Hoja de Datos del LED XI3030-PA3501H-AM - 3.0x3.0x?mm - 3.1V - 1.085W - Ámbar - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El XI3030-PA3501H-AM es un LED de montaje superficial (SMD) de alto rendimiento, diseñado principalmente para exigentes aplicaciones de iluminación exterior automotriz. Utiliza tecnología de conversión por fósforo para producir una salida de color ámbar estable. El dispositivo está construido sobre una plataforma de encapsulado EMC (Compuesto de Moldeo Epóxico), que ofrece una mayor fiabilidad y rendimiento térmico en comparación con los encapsulados plásticos estándar. Sus ventajas principales incluyen un alto flujo luminoso típico de 83 lúmenes a una corriente de accionamiento estándar de 350mA, un amplio ángulo de visión de 120 grados para una excelente distribución de la luz y una construcción robusta calificada según el estricto estándar AEC-Q102 para dispositivos optoelectrónicos discretos automotrices. El mercado objetivo se centra claramente en diseñadores y fabricantes de iluminación automotriz, específicamente para aplicaciones como intermitentes y otras funciones de señalización exterior donde la fiabilidad, la consistencia del color y el brillo son críticos.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Eléctricas

Los parámetros operativos clave se definen bajo una condición de prueba estándar de una corriente directa (I_F) de 350mA. El flujo luminoso típico (I_V) es de 83 lúmenes, con un mínimo especificado de 70 lm y un máximo de 100 lm, considerando una tolerancia de medición del 8%. La tensión directa (V_F) mide típicamente 3.1V, con un rango desde un mínimo de 2.5V hasta un máximo de 3.5V a esta corriente. Este parámetro es crucial para la gestión térmica y el diseño del driver. Las coordenadas cromáticas dominantes son CIE x = 0.575 y CIE y = 0.415, ubicándolo firmemente en la región ámbar del espectro de color con una tolerancia de ±0.005. El ángulo de visión, definido como el ángulo donde la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo, es de 120 grados completos.

2.2 Límites Absolutos Máximos y Gestión Térmica

Para garantizar la fiabilidad a largo plazo, el dispositivo no debe operarse más allá de sus límites absolutos máximos. La corriente directa continua máxima es de 500 mA. La disipación de potencia máxima (P_d) está clasificada en 1750 mW. La temperatura de unión (T_j) nunca debe exceder los 150°C. El rango de temperatura ambiente de operación se especifica desde -40°C hasta +125°C. La gestión térmica es una consideración de diseño crítica. La hoja de datos proporciona dos valores de resistencia térmica: una resistencia térmica real (R_{th JS real}) de 12.9 K/W y una resistencia térmica eléctrica (R_{th JS el}) de 10.8 K/W, ambas medidas desde la unión hasta el punto de soldadura. El valor eléctrico más bajo se utiliza típicamente para los cálculos de diseño, ya que se deriva del método del parámetro eléctrico sensible a la temperatura (TSEP). Un disipador de calor adecuado es esencial para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros, especialmente a corrientes de accionamiento más altas.

2.3 Especificaciones de Fiabilidad y Robustez

El LED está diseñado para entornos hostiles. Cuenta con protección contra Descarga Electrostática (ESD) de hasta 8 kV (Modelo de Cuerpo Humano), lo cual es esencial para el manejo durante el montaje. Cumple con las directivas ambientales RoHS y REACH. Además, posee robustez al azufre, una característica crítica para aplicaciones automotrices donde los gases que contienen azufre de los escapes y otras fuentes pueden corroer los componentes plateados. El Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) está clasificado en Nivel 2, lo que indica que puede almacenarse hasta un año a ≤30°C/60% HR antes de requerir secado previo a la soldadura por reflujo.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

3.1 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva IV)

La curva IV muestra la relación entre la corriente directa y la tensión directa. Es no lineal, típico de los diodos. A 350mA, la tensión se centra alrededor de 3.1V. Los diseñadores utilizan esta curva para seleccionar el circuito limitador de corriente apropiado y estimar el consumo de potencia (V_F* I_F).

3.2 Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa

Este gráfico ilustra cómo la salida de luz escala con la corriente de accionamiento. Si bien la salida aumenta con la corriente, no es perfectamente lineal, y la eficiencia típicamente disminuye a corrientes más altas debido al aumento de los efectos térmicos y al "droop". La curva ayuda a los diseñadores a equilibrar el brillo deseado con la eficiencia y la carga térmica.

3.3 Flujo Luminoso Relativo vs. Temperatura de Unión

Este es uno de los gráficos más críticos para el diseño de aplicaciones. Muestra la reducción en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión. La eficacia del LED está inversamente relacionada con la temperatura. Para el XI3030, la salida de luz disminuye a medida que T_jaumenta por encima de 25°C. Un diseño térmico efectivo es primordial para mantener un brillo consistente en todo el rango de temperatura de operación, especialmente en entornos automotrices calurosos.

3.4 Desviación Cromática vs. Corriente y Temperatura

Dos gráficos detallan el desplazamiento de las coordenadas de color (ΔCIE x, ΔCIE y). Uno muestra el desplazamiento versus la corriente directa a temperatura constante, y el otro muestra el desplazamiento versus la temperatura de unión a corriente constante (350mA). Estos desplazamientos son generalmente pequeños pero deben considerarse en aplicaciones que requieren una consistencia de color estricta. El punto de color ámbar es relativamente estable, pero los diseñadores deben verificar que los desplazamientos se mantengan dentro de los límites aceptables para su aplicación específica.

3.5 Curva de Reducción de Corriente Directa

Esta curva dicta la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura medida en la almohadilla de soldadura. A medida que aumenta la temperatura de la almohadilla, la corriente segura máxima disminuye. Por ejemplo, a la temperatura máxima nominal de la almohadilla de soldadura de 125°C, la corriente continua máxima permitida es de 500mA. No se recomienda operar por debajo de 50mA. Este gráfico es esencial para determinar las condiciones de operación seguras en la aplicación final.

3.6 Capacidad de Manejo de Pulsos Admisible

Este gráfico define la capacidad del LED para manejar pulsos de corriente de corta duración que exceden la clasificación máxima en CC. Traza la corriente de pulso (I_F) contra el tiempo de pulso (t_p) para varios ciclos de trabajo (D). Para pulsos muy cortos (por ejemplo, microsegundos) con ciclos de trabajo bajos, el LED puede soportar corrientes significativamente superiores a 500mA. Esto es relevante para esquemas de operación pulsada que a veces se utilizan en señalización.

3.7 Distribución Espectral

El gráfico de distribución espectral de potencia relativa muestra la intensidad de la luz emitida a través de las longitudes de onda. Como un LED ámbar convertido por fósforo, el espectro típicamente tendrá un pico principal del LED de bombeo azul o cercano al UV y un pico secundario más amplio en la región amarilla/ámbar del fósforo. La forma exacta define el color percibido y el Índice de Reproducción Cromática (IRC), aunque el IRC es menos crítico para la iluminación de señalización.

4. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos describe una estructura de binning para categorizar los LED en función de su rendimiento fotométrico y colorimétrico, asegurando la consistencia dentro de un lote de producción.

4.1 Binning de Flujo Luminoso

El flujo luminoso se clasifica utilizando códigos alfanuméricos (por ejemplo, E1, F2, J5, K3). Cada bin define un rango mínimo y máximo de flujo luminoso en lúmenes. Por ejemplo, el bin F6 cubre de 60 a 70 lm, mientras que el bin K1 cubre de 225 a 250 lm. El XI3030-PA3501H-AM, con sus típicos 83 lm, caería en un bin de flujo específico (probablemente alrededor del rango F7 a F8 o J1, aunque el bin exacto para este número de parte no se especifica en el extracto proporcionado). Esto permite a los diseñadores seleccionar piezas con un brillo mínimo garantizado.

4.2 Binning de Color

El color se clasifica según la estructura de bin de fósforo amarillo de la CEPE (Comisión Económica para Europa). La tabla proporcionada muestra dos bins principales: YA e YB, definidos por un área cuadrilátera en el diagrama de cromaticidad CIE 1931. Las coordenadas objetivo para este LED (x=0.575, y=0.415) caen dentro o cerca del bin YB. El binning asegura que todos los LED en un lote emitan luz dentro de una región de color estrictamente controlada, lo cual es vital para aplicaciones automotrices donde se utilizan múltiples LED juntos y deben coincidir perfectamente.

5. Información Mecánica, de Montaje y Empaquetado

5.1 Dimensiones Mecánicas y Polaridad

El LED utiliza una huella estándar 3030 (aproximadamente 3.0mm x 3.0mm). La altura exacta y el dibujo dimensional detallado con tolerancias se encontrarían en la sección "Dimensiones Mecánicas". El componente tendrá una marca de polaridad, típicamente un indicador de cátodo (por ejemplo, una muesca, un punto o una marca verde) en el encapsulado. La orientación correcta durante la colocación es esencial para su funcionamiento.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Soldadura

Se proporciona un patrón de pistas (huella) recomendado para el diseño de PCB. Esto incluye el tamaño y la forma de la almohadilla térmica y las almohadillas de contacto eléctrico. Seguir esta recomendación asegura la formación adecuada de la junta de soldadura, una buena transferencia térmica a la PCB y previene defectos de montaje como el "efecto lápida".

5.3 Perfil de Soldadura por Reflujo

El dispositivo está clasificado para soldadura por reflujo con una temperatura máxima de 260°C durante hasta 30 segundos. Se recomienda un perfil de reflujo específico (tiempo vs. temperatura), que típicamente sigue las pautas IPC/JEDEC J-STD-020 para componentes MSL2. Este perfil incluye etapas de precalentamiento, estabilización, reflujo (con tiempo por encima del líquido, TAL, y temperatura máxima) y enfriamiento. Adherirse a este perfil previene daños térmicos al encapsulado del LED y al chip interno.

5.4 Información de Empaquetado

Los LED se suministran en cinta y carrete para el montaje automatizado pick-and-place. Los detalles del empaquetado incluyen dimensiones del carrete, ancho de la cinta, espaciado de los bolsillos y orientación de los componentes en la cinta. Esta información es necesaria para configurar el equipo de montaje.

6. Guías de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Aplicación Principal: Iluminación Exterior Automotriz

La aplicación principal y explícitamente declarada es la iluminación exterior automotriz, con las luces de giro (intermitentes) como ejemplo específico. Su calificación AEC-Q102, amplio rango de temperatura, robustez al azufre y alto brillo lo hacen adecuado para otras funciones exteriores como luces de circulación diurna (DRL), luces de posición y luces de marcador lateral, donde se requiere color ámbar.

6.2 Diseño del Circuito Conductor (Driver)

Los LED son dispositivos controlados por corriente. Un driver de corriente constante es obligatorio para garantizar una salida de luz estable y prevenir la fuga térmica. El driver debe diseñarse para proporcionar la corriente deseada (por ejemplo, 350mA para las especificaciones típicas) respetando los límites absolutos máximos y la curva de reducción de corriente basada en el entorno térmico de la aplicación. La variación de la tensión directa (2.5V a 3.5V) debe tenerse en cuenta en la tensión de cumplimiento del driver.

6.3 Diseño de Gestión Térmica

Esto no puede subestimarse. La PCB debe diseñarse para actuar como un disipador de calor. Esto implica usar una placa con suficientes vías térmicas debajo de la almohadilla térmica del LED, conectadas a planos de tierra internos o áreas de cobre dedicadas. En aplicaciones de alta potencia o alta temperatura ambiente, puede ser necesario un disipador de calor externo. El objetivo es minimizar el aumento de temperatura desde la almohadilla de soldadura (T_s) hasta la unión (T_j) usando la fórmula: T_j= T_s+ (R_{th JS}* Potencia). La potencia se calcula como V_F* I_F.

6.4 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 120 grados es un patrón de emisión Lambertiano o casi Lambertiano. La óptica secundaria (lentes, reflectores) casi siempre se utiliza en iluminación automotriz para dar forma al haz según los estándares regulatorios (por ejemplo, CEPE, SAE). El diseñador óptico debe considerar la distribución espacial de intensidad del LED, su tamaño y la uniformidad del color.

6.5 Precauciones de Uso

Las precauciones generales incluyen: evitar estrés mecánico en la lente, prevenir la contaminación de la superficie de la lente, utilizar procedimientos de manejo seguros contra ESD y asegurar que el proceso de soldadura no exceda el perfil especificado. El almacenamiento debe ser en un ambiente seco y controlado según la clasificación MSL2.

7. Información de Pedido y Decodificación del Número de Parte

El número de parte XI3030-PA3501H-AM probablemente sigue un sistema de codificación específico de la empresa. Un desglose típico podría ser:XI(serie/plataforma),3030(tamaño del encapsulado),PA(Ámbar convertido por fósforo),3501(puede relacionarse con el bin de flujo/color o la corriente de accionamiento),H(puede indicar alto brillo o característica especial),AM(probablemente Ámbar). La sección "Información de Pedido" detallaría las opciones disponibles (por ejemplo, diferentes bins de flujo, bins de color, especificaciones de cinta y carrete) y cómo especificarlas en el código de pedido.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Si bien una comparación directa requiere datos de la competencia, los diferenciadores clave de este LED pueden inferirse de sus especificaciones:Encapsulado EMC:Ofrece un mejor rendimiento térmico y fiabilidad a largo plazo (resistencia al amarilleamiento, humedad) en comparación con los plásticos estándar PPA (Poliftalamida) o PCT, especialmente en entornos automotrices de alta temperatura.Calificación AEC-Q102:Este es un requisito obligatorio para los LED de grado automotriz, que implica pruebas de estrés rigurosas para ciclado de temperatura, humedad, operación a alta temperatura y resistencia al calor de soldadura. No todos los LED 3030 tienen esta calificación.Robustez al Azufre:Un diferenciador crítico para aplicaciones automotrices e industriales expuestas a atmósferas corrosivas.Alta Densidad de Flujo:83 lm desde un encapsulado 3030 representa una solución de alta eficiencia, permitiendo ópticas más pequeñas o menor consumo de energía para una salida de luz dada.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ) Basadas en Parámetros Técnicos

P: ¿Puedo accionar este LED a 500mA continuamente?

R: Puede, pero solo si puede garantizar que la temperatura de la almohadilla de soldadura se mantenga en o por debajo de 25°C (ver curva de reducción). En una aplicación real con temperaturas elevadas, debe reducir la corriente. A una temperatura de almohadilla más típica de 85°C, la corriente máxima permitida es significativamente menor. Siempre diseñe utilizando la curva de reducción.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la resistencia térmica real y la eléctrica?

R: La resistencia térmica real (12.9 K/W) se mide utilizando un sensor de temperatura físico. La resistencia térmica eléctrica (10.8 K/W) se calcula a partir del cambio en la tensión directa con la temperatura, un método que puede ser más preciso pero es sensible a las condiciones de medición. Para un diseño conservador, utilice el valor más alto (12.9 K/W).

P: ¿Qué tan estable es el color ámbar con la temperatura y la corriente?

R: Los gráficos proporcionados muestran el desplazamiento. Los valores ΔCIE x e y son relativamente pequeños en el rango de operación. Para la mayoría de las aplicaciones de señalización automotriz, este desplazamiento es aceptable y está dentro de los límites de color regulatorios. Para aplicaciones extremadamente críticas en color, el sistema debe caracterizarse en sus condiciones de operación extremas.

P: ¿Se requiere una lente o cubierta de silicona sobre el LED?

R: Si bien el LED tiene una lente primaria, la mayoría de las aplicaciones exteriores automotrices requieren óptica secundaria para dar forma al haz y cumplir con las regulaciones fotométricas. Además, a menudo se utiliza una lente secundaria de silicona o un compuesto de encapsulado para una protección ambiental adicional (contra agua, polvo, productos químicos) y para mejorar la extracción de luz.

10. Principios de Funcionamiento y Tendencias Tecnológicas

10.1 Principio Básico de Operación

Este es un LED ámbar convertido por fósforo. En su núcleo hay un chip semiconductor (típicamente basado en InGaN) que emite luz en el espectro azul o cercano al ultravioleta cuando está polarizado directamente. Esta luz primaria no se emite directamente. En su lugar, incide sobre una capa de material de fósforo depositada dentro del encapsulado. El fósforo absorbe los fotones de alta energía azul/UV y re-emite luz en longitudes de onda más largas y de menor energía, principalmente en la región amarilla/ámbar. La combinación de cualquier luz azul no convertida y la emisión amplia del fósforo amarillo da como resultado el color ámbar percibido. La composición exacta del fósforo determina las coordenadas de color precisas (x=0.575, y=0.415).

10.2 Tendencias de la Industria

El mercado de iluminación LED automotriz tiende hacia:Mayor Eficiencia (lm/W):Reducir la carga eléctrica del vehículo.Aumento de la Densidad de Potencia:Más luz desde encapsulados más pequeños, permitiendo diseños de faros más elegantes.Fiabilidad Mejorada:Vidas útiles más largas en condiciones más severas, impulsadas por encapsulados como EMC.Iluminación Inteligente:Integración con sensores y controles para haces adaptativos (ADB) y comunicación (Li-Fi, aunque no para este producto).Sintonización de Color:Si bien este es un LED de color fijo, existen tendencias para LED multicolor o de blanco ajustable para iluminación interior y exterior adaptativa. El XI3030-PA3501H-AM se alinea con las tendencias de alta fiabilidad, eficiencia y rendimiento en un encapsulado robusto adecuado para el panorama automotriz en evolución.