دیتاشیت LED مدل FC1717GF15HP-F4050 - ابعاد بسته‌بندی - ولتاژ مستقیم ۲.۹۵ تا ۳.۹۵ ولت - شار نوری ۳۳۰ تا ۴۲۰ لومن - نور سفید سرد ۴۰۰۰ تا ۵۰۰۰ کلوین - سند فنی فارسی

۱. مرور کلی محصول

FC1717GF15HP-F4050 یک LED پرنور سفید سرد است که برای کاربردهایی طراحی شده که به بازده نوری بالا در یک بسته‌بندی فشرده نیاز دارند. این قطعه از فناوری چیپ InGaN برای تولید نور سفید سرد با دمای رنگ مرتبط (CCT) در محدوده ۴۰۰۰K تا ۵۰۰۰K استفاده می‌کند. فلسفه طراحی اصلی آن بر ارائه خروجی نوری بالا در عین حفظ ابعاد کوچک متمرکز است که آن را برای طراحی‌های با محدودیت فضا مناسب می‌سازد. این محصول با استانداردهای RoHS، REACH و عاری از هالوژن مطابقت دارد که مناسب بودن آن برای بازارهای جهانی با مقررات سختگیرانه زیست‌محیطی را تضمین می‌کند.

۱.۱ مزایای اصلی و بازار هدف

مزیت اصلی این LED بازده نوری بالای آن است که در جریان مستقیم ۱ آمپر، ۱۰۹ لومن بر وات رتبه‌بندی شده و شار نوری معمول آن ۳۶۰ لومن است. این بازده بالا به معنای مصرف برق کمتر و نیاز کاهش‌یافته به مدیریت حرارتی برای محصولات نهایی است. قطعه برای روشنایی، ولتاژ مستقیم و رنگ‌بینی دسته‌بندی شده که ثبات را برای تولید انبوه فراهم می‌کند. بازارهای هدف اصلی شامل فلش دوربین دستگاه‌های همراه، چراغ قوه ویدیوی دیجیتال و کاربردهای مختلف روشنایی داخلی و خارجی است. مشخصات آن همچنین آن را برای نور پس‌زمینه TFT، روشنایی داخلی/خارجی خودرو و سیستم‌های نورپردازی تزئینی که به نور سفید قابل اعتماد، پرنور و کارآمد نیاز دارند، نامزد می‌سازد.

۲. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش تحلیل عینی و دقیقی از پارامترهای فنی کلیدی مشخص شده در دیتاشیت ارائه می‌دهد و ویژگی‌های الکترونوری، الکتریکی و حرارتی را پوشش می‌دهد.

۲.۱ ویژگی‌های الکترونوری

عملکرد الکترونوری در دمای پد لحیم‌کاری (Ts) برابر ۲۵ درجه سلسیوس تعریف شده است. شار نوری (Iv) حداقل ۳۳۰ لومن، مقدار معمول ۳۶۰ لومن و حداکثر ۴۲۰ لومن است هنگامی که در جریان مستقیم (IF) ۱۰۰۰ میلی‌آمپر تحت شرایط پالسی (پالس ۵۰ میلی‌ثانیه) راه‌اندازی می‌شود. ولتاژ مستقیم (VF) در این جریان از ۲.۹۵ ولت (حداقل) تا ۳.۹۵ ولت (حداکثر) متغیر است، با مقدار معمول ۳.۴۵ ولت. دمای رنگ بین ۴۰۰۰K و ۵۰۰۰K مشخص شده که آن را کاملاً در طیف سفید سرد قرار می‌دهد. شاخص نمود رنگ (CRI) مقدار معمول ۸۳ و حداقل ۸۰ را دارد که نشان‌دهنده بازتولید رنگ خوب برای وظایف روشنایی عمومی است. تمام اندازه‌گیری‌های نوری تلرانس اعلام‌شده ±۱۰٪ را دارند و تلرانس اندازه‌گیری ولتاژ مستقیم ±۰.۱ ولت است.

۲.۲ رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق و پارامترهای الکتریکی

رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. حداکثر جریان مستقیم DC پیوسته برای عملکرد حالت چراغ قوه ۳۵۰ میلی‌آمپر است. برای عملکرد پالسی، جریان پالسی اوج ۱۵۰۰ میلی‌آمپر تحت یک چرخه کاری خاص (۴۰۰ میلی‌ثانیه روشن / ۳۶۰۰ میلی‌ثانیه خاموش برای ۳۰۰۰۰ چرخه) مجاز است. قطعه می‌تواند در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) تا ۲۰۰۰ ولت (مدل بدن انسان) مقاومت کند. توجه به این نکته حیاتی است که این LEDها برای عملکرد بایاس معکوس طراحی نشده‌اند. تجاوز از حداکثر دمای اتصال ۱۵۰ درجه سلسیوس یا عملکرد در رتبه‌بندی‌های حداکثر برای دوره‌های طولانی (بیش از ۱ ساعت) می‌تواند عملکرد و قابلیت اطمینان را کاهش دهد. مقاومت حرارتی از اتصال تا نقطه لحیم‌کاری به عنوان ۹ درجه سلسیوس بر وات مشخص شده است که یک پارامتر کلیدی برای طراحی حرارتی است.

۲.۳ مشخصات حرارتی و محیطی

محدوده دمای عملیاتی از ۴۰- درجه سلسیوس تا ۸۵+ درجه سلسیوس است، با محدوده دمای ذخیره‌سازی از ۴۰- درجه سلسیوس تا ۱۰۰+ درجه سلسیوس. قطعه می‌تواند دمای لحیم‌کاری ۲۶۰ درجه سلسیوس را برای حداکثر ۲ چرخه ریفلو تحمل کند. به عنوان سطح حساسیت رطوبت (MSL) 1 طبقه‌بندی شده است، به این معنی که قبل از نیاز به پخت، عمر قفسه نامحدودی در ≤۳۰ درجه سلسیوس/۸۵٪ رطوبت نسبی دارد. این امر در مقایسه با قطعات با MSL بالاتر، لجستیک جابجایی و ذخیره‌سازی را ساده می‌کند.

۳. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از ثبات رنگ و روشنایی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌ها (بین) مرتب می‌شوند.

۳.۱ دسته‌بندی رنگ‌بینی (رنگ)

نمودار رنگ‌بینی ارائه شده، دسته "۴۰۵۰" را در فضای رنگ CIE 1931 تعریف می‌کند. این دسته توسط یک چهارضلعی روی نمودار با مختصات گوشه خاص نشان داده می‌شود. نقطه مرجع هدف در CIE-x: ۰.۳۷۷۲، CIE-y: ۰.۳۶۲۸ قرار دارد. تغییر مجاز برای اندازه‌گیری مختصات رنگ ±۰.۰۱ است. این دسته‌بندی در شرایط آزمایش استاندارد IF=1000mA انجام می‌شود.

۳.۲ دسته‌بندی شار نوری

خروجی شار نوری در دو دسته دسته‌بندی می‌شود: J7 و J8. دسته J7 مقادیر شار نوری از ۳۳۰ لومن تا ۳۶۰ لومن را پوشش می‌دهد. دسته J8 محدوده خروجی بالاتری از ۳۶۰ لومن تا ۴۲۰ لومن را پوشش می‌دهد. این امر به طراحان اجازه می‌دهد قطعات را بر اساس سطح روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خود انتخاب کنند.

۳.۳ دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم تحت کد "۲۹۳۹" دسته‌بندی شده است. این دسته کل محدوده ولتاژ مستقیم مشخص شده در جدول ویژگی‌های الکترونوری، از حداقل ۲.۹۵ ولت تا حداکثر ۳.۹۵ ولت در ۱۰۰۰ میلی‌آمپر را در بر می‌گیرد. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که مدار درایور آنها می‌تواند این محدوده ولتاژ کامل را پوشش دهد.

۴. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین منحنی عملکرد معمول است که نشان می‌دهد پارامترهای کلیدی تحت شرایط مختلف چگونه رفتار می‌کنند.

۴.۱ توزیع طیفی نسبی

منحنی توزیع طیفی شدت نسبی نور منتشر شده در طول‌موج‌های تقریباً ۴۰۰ نانومتر تا ۸۰۰ نانومتر را هنگامی که در ۱۰۰۰ میلی‌آمپر راه‌اندازی می‌شود نشان می‌دهد. طول‌موج اوج (λp) برای این LED سفید سرد تبدیل‌شده با فسفر در ناحیه آبی است (معمولاً حدود ۴۵۰-۴۵۵ نانومتر برای دی آبی پمپ)، با انتشار گسترده فسفر در طیف زرد/سبز/قرمز که برای تولید نور سفید ترکیب می‌شوند. شکل این منحنی CCT و CRI را تعیین می‌کند.

۴.۲ منحنی IV و شار نوری در مقابل جریان

منحنی ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم یک رابطه غیرخطی، معمول دیودها را نشان می‌دهد. ولتاژ با جریان افزایش می‌یابد. منحنی شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم نشان می‌دهد که خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد اما ممکن است کاملاً خطی نباشد، به ویژه در جریان‌های بالاتر که افت بازده و اثرات گرمایشی قابل توجه می‌شوند. این منحنی‌ها برای انتخاب نقطه عملیاتی مناسب برای متعادل کردن روشنایی، بازده و بار حرارتی ضروری هستند.

۴.۳ CCT در مقابل جریان مستقیم و الگوی تابش

منحنی CCT در مقابل جریان مستقیم نشان می‌دهد که دمای رنگ با جریان درایو چگونه تغییر می‌کند. یک CCT پایدار در محدوده عملیاتی برای ثبات رنگ مطلوب است. نمودار الگوی تابش معمول نشان می‌دهد که این LED یک الگوی انتشار لامبرتی با زاویه دید (۲θ۱/۲) ۱۲۰ درجه (تلرانس ±۵ درجه) دارد، جایی که شدت نصف مقدار اوج است. این زاویه دید گسترده برای کاربردهای روشنایی عمومی که نیاز به توزیع نور وسیع دارند مناسب است.

۵. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

نقشه مکانیکی ابعاد فیزیکی حیاتی بسته‌بندی LED را ارائه می‌دهد. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس ±۰.۱ میلی‌متر است. نقشه شامل نمای بالا، نمای جانبی و جزئیات فوت‌پرینت لازم برای چیدمان PCB، از جمله اندازه پد، فاصله و خطوط کلی قطعه است. رعایت صحیح این ابعاد برای مونتاژ موفق پیک و پلیس، لحیم‌کاری و دستیابی به عملکرد نوری مشخص شده (مانند زاویه دید) بسیار مهم است. قطبیت قطعه نیز در نقشه نشان داده شده است تا از نصب معکوس جلوگیری شود.

۶. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

جابجایی صحیح برای قابلیت اطمینان حیاتی است. قطعه برای حداکثر ۲ چرخه ریفلو در دمای اوج ۲۶۰ درجه سلسیوس رتبه‌بندی شده است. اگرچه LED دارای مقداری محافظت ESD است، اما برای استفاده بایاس معکوس طراحی نشده است. استفاده از مقاومت‌های محدودکننده جریان خارجی برای جلوگیری از آسیب ناشی از تغییرات ولتاژ توصیه می‌شود. برای ذخیره‌سازی، کیسه‌های مهر و موم رطوبتی بازنشده باید در ≤ ۳۰ درجه سلسیوس / ۸۵٪ رطوبت نسبی نگهداری شوند. پس از باز شدن، قطعات باید در طول عمر قفسه مشخص شده استفاده شوند یا در ≤ ۳۰ درجه سلسیوس / ۸۵٪ رطوبت نسبی ذخیره شوند. اگر شرایط یا زمان ذخیره‌سازی مشخص شده تجاوز شود، قبل از ریفلو، پخت طبق پروفایل MSL-1 (۱۶۸ ساعت در ۸۵ درجه سلسیوس/۸۵٪ رطوبت نسبی) مورد نیاز است تا از ترکیدن پاپ‌کورن در حین لحیم‌کاری جلوگیری شود.

۷. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

LEDها در بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت عرضه می‌شوند. آنها روی نوارهای حامل برجسته تحویل داده می‌شوند که سپس روی قرقره پیچیده می‌شوند. مقدار استاندارد بارگیری شده ۲۰۰۰ قطعه در هر قرقره است، با حداقل مقدار سفارش ۱۰۰۰ قطعه. برچسب محصول روی قرقره شامل چندین کد است: CPN (شماره محصول مشتری)، P/N (شماره محصول)، LOT NO (شماره دسته برای ردیابی)، QTY (مقدار بسته‌بندی)، CAT (دسته شار نوری، به عنوان مثال J7/J8)، HUE (دسته رنگ، به عنوان مثال ۴۰۵۰)، REF (دسته ولتاژ مستقیم، به عنوان مثال ۲۹۳۹) و MSL-X (سطح حساسیت رطوبت). نمودارهایی برای ابعاد نوار حامل و قرقره ارائه شده است، با تمام اندازه‌گیری‌ها بر حسب میلی‌متر.

۸. توصیه‌های کاربردی

۸.۱ سناریوهای کاربردی معمول

بر اساس قابلیت جریان پالسی بالا و روشنایی آن، کاربرد اصلی به عنوان فلش دوربین یا نور استروب برای تلفن‌های همراه و دوربین‌های ویدیویی دیجیتال است. بازده بالا و خروجی سفید سرد آن را برای انواع لوازم روشنایی داخلی، از جمله چراغ‌های توکار و پنلی مناسب می‌سازد. زاویه دید گسترده استفاده از آن را در روشنایی عمومی، نورپردازی پله‌ها، علائم خروج و نورپردازی تزئینی پشتیبانی می‌کند. همچنین می‌تواند برای نور پس‌زمینه TFT-LCD و روشنایی داخلی و خارجی خودرو استفاده شود، به شرطی که محیط حرارتی و الکتریکی کاربرد در محدوده مشخصات باشد.

۸.۲ ملاحظات طراحی

طراحان باید توجه نزدیکی به مدیریت حرارتی داشته باشند. مقاومت حرارتی ۹ درجه سلسیوس بر وات به این معنی است که برای هر وات توان تلف شده (محاسبه شده به صورت VF * IF)، دمای اتصال تقریباً ۹ درجه سلسیوس بالاتر از دمای پد لحیم‌کاری افزایش می‌یابد. هیت‌سینک مؤثر از طریق PCB (استفاده از MCPCB برای آزمایش توصیه می‌شود) برای حفظ دمای اتصال زیر ۱۵۰ درجه سلسیوس و اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت (که به عنوان کمتر از ۳۰٪ افت IV پس از ۱۰۰۰ ساعت تحت مدیریت حرارتی خوب مشخص شده است) ضروری است. مدار درایور باید طوری طراحی شود که محدوده دسته ولتاژ مستقیم (۲.۹۵V-۳.۹۵V) را مدیریت کند و جریان را به طور مناسب محدود کند، به ویژه برای کاربردهای فلش که از جریان‌های پالسی بالا استفاده می‌کنند.

۹. مقایسه و تمایز فنی

در حالی که مقایسه مستقیم رو در رو با مدل‌های خاص دیگر LED در دیتاشیت ارائه نشده است، ویژگی‌های متمایزکننده کلیدی این قطعه را می‌توان استنباط کرد. ترکیب شار نوری معمول بسیار بالا (۳۶۰ لومن) و بازده بالا (۱۰۹ لومن بر وات) در ۱ آمپر در یک بسته کوچک، یک مزیت قابل توجه برای کاربردهای بحرانی از نظر روشنایی و با محدودیت فضا است. زاویه دید گسترده ۱۲۰ درجه، روشنایی وسیع‌تری در مقایسه با LEDهای با زاویه پرتو باریک‌تر ارائه می‌دهد. مطابقت با استانداردهای RoHS، REACH و عاری از هالوژن یک نیاز پایه است اما دسترسی گسترده‌تر به بازار را تضمین می‌کند. ساختار دسته‌بندی دقیق برای شار، ولتاژ و رنگ، ثبات مورد نیاز برای مونتاژ محصول انبوه را برای تولیدکنندگان فراهم می‌کند.

۱۰. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: حداکثر جریان پیوسته‌ای که می‌توانم این LED را با آن راه‌اندازی کنم چقدر است؟

پ: برای عملکرد پیوسته (حالت چراغ قوه)، رتبه‌بندی حداکثر مطلق ۳۵۰ میلی‌آمپر DC است. تجاوز از این جریان خطر آسیب دائمی را به همراه دارد.

س: آیا می‌توانم از این LED برای کاربرد فلش استفاده کنم؟

پ: بله، برای کاربردهای فلش مناسب است. دیتاشیت یک جریان پالسی اوج ۱۵۰۰ میلی‌آمپر تحت یک چرخه کاری ۴۰۰ میلی‌ثانیه روشن / ۳۶۰۰ میلی‌ثانیه خاموش برای ۳۰۰۰۰ چرخه مشخص می‌کند. شما باید مدار درایور خود را طوری طراحی کنید که این جریان پالسی را بدون تجاوز از رتبه‌بندی‌ها تحویل دهد.

س: مدیریت حرارتی چقدر حیاتی است؟

پ: بسیار حیاتی. داده‌های آزمایش قابلیت اطمینان (۱۰۰۰ ساعت،<۳۰٪ افت) بر اساس مدیریت حرارتی خوب با استفاده از یک MCPCB است. مقاومت حرارتی ۹ درجه سلسیوس بر وات به این معنی است که گرما باید به طور مؤثری از پدهای لحیم‌کاری دور شود تا از گرمای بیش از حد، افت بازده و پیری تسریع‌شده جلوگیری شود.

س: "۴۰۵۰" در شماره قطعه نشان‌دهنده چیست؟

پ: به احتمال زیاد مربوط به دسته رنگ‌بینی (رنگ) است که در این دیتاشیت به عنوان دسته "۴۰۵۰" روی نمودار CIE تعریف شده است و یک نقطه رنگ سفید سرد را هدف قرار می‌دهد.

س: آیا مقاومت محدودکننده جریان ضروری است؟

پ: بله. دیتاشیت صراحتاً استفاده از مقاومت‌های محدودکننده جریان خارجی برای محافظت را توصیه می‌کند، زیرا تغییرات جزئی ولتاژ می‌تواند باعث تغییرات بزرگ جریان شود که ممکن است به LED آسیب برساند، حتی اگر دارای مقداری محافظت ESD باشد.

۱۱. مثال موردی عملی

طراحی یک چراغ قوه پرنور برای یک دوربین ویدیویی دیجیتال حرفه‌ای را در نظر بگیرید. طراحی به یک منبع نور فشرده نیاز دارد که بتواند برای مدت کوتاهی روشنایی شدیدی ارائه دهد. FC1717GF15HP-F4050 یک نامزد ایده‌آل است. طراح قطعات را از دسته شار نوری J8 (۴۲۰-۳۶۰ لومن) برای حداکثر خروجی انتخاب می‌کند. مدار درایور طوری طراحی می‌شود که جریان پالسی مشخص‌شده ۱۵۰۰ میلی‌آمپر را برای مدت فلش، با استفاده از MOSFETها و خازن‌های قوی تحویل دهد. از نظر حرارتی، LED روی یک PCB با هسته فلزی اختصاصی (MCPCB) نصب می‌شود که به بدنه آلومینیومی دوربین متصل است تا به عنوان هیت‌سینک عمل کند و اطمینان حاصل شود که دمای اتصال در طول استفاده طولانی در محدوده مجاز باقی می‌ماند. زاویه پرتو گسترده ۱۲۰ درجه پوشش خوبی برای ضبط ویدیو فراهم می‌کند.

۱۲. مقدمه‌ای بر اصل عملکرد

این LED یک منبع نور حالت جامد مبتنی بر دیود نیمه‌هادی است. از یک چیپ نیترید گالیم ایندیم (InGaN) استفاده می‌کند که هنگامی که جریان الکتریکی از آن در جهت مستقیم می‌گذرد (الکترولومینسانس) نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی سپس تا حدی به طول‌موج‌های بلندتر (زرد، سبز، قرمز) توسط یک لایه فسفر رسوب‌شده روی یا نزدیک چیپ تبدیل می‌شود. مخلوط نور آبی باقی‌مانده و نور تبدیل‌شده با فسفر منجر به درک نور سفید می‌شود. نسبت خاص نور آبی به نور تبدیل‌شده با فسفر، دمای رنگ مرتبط (CCT) را تعیین می‌کند، در این مورد، سفید سرد (۵۰۰۰-۴۰۰۰K). بازده (لومن بر وات) معیاری است از اینکه توان الکتریکی چقدر مؤثر به نور مرئی تبدیل می‌شود.

۱۳. روندها و زمینه فناوری

مشخصات این LED منعکس‌کننده روندهای جاری در صنعت اپتوالکترونیک است. تلاش برای بازده نوری بالاتر (لومن بر وات) یک امر ثابت است که هدف آن کاهش مصرف انرژی برای همان خروجی نور است. توانایی مدیریت جریان‌های پالسی بالا برای کاربردهای فلش با خواسته‌های فناوری همراه و تصویربرداری همسو است. حرکت به سمت اندازه‌های بسته کوچک‌تر با حفظ یا افزایش توان خروجی، کلیدی برای کوچک‌سازی دستگاه‌های الکترونیکی است. علاوه بر این، مطابقت با مقررات زیست‌محیطی مانند RoHS، REACH و الزامات عاری از هالوژن دیگر یک عامل تمایز نیست بلکه یک خط پایه اجباری برای ورود به بازار جهانی است. توسعه‌های آینده در این زمینه ممکن است بر کسب بازده بیشتر، بهبود نمود رنگ (CRI بالاتر)، ثبات رنگ بهتر (دسته‌بندی دقیق‌تر) و قابلیت اطمینان بهبودیافته تحت دمای عملیاتی بالاتر متمرکز شود.