Ficha Técnica del LED ALFS2BD-C0PA07001L1-AM - Paquete Cerámico SMD - Blanco Frío 5850K / Ámbar PC - 260 lm / 160 lm @ 700mA - Grado Automotriz

1. Descripción General del Producto

El ALFS2BD-C0PA07001L1-AM es un LED de montaje superficial de alto rendimiento, diseñado específicamente para exigentes aplicaciones de iluminación exterior automotriz. Forma parte de la serie EL ALFS, y presenta un robusto paquete cerámico SMD que garantiza una excelente gestión térmica y una fiabilidad a largo plazo en condiciones ambientales adversas. El dispositivo se ofrece en dos opciones de color distintas: una variante en Blanco Frío con una temperatura de color típica de 5850K, y una variante en Ámbar PC (convertido por fósforo). Sus objetivos de diseño principales son ofrecer una alta salida luminosa, un rendimiento de color consistente y una fiabilidad inquebrantable para funciones automotrices críticas para la seguridad.

Las ventajas principales de este LED incluyen su conformidad con el estricto estándar de calificación AEC-Q102 para semiconductores optoelectrónicos discretos en aplicaciones automotrices. Este proceso de certificación valida el rendimiento y la longevidad del componente bajo temperaturas extremas, humedad y estrés mecánico. Además, el producto cumple con las normativas RoHS, REACH y libre de halógenos, lo que lo hace adecuado para los mercados automotrices globales con restricciones ambientales y de materiales estrictas. Su robustez frente al azufre es una característica crítica para aplicaciones expuestas a contaminantes atmosféricos que pueden corroer los paquetes LED estándar.

El mercado objetivo es exclusivamente el automotriz, centrándose en los módulos de iluminación exterior. Sus características de rendimiento están adaptadas para cumplir con los altos requisitos de brillo y fiabilidad de los sistemas de iluminación de vehículos modernos.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y de Color

El rendimiento del LED se caracteriza bajo una corriente de prueba estándar de 700mA. La versión Blanco Frío proporciona un flujo luminoso típico de 260 lúmenes (lm), con un mínimo de 220 lm y un máximo de 300 lm, considerando las tolerancias de producción. La versión Ámbar PC proporciona una salida típica de 160 lm, con un rango de 120 lm a 200 lm. El ángulo de visión para ambos colores es amplio, de 120 grados, proporcionando un patrón de distribución de luz amplio y uniforme adecuado para funciones de señalización.

Las métricas de color están definidas con precisión. La variante Blanco Frío tiene un rango de temperatura de color correlacionada (CCT) de 5180K a 6680K, centrado alrededor de un valor típico de 5850K. La cromaticidad de la variante Ámbar PC se especifica mediante sus coordenadas CIE 1931: un valor típico de x = 0.57 e y = 0.42. Esto la sitúa firmemente en la región ámbar del espacio de color, esencial para aplicaciones de intermitentes y luces de estacionamiento donde se aplican regulaciones de color específicas.

2.2 Parámetros Eléctricos y Térmicos

La tensión directa (Vf) para el LED Blanco Frío a 700mA es típicamente de 3.35V, con un rango de 2.90V a 3.80V. La Vf de la versión Ámbar PC es comparable. Estos parámetros son cruciales para el diseño del driver y la gestión de potencia. Se proporcionan dos valores clave de resistencia térmica: la resistencia térmica real (Rth JS real) desde la unión del semiconductor hasta el punto de soldadura es típicamente de 4.6 K/W (máx. 9.0 K/W), mientras que la resistencia térmica derivada por el método eléctrico (Rth JS el) es típicamente de 3.6 K/W (máx. 8.0 K/W). El valor eléctrico más bajo suele indicar el rendimiento de la ruta térmica en condiciones de operación, lo cual es vital para predecir la temperatura de unión y gestionar el mantenimiento del flujo luminoso.

2.3 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los límites operativos más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente. Los límites clave incluyen una corriente directa máxima (IF) de 1500 mA, una disipación de potencia máxima (Pd) de 5700 mW y una temperatura de unión máxima (Tj) de 150°C. El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de operación (Topr) de -40°C a +125°C, confirmando su idoneidad para entornos automotrices. Puede soportar un nivel de ESD (Descarga Electroestática) de hasta 8 kV (Modelo de Cuerpo Humano), mejorando su robustez en el manejo. La temperatura máxima de soldadura por reflujo es de 260°C, alineándose con los procesos estándar de ensamblaje de PCB.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

3.1 Distribución Espectral

Los gráficos proporcionados muestran la distribución espectral de potencia relativa para los LEDs Blanco Frío y Ámbar PC a 700mA y 25°C. El espectro del Blanco Frío muestra un pico de emisión amplio en la región azul del chip LED, combinado con una emisión de fósforo amarillo más amplia, creando luz blanca. El espectro del Ámbar PC está dominado por un único pico amplio en la región amarillo-ámbar, resultado de la conversión por fósforo, con una fuga mínima de luz azul, lo cual es ideal para los requisitos de color ámbar puro.

3.2 Relaciones entre Corriente y Rendimiento

El gráfico de Corriente Directa vs. Tensión Directa muestra una relación sub-lineal, típica de los LEDs. Los gráficos de Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa demuestran que la salida de luz aumenta con la corriente pero comienza a mostrar signos de saturación a corrientes más altas (por ejemplo, por encima de 1000mA), probablemente debido al aumento de los efectos térmicos y a la caída de eficiencia. Los gráficos de Desplazamiento de Coordenadas de Cromaticidad vs. Corriente Directa indican un cambio mínimo en las coordenadas de color (ΔCIE x, ΔCIE y) en el rango de corriente de 300mA a 1500mA, lo cual es crítico para mantener una salida de color consistente bajo diferentes condiciones de excitación, como el atenuado.

3.3 Dependencia de la Temperatura

El gráfico de Tensión Directa Relativa vs. Temperatura de Unión muestra un coeficiente de temperatura negativo; la tensión directa disminuye linealmente a medida que aumenta la temperatura de unión, lo cual es una característica estándar de los diodos semiconductores. Los gráficos de Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Unión son cruciales para el diseño térmico. Muestran que la salida luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Para el LED Blanco Frío, la salida a 125°C es aproximadamente el 85-90% de su salida a 25°C. La versión Ámbar PC muestra un comportamiento de extinción térmica ligeramente diferente. Por lo tanto, un disipador de calor efectivo es esencial para mantener el brillo. Los gráficos de Desplazamiento de Coordenadas de Cromaticidad vs. Temperatura de Unión muestran desplazamientos muy menores, lo que indica una buena estabilidad de color en el rango de temperatura de operación.

4. Información de Binning (Clasificación)

La ficha técnica incluye una sección dedicada a la información de binning (Sección 4 en el índice), aunque los criterios específicos de binning (por ejemplo, bins de flujo, bins de cromaticidad, bins de Vf) no se detallan en el extracto proporcionado. Para los LEDs de grado automotriz, el binning suele ser muy estricto. Los componentes se clasifican en grupos ajustados basándose en el flujo luminoso, la tensión directa y las coordenadas de cromaticidad (CIE x, y o CCT y Duv para el blanco) para garantizar la consistencia y uniformidad de color dentro de un conjunto de iluminación. Los diseñadores deben consultar la tabla de binning completa para seleccionar el sufijo de número de pieza apropiado que cumpla con los requisitos de uniformidad específicos de su aplicación.

5. Mecánica, Montaje y Empaquetado

5.1 Dimensiones Mecánicas y Diseño de Pads

El dibujo mecánico (Sección 7) define la huella física exacta del paquete cerámico SMD, incluyendo longitud, anchura, altura y la ubicación del pad térmico y los contactos eléctricos. Se proporciona el diseño recomendado de los pads de soldadura (Sección 8) para guiar el diseño del PCB. Este diseño es crítico para garantizar la formación adecuada de las juntas de soldadura, la conexión eléctrica y, lo más importante, una transferencia térmica óptima desde el pad térmico del LED al plano de cobre del PCB. Un diseño incorrecto de los pads puede limitar severamente la disipación de calor, conduciendo a un fallo prematuro o a una reducción de la salida de luz.

5.2 Soldadura por Reflujo y Manejo

Se especifica un perfil de soldadura por reflujo (Sección 9), con una temperatura máxima de 260°C. Adherirse a este perfil es esencial para evitar un choque térmico al paquete cerámico y a los materiales internos de unión del chip. La sección "Precauciones de Uso" (Sección 11) probablemente contiene instrucciones vitales de manejo, como el nivel de sensibilidad a la humedad (se menciona MSL 2 en las características), condiciones de almacenamiento y recomendaciones de limpieza. Siempre se deben seguir las precauciones adecuadas contra ESD durante el manejo y el montaje.

5.3 Empaquetado y Pedido

La información de empaquetado (Sección 10) detalla cómo se suministran los LEDs (por ejemplo, en cinta y carrete), incluyendo dimensiones del carrete y orientación del componente. La información de pedido y la estructura del número de pieza (Secciones 5 y 6) explican cómo decodificar el número de pieza (ALFS2BD-C0PA07001L1-AM) para seleccionar el bin de flujo, color y otras características opcionales correctas para la compra.

6. Directrices de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Aplicaciones Objetivo

Las aplicaciones principales listadas son Iluminación Exterior Automotriz, específicamente Luces de Conducción Diurna (DRL) e Intermitentes. Para las DRL, el alto flujo luminoso y el color blanco frío proporcionan una alta visibilidad. Para los intermitentes, el color Ámbar PC cumple con los requisitos regulatorios para el color de la señal de giro. La robustez del dispositivo también lo hace adecuado para otras funciones exteriores como luces de posición o luces combinadas traseras.

6.2 Consideraciones Críticas de Diseño

• Gestión Térmica:Este es el factor más crítico. La resistencia térmica real típica de 4.6 K/W significa que por cada vatio disipado, la unión estará 4.6°C más caliente que el punto de soldadura. A 700mA y una Vf típica de 3.35V, la disipación de potencia es de aproximadamente 2.35W. Esto crea un aumento de temperatura de aproximadamente 10.8°C desde la placa hasta la unión, asumiendo un disipador de calor ideal. El PCB debe tener una ruta térmica adecuadamente diseñada (usando vías, capas de cobre gruesas) para mantener baja la temperatura del punto de soldadura, asegurando que la unión se mantenga muy por debajo de su máximo de 150°C, preferiblemente por debajo de 110-120°C para una larga vida útil.
• Corriente de Excitación:Aunque el LED puede ser pulsado hasta 1500mA, el punto de operación recomendado para una eficiencia y vida útil óptimas es probablemente alrededor de 700mA, como se utiliza para las especificaciones típicas. Operar a corrientes más altas aumenta la generación de calor exponencialmente y acelera la depreciación del lumen.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120° requiere ópticas secundarias (lentes, reflectores) para dar forma al haz para aplicaciones específicas como DRLs o intermitentes. El sistema óptico debe tener en cuenta el patrón de radiación espacial del LED.
• Diseño Eléctrico:Un driver LED de corriente constante es obligatorio para garantizar una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica. El driver debe diseñarse para operar dentro del rango completo de voltaje automotriz (por ejemplo, 9V-16V con protección contra sobretensión por desconexión de carga).

7. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LEDs comerciales estándar o incluso de grado industrial, los diferenciadores clave de este dispositivo son su calificación automotriz (AEC-Q102) y su robustez de materiales (resistencia al azufre, libre de halógenos). En comparación con otros LEDs automotrices, su combinación de un paquete cerámico (rendimiento térmico y fiabilidad superiores a los paquetes plásticos) y una alta salida de flujo tanto en blanco como en ámbar desde una única plataforma de paquete es una ventaja significativa. Simplifica la lista de materiales para los módulos de iluminación que requieren ambos colores.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Datos Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este LED a 1000mA de forma continua?

R: Aunque el límite absoluto máximo es de 1500mA, las especificaciones típicas se dan a 700mA. La operación continua a 1000mA generará significativamente más calor (~3.35W vs. ~2.35W). Esto solo es posible con una gestión térmica excepcional para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros, y puede reducir la vida útil del LED. Consulte las curvas de derating.

P: ¿Cómo interpreto los dos valores diferentes de resistencia térmica (Real vs. Eléctrica)?

R: La resistencia térmica "real" (4.6 K/W) a menudo se mide bajo una condición de prueba térmica específica. El método "eléctrico" (3.6 K/W) utiliza la propia tensión directa del LED como sensor de temperatura en condiciones de operación y puede representar un valor in-situ más práctico. Para un diseño conservador, se recomienda utilizar el valor "real" más alto para calcular el aumento de temperatura en el peor de los casos.

P: ¿Se requiere una lente para una aplicación de intermitente?

R: Sí. El LED en sí tiene un patrón de emisión de 120° similar a Lambertiano. Un intermitente requiere un patrón de haz específico y una visibilidad angular definida por las regulaciones (por ejemplo, ECE o SAE). Una óptica secundaria (lente) es necesaria para colimar y dar forma a la luz para cumplir con estos requisitos fotométricos legales.

9. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un módulo de Luz de Conducción Diurna (DRL) utilizando la versión Blanco Frío de este LED.

Paso 1 - Requisitos Ópticos:Determinar la intensidad luminosa requerida (candelas) en varios ángulos según la regulación automotriz (por ejemplo, ECE R87).

Paso 2 - Número de LEDs y Excitación:Basándose en la salida típica de 260 lm del LED y la eficiencia del sistema óptico elegido, calcular el número de LEDs necesarios para alcanzar la intensidad objetivo. Decidir una corriente de excitación (por ejemplo, 700mA).

Paso 3 - Diseño Térmico:Calcular la disipación de potencia total (Número de LEDs * Vf * Corriente). Diseñar el PCB de núcleo metálico o el PCB estándar con vías térmicas para lograr una temperatura objetivo del punto de soldadura (por ejemplo, 85°C) en la peor temperatura ambiente (por ejemplo, 80°C en el compartimento del motor). Usar la resistencia térmica (Rth JS) para asegurar que la temperatura de unión se mantenga por debajo de 110°C.

Paso 4 - Diseño Eléctrico:Seleccionar un driver LED de corriente constante calificado AEC-Q100 que pueda suministrar la corriente total requerida, manejar el rango de voltaje de entrada automotriz e incluir atenuación PWM si es necesaria para la funcionalidad (por ejemplo, atenuación cuando las luces principales están encendidas).

Paso 5 - Validación:Construir un prototipo y medir la salida fotométrica, el color y el rendimiento térmico (temperatura de unión vía método Vf) bajo condiciones de operación a alta temperatura para validar el diseño.

10. Principio de Funcionamiento y Tendencias Tecnológicas

10.1 Principio Básico de Funcionamiento

Este LED es una fuente de luz de estado sólido basada en la física de semiconductores. Cuando se aplica una tensión directa a través del dispositivo, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa del chip semiconductor (típicamente basado en InGaN para la emisión azul), liberando energía en forma de fotones (luz). Para la versión Blanco Frío, una porción de la luz azul es absorbida por un recubrimiento de fósforo (YAG:Ce es común), que la re-emite como luz amarilla de amplio espectro. La mezcla de la luz azul restante y la luz amarilla convertida se percibe como blanca. Para la versión Ámbar PC, se utiliza una formulación de fósforo diferente para absorber casi toda la luz azul y re-emitirla en el rango de longitud de onda ámbar.

10.2 Tendencias de la Industria

La industria de la iluminación automotriz está en continua evolución. Las tendencias clave que influyen en dispositivos como este LED incluyen:

Mayor Luminancia y Eficiencia:Demanda de fuentes de luz más pequeñas y brillantes para permitir diseños de iluminación elegantes y estilizados.

Funcionalidad Avanzada:Integración de haces adaptativos (ADB) e iluminación pixelada, lo que puede impulsar futuras versiones hacia pasos de píxel más pequeños o capacidades de driver integradas.

Ajuste de Color:Interés en la luz blanca ajustable para la iluminación ambiental interior, aunque las luces exteriores siguen estrictamente reguladas en cuanto al color.

Fiabilidad y Robustez Mejoradas:A medida que los LEDs se convierten en la única fuente de luz para funciones críticas, los requisitos de longevidad y rendimiento en condiciones extremas (vibración, ciclos térmicos, exposición química) continúan endureciéndose, reforzando la necesidad de componentes calificados como este.