Техническая документация на светодиод FC1717GF15HP-F4050 - Габаритные размеры - Прямое напряжение 2.95-3.95В - Световой поток 330-420лм - Холодный белый 4000-5000К

1. Обзор продукта

FC1717GF15HP-F4050 — это высокояркий холодно-белый светодиод, разработанный для применений, требующих высокой световой отдачи в компактном корпусе. Устройство использует технологию чипов InGaN для получения холодного белого света с коррелированной цветовой температурой (CCT) в диапазоне от 4000K до 5000K. Основная философия дизайна сосредоточена на обеспечении высокой оптической мощности при сохранении малых габаритов, что делает его подходящим для конструкций с ограниченным пространством. Продукт соответствует стандартам RoHS, REACH и бесгалогенным требованиям, что гарантирует его пригодность для глобальных рынков со строгими экологическими нормами.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основное преимущество этого светодиода — его высокая оптическая эффективность, составляющая 109 лм/Вт при прямом токе 1А, с типичным световым потоком 360 лм. Эта высокая эффективность означает более низкое энергопотребление и сниженные требования к системе терморегулирования в конечных изделиях. Устройство сортируется по яркости, прямому напряжению и цветности, обеспечивая стабильность для серийного производства. Основные целевые рынки включают вспышки камер мобильных устройств, фонари для цифрового видео, а также различные приложения для внутреннего и наружного освещения. Его характеристики также делают его кандидатом для подсветки TFT-дисплеев, внутреннего/внешнего автомобильного освещения и декоративных осветительных систем, где требуется надежный, яркий и эффективный белый свет.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен объективный и детальный анализ ключевых технических параметров, указанных в спецификации, охватывающий электрооптические, электрические и тепловые характеристики.

2.1 Электрооптические характеристики

Электрооптические характеристики определены при температуре контактной площадки (Ts) 25°C. Световой поток (Iv) составляет минимум 330 лм, типичное значение 360 лм и максимум 420 лм при прямом токе (IF) 1000мА в импульсном режиме (импульс 50мс). Прямое напряжение (VF) при этом токе варьируется от 2.95В (мин.) до 3.95В (макс.), с типичным значением 3.45В. Цветовая температура задана в диапазоне от 4000K до 5000K, что помещает его в спектр холодного белого света. Индекс цветопередачи (CRI) имеет типичное значение 83, минимум 80, что указывает на хорошую цветопередачу для задач общего освещения. Допуск для всех оптических измерений составляет ±10%, а для измерения прямого напряжения — ±0.1В.

2.2 Абсолютные максимальные параметры и электрические характеристики

Абсолютные максимальные параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Максимальный постоянный прямой ток для работы в режиме фонаря составляет 350 мА. Для импульсного режима допускается пиковый импульсный ток 1500 мА при определенном скважности (400мс включено / 3600мс выключено для 30 000 циклов). Устройство может выдерживать электростатический разряд (ESD) до 2000В (модель человеческого тела). Важно отметить, что эти светодиоды не предназначены для работы в обратном смещении. Превышение максимальной температуры перехода 150°C или длительная работа на максимальных параметрах (более 1 часа) может ухудшить производительность и надежность. Тепловое сопротивление от перехода к точке пайки указано как 9 °C/Вт, что является ключевым параметром для теплового расчета.

2.3 Тепловые и экологические характеристики

Диапазон рабочих температур составляет от -40°C до +85°C, диапазон температур хранения — от -40°C до +100°C. Устройство выдерживает температуру пайки 260°C максимум для 2 циклов оплавления. Оно классифицируется как Уровень чувствительности к влаге (MSL) 1, что означает неограниченный срок хранения на складе при ≤30°C/85% относительной влажности до необходимости прокаливания. Это упрощает логистику хранения и обработки по сравнению с компонентами с более высоким MSL.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения цветовой и яркостной стабильности в производстве светодиоды сортируются по корзинам на основе ключевых параметров.

3.1 Сортировка по цветности (цвету)

Предоставленная диаграмма цветности определяет корзину "4050" в цветовом пространстве CIE 1931. Корзина представлена на диаграмме четырехугольником с определенными координатами углов. Целевая контрольная точка находится на CIE-x: 0.3772, CIE-y: 0.3628. Допустимое отклонение для измерения цветовых координат составляет ±0.01. Эта сортировка выполняется при стандартных условиях испытаний IF=1000мА.

3.2 Сортировка по световому потоку

Выходной световой поток классифицируется на две корзины: J7 и J8. Корзина J7 охватывает значения светового потока от 330 лм до 360 лм. Корзина J8 охватывает более высокий диапазон выхода от 360 лм до 420 лм. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты в зависимости от требуемого уровня яркости для их применения.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется под кодом "2939". Эта корзина охватывает весь диапазон прямого напряжения, указанный в таблице электрооптических характеристик, от минимума 2.95В до максимума 3.95В при 1000мА. Разработчики должны убедиться, что их схемы драйверов могут работать в этом полном диапазоне напряжений.

4. Анализ кривых производительности

Спецификация включает несколько типичных кривых производительности, которые иллюстрируют поведение ключевых параметров в различных условиях.

4.1 Относительное спектральное распределение

Кривая спектрального распределения показывает относительную интенсивность излучаемого света в диапазоне длин волн примерно от 400нм до 800нм при токе 1000мА. Пиковая длина волны (λp) для этого холодно-белого светодиода с люминофорным преобразованием находится в синей области (обычно около 450-455нм для синего излучающего кристалла), с широким излучением люминофора в желто-зелено-красном спектре, которые вместе дают белый свет. Форма этой кривой определяет CCT и CRI.

4.2 ВАХ и зависимость светового потока от тока

Кривая зависимости прямого напряжения от прямого тока показывает нелинейную зависимость, типичную для диодов. Напряжение увеличивается с ростом тока. Кривая зависимости относительного светового потока от прямого тока демонстрирует, что световой выход увеличивается с током, но может быть не идеально линейным, особенно при высоких токах, где проявляются эффекты падения эффективности и нагрева. Эти кривые необходимы для выбора подходящей рабочей точки для баланса яркости, эффективности и тепловой нагрузки.

4.3 Зависимость CCT от тока и диаграмма направленности

Кривая зависимости CCT от прямого тока показывает, как цветовая температура смещается с изменением тока накачки. Стабильная CCT в рабочем диапазоне желательна для цветовой стабильности. Диаграмма типичной направленности показывает, что этот светодиод имеет ламбертовскую диаграмму излучения с углом обзора (2θ1/2) 120 градусов (допуск ±5°), где интенсивность составляет половину пикового значения. Этот широкий угол обзора подходит для применений общего освещения, требующих широкого распределения света.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Механический чертеж предоставляет критические физические размеры корпуса светодиода. Все размеры указаны в миллиметрах с допуском ±0.1мм. Чертеж включает вид сверху, вид сбоку и детали посадочного места, необходимые для разводки печатной платы, включая размер контактных площадок, расстояние между ними и контур компонента. Строгое соблюдение этих размеров имеет решающее значение для успешной сборки методом pick-and-place, пайки и достижения заявленных оптических характеристик (например, угла обзора). Полярность устройства также указана на чертеже для предотвращения обратного монтажа.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение критически важно для надежности. Устройство рассчитано на максимум 2 цикла оплавления при пиковой температуре 260°C. Хотя светодиод имеет некоторую защиту от ESD, он не предназначен для использования в обратном смещении. Рекомендуется использовать внешние токоограничивающие резисторы для защиты от повреждений из-за колебаний напряжения. Для хранения невскрытые влагозащитные пакеты должны храниться при ≤30°C / 85% относительной влажности. После вскрытия компоненты должны быть использованы в течение указанного срока хранения на складе или храниться при ≤30°C / 85% относительной влажности. Если указанные условия или время хранения превышены, перед оплавлением требуется прокалка по профилю MSL-1 (168 часов при 85°C/85% относительной влажности) для предотвращения растрескивания при пайке.

7. Упаковка и информация для заказа

Светодиоды поставляются во влагозащитной упаковке. Они доставляются на эмбоссированных несущих лентах, которые затем наматываются на катушки. Стандартное количество на катушке — 2000 штук, минимальный объем заказа — 1000 штук. Маркировка продукта на катушке включает несколько кодов: CPN (номер продукта заказчика), P/N (номер продукта), LOT NO (номер партии для прослеживаемости), QTY (количество в упаковке), CAT (корзина светового потока, например, J7/J8), HUE (цветовая корзина, например, 4050), REF (корзина прямого напряжения, например, 2939) и MSL-X (уровень чувствительности к влаге). Предоставлены схемы размеров несущей ленты и катушки, все измерения в миллиметрах.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Основываясь на его высокой импульсной токовой способности и яркости, основное применение — в качестве вспышки камеры или стробоскопа для мобильных телефонов и цифровых видеокамер. Его высокая эффективность и холодно-белый выход делают его подходящим для различных светильников внутреннего освещения, включая встраиваемые и панельные светильники. Широкий угол обзора поддерживает его использование в общем освещении, ступенчатом освещении, знаках выхода и декоративном освещении. Он также может использоваться для подсветки TFT-LCD и как внутреннего, так и внешнего автомобильного освещения, при условии, что тепловая и электрическая среда применения соответствуют спецификации.

8.2 Соображения по проектированию

Разработчики должны уделять пристальное внимание тепловому менеджменту. Тепловое сопротивление 9 °C/Вт означает, что на каждый ватт рассеиваемой мощности (рассчитывается как VF * IF) температура перехода будет повышаться примерно на 9°C выше температуры контактной площадки. Эффективный отвод тепла через печатную плату (для тестирования рекомендуется MCPCB) необходим для поддержания температуры перехода ниже 150°C и обеспечения долгосрочной надежности (указано как менее 30% деградации Iv после 1000 часов при хорошем тепловом управлении). Схема драйвера должна быть спроектирована для работы в диапазоне корзины прямого напряжения (2.95В-3.95В) и соответствующего ограничения тока, особенно для вспышек с использованием высоких импульсных токов.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Хотя прямое сравнение с другими конкретными моделями светодиодов в спецификации не предоставлено, ключевые отличительные особенности этого устройства можно вывести. Его комбинация очень высокого типичного светового потока (360лм) и высокой эффективности (109 лм/Вт) при 1А в малом корпусе является значительным преимуществом для приложений, критичных к яркости и ограниченных по пространству. Широкий угол обзора 120 градусов обеспечивает более широкое освещение по сравнению со светодиодами с узкими углами луча. Соответствие стандартам RoHS, REACH и бесгалогенным требованиям является базовым, но обеспечивает более широкий доступ на рынок. Детальная структура сортировки по потоку, напряжению и цвету предоставляет производителям необходимую стабильность для сборки продукции большими объемами.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какой максимальный постоянный ток я могу подавать на этот светодиод?

О: Для непрерывной работы (режим фонаря) абсолютный максимальный параметр составляет 350 мА постоянного тока. Превышение этого тока грозит необратимым повреждением.

В: Могу ли я использовать этот светодиод для вспышки?

О: Да, он подходит для вспышек. В спецификации указан пиковый импульсный ток 1500 мА при скважности 400мс включено / 3600мс выключено для 30 000 циклов. Вы должны спроектировать схему драйвера так, чтобы она обеспечивала этот импульсный ток, не превышая параметры.

В: Насколько критичен тепловой менеджмент?

О: Очень критичен. Данные испытаний на надежность (1000 часов,<деградация 30%) основаны на хорошем тепловом управлении с использованием MCPCB. Тепловое сопротивление 9 °C/Вт означает, что тепло должно эффективно отводиться от контактных площадок, чтобы предотвратить перегрев, падение эффективности и ускоренное старение.

В: Что означает "4050" в номере детали?

О: Скорее всего, это соответствует цветовой корзине, которая в этой спецификации определена как корзина "4050" на диаграмме CIE, нацеленная на холодно-белую цветовую точку.

В: Необходим ли токоограничивающий резистор?

О: Да. В спецификации явно рекомендуется использовать внешние токоограничивающие резисторы для защиты, так как даже небольшие колебания напряжения могут вызвать большие изменения тока, которые могут повредить светодиод, несмотря на наличие некоторой защиты от ESD.

11. Пример практического использования

Рассмотрим проектирование высокояркого фонаря для профессиональной цифровой видеокамеры. Дизайн требует компактного источника света, способного обеспечивать интенсивное освещение в течение коротких промежутков времени. FC1717GF15HP-F4050 является идеальным кандидатом. Разработчик выберет компоненты из корзины светового потока J8 (360-420лм) для максимальной выходной мощности. Схема драйвера будет спроектирована для подачи указанного импульсного тока 1500мА на время вспышки, с использованием надежных MOSFET-транзисторов и конденсаторов. С точки зрения теплового режима, светодиод будет установлен на специальную печатную плату с металлическим основанием (MCPCB), которая крепится к алюминиевому корпусу камеры, выступая в качестве радиатора, обеспечивая поддержание температуры перехода в пределах нормы при длительном использовании. Широкий угол луча 120 градусов обеспечит хорошее покрытие для видеозаписи.

12. Введение в принцип работы

Этот светодиод является твердотельным источником света на основе полупроводникового диода. Он использует чип из нитрида индия-галлия (InGaN), который излучает синий свет при прохождении электрического тока в прямом направлении (электролюминесценция). Затем этот синий свет частично преобразуется в более длинные волны (желтый, зеленый, красный) слоем люминофора, нанесенного на чип или рядом с ним. Смешение оставшегося синего света и света, преобразованного люминофором, приводит к восприятию белого света. Конкретное соотношение синего света и света, преобразованного люминофором, определяет коррелированную цветовую температуру (CCT), в данном случае холодный белый (4000-5000K). Эффективность (лм/Вт) — это мера того, насколько эффективно электрическая мощность преобразуется в видимый свет.

13. Технологические тренды и контекст

Характеристики этого светодиода отражают текущие тенденции в оптоэлектронной промышленности. Стремление к более высокой световой отдаче (лм/Вт) является постоянным, направленным на снижение энергопотребления при том же световом потоке. Способность работать с высокими импульсными токами для вспышек соответствует требованиям мобильных и визуализирующих технологий. Переход к меньшим размерам корпусов при сохранении или увеличении выходной мощности является ключевым для миниатюризации электронных устройств. Кроме того, соответствие экологическим нормам, таким как RoHS, REACH и бесгалогенные требования, больше не является отличительной чертой, а обязательным базовым условием для выхода на мировой рынок. Будущие разработки в этой области могут быть сосредоточены на дальнейшем повышении эффективности, улучшении цветопередачи (более высокий CRI), лучшей цветовой стабильности (более узкая сортировка) и повышенной надежности при более высоких рабочих температурах.