Folha de Dados do LED FC1717GF15HP-F4050 - Dimensões do Pacote - Tensão Direta 2.95-3.95V - Fluxo Luminoso 330-420lm - Branco Frio 4000-5000K - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O FC1717GF15HP-F4050 é um LED de alta luminosidade e branco frio, projetado para aplicações que exigem alta eficiência luminosa em um encapsulamento compacto. Este dispositivo utiliza tecnologia de chip InGaN para produzir luz branca fria com uma temperatura de cor correlacionada (CCT) que varia de 4000K a 5000K. A sua filosofia de projeto centraliza-se na entrega de uma elevada potência óptica mantendo um factor de forma reduzido, tornando-o adequado para projetos com restrições de espaço. O produto está em conformidade com as normas RoHS, REACH e livre de halogéneos, garantindo a sua adequação para mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

A vantagem principal deste LED é a sua elevada eficiência óptica, classificada em 109 lm/W a uma corrente direta de 1A, com um fluxo luminoso típico de 360lm. Esta alta eficiência traduz-se num menor consumo de energia e em requisitos reduzidos de gestão térmica para os produtos finais. O dispositivo é classificado em bins de brilho, tensão direta e cromaticidade, proporcionando consistência para a produção em volume. Os mercados-alvo primários incluem flashes de câmera para dispositivos móveis, lanternas para vídeo digital e várias aplicações de iluminação interior e exterior. As suas especificações também o tornam um candidato para retroiluminação de TFT, iluminação automotiva interior/exterior e sistemas de iluminação decorativa onde é necessária luz branca fiável, brilhante e eficiente.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros técnicos especificados na folha de dados, abrangendo características eletro-ópticas, elétricas e térmicas.

2.1 Características Eletro-Ópticas

O desempenho eletro-óptico é definido a uma temperatura do ponto de solda (Ts) de 25°C. O fluxo luminoso (Iv) tem um mínimo de 330 lm, um valor típico de 360 lm e um máximo de 420 lm quando alimentado por uma corrente direta (IF) de 1000mA em condições pulsadas (pulso de 50ms). A tensão direta (VF) a esta corrente varia de 2.95V (Mín.) a 3.95V (Máx.), com um valor típico de 3.45V. A temperatura de cor é especificada entre 4000K e 5000K, situando-a firmemente no espectro do branco frio. O Índice de Reprodução de Cor (IRC) tem um valor típico de 83, com um mínimo de 80, indicando uma boa reprodução de cor para tarefas de iluminação geral. Todas as medições ópticas têm uma tolerância declarada de ±10%, e a tolerância de medição da tensão direta é de ±0.1V.

2.2 Valores Máximos Absolutos e Parâmetros Elétricos

Os Valores Máximos Absolutos definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente. A corrente direta contínua máxima para operação em modo de lanterna é de 350 mA. Para operação pulsada, é permitida uma corrente de pico de pulso de 1500 mA sob um ciclo de trabalho específico (400ms ligado / 3600ms desligado para 30.000 ciclos). O dispositivo pode suportar uma Descarga Eletrostática (ESD) de até 2000V (Modelo do Corpo Humano). É fundamental notar que estes LEDs não são projetados para operação em polarização reversa. Exceder a temperatura máxima de junção de 150°C ou operar nos valores máximos por períodos prolongados (excedendo 1 hora) pode degradar o desempenho e a fiabilidade. A resistência térmica da junção ao ponto de solda é especificada como 9 °C/W, que é um parâmetro chave para o projeto térmico.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

A faixa de temperatura de operação é de -40°C a +85°C, com uma faixa de temperatura de armazenamento de -40°C a +100°C. O dispositivo pode suportar uma temperatura de soldagem de 260°C para um máximo de 2 ciclos de refluxo. É classificado como Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) 1, o que significa que tem uma vida útil ilimitada em prateleira a ≤30°C/85% de HR antes de necessitar de pré-condicionamento. Isto simplifica a logística de manuseamento e armazenamento em comparação com componentes de MSL mais elevado.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins com base em parâmetros-chave.

3.1 Binning de Cromaticidade (Cor)

O gráfico de cromaticidade fornecido define o bin "4050" no espaço de cor CIE 1931. O bin é representado por um quadrilátero no gráfico com coordenadas de vértices específicas. O ponto de referência alvo está em CIE-x: 0.3772, CIE-y: 0.3628. A variação permitida para medição da coordenada de cor é de ±0.01. Este binning é realizado na condição de teste padrão de IF=1000mA.

3.2 Binning de Fluxo Luminoso

A saída de fluxo luminoso é categorizada em dois bins: J7 e J8. O bin J7 cobre valores de fluxo luminoso de 330 lm a 360 lm. O bin J8 cobre uma gama de saída mais elevada, de 360 lm a 420 lm. Isto permite aos projetistas selecionar componentes com base no nível de brilho necessário para a sua aplicação.

3.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta é classificada sob o código "2939". Este bin abrange toda a gama de tensão direta especificada na tabela de características eletro-ópticas, desde um mínimo de 2.95V até um máximo de 3.95V a 1000mA. Os projetistas devem garantir que o seu circuito de acionamento pode acomodar toda esta gama de tensão.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados inclui várias curvas de desempenho típicas que ilustram como os parâmetros-chave se comportam em condições variáveis.

4.1 Distribuição Espectral Relativa

A curva de distribuição espectral mostra a intensidade relativa da luz emitida através dos comprimentos de onda de aproximadamente 400nm a 800nm quando alimentada a 1000mA. O comprimento de onda de pico (λp) para este LED de branco frio convertido por fósforo está na região azul (tipicamente em torno de 450-455nm para o chip emissor azul), com uma ampla emissão do fósforo no espectro amarelo/verde/vermelho, combinando-se para produzir luz branca. A forma desta curva determina a CCT e o IRC.

4.2 Curva IV e Fluxo Luminoso vs. Corrente

A curva Tensão Direta vs. Corrente Direta mostra uma relação não linear, típica dos díodos. A tensão aumenta com a corrente. A curva Fluxo Luminoso Relativo vs. Corrente Direta demonstra que a saída de luz aumenta com a corrente, mas pode não ser perfeitamente linear, especialmente a correntes mais elevadas onde a queda de eficiência e os efeitos de aquecimento se tornam significativos. Estas curvas são essenciais para selecionar o ponto de operação adequado para equilibrar brilho, eficiência e carga térmica.

4.3 CCT vs. Corrente Direta e Padrão de Radiação

A curva CCT vs. Corrente Direta indica como a temperatura de cor varia com a corrente de acionamento. Uma CCT estável ao longo da faixa de operação é desejável para consistência de cor. O diagrama do Padrão de Radiação Típico mostra que este LED tem um padrão de emissão Lambertiano com um ângulo de visão (2θ1/2) de 120 graus (tolerância de ±5°), onde a intensidade é metade do valor de pico. Este amplo ângulo de visão é adequado para aplicações de iluminação geral que requerem uma distribuição de luz ampla.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

O desenho mecânico fornece as dimensões físicas críticas do pacote do LED. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância de ±0.1mm. O desenho inclui vista superior, vista lateral e detalhes da pegada necessários para o layout da PCB, incluindo tamanho das pastilhas, espaçamento e contorno do componente. A adesão adequada a estas dimensões é crucial para o sucesso da montagem pick-and-place, soldagem e para alcançar o desempenho óptico especificado (ex., ângulo de visão). A polaridade do dispositivo também é indicada no desenho para evitar montagem invertida.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseamento adequado é crítico para a fiabilidade. O dispositivo está classificado para um máximo de 2 ciclos de refluxo a uma temperatura de pico de 260°C. Embora o LED tenha alguma proteção ESD, não foi projetado para uso em polarização reversa. Recomenda-se a utilização de resistências limitadoras de corrente externas para evitar danos causados por variações de tensão. Para armazenamento, as embalagens de barreira à humidade não abertas devem ser mantidas a ≤ 30°C / 85% de HR. Uma vez abertas, os componentes devem ser utilizados dentro da vida útil em prateleira especificada ou armazenados a ≤ 30°C / 85% de HR. Se as condições ou o tempo de armazenamento especificados forem excedidos, é necessário pré-condicionamento de acordo com o perfil MSL-1 (168 horas a 85°C/85% de HR) antes do refluxo para evitar fissuras durante a soldagem.

7. Embalagem e Informações de Encomenda

Os LEDs são fornecidos em embalagem resistente à humidade. São entregues em fitas transportadoras relevadas, que são depois enroladas em bobinas. A quantidade padrão carregada é de 2000 peças por bobina, com uma quantidade mínima de encomenda de 1000 peças. A rotulagem do produto na bobina inclui vários códigos: CPN (Número do Produto do Cliente), P/N (Número do Produto), LOT NO (Número do Lote para rastreabilidade), QTY (Quantidade de Embalagem), CAT (Bin de Fluxo Luminoso, ex., J7/J8), HUE (Bin de Cor, ex., 4050), REF (Bin de Tensão Direta, ex., 2939) e MSL-X (Nível de Sensibilidade à Humidade). São fornecidos diagramas das dimensões da fita transportadora e da bobina, com todas as medidas em milímetros.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Com base na sua elevada capacidade de corrente de pulso e brilho, a aplicação principal é como flash de câmera ou luz estroboscópica para telemóveis e câmaras de vídeo digitais. A sua alta eficiência e saída de branco frio tornam-no adequado para várias luminárias de iluminação interior, incluindo spots embutidos e painéis de luz. O amplo ângulo de visão suporta a sua utilização em iluminação geral, iluminação de degraus, sinais de saída e iluminação decorativa. Também pode ser utilizado para retroiluminação de TFT-LCD e iluminação automotiva interior e exterior, desde que o ambiente térmico e elétrico da aplicação esteja dentro das especificações.

8.2 Considerações de Projeto

Os projetistas devem prestar muita atenção à gestão térmica. A resistência térmica de 9 °C/W significa que, para cada watt de potência dissipada (calculada como VF * IF), a temperatura da junção aumentará aproximadamente 9°C acima da temperatura do ponto de solda. Um dissipador de calor eficaz através da PCB (recomenda-se MCPCB para testes) é essencial para manter a temperatura da junção abaixo de 150°C e garantir fiabilidade a longo prazo (especificada como menos de 30% de degradação de IV após 1000 horas sob boa gestão térmica). O circuito de acionamento deve ser projetado para lidar com a gama de bins de tensão direta (2.95V-3.95V) e limitar a corrente adequadamente, especialmente para aplicações de flash que utilizam altas correntes de pulso.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora uma comparação direta lado a lado com outros modelos específicos de LED não seja fornecida na folha de dados, as características diferenciadoras principais deste dispositivo podem ser inferidas. A sua combinação de um fluxo luminoso típico muito elevado (360lm) e alta eficiência (109 lm/W) a 1A num pacote pequeno é uma vantagem significativa para aplicações críticas em brilho e com restrições de espaço. O amplo ângulo de visão de 120 graus oferece uma iluminação mais ampla em comparação com LEDs com ângulos de feixe mais estreitos. A conformidade com as normas RoHS, REACH e livre de halogéneos é um requisito básico, mas garante um acesso mais amplo ao mercado. A estrutura detalhada de binning para fluxo, tensão e cor fornece aos fabricantes a consistência necessária para a montagem de produtos em grande volume.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a corrente contínua máxima com que posso alimentar este LED?

R: Para operação contínua (modo de lanterna), o Valor Máximo Absoluto é de 350 mA DC. Exceder esta corrente corre o risco de causar danos permanentes.

P: Posso usar este LED para uma aplicação de flash?

R: Sim, é adequado para aplicações de flash. A folha de dados especifica uma corrente de pico de pulso de 1500 mA sob um ciclo de trabalho de 400ms ligado / 3600ms desligado para 30.000 ciclos. Deve projetar o seu circuito de acionamento para fornecer esta corrente pulsada sem exceder as classificações.

P: Quão crítica é a gestão térmica?

R: Muito crítica. Os dados do teste de fiabilidade (1000hrs,<30% de degradação) baseiam-se numa boa gestão térmica utilizando uma MCPCB. A resistência térmica de 9 °C/W significa que o calor deve ser efetivamente conduzido para longe das pastilhas de solda para evitar sobreaquecimento, queda de eficiência e envelhecimento acelerado.

P: O que significa o "4050" no número da peça?

R: Muito provavelmente corresponde ao bin de cromaticidade (cor), que nesta folha de dados é definido como o bin "4050" no gráfico CIE, visando um ponto de cor de branco frio.

P: É necessária uma resistência limitadora de corrente?

R: Sim. A folha de dados recomenda explicitamente o uso de resistências limitadoras de corrente externas para proteção, pois ligeiras variações de tensão podem causar grandes variações de corrente que podem danificar o LED, mesmo que tenha alguma proteção ESD.

11. Exemplo Prático de Caso de Uso

Considere projetar uma lanterna de alta luminosidade para uma câmara de vídeo digital profissional. O projeto requer uma fonte de luz compacta que possa fornecer iluminação intensa por curtos períodos. O FC1717GF15HP-F4050 é um candidato ideal. O projetista selecionaria componentes do bin de fluxo luminoso J8 (360-420lm) para a saída máxima. O circuito de acionamento seria projetado para fornecer a corrente de pulso especificada de 1500mA durante a duração do flash, utilizando MOSFETs e condensadores robustos. Termicamente, o LED seria montado numa PCB de núcleo metálico (MCPCB) dedicada que está fixada à carcaça de alumínio da câmara para atuar como dissipador de calor, garantindo que a temperatura da junção se mantenha dentro dos limites durante o uso prolongado. O amplo ângulo de feixe de 120 graus proporcionaria uma boa cobertura para a gravação de vídeo.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Este LED é uma fonte de luz de estado sólido baseada num díodo semicondutor. Utiliza um chip de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) que emite luz azul quando a corrente elétrica passa por ele no sentido direto (eletroluminescência). Esta luz azul é então parcialmente convertida em comprimentos de onda mais longos (amarelo, verde, vermelho) por uma camada de fósforo depositada sobre ou perto do chip. A mistura da luz azul remanescente e da luz convertida pelo fósforo resulta na perceção de luz branca. A proporção específica de luz azul para luz convertida pelo fósforo determina a temperatura de cor correlacionada (CCT), neste caso, branco frio (4000-5000K). A eficiência (lm/W) é uma medida de quão eficazmente a potência elétrica é convertida em luz visível.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

As especificações deste LED refletem as tendências em curso na indústria da optoeletrónica. A busca por uma maior eficácia luminosa (lm/W) é constante, visando reduzir o consumo de energia para a mesma saída de luz. A capacidade de lidar com altas correntes de pulso para aplicações de flash está alinhada com as exigências da tecnologia móvel e de imagem. A tendência para tamanhos de pacote mais pequenos com potência de saída mantida ou aumentada é fundamental para a miniaturização dos dispositivos eletrónicos. Além disso, a conformidade com regulamentações ambientais como RoHS, REACH e requisitos livres de halogéneos já não é um diferenciador, mas uma linha de base obrigatória para a entrada no mercado global. Os desenvolvimentos futuros neste campo podem focar-se em ganhos de eficiência adicionais, melhor reprodução de cor (IRC mais elevado), melhor consistência de cor (binning mais apertado) e fiabilidade melhorada sob temperaturas de operação mais elevadas.