Hoja de Datos del LED ALFS3BD-C010001L1-AM - Paquete Cerámico SMD - 960lm @ 1000mA - 5850K Blanco Frío - Ángulo de Visión de 120° - Documento Técnico en Español

El ALFS3BD-C010001L1-AM es un LED de montaje superficial (SMD) de alto rendimiento, diseñado específicamente para aplicaciones exigentes de iluminación automotriz. Utiliza un paquete cerámico para una gestión térmica y una fiabilidad superiores. El dispositivo está diseñado para cumplir con los estrictos requisitos de la industria automotriz, incluida la calificación AEC-Q102, lo que lo hace apto para su uso en condiciones ambientales adversas. Sus aplicaciones principales incluyen sistemas de iluminación exterior como faros, luces de circulación diurna (DRL) y luces antiniebla.

1.1 Ventajas Principales

Alta Salida Luminosa:

• Proporciona un flujo luminoso típico de 960 lúmenes con una corriente de accionamiento de 1000mA, permitiendo soluciones de iluminación brillantes y eficientes.Rendimiento Térmico Robusto:
• El sustrato cerámico ofrece una excelente disipación de calor, con una resistencia térmica típica (unión a soldadura) de 2,3 K/W, lo que contribuye a la estabilidad a largo plazo y al mantenimiento del flujo luminoso.Fiabilidad Grado Automoción:
• Calificado según los estándares AEC-Q102, garantizando el rendimiento en rangos de temperatura automotriz (-40°C a +125°C) y bajo vibración.Cumplimiento Ambiental:
• El producto cumple con los requisitos RoHS, REACH y libre de halógenos (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm).Amplio Ángulo de Visión:
• Un ángulo de visión de 120 grados proporciona una distribución de luz amplia y uniforme.2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los principales parámetros eléctricos, ópticos y térmicos especificados en la hoja de datos.

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

El rendimiento del LED se caracteriza bajo condiciones de prueba específicas, típicamente a una temperatura de la almohadilla de soldadura (Ts) de 25°C y una corriente directa (IF) de 1000mA.

Flujo Luminoso (Φv):

• El valor típico es de 960 lm, con un mínimo de 800 lm y un máximo de 1100 lm. La tolerancia de medición es de ±8%. Es crucial tener en cuenta que este flujo se mide a Ts=25°C; el flujo en condiciones reales será menor a temperaturas de funcionamiento más altas.Tensión Directa (VF):
• Varía desde un mínimo de 8,7V hasta un máximo de 11,25V, con un valor típico de 10V a 1000mA. La estructura de clasificación por tensión directa (Grupos 3A, 3B, 3C) ayuda a los diseñadores a seleccionar LEDs con características eléctricas consistentes para matrices de múltiples LEDs.Corriente Directa (IF):
• El límite absoluto máximo es de 1500 mA. La corriente de funcionamiento recomendada es de hasta 1000 mA, pero esta debe reducirse en función de la temperatura de la almohadilla de soldadura, como se muestra en la curva de reducción (derating).Temperatura de Color (K):
• La temperatura de color correlacionada (CCT) típica es de 5850K, clasificada como blanco frío. La estructura de clasificación muestra un rango desde aproximadamente 5180K hasta 6680K, permitiendo la selección según los requisitos de color específicos de la aplicación.Ángulo de Visión (ψ):
• Definido como 120 grados, que es el ángulo total en el que la intensidad luminosa es la mitad del valor máximo (ψ = 2φ, donde φ es el semiángulo).2.2 Límites Absolutos y Características Térmicas

Operar más allá de estos límites puede causar daños permanentes al dispositivo.

Temperatura de Unión (Tj):

• La temperatura máxima permitida en la unión es de 150°C. Mantener Tj muy por debajo de este límite es crítico para la fiabilidad y la vida útil.Disipación de Potencia (Pd):
• Clasificada en 16900 mW. Este es un máximo teórico basado en límites térmicos; la potencia utilizable real está determinada por la curva de reducción (derating).Resistencia Térmica (RthJS):
• Se proporcionan dos valores: RthJS_real (típico 2,3 K/W) y RthJS_el (típico 1,6 K/W). El valor "real" se mide en condiciones reales de funcionamiento (1000mA), mientras que el valor "el" se mide con una corriente de detección baja. Para el diseño térmico, se debe utilizar el valor RthJS_real para una estimación precisa de la temperatura de unión.Sensibilidad a ESD:
• El dispositivo puede soportar descargas electrostáticas de hasta 8KV (Modelo de Cuerpo Humano, R=1,5kΩ, C=100pF), lo que indica una buena protección inherente, pero aún requiere procedimientos de manejo cuidadosos.3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la salida de luz y el color, los LEDs se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave.

3.1 Clasificación por Flujo Luminoso

Para el grupo de blanco frío, el flujo luminoso se clasifica en cinco categorías (E1 a E5), cada una cubriendo un rango de 60 lm (por ejemplo, E3: 920-980 lm). El producto típico (960 lm) cae en el bin E3 o E4. La hoja de datos resalta los bins específicos disponibles para este número de pieza.

3.2 Clasificación por Tensión Directa

La tensión directa se agrupa en tres bins: 3A (8,7V - 9,55V), 3B (9,55V - 10,40V) y 3C (10,40V - 11,25V). Seleccionar LEDs del mismo bin de tensión es importante para el equilibrio de corriente en configuraciones en paralelo.

3.3 Clasificación por Color (Cromaticidad)

La estructura de bins de color se define en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. El gráfico proporcionado muestra la estructura de bins de la CEPE (Comisión Económica para Europa) para LEDs blancos, con el punto objetivo de 5850K ubicado dentro de una región cuadrilátera específica (por ejemplo, probablemente dentro de los bins de la serie 56 o 60). El código de bin exacto para esta pieza se define por sus coordenadas CIE x e y en relación con esta estructura.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los gráficos en la hoja de datos proporcionan información crucial sobre el comportamiento del LED bajo condiciones variables.

4.1 Curva IV y Flujo Luminoso Relativo

La curva

Corriente Directa vs. Tensión Directamuestra una relación no lineal. La tensión aumenta con la corriente, y los diseñadores deben tener esto en cuenta al diseñar el circuito de accionamiento. La curvaFlujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directaes sublineal; aumentar la corriente produce rendimientos decrecientes en la salida de luz mientras genera significativamente más calor. Operar a 1000mA parece ser un buen compromiso entre salida y eficiencia.4.2 Dependencia de la Temperatura

El gráfico

Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Uniónes crucial. El flujo luminoso disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. A 100°C, el flujo relativo es solo aproximadamente el 85% de su valor a 25°C. Esto subraya la importancia de un sistema de gestión térmica efectivo en la aplicación final. La curvaTensión Directa Relativa vs. Temperatura de Uniónmuestra un coeficiente de temperatura negativo, con VF disminuyendo linealmente a medida que aumenta la temperatura. Esta propiedad a veces puede usarse para la detección de temperatura.4.3 Distribución Espectral y Desviación Cromática

El gráfico de

Distribución Espectral Relativamuestra un pico en la región de longitud de onda azul (alrededor de 450nm) con una amplia emisión amarilla convertida por fósforo, típica de un LED blanco que utiliza un chip azul. Los gráficos deCoordenadas Cromáticas vs. Corriente Directayvs. Temperatura de Uniónmuestran un cambio mínimo (Δx, Δy < 0,02), lo que indica una buena estabilidad del color en las condiciones de funcionamiento, lo cual es vital para la iluminación automotriz donde se exige consistencia de color.4.4 Curva de Reducción de Corriente Directa (Derating)

Este es posiblemente el gráfico más importante para el diseño del sistema. Define la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura de la almohadilla de soldadura (Ts). Por ejemplo:

A Ts = 25°C, IF puede ser 1500 mA (máximo absoluto).

• A Ts = 103°C, IF debe reducirse a 1500 mA (primer punto de la curva).
• A Ts = 125°C (temperatura máxima de funcionamiento), IF debe reducirse a aproximadamente 823 mA.
• Esta curva vincula directamente el diseño térmico del PCB y el disipador de calor con la corriente de accionamiento utilizable y la salida de luz.

El LED utiliza un paquete cerámico de Dispositivo de Montaje Superficial (SMD). Las dimensiones mecánicas específicas, incluidos largo, ancho, alto y ubicaciones de las almohadillas, se detallan en el dibujo "Dimensiones Mecánicas" (no extraído completamente aquí pero referenciado). El paquete está diseñado para ser compatible con procesos automatizados de pick-and-place y soldadura por reflujo. Se proporciona el diseño de "Almohadilla de Soldadura Recomendada" para garantizar la formación adecuada de la junta de soldadura y una transferencia térmica óptima desde la almohadilla térmica del LED al PCB.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

La hoja de datos especifica un perfil de soldadura por reflujo con una temperatura máxima de 260°C. Este es un requisito estándar de reflujo sin plomo (Pb-free). El perfil incluirá zonas de precalentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento con restricciones específicas de tiempo y temperatura para prevenir choques térmicos y garantizar juntas de soldadura fiables sin dañar el paquete del LED o los materiales internos (que tienen un Nivel de Sensibilidad a la Humedad, MSL, de 2).

6.2 Precauciones de Uso

Protección contra ESD:

• Aunque está clasificado para 8KV HBM, se deben seguir las precauciones estándar contra ESD durante el manejo y el montaje.Control de Corriente:
• El LED debe ser accionado por una fuente de corriente constante, no una fuente de tensión constante, para prevenir la fuga térmica (thermal runaway).Gestión Térmica:
• Es obligatorio un camino térmico bien diseñado desde las almohadillas de soldadura del LED hasta el disipador de calor del sistema para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros y lograr el rendimiento y la vida útil nominales.Robustez ante Azufre:
• La hoja de datos menciona robustez ante azufre, indicando cierta resistencia a ambientes que contienen azufre, pero puede ser necesario un recubrimiento conformado adicional en atmósferas altamente corrosivas.7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Faro (Cruce/Carretera):

• Requiere un control óptico preciso. El alto flujo y el pequeño tamaño de la fuente de este LED lo hacen adecuado para sistemas de faros basados en proyectores o reflectores.Luz de Circulación Diurna (DRL):
• Requiere alta eficiencia y fiabilidad. La salida del LED y su amplio ángulo de visión son ventajosos para crear firmas DRL distintivas.Luz Antiniebla:
• Requiere un patrón de haz ancho y plano. El ángulo de visión de 120° proporciona un buen punto de partida para ópticas diseñadas para cortar bajo la niebla.7.2 Consideraciones de Diseño

Diseño Óptico:

• Casi siempre se requieren ópticas secundarias (lentes, reflectores) para dar forma a la emisión cruda del LED en un patrón de haz regulado que cumpla con los estándares de iluminación automotriz (SAE, ECE).Diseño Eléctrico:
• Utilice un driver de LED de corriente constante capaz de suministrar hasta 1000mA (o la corriente reducida según el análisis térmico) y con una tensión de cumplimiento superior a la VF máxima de la cadena de LEDs. Considere la funcionalidad de atenuación (PWM) para aplicaciones de DRL/luces de posición.Diseño Térmico:
• Esto es primordial. Utilice un PCB de núcleo metálico (MCPCB) o un PCB FR4 estándar con vías térmicas bajo la almohadilla térmica del LED conectadas a una gran capa de cobre o a un disipador de calor externo. Realice simulaciones térmicas para predecir la temperatura de la almohadilla de soldadura (Ts) en las peores condiciones ambientales.Selección de Bin:
• Para aplicaciones que requieren una apariencia uniforme (por ejemplo, múltiples LEDs en una tira DRL), especifique bins estrechos para el flujo luminoso y las coordenadas de cromaticidad.8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

8.1 ¿Por qué mi LED no produce 960 lúmenes en mi prototipo?

La clasificación de 960 lm es a Ts=25°C e IF=1000mA. En una aplicación real, la temperatura de la almohadilla de soldadura probablemente sea mucho más alta, reduciendo el flujo efectivo. Mida o estime su Ts real y consulte el gráfico "Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Unión" para encontrar la salida esperada. Además, asegúrese de que su driver está proporcionando la corriente correcta.

8.2 ¿Puedo alimentar este LED a 1500mA para obtener el máximo brillo?

Solo puede alimentarlo a 1500mA si puede garantizar que la temperatura de la almohadilla de soldadura (Ts) esté en o por debajo de 25°C, lo cual es prácticamente imposible en un dispositivo cerrado. Debe usar la curva de reducción (derating). A una Ts más realista de 80°C, la corriente máxima permitida es significativamente menor (aproximadamente 1150-1200mA basándose en la interpolación de la curva).

8.3 ¿Cómo interpreto los dos valores diferentes de resistencia térmica?

Utilice

RthJS_real (2,3 K/W típico)para sus cálculos térmicos. Este valor se mide bajo potencia de funcionamiento realista (1000mA), teniendo en cuenta cualquier cambio dependiente de la temperatura en las propiedades del material. RthJS_el se mide con una señal pequeña y representa un escenario de mejor caso y baja potencia, que no es representativo del uso real.8.4 ¿Es siempre necesario un disipador de calor?

Para este nivel de potencia (aproximadamente 10W de entrada eléctrica a 1000mA), un disipador de calor es casi siempre necesario en un entorno automotriz. La ruta térmica principal es a través de las almohadillas de soldadura hacia el PCB. El PCB en sí debe diseñarse como parte del disipador de calor, a menudo requiriendo un núcleo metálico o un disipador de aluminio adjunto.

For this power level (approximately 10W electrical input at 1000mA), a heatsink is almost always necessary in an automotive environment. The primary thermal path is through the solder pads into the PCB. The PCB itself must be designed as part of the heatsink, often requiring a metal core or an attached aluminum heatsink.