ALFS4J-C010001H-AM LED规格书 - SMD陶瓷封装 - 光通量1700lm @1000mA - 正向电压13V - 视角120° - 车规级 - 中文技术文档

1. 产品概述

ALFS4J-C010001H-AM是一款专为严苛的汽车外部照明应用而设计的大功率表面贴装LED。它采用坚固的陶瓷封装，在恶劣环境条件下提供卓越的热管理和可靠性。该器件旨在满足汽车行业的严格要求。

核心优势：这款LED的主要优势包括：在1000mA驱动电流下典型光通量输出高达1700流明；120度宽视角，实现出色的光分布；以及高达8kV的ESD保护等坚固结构。其符合AEC-Q102标准认证并具备耐硫性（A1级），使其适用于长期暴露于腐蚀性元素的汽车环境。

目标市场与应用：这款LED专门面向汽车外部照明系统。其主要应用包括主前照灯、日间行车灯（DRL）和雾灯。高亮度与高可靠性的结合，使其成为要求在宽温度范围和车辆整个生命周期内性能一致的安全关键照明功能的理想选择。

2. 深度技术参数分析

2.1 光度与电气特性

电气和光学性能在特定测试条件下定义，主要是在正向电流（I_F）为1000mA且焊盘温度为25°C时。

• 光通量（Φ_v）：典型值为1700 lm，最小值为1500 lm，最大值为2000 lm。必须注意测量公差为±8%。此参数高度依赖于结温。
• 正向电压（V_F）：在1000mA下，典型正向电压为13V，范围从最小值11.6V到最大值15.2V，测量公差为严格的±0.05V。此参数直接影响驱动器设计和功耗。
• 正向电流（I_F）：该器件额定连续正向电流最高可达1500mA，典型工作点为1000mA。所有光度数据均在此典型电流下指定。
• 视角（φ）：标称视角为120度，公差为±5°。此宽视角有利于需要宽泛照明模式的应用。
• 色温（K）：相关色温（CCT）范围为5391K至6893K，归类为冷白光LED。具体的分档结构将在后面详述。

2.2 热特性

有效的热管理对于LED性能和寿命至关重要。这款LED提供了两个关键的热阻参数。

• 结到焊点的热阻（R_thJS）：提供了两个值：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"值代表实际热路径，而"el"值是用于某些建模目的的电气等效值。较低的热阻允许热量从LED结更有效地传递到印刷电路板（PCB）。

3. 绝对最大额定值

超出这些限制可能会对器件造成永久性损坏。设计人员必须确保工作条件保持在这些界限内。

• 功耗（P_d）：22800 mW
• 正向电流（I_F）：1500 mA（直流）
• 结温（T_j）：150 °C
• 工作温度（T_opr）：-40 °C 至 +125 °C
• 存储温度（T_stg）：-40 °C 至 +125 °C
• ESD敏感度（HBM）：8 kV（R=1.5kΩ，C=100pF）
• 回流焊温度：260 °C（峰值）

该器件并非为反向电压操作而设计。高ESD额定值对于汽车生产环境中的处理和组装至关重要。

4. 性能曲线分析

4.1 波长与光谱分布

相对光谱分布图显示了作为波长函数的光输出。对于冷白光LED，其光谱通常具有来自LED芯片本身的强蓝色峰和来自荧光粉涂层的更宽的黄/红色发射。确切的形状决定了显色特性和精确的白点（色度坐标）。该图是在25°C壳温和1000mA下测量的。

4.2 正向电流与正向电压关系（I-V曲线）

此图是驱动器设计的基础。它显示了流过LED的电流与其两端电压降之间的关系。该曲线是非线性的。在典型的1000mA工作点，电压约为13V。设计人员使用此曲线来计算所需的驱动器输出电压，并了解功耗（V_F* I_F）。

4.3 相对光通量与正向电流关系

此图说明了光输出如何随驱动电流增加。该关系通常是亚线性的；由于效率下降和结温升高，电流加倍并不会使光输出加倍。该图以1000mA时的光通量为基准进行归一化。它有助于设计人员选择最佳驱动电流，以平衡亮度、效率和器件寿命。

4.4 温度依赖性

有几张图详细说明了温度对LED性能的影响，所有测量均在恒定的1000mA驱动电流下进行。

• 相对正向电压与结温关系：正向电压随结温升高而线性下降。此特性有时可用于估算结温。
• 相对光通量与结温关系：光输出随温度升高而降低。此图量化了这种降低，这对于热设计至关重要。保持低结温对于实现一致的亮度至关重要。
• 色度偏移与结温关系：色坐标（CIE x， y）随温度变化。此图显示了相对于25°C值的增量（Δ）变化。对于要求颜色外观稳定的应用，最小化这种偏移非常重要。
• 色度偏移与正向电流关系：类似地，即使在恒定温度下，色坐标也会随驱动电流变化。

4.5 正向电流降额曲线

这是可靠系统设计最关键图表之一。它显示了最大允许正向电流作为焊点（或外壳）温度的函数。随着环境或电路板温度升高，最大安全电流会降低，以防止结温超过其150°C限制。设计人员必须使用此曲线，为其特定的热环境选择合适的驱动电流。

5. 分档系统说明

由于制造差异，LED被分类到性能档位中，以确保生产批次内的一致性。该器件采用多参数分档系统。

5.1 光通量分档

LED根据其在典型正向电流下测得的光通量进行分组。分档结构使用组字母和档位数字的组合。

• E组：包括档位7（1500-1600 lm）、8（1600-1700 lm）和9（1700-1800 lm）。
• F组：包括档位0（1800-1900 lm）和1（1900-2000 lm）。

ALFS4J-C010001H-AM的典型光通量为1700 lm，将其置于E组的档位9。测量公差为±8%。

5.2 正向电压分档

LED也根据其在典型电流下的正向电压进行分选。这有助于设计并联串和管理电源要求。

• 档位4A： V_F= 11.60V 至 12.80V
• 档位4B： V_F= 12.80V 至 14.00V
• 档位4C： V_F= 14.00V 至 15.20V

典型V_F为13V表明该器件属于档位4B。测量公差为±0.05V。

5.3 颜色（色度）分档

针对CIE 1931色度图上的色坐标，提供了两种分档结构：ECE结构和替代结构。

ECE分档结构：这似乎是冷白光LED的多段分档结构。诸如63M、61M、58M和56M等特定档位由CIE图上的四边形定义，每个四边形有四组定义其角点的（x， y）坐标。这允许通过将色度非常相似的LED分组来实现更严格的颜色控制。5391K至6893K的典型色温范围跨越这些档位。坐标的测量公差为±0.005。

替代结构：显示了另一组档位（65L、65H、61L、61H），可能代表不同的分选标准或内部分类，同样适用于冷白光LED。

6. 型号与订购信息

型号为ALFS4J-C010001H-AM。虽然完整的订购信息（包括包装数量，例如编带和卷盘规格）在文档目录中有所提及，但摘录中未提供具体细节。通常，此类信息包括卷盘尺寸、方向和每卷数量。

7. 机械结构、组装与包装

7.1 机械尺寸

该LED采用表面贴装器件（SMD）陶瓷封装。确切的尺寸（长、宽、高、焊盘尺寸和公差）包含在"机械尺寸"部分。与塑料封装相比，陶瓷封装具有优异的导热性和机械稳定性，这对于大功率应用和热循环下的可靠性至关重要。

7.2 推荐焊盘布局

提供了PCB的推荐封装尺寸。这包括电气端子和关键的热焊盘的铜焊盘尺寸、形状和间距。设计良好的热焊盘，通过足够的过孔连接到内部接地层或散热器，对于将热量从LED传导出去以保持低结温并确保性能至关重要。

7.3 回流焊温度曲线

文档规定了峰值温度为260°C的回流焊温度曲线。曲线详情（预热、保温、回流和冷却的时间与温度）对于实现可靠的焊点而不损坏LED元件至关重要。必须遵守此曲线，以防止热冲击、分层或内部材料退化。

7.4 包装信息

此处将找到有关LED供应方式（例如，载带宽度、凹槽尺寸、卷盘直径和方向）的详细信息。此信息对于设置自动贴片组装设备是必需的。

8. 应用指南与设计考量

8.1 使用注意事项

提供了一般处理和设计警告以确保可靠性。主要注意事项可能包括：

• ESD防护：尽管具有8kV HBM额定值，仍建议在处理过程中采取标准ESD预防措施。
• 热管理：强调从热焊盘到系统散热器的有效热路径的极端重要性。
• 电流控制：LED必须由恒流源驱动，而非恒压源，以防止热失控。
• 清洁：关于焊接后可接受的清洁溶剂和工艺的指南。

8.2 耐硫性

该LED的耐硫性等级为A1级。这表明其对腐蚀性含硫气氛具有高水平的抵抗力，这在某些汽车和工业环境中很常见。这种保护可防止触点上形成硫化银，硫化银会导致电阻增加和故障。

8.3 合规信息

该产品声明符合关键的环境法规：

• RoHS：符合有害物质限制指令。
• 欧盟REACH：符合化学品注册、评估、授权和限制法规。
• 无卤：符合无卤要求（溴<900 ppm，氯<900 ppm，溴+氯<1500 ppm）。

9. 技术对比与差异化

虽然规格书中没有与其他产品的直接比较，但可以推断出ALFS4J-C010001H-AM的关键差异化特征：

• 车规级（AEC-Q102）：这是与商业级LED的重要区别，意味着经过了温度循环、湿度、高温工作寿命（HTOL）和其他应力的严格测试。
• 陶瓷封装：与标准塑料封装相比，提供更好的热性能和长期可靠性，尤其是在高光功率密度下。
• SMD格式下的高光通量：从SMD封装中提供1700+ lm的光通量，适用于汽车前照灯中的紧凑光学设计。
• 耐硫性：并非所有汽车LED都有正式的耐硫等级；A1级是针对恶劣环境的一个强大特性。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1：我应该使用多大的驱动电流？

A：典型工作点为1000mA，绝对最大值为1500mA。实际电流应根据您系统预期的最大焊点温度，使用降额曲线来确定，以确保T_j< 150°C。

Q2：如何管理热量？

A：使用推荐的PCB焊盘布局，通过多个热过孔将大面积热焊盘连接到内部铜层或外部散热器。使用以下公式计算预期温升：ΔT = R_{thJS_real}* (V_F* I_F)。确保最终焊点温度允许在降额曲线限制内运行。

Q3：分档对我的设计有何影响？

A：光通量分档影响总光输出；您可能需要调整LED数量或驱动电流以满足特定的流明目标。电压分档影响串联串中的总压降和电源设计。颜色分档对于多个LED之间颜色一致性很重要的应用（例如，前照灯外观）至关重要。

Q4：我可以将其用于内部照明吗？

A：虽然技术上可行，但这款LED对于内部照明来说规格过高且可能成本过高。其高功率、宽视角和车规级认证是针对外部应用优化的。

11. 设计应用案例研究

场景：设计一个日间行车灯（DRL）模块。

要求：DRL必须根据汽车法规产生特定的发光强度模式，在-40°C至+85°C环境温度下可靠运行，并且寿命超过10，000小时。

设计步骤：

1. 光学设计：利用120°视角和1700 lm的典型光通量，光学工程师设计一个次级透镜或反射器，将光束塑造成所需的DRL模式。
2. 热设计：机械工程师设计一个铝制散热器。计算从LED焊点到环境的热阻（R_thSA）。结合R_thJS（1.26 K/W）和功耗（P_d≈ 13V * 1A = 13W），验证在最高环境温度85°C时，结温T_j= T_amb+ (R_thJS+ R_thSA) * P_d低于125°C。
3. 电气设计：选择一个车规级恒流LED驱动器。其输出电压范围必须适应LED串的最大正向电压（例如，4个LED串联 * 15.2V最大值 = 60.8V）加上裕量。驱动器电流设置为1000mA，但需根据计算出的最大焊点温度对照降额曲线进行验证。
4. PCB布局：PCB按照精确推荐的焊盘布局进行设计。热焊盘区域填充多个大过孔，进行电镀并用焊料填充，以连接到附着在散热器上的厚内部铜层。
5. 验证：在热室中测试原型。在高温和低温下测量光输出。对照规格检查色偏。进行长期可靠性测试，包括温度循环和湿热测试，以根据AEC-Q102目标验证设计。

12. 工作原理

ALFS4J-C010001H-AM是一款荧光粉转换型白光LED。其核心工作原理涉及半导体芯片中的电致发光。当施加正向电压时，电子和空穴在芯片的有源区内复合，发射光子。主芯片发射蓝光。一部分蓝光被沉积在芯片上的荧光粉涂层吸收。荧光粉以更宽的光谱（主要在黄色和红色区域）重新发射此能量。剩余的蓝光与荧光粉转换的黄/红光混合，被人眼感知为白光。蓝光与荧光粉转换光的精确比例，以及荧光粉的成分，决定了白光输出的相关色温（CCT）和显色指数（CRI）。

13. 技术趋势

像ALFS4J-C010001H-AM这样的LED的发展，受到汽车照明和固态照明领域几个关键趋势的推动：

• 发光效率（lm/W）提高：持续的研究旨在每瓦电输入产生更多流明，从而在相同光输出下降低能耗和热负荷。
• 更高功率密度与小型化：对更小、更时尚的前照灯设计的推动，要求LED能够在更小的封装尺寸下提供非常高的光通量，这增加了热管理的挑战。
• 集成光学的高级光束整形：趋势包括在封装级别将LED与初级光学元件（例如微透镜）结合，为次级光学系统提供更好控制的光输出。
• 智能与自适应照明：未来涉及将LED与传感器和控制系统集成，用于自适应驾驶光束（ADB），可以动态塑造光型，避免使其他驾驶员眩目，同时最大化可见度。
• 提升可靠性的材料科学：持续改进荧光粉材料，以提高高温下的稳定性和更高的转换效率，以及封装材料（如陶瓷）和互连技术的进步，以承受更大的热循环。