Hoja de Datos del LED ALFS1J-C0 - Paquete Cerámico SMD - 425lm @1000mA - 3.25V - Ángulo de Visión 120° - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El ALFS1J-C0 es un LED de alta potencia montado en superficie (SMD), diseñado específicamente para exigentes aplicaciones de iluminación exterior automotriz. Está encapsulado en un robusto paquete cerámico, que ofrece una excelente gestión térmica y fiabilidad en condiciones ambientales adversas. El dispositivo está cualificado según los estándares AEC-Q102, garantizando que cumple con los estrictos requisitos para componentes electrónicos automotrices. Sus aplicaciones principales incluyen faros, luces de circulación diurna (DRL) y antinieblas, donde son críticos un rendimiento consistente, una alta salida luminosa y una durabilidad a largo plazo.

Las ventajas principales de este LED incluyen un alto flujo luminoso típico de 425 lúmenes con una corriente de accionamiento de 1000mA, un amplio ángulo de visión de 120 grados para una buena distribución de la luz y una construcción robusta con protección ESD de hasta 8 kV (HBM). También cumple con las normativas RoHS, REACH y libre de halógenos, lo que lo hace adecuado para los mercados automotrices globales. La robustez al azufre del producto está clasificada como A1, lo que indica una alta resistencia a atmósferas corrosivas que contienen azufre, comunes en entornos automotrices.

2. Interpretación Objetiva de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

Los parámetros operativos clave se definen bajo una condición de prueba de corriente directa (I_F) de 1000mA con la almohadilla térmica mantenida a 25°C. El flujo luminoso típico (Φ_v) es de 425 lm, con un mínimo de 400 lm y un máximo de 500 lm, sujeto a una tolerancia de medición de ±8%. La tensión directa (V_F) mide típicamente 3.25V, con un rango de 2.90V a 3.80V (tolerancia ±0.05V). La longitud de onda dominante o temperatura de color correlacionada (CCT) se encuentra dentro de un rango de 5391K a 6893K, clasificándolo como un LED blanco frío. El ángulo de visión se especifica como 120 grados, con una tolerancia de ±5°.

2.2 Límites Absolutos Máximos y Características Térmicas

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente. La corriente directa absoluta máxima es de 1500 mA. El dispositivo no está diseñado para operar con tensión inversa. La temperatura máxima de unión (T_J) es de 150°C, con un rango de temperatura de operación de -40°C a +125°C. La resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura es un parámetro crítico para la disipación de calor. La resistencia térmica real (R_{th JS real}) es típ. 4.0 K/W (máx. 4.4 K/W), mientras que la equivalente eléctrica (R_{th JS el}) es típ. 3.0 K/W (máx. 3.4 K/W). La disipación de potencia máxima es de 5700 mW.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en "bins" según parámetros clave.

3.1 Clasificación por Flujo Luminoso

El flujo luminoso se clasifica en grupos, mostrando los datos proporcionados el Grupo "C". Dentro de este grupo, se definen los bins: Bin 6 (400-425 lm), Bin 7 (425-450 lm), Bin 8 (450-475 lm) y Bin 9 (475-500 lm). La prueba se realiza a la corriente directa típica con un pulso de 25ms, y la tolerancia de medición es de ±8%.

3.2 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se categoriza en tres grupos: Grupo 1A (2.90V - 3.20V), Grupo 1B (3.20V - 3.50V) y Grupo 1C (3.50V - 3.80V). Esto permite a los diseñadores seleccionar LED con V_Fsimilar para un mejor emparejamiento de corriente en matrices de múltiples LED. La tolerancia de medición es de ±0.05V.

3.3 Clasificación por Color (Cromaticidad)

Las coordenadas de color en el diagrama de cromaticidad CIE 1931 se clasifican en regiones específicas. La hoja de datos muestra bins para LED blancos fríos, incluyendo 63M, 61M, 58M, 56M, 65L, 65H, 61L y 61H. Cada bin está definido por un área cuadrilátera en el gráfico de coordenadas x,y. Por ejemplo, el Bin 63M cubre coordenadas aproximadamente desde (0.3127, 0.3093) hasta (0.3212, 0.3175). La tolerancia de medición de coordenadas es de ±0.005.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva IV)

El gráfico muestra la relación no lineal entre la corriente directa y la tensión directa a 25°C. La curva es típica para un LED de potencia, con la tensión aumentando logarítmicamente con la corriente. Estos datos son esenciales para diseñar el circuito de accionamiento y asegurar que el LED opere dentro de su rango de tensión especificado a la corriente deseada.

4.2 Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa

Este gráfico ilustra la salida de luz relativa al valor a 1000mA en función de la corriente de accionamiento. El flujo luminoso aumenta con la corriente, pero puede mostrar un crecimiento sub-lineal a corrientes más altas debido a la caída de eficiencia y al aumento de la temperatura de unión.

4.3 Gráficos de Rendimiento Térmico

Varios gráficos representan el rendimiento en función de la temperatura de unión (T_J) a I_F=1000mA. Lacurva de Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Uniónmuestra cómo la salida de luz disminuye al aumentar la temperatura, una característica conocida como extinción térmica. Lacurva de Tensión Directa Relativa vs. Temperatura de Uniónmuestra que V_Fdisminuye linealmente al aumentar la temperatura, lo que puede usarse para estimar la temperatura de unión. Elgráfico de Desplazamiento de Coordenadas de Cromaticidad vs. Temperatura de Uniónmuestra cómo el punto de color (CIE x, y) cambia con la temperatura, lo que es crucial para aplicaciones críticas en color.

4.4 Curva de Reducción de Corriente Directa

Este es un gráfico de diseño crítico. Traza la corriente directa máxima permitida frente a la temperatura de la almohadilla de soldadura (T_S). A medida que T_Saumenta, la corriente máxima permitida debe reducirse para evitar que la temperatura de unión supere los 150°C. La curva proporciona puntos específicos de reducción: p.ej., a T_S=110°C, I_Fpuede ser 1500mA; a T_S=125°C, I_Fdebe reducirse a 1200mA. No se recomienda operar por debajo de 50mA.

4.5 Distribución Espectral

El gráfico de distribución espectral de potencia relativa muestra la intensidad de la luz emitida a través de longitudes de onda desde aproximadamente 400nm hasta 800nm a 25°C y 1000mA. Caracteriza la luz blanca fría del LED, típicamente producida por un chip LED azul combinado con una capa de fósforo.

5. Información Mecánica y del Paquete

El LED utiliza un paquete cerámico de dispositivo montado en superficie (SMD). La cerámica ofrece una conductividad térmica superior en comparación con los paquetes plásticos, facilitando una mejor transferencia de calor desde la unión del LED hasta la placa de circuito impreso (PCB). Esto es vital para mantener el rendimiento y la longevidad en aplicaciones de alta potencia como la iluminación automotriz. Las dimensiones mecánicas específicas, incluyendo largo, ancho, alto y ubicación de los pads, se detallan en la sección de dibujo mecánico de la hoja de datos. El paquete incluye una almohadilla térmica para una soldadura eficiente a una zona térmica en el PCB.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Diseño Recomendado de Pads de Soldadura

Se proporciona un patrón de pistas (huella) recomendado para el diseño del PCB. Este patrón asegura la formación adecuada de la junta de soldadura, la conexión eléctrica y, lo más importante, una transferencia térmica óptima desde la almohadilla térmica del LED hasta el plano de cobre del PCB. Adherirse a este diseño es crucial para la fiabilidad.

6.2 Perfil de Soldadura por Reflujo

La hoja de datos especifica un perfil de soldadura por reflujo con una temperatura máxima de 260°C. Este perfil define la curva tiempo-temperatura que el ensamblaje debe seguir durante el proceso de reflujo. Los parámetros clave incluyen las tasas y duraciones de precalentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento. Seguir este perfil previene el choque térmico en el paquete cerámico y asegura juntas de soldadura fiables sin dañar la estructura interna del LED.

6.3 Precauciones de Uso

Se describen precauciones generales de manejo y uso. Estas incluyen advertencias contra la aplicación de tensión inversa, exceder los límites absolutos máximos y el uso de técnicas de soldadura inadecuadas. También enfatiza la importancia de la protección contra descargas electrostáticas (ESD) durante el manejo, aunque el dispositivo tiene protección ESD incorporada de hasta 8kV.

7. Información de Embalaje y Pedido

El producto se suministra en embalaje de cinta y carrete, adecuado para máquinas de montaje automático pick-and-place. La información de embalaje detalla las dimensiones del carrete, el ancho de la cinta, el espaciado de los bolsillos y la orientación de los componentes en la cinta. La estructura del número de pieza (p.ej., ALFS1J-C010001H-AM) codifica atributos específicos como la serie, códigos de bin para flujo y color, y otra información de variante. La información de pedido guía al usuario sobre cómo especificar las combinaciones de bins deseadas al realizar un pedido.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Las aplicaciones principales para las que está diseñado sonsistemas de Iluminación Exterior Automotriz. Esto incluye:
- Faros (Corto/Largo Alcance): Donde se requiere alta intensidad luminosa y un control preciso del haz.
- Luces de Circulación Diurna (DRL): Que requieren alta eficiencia y visibilidad.
- Antinieblas: Que necesitan buena penetración en condiciones climáticas adversas.
El amplio ángulo de visión y el alto flujo lo hacen adecuado tanto para fuentes de luz primarias como para funciones de iluminación suplementarias.

8.2 Consideraciones de Diseño

1. Gestión Térmica: Este es el aspecto más crítico. El PCB debe tener un diseño térmico adecuado—usando capas de cobre gruesas, vías térmicas y posiblemente un disipador externo—para mantener la temperatura de la almohadilla de soldadura (T_S) lo más baja posible. Consulte la curva de reducción para los límites de corriente.
2. Corriente de Accionamiento: Aunque el LED puede ser accionado hasta 1500mA, operar en o por debajo de los 1000mA típicos proporciona un mejor equilibrio entre salida de luz, eficiencia y carga térmica, mejorando la fiabilidad a largo plazo.
3. Diseño Óptico: El ángulo de visión de 120° requiere ópticas secundarias apropiadas (lentes, reflectores) para dar forma al haz para la aplicación específica (p.ej., un haz enfocado para faros).
4. Diseño Eléctrico: Utilice un driver LED de corriente constante compatible con el bin de tensión directa. Para matrices, considere la selección de bins y el posible uso de técnicas de balanceo de corriente.

9. Comparativa y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED comerciales o industriales estándar, el ALFS1J-C0 ofrece varios diferenciadores clave esenciales para uso automotriz:
- Cualificación AEC-Q102: Este es un estándar de fiabilidad obligatorio para LED automotrices, que implica pruebas rigurosas de ciclado térmico, humedad, resistencia al calor de soldadura, etc.
- Paquete Cerámico: Proporciona un mejor rendimiento térmico y estabilidad a largo plazo bajo alta temperatura y humedad que los paquetes plásticos (p.ej., PPA, PCT).
- Robustez al Azufre (Clase A1): Específicamente probado y garantizado para resistir la corrosión por gases que contienen azufre, un modo de fallo común en entornos automotrices.
- Alta Clasificación ESD (8kV HBM): Ofrece una mayor protección contra descargas electrostáticas durante el manejo y montaje.
- Rango de Temperatura Extendido (-40°C a +125°C): Garantiza la operación en las temperaturas extremas a las que se enfrentan los vehículos.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Qué salida de luz real puedo esperar del Bin C7?
R: El Bin C7 especifica un rango de flujo luminoso de 425-450 lm cuando se mide a I_F=1000mA y T_s=25°C. Considerando la tolerancia de medición de ±8%, el valor medido real para un LED específico podría estar entre aproximadamente 391 lm y 486 lm bajo esas condiciones de prueba ideales. En una aplicación real con temperatura más alta, la salida será menor.

P: ¿Cómo determino el disipador necesario basándome en los datos térmicos?
R: Necesita realizar un cálculo térmico. El parámetro clave es la resistencia térmica real, R_{th JS real}(típ. 4.0 K/W). Esta es la resistencia desde la unión hasta el punto de soldadura. Debe añadir la resistencia térmica desde el punto de soldadura al ambiente (a través del PCB, material de interfaz térmica y disipador) para calcular el total R_{th JA}. Usando la fórmula T_J= T_A+ (R_{th JA}× Disipación de Potencia), puede asegurar que T_Jpermanezca por debajo de 150°C, preferiblemente con un margen de seguridad. La curva de reducción proporciona una guía simplificada basada en la temperatura de la almohadilla de soldadura.

P: ¿Puedo accionar este LED con una fuente de tensión constante?
R: Se desaconseja firmemente. Los LED son dispositivos accionados por corriente. Su tensión directa tiene un coeficiente de temperatura negativo y varía de una unidad a otra (como se ve en los bins de tensión). Una fuente de tensión constante podría llevar a una fuga térmica: a medida que el LED se calienta, V_Fcae, causando un aumento de corriente, lo que genera más calor, reduciendo aún más V_Fy aumentando la corriente hasta el fallo. Utilice siempre un driver de corriente constante o un circuito que regule activamente la corriente.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Módulo de Luces de Circulación Diurna (DRL)
Un diseñador está creando un módulo DRL para un automóvil de pasajeros. El diseño requiere 6 LED para lograr el brillo y factor de forma deseados.
1. Selección de Bins: Para garantizar una apariencia uniforme, el diseñador especifica bins de color estrechos (p.ej., 61M ± 1 paso) y un solo bin de flujo luminoso (p.ej., C7). También pueden especificar un bin de tensión directa estrecho (p.ej., 1A) para mejorar el reparto de corriente en una configuración simple en serie.
2. Diseño Térmico: El módulo se montará en un espacio confinado. El diseñador utiliza un PCB de núcleo metálico (MCPCB) con una capa de cobre de 2oz. Se ejecuta una simulación térmica para asegurar que la temperatura de la almohadilla de soldadura no exceda los 110°C en la peor temperatura ambiente (p.ej., 85°C dentro del conjunto del faro). Según la curva de reducción, a T_S=110°C, se permite el máximo de 1500mA, pero el diseñador elige accionar a 1000mA para una mejor eficacia y longevidad.
3. Diseño Eléctrico: Los 6 LED se colocan en una cadena en serie. La tensión directa total a 1000mA será aproximadamente 6 × 3.25V = 19.5V (típ.), pero podría oscilar entre ~17.4V y 22.8V según la clasificación. Se selecciona un driver LED de corriente constante buck-boost para acomodar este rango de tensión desde un sistema de batería automotriz de 12V (nominal 12V, pero operando de 9V a 16V).
4. Diseño Óptico: Se diseña una óptica secundaria (una lente TIR) sobre cada LED para colimar la emisión de 120° en un haz abanico horizontal controlado, adecuado para la firma de un DRL.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

El ALFS1J-C0 es un LED blanco convertido por fósforo. El principio fundamental implica un chip semiconductor (típicamente hecho de nitruro de galio e indio - InGaN) que emite luz azul cuando está polarizado en directa (electroluminiscencia). Esta luz azul es parcialmente absorbida por una capa de fósforo de granate de aluminio e itrio dopado con cerio (YAG:Ce) depositada sobre el chip. El fósforo convierte una parte de los fotones azules a longitudes de onda más largas, principalmente en la región amarilla. La mezcla de la luz azul restante y la luz amarilla convertida es percibida por el ojo humano como luz blanca. La proporción exacta de azul a amarillo, y la inclusión de otros fósforos, determina la temperatura de color correlacionada (CCT) y el índice de reproducción cromática (CRI). El paquete cerámico sirve como un sustrato robusto para montar el chip y el fósforo, y como un difusor de calor eficiente.

13. Tendencias de Desarrollo

La evolución de los LED automotrices como el ALFS1J-C0 sigue varias tendencias claras de la industria:
1. Mayor Eficacia Luminosa (lm/W): Las mejoras continuas en el diseño del chip, la eficiencia del fósforo y la gestión térmica del paquete apuntan a ofrecer más salida de luz para la misma potencia eléctrica de entrada, reduciendo el consumo de energía y la carga térmica.
2. Mayor Densidad de Potencia y Miniaturización: Existe un impulso para lograr un mayor flujo desde huellas de paquete más pequeñas, permitiendo diseños de iluminación más compactos y estilizados.
3. Mejor Consistencia y Estabilidad del Color: Los avances en la tecnología de fósforos y los procesos de clasificación conducen a tolerancias de color más estrechas y a una reducción del desplazamiento de color con la temperatura y a lo largo de la vida útil.
4. Fiabilidad y Robustez Mejoradas: Estándares como el AEC-Q102 evolucionan continuamente, y se añaden nuevas pruebas para abordar modos de fallo del mundo real, como la resistencia al azufre, que se ha convertido en un requisito clave.
5. Integración e Iluminación Inteligente: El futuro apunta hacia módulos integrados que combinan LED, drivers, sensores e interfaces de comunicación para sistemas de iluminación delantera adaptativa (AFS) y comunicación mediante luz (señalización Li-Fi o V2X).
6. Espectros Especializados: El desarrollo de espectros optimizados para propósitos específicos, como una visibilidad mejorada en niebla o un deslumbramiento reducido para el tráfico que se aproxima, es un área activa de investigación.