大5700毫瓦。
- 逆向電壓 (VR)：此元件並非設計用於逆向偏壓操作。
- ESD敏感度 (HBM)：可承受高達8千伏特，對於汽車應用而言相當穩健。
- 迴流焊接溫度：在組裝過程中可承受260°C的峰值溫度。
3. 分級系統說明
此LED根據關鍵性能參數進行分級，以確保同一生產批次內的一致性。
3.1 光通量分級
光通量歸類於"C組"，包含四個等級（6, 7, 8, 9）。例如，等級7涵蓋的光通量範圍為425流明至450流明。這讓設計師能根據所需的亮度等級選擇LED。
3.2 順向電壓分級
順向電壓分為三個代碼：1A (2.90V-3.20V)、1B (3.20V-3.50V) 和 1C (3.50V-3.80V)。在陣列中匹配VF等級有助於在LED並聯時實現均勻的電流分佈。
3.3 色座標分級
冷白光LED在CIE 1931色度圖上進行分級。定義了多個等級（例如63M, 61M, 58M, 56M, 65L, 65H, 61L, 61H），每個等級代表x,y色彩空間中的一個小四邊形區域。±0.005的嚴格公差確保了同一等級內的色彩變化極小。分級結構圖顯示了每個等級的具體座標邊界。
4. 性能曲線分析
這些圖表提供了在不同工作條件下LED行為的關鍵洞察。
4.1 光譜分佈與輻射圖形
相對光譜分佈圖顯示在藍色波長區域有一個峰值，這是螢光粉轉換白光LED的典型特徵。典型輻射圖形特性圖說明了空間強度分佈，確認了強度降至峰值50%時的120°視角。相對光譜分佈圖顯示在藍色波長區域有一個峰值，這是螢光粉轉換白光LED的典型特徵。典型輻射圖形特性圖說明了空間強度分佈，確認了強度降至峰值50%時的120°視角。
4.2 電流對電壓 (I-V) 與發光效率
順向電流對順向電壓曲線是非線性的，顯示了二極體的典型指數關係。相對光通量對順向電流曲線顯示光輸出隨電流增加而增加，但在極高電流（超過1000mA）下可能出現飽和或效率下降。順向電流對順向電壓曲線是非線性的，顯示了二極體的典型指數關係。相對光通量對順向電流曲線顯示光輸出隨電流增加而增加，但在極高電流（超過1000mA）下可能出現飽和或效率下降。
4.3 溫度依存性
圖表清楚顯示了溫度的顯著影響：
- 相對順向電壓對接面溫度：順向電壓隨溫度升高而線性下降（負溫度係數），此特性可用於監測接面溫度。
- 相對光通量對接面溫度：光輸出隨溫度升高而降低。維持低接面溫度對於穩定的光輸出至關重要。
- 色度偏移對接面溫度：色座標 (CIE x, y) 隨溫度而偏移，這對於要求穩定色點的應用非常重要。
- 色度偏移對順向電流：色彩也會隨驅動電流而輕微偏移，強調了使用恆流驅動器的必要性。
4.4 順向電流降額曲線
這是熱設計的關鍵圖表。它繪製了最大允許順向電流與焊墊溫度 (Ts) 的關係。隨著Ts升高，必須降低最大允許電流以防止超過150°C的接面溫度限制。例如，在Ts=125°C時，最大電流為1200mA；在Ts=110°C時，則為1500mA。
5. 機械與封裝資訊
SMD陶瓷封裝提供了機械穩定性與優異的熱傳導性。
5.1 機械尺寸
規格書包含詳細的機械圖（第7節），指定了封裝的長度、寬度、高度、引腳間距及公差。此資訊對於PCB焊墊設計與組裝間隙檢查至關重要。
5.2 建議焊接墊佈局
第8節提供了建議的PCB焊墊圖形（焊墊幾何形狀與尺寸），以確保在迴流焊接過程中形成可靠的焊點，並優化從LED散熱墊到PCB的熱傳遞。
5.3 極性識別
機械圖標示了陽極與陰極端子。組裝時必須注意正確的極性以防止損壞。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴流焊接溫度曲線
第9節指定了建議的迴流焊接溫度曲線。該曲線包括預熱、均熱、迴流及冷卻階段，峰值溫度不超過260°C。遵循此曲線可防止熱衝擊並確保可靠的焊接連接。
6.2 使用注意事項
提供了一般操作與應用注意事項（第11節），涵蓋了避免對透鏡施加機械應力、防止污染以及在操作過程中確保適當的ESD防護等主題。
6.3 儲存條件
此元件應在指定的溫度範圍內（-40°C至+125°C）並在濕度受控的環境中儲存。濕度敏感等級 (MSL) 為第2級。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 包裝資訊
關於LED供應方式的詳細資訊見第10節。這通常包括捲帶類型、膠帶寬度、口袋尺寸以及用於自動貼片機的元件在捲帶上的方向。
7.2 料號與訂購資訊
第5節和第6節詳細說明了料號結構與訂購代碼。完整的料號 "ALFS1H-C010001H-AM" 編碼了特定資訊，例如產品系列、光通量等級、電壓等級和色彩等級。理解此命名法對於採購具有所需性能特點的準確元件至關重要。
8. 應用設計建議
8.1 典型應用電路
此LED需要恆流驅動器以實現穩定操作。驅動器應設計為提供所需電流（例如1000mA），同時適應所選等級的順向電壓範圍。熱管理至關重要；PCB應在LED散熱墊下方有足夠的銅面積或散熱孔陣列，以有效散熱，盡可能保持低接面溫度。
8.2 設計考量
- 熱設計：使用降額曲線與熱阻來計算必要的散熱。低Rth JS是一個優勢，但並不意味著不需要良好的熱路徑到環境中。
- 光學設計：120°視角可能需要二次光學元件（透鏡、反射器）來為頭燈等特定應用塑形光束。
- 電氣設計：在設計並聯串時考慮順向電壓分級，以確保電流平衡。在電路板上實施反極性保護。
- 可靠性：AEC-Q102與抗硫化物能力認證是汽車應用的關鍵，但應用特定的環境測試（振動、熱循環）仍必須進行驗證。
9. 技術比較與差異化
雖然規格書中未提供直接競爭對手比較，但可以推斷此產品的關鍵差異化因素：
- 陶瓷封裝 vs. 塑膠封裝：與標準塑膠SMD封裝相比，陶瓷封裝提供更優異的熱傳導性與長期可靠性，特別是在高功率與高溫條件下。
- 汽車應用導向：完整的AEC-Q102認證與抗硫化物能力（A1級）並非在所有通用高功率LED中都具備，這使得此元件特別適合嚴苛的汽車環境。
- 性能平衡：高光通量（450流明）、相對寬視角（120°）與穩固結構的結合，為外部照明提供了平衡的解決方案。
10. 常見問題解答 (基於技術參數)
問：我可以持續以1500毫安驅動此LED嗎？
答：僅當焊墊溫度 (Ts) 維持在110°C或以下時可以，根據降額曲線。在較高的環境溫度下，必須降低電流（例如在Ts=125°C時降至1200mA）以避免超過最大接面溫度。
問：Rth JS real 和 Rth JS el 有什麼區別？
答：Rth JS real 是從接面到焊點的實測熱阻。Rth JS el 是電氣推導的等效值，通常較低，常用於SPICE模型進行溫度模擬。對於實際的熱設計，應使用"實際"值（最大4.4 K/W）進行保守計算。
問：等級選擇對我的應用有多重要？
答：對於一致性至關重要。對於使用多個LED的應用（例如DRL燈條），指定相同的光通量、電壓和色彩等級可確保所有單元間的亮度、色彩和電氣行為一致。
問：需要散熱片嗎？
答：是的，絕對需要。儘管封裝熱阻低，但總功率耗散（在1000mA時約3.3瓦）需要一個有效的熱管理系統，通常涉及散熱增強型PCB以及可能的外部散熱片，以維持性能與壽命。
11. 實務設計案例分析
情境：設計一個日間行車燈 (DRL) 模組。
設計師因其亮度與汽車級可靠性而選擇此LED。他們選擇光通量等級7（425-450流明）和電壓等級1B（3.20-3.50伏特）以確保良好的良率。該模組使用6個LED串聯。驅動器指定為1000毫安恆流，輸出電壓範圍涵蓋6 * VF_max（約21伏特）。PCB為2盎司銅板，具有大面積的裸露焊墊區域連接到內部接地層以散熱。LED焊墊下方的散熱孔將熱量傳遞到PCB背面，該背面連接到車輛的金屬外殼。設計師使用降額曲線並估算系統的熱阻，確認在最壞情況環境溫度下，接面溫度將保持在110°C以下，從而允許LED以全額1000毫安驅動。
12. 工作原理
這是一款螢光粉轉換白光LED。其核心是一個半導體晶片（通常基於InGaN），當施加順向偏壓時會發出藍光（電致發光）。此藍光照射在沉積於晶片上或周圍的螢光粉層。螢光粉吸收一部分藍光，並以更長波長的更寬光譜（黃光、紅光）重新發射。剩餘的藍光與螢光粉轉換的黃/紅光混合，被人眼感知為白光。螢光粉的特定混合決定了相關色溫 (CCT)，對於此元件而言，其處於冷白光範圍（5391K-6893K）。
13. 技術趨勢
汽車LED照明市場持續發展，具有明確趨勢：
- 效率提升 (流明/瓦)：晶片技術與螢光粉效率的持續改進帶來更高的發光效率，允許更亮的燈光或更低的功耗。
- 更高功率密度：正在開發能從更小封裝中提供更多光輸出的元件，實現更緊湊和風格化的燈具設計。
- 先進功能：將控制電子元件（例如用於自適應光束圖案）直接整合到LED封裝中是一個發展領域。
- 色彩調節與品質：重點在於提高顯色指數 (CRI) 並實現動態色溫調整，特別是對於車內照明。
- 標準化與可靠性：隨著LED滲透到頭燈等安全關鍵應用，遵守AEC-Q102等標準變得更加關鍵。針對新型應力因素（如來自LIDAR系統的雷射光）的測試可能會出現。
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。 |