目錄
- 1. 產品概述
- 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 順向電壓分級
- 3.3 顏色（色度）分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 波長特性
- 4.2 順向電流 vs. 順向電壓 (IV 曲線)
- 4.3 相對光通量 vs. 順向電流
- 4.4 溫度相依性圖表
- 4.5 順向電流降額曲線
- 5. 機械與封裝資訊
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 建議焊接焊墊
- 6.2 迴焊溫度曲線
- 7. 包裝與訂購資訊
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用情境
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題（基於技術參數）
- 11. 實務設計與使用案例
- 12. 工作原理簡介
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
ALFS2H-C010001H-AM 是一款專為嚴苛的汽車外部照明應用所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與可靠性。當驅動順向電流為 1000mA 時，此元件可輸出典型值 900 流明的光通量，使其適用於高強度照明功能。
其核心優勢包括符合嚴格的汽車離散光電元件 AEC-Q102 認證標準，確保在汽車環境中的性能與使用壽命。它還具備硫磺耐受性（Class A1），能抵抗腐蝕性大氣，並符合 RoHS、REACH 及無鹵素等關鍵環保法規要求。
主要目標市場為汽車產業，特別是對高亮度、高可靠性及緊湊尺寸有嚴格要求的車外照明模組。
2. 深入技術參數分析
2.1 光度與電氣特性
關鍵操作參數定義於順向電流 (IF) 為 1000mA 的標準測試條件下。典型光通量 (Φv) 為 900 lm，規格最小值為 800 lm，最大值為 1000 lm，量測容差為 ±8%。典型順向電壓 (VF) 為 6.60V，範圍從最小值 5.80V 到最大值 7.60V，量測容差為 ±0.05V。發光角度為寬廣的 120 度，提供適合各種光學設計的寬廣發光模式。
2.2 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能導致永久損壞的應力極限。絕對最大順向電流為 1500 mA。最大功耗為 11.4 W。元件可在 -40°C 至 +125°C 的溫度範圍內操作與儲存，最高接面溫度 (TJ) 為 150°C。此元件並非設計用於逆向電壓操作。ESD 敏感度（人體放電模型）額定值最高為 8 kV，迴焊時的最高焊接溫度為 260°C。
2.3 熱特性
有效的熱管理對於 LED 性能與壽命至關重要。從接面到焊點的熱阻 (Rth JS) 以兩種方式指定：實際熱阻典型值為 3.1 K/W（最大 3.5 K/W），而電氣方法得出的典型值為 2.1 K/W（最大 2.5 K/W）。此參數對於計算操作時的接面溫度及設計合適的散熱片至關重要。
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
光通量在 D 組內進行分級。可用的級別包括：D6 (800-850 lm)、D7 (850-900 lm)、D8 (900-950 lm) 及 D9 (950-1000 lm)。這讓設計師能為其應用選擇特定亮度範圍的 LED。
3.2 順向電壓分級
順向電壓分級有助於驅動器設計及多 LED 陣列中的電流匹配。級別包括：2A (5.80V - 6.40V)、2B (6.40V - 7.00V) 及 2C (7.00V - 7.60V)。
3.3 顏色（色度）分級
此 LED 提供冷白色溫。規格書提供色度圖，其中定義了特定分級的 CIE x 和 y 座標值。範例級別包括 63M、61M、58M、56M、65L、65H、61L 及 61H，每個級別涵蓋 CIE 1931 色彩空間中一個定義的小區域，以確保顏色一致性。色座標的量測容差為 ±0.005。
4. 性能曲線分析
規格書包含數張圖表，說明元件在不同操作條件下的行為。
4.1 波長特性
相對光譜分佈圖顯示 LED 的發射光譜，峰值位於藍光區域，並利用螢光粉產生白光。此曲線的形狀決定了演色性指數 (CRI) 及相關色溫 (CCT)。
4.2 順向電流 vs. 順向電壓 (IV 曲線)
此圖表顯示順向電流與順向電壓之間的指數關係。對於選擇合適的驅動器拓撲（恆流 vs. 恆壓）以及理解 LED 的動態電阻至關重要。
4.3 相對光通量 vs. 順向電流
此曲線顯示光輸出隨電流增加而增加，但並非線性關係。它有助於決定平衡效率與光輸出的最佳驅動電流。
4.4 溫度相依性圖表
數張圖表顯示溫度對性能的影響：
- 相對順向電壓 vs. 接面溫度：順向電壓通常隨溫度升高而降低，此特性可用於間接溫度監測。
- 相對光通量 vs. 接面溫度：光輸出隨接面溫度上升而減少，凸顯了熱管理的重要性。
- 色度偏移 vs. 接面溫度：色座標 (CIE x, y) 會隨溫度而偏移，這對於要求穩定顏色輸出的應用至關重要。
- 色度偏移 vs. 順向電流：顏色也可能隨驅動電流而輕微偏移。
4.5 順向電流降額曲線
這是可靠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墊溫度 (TS) 的函數關係。例如，在焊墊溫度 110°C 時，最大電流為 1500mA，但在 125°C 時，則降額至 1200mA。元件不應在低於 50mA 的電流下操作。此曲線對於確保在所有操作條件下接面溫度不超過其最大額定值至關重要。
5. 機械與封裝資訊
此 LED 採用表面黏著元件 (SMD) 陶瓷封裝。雖然摘要中未提供確切尺寸，但規格書包含專屬的機械尺寸章節（第 7 節），其中會有包含長、寬、高及接腳/焊墊位置的詳細圖面。相較於塑膠封裝，陶瓷封裝提供更優異的導熱性，有助於 LED 晶片的散熱。
6. 焊接與組裝指南
6.1 建議焊接焊墊
第 8 節提供了 PCB 設計的建議焊墊圖形（Footprint）。遵循此建議可確保形成良好的焊點、與 PCB 建立良好的熱連接以利散熱，並防止墓碑效應或其他組裝缺陷。
6.2 迴焊溫度曲線
第 9 節詳細說明了建議的迴焊溫度曲線。遵循此曲線，且根據絕對最大額定值，峰值溫度不超過 260°C，對於防止損壞 LED 封裝、內部晶粒或打線接合至關重要。該曲線通常包含預熱、均熱、迴焊及冷卻階段，並有特定的時間與溫度限制。
7. 包裝與訂購資訊
第 10 節（包裝資訊）詳細說明了 LED 的供應方式，可能採用適合自動化取放組裝機的捲帶包裝。第 6 節（訂購資訊）及第 5 節（料號）解釋了料號結構，其中可能編碼了光通量級別、電壓級別及顏色級別等資訊，以便精確選擇元件特性。
8. 應用建議
8.1 典型應用情境
如所列，此 LED 專為汽車外部照明設計，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。
- 日行燈 (DRL)：需要高可見度與可靠性。
- 霧燈：要求在潮濕及腐蝕性條件下具備穩健性能。
8.2 設計考量
- 熱設計：高功耗需要從焊墊到散熱片建立有效的熱路徑。PCB 材料（例如：金屬核心 PCB）、銅箔面積及可能的外部散熱片，必須根據熱阻 (Rth JS) 及降額曲線仔細設計。
- 電氣設計：穩定的操作必須使用恆流驅動器。驅動器必須能夠提供高達 1500mA 的電流，並承受所選級別的順向電壓範圍。需考慮突波電流保護。
- 光學設計：120° 的發光角度需要二次光學元件（透鏡、反射器）來為頭燈或日行燈等特定應用塑形光束。
- 環境穩健性：雖然 LED 本身具有硫磺耐受性且符合 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 的主要差異在於其車規級認證 (AEC-Q102)及硫磺耐受性 (Class A1)。這些特性在消費性電子產品中通常不需要，但對於嚴苛的引擎室內及車外汽車環境至關重要。與許多非汽車高功率 LED 使用的塑膠 SMD 封裝相比，陶瓷封裝也提供了更好的長期可靠性及更高的最高接面溫度。
10. 常見問題（基於技術參數）
問：此 LED 的最低驅動電流是多少？
答：規格書規定了最低順向電流為 50mA。不建議在此電流以下操作（如降額曲線所示）。
問：如何在我的應用中決定接面溫度？
答：接面溫度 (TJ) 可使用以下公式估算：TJ= TS+ (Rth JS× PD)，其中 TS是量測到的焊墊溫度，Rth JS是熱阻，而 PD是功耗 (VF× IF)。
問：我可以用恆壓源驅動此 LED 嗎？
答：不行。LED 是電流驅動元件。由於指數型 IV 特性及 VF的負溫度係數，使用恆壓源會導致電流失控，很可能損壞 LED。請務必使用恆流驅動器。
問：硫磺耐受性 Class A1是什麼意思？
答：它表示 LED 對含硫大氣的耐受能力。Class A1 是產業測試（例如 ASTM B809）中定義的特定性能等級，表示元件在暴露後未顯示顯著劣化，使其適用於高硫污染環境。
11. 實務設計與使用案例
案例：設計日行燈模組
一位設計師正在開發日行燈模組。他們選擇 ALFS2H-C010001H-AM 是因為其高亮度及汽車級血統。他們選用光通量級別 D8 (900-950 lm) 及電壓級別 2B (6.4-7.0V) 的 LED，以確保亮度一致性並簡化驅動器設計。他們設計了一塊具有大面積銅箔作為散熱片的金屬核心 PCB。使用降額曲線計算後，他們得出在熱設計下，於最熱環境條件下焊墊溫度將穩定在 85°C。在此焊墊溫度下，降額曲線允許使用完整的 1000mA 驅動電流。他們選擇了一個額定輸出為 1000mA 且電壓順應範圍涵蓋所選級別最大 VF加上餘裕度的恆流驅動器。二次光學元件則設計為符合日行燈特定的光束模式與光度要求。
12. 工作原理簡介
此 LED 是一種基於半導體晶片的固態光源，藍光發射區通常由氮化銦鎵 (InGaN) 製成。當施加超過二極體能隙的順向電壓時，電子與電洞在主動區內復合，以光子（光）的形式釋放能量——此過程稱為電致發光。主要發射光位於藍光光譜。為了產生白光，一部分藍光被螢光粉塗層（例如 YAG:Ce）吸收，並以更寬的光譜重新發射光，主要為黃光範圍。剩餘的藍光與螢光粉轉換的黃光混合，被人眼感知為白光。藍光與黃光的確切比例決定了相關色溫 (CCT)。
13. 技術趨勢
汽車 LED 照明的趨勢是朝向更高的發光效率（每瓦更多流明），從而實現更亮的燈光或更低的功耗與熱負載。同時也推動更小封裝尺寸與更高功率密度，這需要不斷改進的熱管理解決方案。自適應遠光燈 (ADB) 及像素化頭燈等先進功能，正推動在單一封裝內整合多個可獨立定址的 LED 晶片。此外，可調色 LED 及雷射也正被探索用於特殊信號與造型應用。底層技術在晶片效率、高溫下螢光粉穩定性及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 | 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。 |