FC1717GF15HP-F4050 LED - Scheda Tecnica - Dimensioni Package - Tensione Diretta 2.95-3.95V - Flusso Luminoso 330-420lm - Bianco Freddo 4000-5000K - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il FC1717GF15HP-F4050 è un LED ad alta luminosità in bianco freddo, progettato per applicazioni che richiedono un'elevata efficienza luminosa in un package compatto. Questo dispositivo utilizza la tecnologia a chip InGaN per produrre luce bianca fredda con una temperatura di colore correlata (CCT) compresa tra 4000K e 5000K. La sua filosofia progettuale principale si concentra sul fornire un'elevata potenza ottica mantenendo un fattore di forma ridotto, rendendolo adatto per progetti con vincoli di spazio. Il prodotto è conforme agli standard RoHS, REACH e senza alogeni, garantendo la sua idoneità per i mercati globali con normative ambientali stringenti.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il vantaggio principale di questo LED è la sua elevata efficienza ottica, pari a 109 lm/W a una corrente diretta di 1A, con un flusso luminoso tipico di 360lm. Questa alta efficienza si traduce in un minor consumo energetico e in requisiti ridotti di gestione termica per i prodotti finali. Il dispositivo è classificato (binning) per luminosità, tensione diretta e cromaticità, garantendo coerenza per la produzione in volume. I mercati target principali includono i flash per fotocamere di dispositivi mobili, luci torcia per videocamere digitali e varie applicazioni di illuminazione indoor e outdoor. Le sue specifiche lo rendono anche un candidato per il backlighting TFT, l'illuminazione automobilistica interna/esterna e i sistemi di illuminazione decorativa dove è richiesta una luce bianca affidabile, luminosa ed efficiente.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi oggettiva e dettagliata dei principali parametri tecnici specificati nella scheda tecnica, coprendo le caratteristiche elettro-ottiche, elettriche e termiche.

2.1 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Le prestazioni elettro-ottiche sono definite a una temperatura del pad di saldatura (Ts) di 25°C. Il flusso luminoso (Iv) ha un minimo di 330 lm, un valore tipico di 360 lm e un massimo di 420 lm quando pilotato a una corrente diretta (IF) di 1000mA in condizioni pulsate (impulso di 50ms). La tensione diretta (VF) a questa corrente varia da 2.95V (Min) a 3.95V (Max), con un valore tipico di 3.45V. La temperatura di colore è specificata tra 4000K e 5000K, collocandola saldamente nello spettro del bianco freddo. L'Indice di Resa Cromatica (CRI) ha un valore tipico di 83, con un minimo di 80, indicando una buona riproduzione dei colori per compiti di illuminazione generale. Tutte le misurazioni ottiche hanno una tolleranza dichiarata di ±10%, e la tolleranza di misurazione della tensione diretta è di ±0.1V.

2.2 Valori Massimi Assoluti e Parametri Elettrici

I Valori Massimi Assoluti definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La massima corrente continua DC diretta per il funzionamento in modalità torcia è di 350 mA. Per il funzionamento pulsato, è consentita una corrente di picco di 1500 mA sotto un ciclo di lavoro specifico (400ms acceso / 3600ms spento per 30.000 cicli). Il dispositivo può resistere a una scarica elettrostatica (ESD) fino a 2000V (Modello Corpo Umano). È fondamentale notare che questi LED non sono progettati per funzionare in polarizzazione inversa. Superare la massima temperatura di giunzione di 150°C o operare ai valori massimi per periodi prolungati (oltre 1 ora) può degradare le prestazioni e l'affidabilità. La resistenza termica da giunzione a punto di saldatura è specificata come 9 °C/W, un parametro chiave per il progetto termico.

2.3 Specifiche Termiche e Ambientali

L'intervallo di temperatura operativa è da -40°C a +85°C, con un intervallo di temperatura di conservazione da -40°C a +100°C. Il dispositivo può resistere a una temperatura di saldatura di 260°C per un massimo di 2 cicli di rifusione. È classificato come Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 1, il che significa che ha una durata di scaffale illimitata a ≤30°C/85% UR prima di richiedere l'essiccazione. Ciò semplifica la gestione e la logistica di stoccaggio rispetto ai componenti con MSL più elevato.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità in produzione, i LED vengono suddivisi in bin in base a parametri chiave.

3.1 Binning di Cromaticità (Colore)

Il diagramma di cromaticità fornito definisce il bin "4050" nello spazio colore CIE 1931. Il bin è rappresentato da un quadrilatero sul diagramma con coordinate specifiche degli angoli. Il punto di riferimento target è a CIE-x: 0.3772, CIE-y: 0.3628. La variazione ammissibile per la misurazione delle coordinate di colore è ±0.01. Questo binning viene eseguito alla condizione di test standard di IF=1000mA.

3.2 Binning del Flusso Luminoso

L'output del flusso luminoso è suddiviso in due bin: J7 e J8. Il bin J7 copre valori di flusso luminoso da 330 lm a 360 lm. Il bin J8 copre un intervallo di output più alto da 360 lm a 420 lm. Ciò consente ai progettisti di selezionare i componenti in base al livello di luminosità richiesto per la loro applicazione.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è classificata sotto il codice "2939". Questo bin comprende l'intero intervallo di tensione diretta specificato nella tabella delle caratteristiche elettro-ottiche, da un minimo di 2.95V a un massimo di 3.95V a 1000mA. I progettisti devono assicurarsi che il loro circuito di pilotaggio possa accogliere questo intero intervallo di tensione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse curve di prestazione tipiche che illustrano come si comportano i parametri chiave in condizioni variabili.

4.1 Distribuzione Spettrale Relativa

La curva di distribuzione spettrale mostra l'intensità relativa della luce emessa attraverso le lunghezze d'onda da circa 400nm a 800nm quando pilotata a 1000mA. La lunghezza d'onda di picco (λp) per questo LED bianco freddo a conversione di fosforo è nella regione blu (tipicamente intorno a 450-455nm per il chip di pompaggio blu), con un'ampia emissione del fosforo nello spettro giallo/verde/rosso, che si combina per produrre luce bianca. La forma di questa curva determina la CCT e il CRI.

4.2 Curva IV e Flusso Luminoso vs. Corrente

La curva Tensione Diretta vs. Corrente Diretta mostra una relazione non lineare, tipica dei diodi. La tensione aumenta con la corrente. La curva Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta dimostra che l'output luminoso aumenta con la corrente ma potrebbe non essere perfettamente lineare, specialmente a correnti più elevate dove l'efficienza cala e gli effetti termici diventano significativi. Queste curve sono essenziali per selezionare il punto operativo appropriato per bilanciare luminosità, efficienza e carico termico.

4.3 CCT vs. Corrente Diretta e Diagramma di Radiazione

La curva CCT vs. Corrente Diretta indica come la temperatura di colore si sposta con la corrente di pilotaggio. Una CCT stabile nell'intervallo operativo è desiderabile per la coerenza del colore. Il diagramma del Tipico Diagramma di Radiazione mostra che questo LED ha un pattern di emissione Lambertiano con un angolo di visione (2θ1/2) di 120 gradi (tolleranza ±5°), dove l'intensità è la metà del valore di picco. Questo ampio angolo di visione è adatto per applicazioni di illuminazione generale che richiedono un'ampia distribuzione della luce.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il disegno meccanico fornisce le dimensioni fisiche critiche del package del LED. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza di ±0.1mm. Il disegno include vista dall'alto, vista laterale e dettagli dell'impronta necessari per il layout PCB, comprese dimensioni dei pad, spaziatura e contorno del componente. Il rispetto di queste dimensioni è cruciale per il successo dell'assemblaggio pick-and-place, della saldatura e per ottenere le prestazioni ottiche specificate (es. angolo di visione). La polarità del dispositivo è indicata nel disegno per prevenire il montaggio inverso.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una corretta gestione è fondamentale per l'affidabilità. Il dispositivo è valutato per un massimo di 2 cicli di rifusione a una temperatura di picco di 260°C. Sebbene il LED abbia una certa protezione ESD, non è progettato per l'uso in polarizzazione inversa. Si raccomandano resistenze limitatrici di corrente esterne per prevenire danni da variazioni di tensione. Per lo stoccaggio, le buste barriera all'umidità non aperte devono essere conservate a ≤ 30°C / 85% UR. Una volta aperte, i componenti devono essere utilizzati entro la durata di scaffale specificata o conservati a ≤ 30°C / 85% UR. Se le condizioni o i tempi di stoccaggio specificati vengono superati, è richiesta l'essiccazione secondo il profilo MSL-1 (168 ore a 85°C/85% UR) prima della rifusione per prevenire la crepa a popcorn durante la saldatura.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

I LED sono forniti in imballaggio resistente all'umidità. Sono consegnati su nastri portacomponenti goffrati, che vengono poi avvolti su bobine. La quantità standard caricata è di 2000 pezzi per bobina, con una quantità minima d'ordine di 1000 pezzi. L'etichettatura del prodotto sulla bobina include diversi codici: CPN (Numero Prodotto Cliente), P/N (Numero Prodotto), LOT NO (Numero Lotto per tracciabilità), QTY (Quantità Imballo), CAT (Bin Flusso Luminoso es. J7/J8), HUE (Bin Colore es. 4050), REF (Bin Tensione Diretta es. 2939) e MSL-X (Livello Sensibilità Umidità). Sono forniti diagrammi per le dimensioni del nastro portacomponenti e della bobina, con tutte le misure in millimetri.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Basandosi sulla sua elevata capacità di corrente impulsiva e luminosità, l'applicazione principale è come flash per fotocamera o luce stroboscopica per telefoni cellulari e videocamere digitali. La sua alta efficienza e output in bianco freddo lo rendono adatto per vari apparecchi di illuminazione indoor, inclusi faretti e pannelli luminosi. L'ampio angolo di visione supporta il suo uso nell'illuminazione generale, illuminazione gradini, segnaletica di uscita e illuminazione decorativa. Può anche essere utilizzato per il backlighting TFT-LCD e per l'illuminazione automobilistica interna ed esterna, a condizione che l'ambiente termico ed elettrico dell'applicazione rientri nelle specifiche.

8.2 Considerazioni di Progetto

I progettisti devono prestare molta attenzione alla gestione termica. La resistenza termica di 9 °C/W significa che per ogni watt di potenza dissipata (calcolata come VF * IF), la temperatura di giunzione aumenterà di circa 9°C sopra la temperatura del pad di saldatura. Un efficace dissipatore di calore tramite il PCB (si raccomanda MCPCB per i test) è essenziale per mantenere la temperatura di giunzione sotto i 150°C e garantire l'affidabilità a lungo termine (specificata come meno del 30% di degradazione di IV dopo 1000 ore sotto una buona gestione termica). Il circuito di pilotaggio deve essere progettato per gestire l'intervallo del bin di tensione diretta (2.95V-3.95V) e limitare la corrente in modo appropriato, specialmente per applicazioni flash che utilizzano alte correnti impulsive.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Sebbene un confronto diretto fianco a fianco con altri modelli LED specifici non sia fornito nella scheda tecnica, le caratteristiche distintive chiave di questo dispositivo possono essere dedotte. La sua combinazione di un flusso luminoso tipico molto alto (360lm) e alta efficienza (109 lm/W) a 1A in un package piccolo è un vantaggio significativo per applicazioni critiche per la luminosità e con vincoli di spazio. L'ampio angolo di visione di 120 gradi offre un'illuminazione più ampia rispetto ai LED con angoli di fascio più stretti. La conformità agli standard RoHS, REACH e senza alogeni è un requisito di base ma garantisce un più ampio accesso al mercato. La struttura dettagliata di binning per flusso, tensione e colore fornisce ai produttori la coerenza necessaria per l'assemblaggio di prodotti in grandi volumi.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la massima corrente continua con cui posso pilotare questo LED?

R: Per il funzionamento continuo (modalità torcia), il Valore Massimo Assoluto è 350 mA DC. Superare questa corrente rischia danni permanenti.

D: Posso usare questo LED per un'applicazione flash?

R: Sì, è adatto per applicazioni flash. La scheda tecnica specifica una corrente di picco impulsiva di 1500 mA sotto un ciclo di lavoro di 400ms acceso / 3600ms spento per 30.000 cicli. Devi progettare il tuo circuito di pilotaggio per fornire questa corrente impulsiva senza superare i valori nominali.

D: Quanto è critica la gestione termica?

R: Molto critica. I dati del test di affidabilità (1000 ore,<30% di degradazione) si basano su una buona gestione termica utilizzando un MCPCB. La resistenza termica di 9 °C/W significa che il calore deve essere efficacemente condotto via dai pad di saldatura per prevenire surriscaldamento, calo di efficienza e invecchiamento accelerato.

D: Cosa significa il "4050" nel numero di parte?

R: Molto probabilmente corrisponde al bin di cromaticità (colore), che in questa scheda tecnica è definito come il bin "4050" sul diagramma CIE, mirando a un punto di colore bianco freddo.

D: È necessaria una resistenza limitatrice di corrente?

R: Sì. La scheda tecnica raccomanda esplicitamente l'uso di resistenze limitatrici di corrente esterne per la protezione, poiché lievi variazioni di tensione potrebbero causare grandi variazioni di corrente che potrebbero danneggiare il LED, anche se ha una certa protezione ESD.

11. Esempio Pratico di Caso d'Uso

Considera la progettazione di una torcia ad alta luminosità per una videocamera digitale professionale. Il progetto richiede una sorgente luminosa compatta che possa fornire un'illuminazione intensa per brevi durate. Il FC1717GF15HP-F4050 è un candidato ideale. Il progettista selezionerebbe componenti dal bin di flusso luminoso J8 (360-420lm) per l'output massimo. Il circuito di pilotaggio sarebbe progettato per fornire la corrente impulsiva specificata di 1500mA per la durata del flash, utilizzando MOSFET e condensatori robusti. Termicamente, il LED sarebbe montato su un PCB a nucleo metallico dedicato (MCPCB) fissato al telaio in alluminio della fotocamera per fungere da dissipatore di calore, garantendo che la temperatura di giunzione rimanga entro i limiti durante l'uso prolungato. L'ampio angolo di fascio di 120 gradi fornirebbe una buona copertura per la registrazione video.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED è una sorgente luminosa a stato solido basata su un diodo semiconduttore. Utilizza un chip di Nitruro di Indio Gallio (InGaN) che emette luce blu quando la corrente elettrica lo attraversa in direzione diretta (elettroluminescenza). Questa luce blu viene poi parzialmente convertita in lunghezze d'onda più lunghe (giallo, verde, rosso) da uno strato di fosforo depositato sul chip o nelle sue vicinanze. La miscela della luce blu residua e della luce convertita dal fosforo risulta nella percezione di luce bianca. Il rapporto specifico tra luce blu e luce convertita dal fosforo determina la temperatura di colore correlata (CCT), in questo caso, bianco freddo (4000-5000K). L'efficienza (lm/W) è una misura di quanto efficacemente la potenza elettrica viene convertita in luce visibile.

13. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Le specifiche di questo LED riflettono le tendenze in corso nel settore dell'optoelettronica. La spinta verso un'efficacia luminosa (lm/W) più elevata è costante, mirando a ridurre il consumo energetico per la stessa potenza luminosa. La capacità di gestire alte correnti impulsive per applicazioni flash si allinea con le esigenze della tecnologia mobile e di imaging. La tendenza verso dimensioni di package più piccole con potenza di output mantenuta o aumentata è fondamentale per la miniaturizzazione dei dispositivi elettronici. Inoltre, la conformità alle normative ambientali come RoHS, REACH e i requisiti senza alogeni non è più un fattore di differenziazione ma una linea di base obbligatoria per l'ingresso nel mercato globale. Gli sviluppi futuri in questo campo potrebbero concentrarsi su ulteriori guadagni di efficienza, miglioramento della resa cromatica (CRI più alto), migliore coerenza del colore (binning più stretto) e affidabilità migliorata a temperature operative più elevate.