FC1717GF15HP-F4050 LED Datenblatt - Gehäuseabmessungen - Durchlassspannung 2,95-3,95V - Lichtstrom 330-420lm - Kaltweiß 4000-5000K - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die FC1717GF15HP-F4050 ist eine hochhelle, kaltweiße LED, die für Anwendungen entwickelt wurde, die hohe Lichtausbeute in einem kompakten Gehäuse erfordern. Diese Bauteil nutzt InGaN-Chip-Technologie, um kaltweißes Licht mit einer korrelierten Farbtemperatur (CCT) im Bereich von 4000K bis 5000K zu erzeugen. Das primäre Designkonzept zielt darauf ab, eine hohe optische Leistung bei gleichzeitig kleinem Bauraum zu liefern, was sie für platzbeschränkte Designs geeignet macht. Das Produkt entspricht den RoHS-, REACH- und halogenfreien Standards und gewährleistet so seine Eignung für globale Märkte mit strengen Umweltvorschriften.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Der Kernvorteil dieser LED ist ihre hohe optische Effizienz, die mit 109 lm/W bei einem Durchlassstrom von 1A und einem typischen Lichtstrom von 360lm angegeben ist. Diese hohe Effizienz führt zu einem geringeren Stromverbrauch und reduzierten Anforderungen an das Wärmemanagement in Endprodukten. Das Bauteil wird nach Helligkeit, Durchlassspannung und Farbort sortiert (gebinnt), was Konsistenz für die Serienfertigung bietet. Die primären Zielmärkte umfassen Kamerablitze für Mobilgeräte, Aufstecklichter für digitale Videokameras sowie verschiedene Innen- und Außenbeleuchtungsanwendungen. Ihre Spezifikationen machen sie auch zu einem Kandidaten für TFT-Hintergrundbeleuchtung, Fahrzeuginnen-/Außenbeleuchtung und dekorative Beleuchtungssysteme, wo zuverlässiges, helles und effizientes Weißlicht benötigt wird.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine objektive und detaillierte Analyse der im Datenblatt angegebenen Schlüsselparameter, die elektro-optische, elektrische und thermische Eigenschaften abdecken.

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Die elektro-optische Leistung ist bei einer Lötpad-Temperatur (Ts) von 25°C definiert. Der Lichtstrom (Iv) beträgt mindestens 330 lm, typisch 360 lm und maximal 420 lm, wenn er bei einem Durchlassstrom (IF) von 1000mA unter gepulsten Bedingungen (50ms Puls) betrieben wird. Die Durchlassspannung (VF) bei diesem Strom liegt zwischen 2,95V (Min.) und 3,95V (Max.), mit einem typischen Wert von 3,45V. Die Farbtemperatur ist zwischen 4000K und 5000K spezifiziert, was sie eindeutig im kaltweißen Spektrum verortet. Der Farbwiedergabeindex (CRI) hat einen typischen Wert von 83, mit einem Minimum von 80, was eine gute Farbwiedergabe für allgemeine Beleuchtungsaufgaben anzeigt. Alle optischen Messungen haben eine angegebene Toleranz von ±10%, und die Durchlassspannungs-Messtoleranz beträgt ±0,1V.

2.2 Absolute Maximalwerte und elektrische Parameter

Die Absoluten Maximalwerte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden führen kann. Der maximale kontinuierliche Gleichstrom-Durchlassstrom für den Dauerlichtbetrieb ("Torch Mode") beträgt 350 mA. Für den Pulsbetrieb ist unter einem spezifischen Tastverhältnis (400ms ein / 3600ms aus für 30.000 Zyklen) ein Spitzenpulsstrom von 1500 mA zulässig. Das Bauteil kann einer elektrostatischen Entladung (ESD) von bis zu 2000V (Human Body Model) standhalten. Es ist kritisch zu beachten, dass diese LEDs nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt sind. Das Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur von 150°C oder der Betrieb an den Maximalwerten über längere Zeit (mehr als 1 Stunde) kann die Leistung und Zuverlässigkeit beeinträchtigen. Der thermische Widerstand von der Sperrschicht zum Lötpunkt ist mit 9 °C/W angegeben, was ein Schlüsselparameter für das thermische Design ist.

2.3 Thermische und Umgebungsspezifikationen

Der Betriebstemperaturbereich reicht von -40°C bis +85°C, der Lagertemperaturbereich von -40°C bis +100°C. Das Bauteil hält einer Löttemperatur von 260°C für maximal 2 Reflow-Zyklen stand. Es ist als Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) 1 klassifiziert, was bedeutet, dass es eine unbegrenzte Lagerzeit bei ≤30°C/85% relativer Luftfeuchtigkeit hat, bevor ein Trocknen erforderlich ist. Dies vereinfacht die Handhabung und Lagerlogistik im Vergleich zu Bauteilen mit höherer MSL.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden die LEDs nach Schlüsselparametern sortiert (gebinnt).

3.1 Farbort-Binning

Das bereitgestellte Farbortdiagramm definiert das "4050"-Bin im CIE-1931-Farbraum. Das Bin wird durch ein Viereck im Diagramm mit spezifischen Eckkoordinaten dargestellt. Der Ziel-Referenzpunkt liegt bei CIE-x: 0,3772, CIE-y: 0,3628. Die zulässige Abweichung für die Farbkoordinatenmessung beträgt ±0,01. Dieses Binning erfolgt unter der Standardtestbedingung von IF=1000mA.

3.2 Lichtstrom-Binning

Die Lichtstromausgabe wird in zwei Bins kategorisiert: J7 und J8. Das J7-Bin umfasst Lichtstromwerte von 330 lm bis 360 lm. Das J8-Bin deckt einen höheren Ausgabebereich von 360 lm bis 420 lm ab. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile basierend auf dem für ihre Anwendung erforderlichen Helligkeitsniveau auszuwählen.

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird unter dem Code "2939" gebinnt. Dieses Bin umfasst den gesamten in der Tabelle der elektro-optischen Eigenschaften spezifizierten Durchlassspannungsbereich, von einem Minimum von 2,95V bis zu einem Maximum von 3,95V bei 1000mA. Konstrukteure müssen sicherstellen, dass ihre Treiberschaltung diesen vollen Spannungsbereich abdecken kann.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere typische Leistungskurven, die zeigen, wie sich Schlüsselparameter unter variierenden Bedingungen verhalten.

4.1 Relative spektrale Verteilung

Die spektrale Verteilungskurve zeigt die relative Intensität des emittierten Lichts über Wellenlängen von etwa 400nm bis 800nm bei einem Betrieb mit 1000mA. Die Spitzenwellenlänge (λp) für diese kaltweiße, phosphorkonvertierte LED liegt im blauen Bereich (typischerweise um 450-455nm für den blauen Pump-Chip), mit einer breiten Phosphoremission im gelben/grünen/roten Spektrum, die sich zu weißem Licht kombiniert. Die Form dieser Kurve bestimmt die CCT und den CRI.

4.2 IV-Kurve und Lichtstrom vs. Strom

Die Durchlassspannung vs. Durchlassstrom-Kurve zeigt eine nichtlineare Beziehung, typisch für Dioden. Die Spannung steigt mit dem Strom. Die Relative Lichtstrom vs. Durchlassstrom-Kurve zeigt, dass die Lichtausgabe mit dem Strom zunimmt, aber möglicherweise nicht perfekt linear ist, insbesondere bei höheren Strömen, wo Effizienzeinbruch und Erwärmungseffekte signifikant werden. Diese Kurven sind wesentlich, um den geeigneten Arbeitspunkt für einen Ausgleich zwischen Helligkeit, Effizienz und thermischer Belastung auszuwählen.

4.3 CCT vs. Durchlassstrom und Abstrahlcharakteristik

Die CCT vs. Durchlassstrom-Kurve zeigt, wie sich die Farbtemperatur mit dem Treiberstrom verschiebt. Eine stabile CCT über den gesamten Betriebsbereich ist für Farbkonstanz wünschenswert. Das Diagramm der typischen Abstrahlcharakteristik zeigt, dass diese LED ein Lambert'sches Emissionsmuster mit einem Betrachtungswinkel (2θ1/2) von 120 Grad (±5° Toleranz) hat, bei dem die Intensität die Hälfte des Spitzenwerts beträgt. Dieser weite Betrachtungswinkel ist für allgemeine Beleuchtungsanwendungen geeignet, die eine breite Lichtverteilung erfordern.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die mechanische Zeichnung liefert die kritischen physikalischen Abmessungen des LED-Gehäuses. Alle Maße sind in Millimetern mit einer Toleranz von ±0,1mm angegeben. Die Zeichnung umfasst Draufsicht, Seitenansicht und Footprint-Details, die für das PCB-Layout notwendig sind, einschließlich Pad-Größe, Abstände und Bauteilkontur. Die genaue Einhaltung dieser Maße ist entscheidend für eine erfolgreiche Bestückung, das Löten und das Erreichen der spezifizierten optischen Leistung (z.B. Betrachtungswinkel). Die Polarität des Bauteils ist ebenfalls in der Zeichnung angegeben, um eine falsche Montage zu verhindern.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

Eine sachgemäße Handhabung ist für die Zuverlässigkeit entscheidend. Das Bauteil ist für maximal 2 Reflow-Zyklen bei einer Spitzentemperatur von 260°C ausgelegt. Obwohl die LED über einen gewissen ESD-Schutz verfügt, ist sie nicht für den Einsatz in Sperrrichtung ausgelegt. Externe strombegrenzende Widerstände werden zum Schutz vor Schäden durch Spannungsschwankungen empfohlen. Für die Lagerung sollten ungeöffnete Feuchtigkeitsschutzbeutel bei ≤ 30°C / 85% relativer Luftfeuchtigkeit aufbewahrt werden. Nach dem Öffnen sollten die Bauteile innerhalb der spezifizierten Lagerzeit verwendet oder bei ≤ 30°C / 85% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Wenn die spezifizierten Lagerbedingungen oder -zeiten überschritten werden, ist vor dem Reflow ein Trocknen gemäß dem MSL-1-Profil (168 Stunden bei 85°C/85% relativer Luftfeuchtigkeit) erforderlich, um ein "Popcorn"-Rissbildung während des Lötens zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die LEDs werden in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung geliefert. Sie werden auf geprägten Trägerbändern ausgeliefert, die dann auf Spulen aufgewickelt sind. Die Standardmenge pro Spule beträgt 2000 Stück, mit einer Mindestbestellmenge von 1000 Stück. Die Produktkennzeichnung auf der Spule enthält mehrere Codes: CPN (Kunden-Produktnummer), P/N (Produktnummer), LOT NO (Losnummer für Rückverfolgbarkeit), QTY (Packungsmenge), CAT (Lichtstrom-Bin, z.B. J7/J8), HUE (Farb-Bin, z.B. 4050), REF (Durchlassspannungs-Bin, z.B. 2939) und MSL-X (Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe). Diagramme für die Trägerband- und Spulenabmessungen werden bereitgestellt, alle Maße sind in Millimetern.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Basierend auf ihrer hohen Pulsstromfähigkeit und Helligkeit ist die primäre Anwendung als Kamerablitz oder Stroboskoplicht für Mobiltelefone und digitale Videokameras. Ihre hohe Effizienz und kaltweiße Lichtausgabe machen sie für verschiedene Innenbeleuchtungsleuchten geeignet, einschließlich Einbauleuchten und Panel-Leuchten. Der weite Betrachtungswinkel unterstützt ihren Einsatz in der Allgemeinbeleuchtung, Stufenbeleuchtung, Notausgangsschildern und dekorativer Beleuchtung. Sie kann auch für TFT-LCD-Hintergrundbeleuchtung sowie für Fahrzeuginnen- und -außenbeleuchtung verwendet werden, vorausgesetzt, das thermische und elektrische Umfeld der Anwendung liegt innerhalb der Spezifikation.

8.2 Designüberlegungen

Konstrukteure müssen dem thermischen Management besondere Aufmerksamkeit schenken. Der thermische Widerstand von 9 °C/W bedeutet, dass für jedes Watt Verlustleistung (berechnet als VF * IF) die Sperrschichttemperatur etwa 9°C über der Lötpad-Temperatur ansteigt. Eine effektive Wärmeableitung über die Leiterplatte (MCPCB wird für Tests empfohlen) ist wesentlich, um die Sperrschichttemperatur unter 150°C zu halten und langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten (spezifiziert als weniger als 30% Iv-Degradation nach 1000 Stunden unter gutem thermischen Management). Die Treiberschaltung muss so ausgelegt sein, dass sie den Durchlassspannungs-Bin-Bereich (2,95V-3,95V) handhaben und den Strom angemessen begrenzen kann, insbesondere für Blitzanwendungen mit hohen Pulsströmen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Obwohl das Datenblatt keinen direkten Seitenvergleich mit anderen spezifischen LED-Modellen bietet, können die wichtigsten Differenzierungsmerkmale dieses Bauteils abgeleitet werden. Die Kombination aus einem sehr hohen typischen Lichtstrom (360lm) und hoher Effizienz (109 lm/W) bei 1A in einem kleinen Gehäuse ist ein bedeutender Vorteil für helligkeitskritische, platzbeschränkte Anwendungen. Der weite 120-Grad-Betrachtungswinkel bietet eine breitere Ausleuchtung im Vergleich zu LEDs mit engeren Strahlungswinkeln. Die Konformität mit RoHS, REACH und halogenfreien Standards ist eine Grundvoraussetzung, gewährleistet aber einen breiteren Marktzugang. Die detaillierte Binning-Struktur für Lichtstrom, Spannung und Farbe bietet Herstellern die für die Serienfertigung benötigte Konsistenz.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Mit welchem maximalen Dauerstrom kann ich diese LED betreiben?

A: Für den Dauerbetrieb ("Torch Mode") beträgt der Absolute Maximalwert 350 mA Gleichstrom. Das Überschreiten dieses Stroms riskiert dauerhafte Schäden.

F: Kann ich diese LED für eine Blitzanwendung verwenden?

A: Ja, sie ist für Blitzanwendungen geeignet. Das Datenblatt spezifiziert einen Spitzenpulsstrom von 1500 mA unter einem Tastverhältnis von 400ms ein / 3600ms aus für 30.000 Zyklen. Sie müssen Ihre Treiberschaltung so auslegen, dass sie diesen gepulsten Strom liefert, ohne die Maximalwerte zu überschreiten.

F: Wie kritisch ist das thermische Management?

A: Sehr kritisch. Die Zuverlässigkeitstestdaten (1000 Stunden,<30% Degradation) basieren auf gutem thermischen Management unter Verwendung einer MCPCB. Der thermische Widerstand von 9 °C/W bedeutet, dass Wärme effektiv von den Lötpads abgeführt werden muss, um Überhitzung, Effizienzeinbruch und beschleunigte Alterung zu verhindern.

F: Was bedeutet die "4050" in der Teilenummer?

A: Sie entspricht höchstwahrscheinlich dem Farbort-Bin, das in diesem Datenblatt als "4050"-Bin im CIE-Diagramm definiert ist und einen kaltweißen Farbpunkt anzielt.

F: Ist ein strombegrenzender Widerstand notwendig?

A: Ja. Das Datenblatt empfiehlt ausdrücklich die Verwendung externer strombegrenzender Widerstände zum Schutz, da leichte Spannungsschwankungen große Stromänderungen verursachen könnten, die die LED beschädigen können, obwohl sie über einen gewissen ESD-Schutz verfügt.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf eines hochhellen Aufstecklichts für eine professionelle digitale Videokamera. Das Design erfordert eine kompakte Lichtquelle, die für kurze Dauer intensive Beleuchtung liefern kann. Die FC1717GF15HP-F4050 ist ein idealer Kandidat. Der Konstrukteur würde Bauteile aus dem J8-Lichtstrom-Bin (360-420lm) für maximale Ausgabe auswählen. Die Treiberschaltung würde so ausgelegt, dass sie den spezifizierten 1500mA-Pulsstrom für die Blitzdauer liefert, unter Verwendung robuster MOSFETs und Kondensatoren. Thermisch würde die LED auf einer speziellen Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) montiert, die am Aluminiumgehäuse der Kamera befestigt ist, um als Kühlkörper zu dienen und sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur während des längeren Gebrauchs innerhalb der Grenzen bleibt. Der weite 120-Grad-Strahlungswinkel würde eine gute Abdeckung für Videoaufnahmen bieten.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED ist eine Festkörperlichtquelle basierend auf einer Halbleiterdiode. Sie verwendet einen Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Chip, der blaues Licht emittiert, wenn elektrischer Strom in Durchlassrichtung durch ihn fließt (Elektrolumineszenz). Dieses blaue Licht wird dann teilweise durch eine Phosphorschicht, die auf oder nahe dem Chip aufgebracht ist, in längere Wellenlängen (gelb, grün, rot) umgewandelt. Die Mischung aus dem verbleibenden blauen Licht und dem phosphorkonvertierten Licht führt zur Wahrnehmung von weißem Licht. Das spezifische Verhältnis von blauem zu phosphorkonvertiertem Licht bestimmt die korrelierte Farbtemperatur (CCT), in diesem Fall kaltweiß (4000-5000K). Die Effizienz (lm/W) ist ein Maß dafür, wie effektiv elektrische Leistung in sichtbares Licht umgewandelt wird.

13. Technologietrends und Kontext

Die Spezifikationen dieser LED spiegeln laufende Trends in der Optoelektronikindustrie wider. Das Streben nach höherer Lichtausbeute (lm/W) ist konstant und zielt darauf ab, den Energieverbrauch bei gleicher Lichtausgabe zu reduzieren. Die Fähigkeit, hohe Pulsströme für Blitzanwendungen zu handhaben, entspricht den Anforderungen der Mobil- und Bildgebungstechnologie. Die Entwicklung hin zu kleineren Gehäusegrößen bei beibehalten oder erhöhter Ausgangsleistung ist entscheidend für die Miniaturisierung elektronischer Geräte. Darüber hinaus ist die Einhaltung von Umweltvorschriften wie RoHS, REACH und halogenfreien Anforderungen kein Differenzierungsmerkmal mehr, sondern eine verbindliche Grundvoraussetzung für den globalen Markteintritt. Zukünftige Entwicklungen in diesem Bereich könnten sich auf weitere Effizienzsteigerungen, verbesserte Farbwiedergabe (höherer CRI), bessere Farbkonstanz (engeres Binning) und erhöhte Zuverlässigkeit unter höheren Betriebstemperaturen konzentrieren.