Hoja de Datos del LED FC1717GF15HP-F4050 - Dimensiones del Paquete - Voltaje Directo 2.95-3.95V - Flujo Luminoso 330-420lm - Blanco Frío 4000-5000K - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El FC1717GF15HP-F4050 es un LED de alta luminosidad y blanco frío, diseñado para aplicaciones que requieren una elevada eficiencia luminosa en un paquete compacto. Este dispositivo utiliza tecnología de chip InGaN para producir luz blanca fría con una temperatura de color correlacionada (CCT) que oscila entre 4000K y 5000K. Su filosofía de diseño principal se centra en ofrecer una alta salida óptica manteniendo un factor de forma reducido, lo que lo hace idóneo para diseños con limitaciones de espacio. El producto cumple con las normativas RoHS, REACH y libre de halógenos, garantizando así su adecuación para los mercados globales con estrictas regulaciones medioambientales.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

La ventaja principal de este LED es su alta eficiencia óptica, valorada en 109 lm/W con una corriente directa de 1A, y un flujo luminoso típico de 360lm. Esta alta eficiencia se traduce en un menor consumo energético y en requisitos reducidos de gestión térmica para los productos finales. El dispositivo está clasificado (binned) por brillo, voltaje directo y cromaticidad, proporcionando consistencia para la producción en volumen. Los mercados objetivo principales incluyen flashes para cámaras de dispositivos móviles, linternas para videocámaras digitales y diversas aplicaciones de iluminación interior y exterior. Sus especificaciones también lo convierten en un candidato para retroiluminación de pantallas TFT, iluminación interior/exterior automotriz y sistemas de iluminación decorativa donde se requiere luz blanca fiable, brillante y eficiente.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros técnicos clave especificados en la hoja de datos, cubriendo las características electro-ópticas, eléctricas y térmicas.

2.1 Características Electro-Ópticas

El rendimiento electro-óptico se define a una temperatura de la almohadilla de soldadura (Ts) de 25°C. El flujo luminoso (Iv) tiene un mínimo de 330 lm, un valor típico de 360 lm y un máximo de 420 lm cuando se alimenta con una corriente directa (IF) de 1000mA en condiciones pulsadas (pulso de 50ms). El voltaje directo (VF) a esta corriente varía desde 2.95V (Mín.) hasta 3.95V (Máx.), con un valor típico de 3.45V. La temperatura de color se especifica entre 4000K y 5000K, situándolo firmemente en el espectro del blanco frío. El Índice de Reproducción Cromática (CRI) tiene un valor típico de 83, con un mínimo de 80, lo que indica una buena reproducción del color para tareas de iluminación general. Todas las mediciones ópticas tienen una tolerancia declarada de ±10%, y la tolerancia de medición del voltaje directo es de ±0.1V.

2.2 Valores Máximos Absolutos y Parámetros Eléctricos

Los Valores Máximos Absolutos definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente. La corriente directa continua máxima (DC) para funcionamiento en modo linterna es de 350 mA. Para operación pulsada, se permite una corriente de pulso pico de 1500 mA bajo un ciclo de trabajo específico (400ms encendido / 3600ms apagado durante 30.000 ciclos). El dispositivo puede soportar una Descarga Electroestática (ESD) de hasta 2000V (Modelo de Cuerpo Humano). Es crucial señalar que estos LED no están diseñados para operación en polarización inversa. Exceder la temperatura máxima de unión de 150°C u operar en los valores máximos durante períodos prolongados (superiores a 1 hora) puede degradar el rendimiento y la fiabilidad. La resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura se especifica como 9 °C/W, un parámetro clave para el diseño térmico.

2.3 Especificaciones Térmicas y Ambientales

El rango de temperatura de operación es de -40°C a +85°C, con un rango de temperatura de almacenamiento de -40°C a +100°C. El dispositivo puede soportar una temperatura de soldadura de 260°C para un máximo de 2 ciclos de reflujo. Está clasificado como Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 1, lo que significa que tiene una vida útil ilimitada en suelo a ≤30°C/85% HR antes de requerir secado (baking). Esto simplifica la manipulación y la logística de almacenamiento en comparación con componentes de MSL más alto.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

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

3.1 Clasificación por Cromaticidad (Color)

El diagrama de cromaticidad proporcionado define el lote "4050" en el espacio de color CIE 1931. El lote está representado por un cuadrilátero en el gráfico con coordenadas de esquina específicas. El punto de referencia objetivo está en CIE-x: 0.3772, CIE-y: 0.3628. La variación permitida para la medición de coordenadas de color es de ±0.01. Esta clasificación se realiza en la condición de prueba estándar de IF=1000mA.

3.2 Clasificación por Flujo Luminoso

La salida de flujo luminoso se categoriza en dos lotes: J7 y J8. El lote J7 cubre valores de flujo luminoso desde 330 lm hasta 360 lm. El lote J8 cubre un rango de salida más alto, de 360 lm a 420 lm. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes según el nivel de brillo requerido para su aplicación.

3.3 Clasificación por Voltaje Directo

El voltaje directo se clasifica bajo el código "2939". Este lote abarca todo el rango de voltaje directo especificado en la tabla de características electro-ópticas, desde un mínimo de 2.95V hasta un máximo de 3.95V a 1000mA. Los diseñadores deben asegurarse de que su circuito de accionamiento pueda acomodar este rango completo de voltaje.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye varias curvas de rendimiento típicas que ilustran cómo se comportan los parámetros clave bajo condiciones variables.

4.1 Distribución Espectral Relativa

La curva de distribución espectral muestra la intensidad relativa de la luz emitida a través de longitudes de onda desde aproximadamente 400nm hasta 800nm cuando se alimenta a 1000mA. La longitud de onda pico (λp) para este LED de blanco frío convertido por fósforo se encuentra en la región azul (típicamente alrededor de 450-455nm para el chip bomba azul), con una amplia emisión del fósforo en el espectro amarillo/verde/rojo, combinándose para producir luz blanca. La forma de esta curva determina la CCT y el CRI.

4.2 Curva IV y Flujo Luminoso vs. Corriente

La curva de Voltaje Directo vs. Corriente Directa muestra una relación no lineal, típica de los diodos. El voltaje aumenta con la corriente. La curva de Flujo Luminoso Relativo vs. Corriente Directa demuestra que la salida de luz aumenta con la corriente, pero puede no ser perfectamente lineal, especialmente a corrientes más altas donde la caída de eficiencia y los efectos de calentamiento se vuelven significativos. Estas curvas son esenciales para seleccionar el punto de operación adecuado que equilibre brillo, eficiencia y carga térmica.

4.3 CCT vs. Corriente Directa y Patrón de Radiación

La curva CCT vs. Corriente Directa indica cómo se desplaza la temperatura de color con la corriente de accionamiento. Una CCT estable en todo el rango de operación es deseable para la consistencia del color. El diagrama del Patrón de Radiación Típico muestra que este LED tiene un patrón de emisión Lambertiano con un ángulo de visión (2θ1/2) de 120 grados (tolerancia ±5°), donde la intensidad es la mitad del valor pico. Este amplio ángulo de visión es adecuado para aplicaciones de iluminación general que requieren una distribución amplia de la luz.

5. Información Mecánica y del Paquete

El dibujo mecánico proporciona las dimensiones físicas críticas del paquete del LED. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia de ±0.1mm. El dibujo incluye vista superior, vista lateral y detalles de la huella necesarios para el diseño del PCB, como el tamaño de las almohadillas, el espaciado y el contorno del componente. La adherencia correcta a estas dimensiones es crucial para un ensamblaje exitoso pick-and-place, la soldadura y el logro del rendimiento óptico especificado (por ejemplo, el ángulo de visión). La polaridad del dispositivo también se indica en el dibujo para evitar el montaje inverso.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

Una manipulación adecuada es crítica para la fiabilidad. El dispositivo está clasificado para un máximo de 2 ciclos de reflujo a una temperatura pico de 260°C. Aunque el LED tiene cierta protección ESD, no está diseñado para uso en polarización inversa. Se recomiendan resistencias limitadoras de corriente externas para prevenir daños por variaciones de voltaje. Para el almacenamiento, las bolsas barrera de humedad sin abrir deben mantenerse a ≤ 30°C / 85% HR. Una vez abiertas, los componentes deben usarse dentro de la vida útil en suelo especificada o almacenarse a ≤ 30°C / 85% HR. Si se exceden las condiciones o el tiempo de almacenamiento especificados, se requiere secado según el perfil MSL-1 (168 horas a 85°C/85% HR) antes del reflujo para prevenir el agrietamiento por "popcorn" durante la soldadura.

7. Embalaje e Información de Pedido

Los LED se suministran en embalaje resistente a la humedad. Se entregan en cintas portadoras embutidas, que luego se enrollan en carretes. La cantidad estándar cargada es de 2000 piezas por carrete, con una cantidad mínima de pedido de 1000 piezas. El etiquetado del producto en el carrete incluye varios códigos: CPN (Número de Producto del Cliente), P/N (Número de Producto), LOT NO (Número de Lote para trazabilidad), QTY (Cantidad de Embalaje), CAT (Lote de Flujo Luminoso, ej. J7/J8), HUE (Lote de Color, ej. 4050), REF (Lote de Voltaje Directo, ej. 2939) y MSL-X (Nivel de Sensibilidad a la Humedad). Se proporcionan diagramas de las dimensiones de la cinta portadora y del carrete, con todas las medidas en milímetros.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Basándose en su alta capacidad de corriente pulsada y brillo, la aplicación principal es como flash de cámara o luz estroboscópica para teléfonos móviles y videocámaras digitales. Su alta eficiencia y salida de blanco frío lo hacen adecuado para varios luminarios de interior, incluyendo downlights y paneles de luz. El amplio ángulo de visión respalda su uso en iluminación general, iluminación de escalones, señales de salida e iluminación decorativa. También puede usarse para retroiluminación de pantallas TFT-LCD e iluminación automotriz interior y exterior, siempre que el entorno térmico y eléctrico de la aplicación esté dentro de las especificaciones.

8.2 Consideraciones de Diseño

Los diseñadores deben prestar mucha atención a la gestión térmica. La resistencia térmica de 9 °C/W significa que por cada vatio de potencia disipada (calculada como VF * IF), la temperatura de unión aumentará aproximadamente 9°C por encima de la temperatura de la almohadilla de soldadura. Una disipación de calor efectiva a través del PCB (se recomienda MCPCB para pruebas) es esencial para mantener la temperatura de unión por debajo de 150°C y garantizar la fiabilidad a largo plazo (especificada como menos del 30% de degradación de IV después de 1000 horas bajo una buena gestión térmica). El circuito de accionamiento debe diseñarse para manejar el rango del lote de voltaje directo (2.95V-3.95V) y limitar la corriente apropiadamente, especialmente para aplicaciones de flash que utilizan altas corrientes pulsadas.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Aunque la hoja de datos no proporciona una comparación directa con otros modelos específicos de LED, se pueden inferir las características diferenciadoras clave de este dispositivo. Su combinación de un flujo luminoso típico muy alto (360lm) y alta eficiencia (109 lm/W) a 1A en un paquete pequeño es una ventaja significativa para aplicaciones críticas en brillo y con limitaciones de espacio. El amplio ángulo de visión de 120 grados ofrece una iluminación más amplia en comparación con LED con ángulos de haz más estrechos. El cumplimiento de las normativas RoHS, REACH y libre de halógenos es un requisito básico, pero garantiza un acceso más amplio al mercado. La estructura detallada de clasificación (binning) por flujo, voltaje y color proporciona a los fabricantes la consistencia necesaria para el ensamblaje de productos en gran volumen.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la corriente continua máxima con la que puedo alimentar este LED?

R: Para operación continua (modo linterna), el Valor Máximo Absoluto es de 350 mA DC. Exceder esta corriente conlleva el riesgo de daño permanente.

P: ¿Puedo usar este LED para una aplicación de flash?

R: Sí, es adecuado para aplicaciones de flash. La hoja de datos especifica una corriente de pulso pico de 1500 mA bajo un ciclo de trabajo de 400ms encendido / 3600ms apagado durante 30.000 ciclos. Debes diseñar tu circuito de accionamiento para entregar esta corriente pulsada sin exceder las especificaciones.

P: ¿Qué tan crítica es la gestión térmica?

R: Muy crítica. Los datos de prueba de fiabilidad (1000hrs,<30% de degradación) se basan en una buena gestión térmica utilizando un MCPCB. La resistencia térmica de 9 °C/W significa que el calor debe conducirse eficazmente desde las almohadillas de soldadura para evitar sobrecalentamiento, caída de eficiencia y envejecimiento acelerado.

P: ¿Qué significa el "4050" en el número de pieza?

R: Muy probablemente corresponde al lote de cromaticidad (color), que en esta hoja de datos se define como el lote "4050" en el gráfico CIE, apuntando a un punto de color blanco frío.

P: ¿Es necesaria una resistencia limitadora de corriente?

R: Sí. La hoja de datos recomienda explícitamente el uso de resistencias limitadoras de corriente externas para protección, ya que ligeros cambios de voltaje podrían causar grandes cambios de corriente que podrían dañar el LED, a pesar de que tiene cierta protección ESD.

11. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Considere diseñar una linterna de alta luminosidad para una videocámara digital profesional. El diseño requiere una fuente de luz compacta que pueda entregar iluminación intensa durante períodos cortos. El FC1717GF15HP-F4050 es un candidato ideal. El diseñador seleccionaría componentes del lote de flujo luminoso J8 (360-420lm) para obtener la máxima salida. El circuito de accionamiento se diseñaría para entregar la corriente pulsada especificada de 1500mA durante la duración del flash, utilizando MOSFETs y condensadores robustos. Térmicamente, el LED se montaría en un PCB de núcleo metálico (MCPCB) dedicado que se fija a la carcasa de aluminio de la cámara para actuar como disipador de calor, asegurando que la temperatura de unión se mantenga dentro de los límites durante un uso prolongado. El amplio ángulo de haz de 120 grados proporcionaría una buena cobertura para la grabación de video.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este LED es una fuente de luz de estado sólido basada en un diodo semiconductor. Utiliza un chip de Nitruro de Galio e Indio (InGaN) que emite luz azul cuando la corriente eléctrica pasa a través de él en la dirección directa (electroluminiscencia). Esta luz azul es luego parcialmente convertida a longitudes de onda más largas (amarillo, verde, rojo) por una capa de fósforo depositada sobre o cerca del chip. La mezcla de la luz azul restante y la luz convertida por el fósforo resulta en la percepción de luz blanca. La proporción específica de luz azul a luz convertida por el fósforo determina la temperatura de color correlacionada (CCT), en este caso, blanco frío (4000-5000K). La eficiencia (lm/W) es una medida de cuán efectivamente la potencia eléctrica se convierte en luz visible.

13. Tendencias Tecnológicas y Contexto

Las especificaciones de este LED reflejan las tendencias actuales en la industria de la optoelectrónica. La búsqueda de una mayor eficacia luminosa (lm/W) es constante, con el objetivo de reducir el consumo energético para la misma salida de luz. La capacidad de manejar altas corrientes pulsadas para aplicaciones de flash se alinea con las demandas de la tecnología móvil y de imagen. La tendencia hacia tamaños de paquete más pequeños manteniendo o aumentando la potencia de salida es clave para la miniaturización de dispositivos electrónicos. Además, el cumplimiento de regulaciones medioambientales como RoHS, REACH y los requisitos libres de halógenos ya no es un diferenciador, sino una línea base obligatoria para la entrada en el mercado global. Los futuros desarrollos en este campo pueden centrarse en mayores ganancias de eficiencia, mejor reproducción cromática (CRI más alto), mejor consistencia de color (binning más estricto) y una fiabilidad mejorada bajo temperaturas de operación más altas.