Dokumen Teknikal ELCH08 LED - LED Putih Kecekapan Tinggi - 290lm @ 1A - 2.85-3.9V - Sudut Pandangan 120°

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk komponen diod pemancar cahaya (LED) putih kecekapan tinggi. Peranti ini dicirikan oleh reka bentuk pakej padatnya, yang memberikan output bercahaya tinggi, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang mempunyai ruang terhad memerlukan pencahayaan terang. Kelebihan terasnya termasuk fluks bercahaya tipikal 290 lumen pada arus pemacu 1 Ampere, bersamaan dengan kecekapan optik kira-kira 87 lumen per watt. LED ini menggabungkan perlindungan ESD yang kukuh, meningkatkan kebolehpercayaannya dalam pengendalian dan pemasangan. Ia mematuhi sepenuhnya arahan RoHS dan dikilangkan menggunakan proses bebas plumbum.

1.1 Aplikasi Sasaran

LED ini direka untuk pelbagai tujuan pencahayaan. Aplikasi utama termasuk berfungsi sebagai lampu kilat kamera atau sumber cahaya strobo dalam peranti mudah alih dan peralatan video digital. Ia juga sangat sesuai untuk pencahayaan dalaman umum, lampu latar untuk paparan TFT, dan pelbagai sistem pencahayaan hiasan atau hiburan. Selain itu, ia digunakan dalam pencahayaan automotif untuk fungsi dalaman dan luaran, serta dalam pencahayaan keselamatan dan orientasi seperti tanda keluar dan penanda tangga.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

Bahagian berikut memberikan analisis terperinci mengenai parameter teknikal utama peranti, yang diperoleh daripada penarafan maksimum mutlak dan keadaan operasi tipikal.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia tidak bertujuan untuk operasi normal.

• Arus Hadapan DC (Mod Suluh): 350 mA. Ini adalah arus hadapan berterusan maksimum yang boleh ditangani oleh LED.
• Arus Denyut Puncak: 1500 mA. Arus tinggi ini hanya boleh digunakan di bawah keadaan denyut tertentu (tempoh maks 400 ms, kitar tugas 10%), tipikal untuk operasi lampu kilat kamera.
• Rintangan ESD (HBM): 8 kV. Peranti ini menawarkan perlindungan nyahcas elektrostatik tinggi mengikut piawaian JEDEC JS-001-2017 (sebelumnya JEDEC 3b), yang sangat penting untuk kebolehpercayaan pemasangan dan pengendalian.
• Suhu Simpang (Tj): 150 °C. Suhu maksimum yang dibenarkan pada simpang semikonduktor.
• Suhu Operasi & Penyimpanan: -40 °C hingga +85 °C (operasi), -40 °C hingga +100 °C (penyimpanan).
• Rintangan Terma (Rth): 3.4 °C/W. Parameter ini menunjukkan sejauh mana haba dipindahkan dengan berkesan dari simpang ke persekitaran. Nilai yang lebih rendah menandakan prestasi terma yang lebih baik.
• Pelesapan Kuasa (Mod Denyut): 6.42 W. Kuasa maksimum yang boleh dilesapkan oleh peranti di bawah keadaan denyut.
• Sudut Pandangan (2θ1/2): 120 darjah ± 5°. Ini menentukan rentang sudut di mana keamatan bercahaya adalah sekurang-kurangnya separuh daripada keamatan puncak, menghasilkan corak pancaran yang luas, seperti Lambertian.

Nota Kritikal: Peranti ini tidak direka untuk operasi bias songsang. Operasi berterusan pada penarafan maksimum adalah dilarang kerana akan menyebabkan degradasi dan kegagalan berpotensi. Semua spesifikasi kebolehpercayaan disahkan di bawah pengurusan terma terkawal pada Papan Litar Bercetak Teras Logam (MCPCB) 1.0 cm².

2.2 Ciri Elektro-Optik (Ts=25°C)

Parameter ini diukur di bawah keadaan ujian tipikal (denyut 50ms, pad pateri pada 25°C) dan mewakili prestasi yang dijangkakan.

• Fluks Bercahaya (Iv): 260 lm (Min), 300 lm (Tip) pada IF=1000mA.
• Voltan Hadapan (VF): 2.85V (Min), 3.90V (Maks) pada IF=1000mA. Nilai tipikal berada dalam julat ini.
• Suhu Warna Berkaitan (CCT): 5500K hingga 6500K, meletakkannya dalam julat suhu warna "putih sejuk" atau "putih siang".

3. Penjelasan Sistem Pembin

Untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran besar-besaran, LED disusun ke dalam bin berdasarkan parameter prestasi utama. Ini membolehkan pereka memilih komponen yang memenuhi keperluan aplikasi khusus untuk kecerahan, susutan voltan, dan warna.

3.1 Pembin Voltan Hadapan

LED dikategorikan kepada tiga bin voltan pada IF=1000mA:
- Bin 2832: VF = 2.85V hingga 3.25V.
- Bin 3235: VF = 3.25V hingga 3.55V.
- Bin 3539: VF = 3.55V hingga 3.90V.
Pembin ini membantu dalam mereka bentuk litar pemacu yang stabil dengan mengambil kira variasi voltan hadapan.

3.2 Pembin Fluks Bercahaya

LED disusun mengikut output cahaya mereka pada IF=1000mA:
- Bin J7: Iv = 260 lm hingga 300 lm.
- Bin J8: Iv = 300 lm hingga 330 lm.
- Bin J9: Iv = 330 lm hingga 360 lm.
Ini memastikan tahap kecerahan yang boleh diramalkan dalam aplikasi akhir.

3.3 Pembin Kromatisiti (Warna)

Kromatisiti cahaya putih ditakrifkan oleh koordinat warna CIE 1931 (x, y). Bin utama untuk peranti ini adalah5565, yang mensasarkan julat CCT dari 5500K hingga 6500K. Titik rujukan khusus untuk bin ini adalah pada koordinat (0.3166, 0.3003), dengan kotak toleransi segi empat tepat yang ditakrifkan pada carta CIE. Elaun pengukuran untuk koordinat warna adalah ±0.01.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Data grafik memberikan pandangan tentang tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan operasi.

4.1 Taburan Spektrum Relatif

Lengkung taburan kuasa spektrum menunjukkan keamatan cahaya yang dipancarkan pada setiap panjang gelombang. Untuk LED putih berdasarkan cip InGaN biru dengan salutan fosfor, spektrum biasanya mempunyai puncak biru dominan dari cip dan jalur pancaran kuning/merah yang lebih luas dari fosfor. Output gabungan menghasilkan cahaya putih. Panjang gelombang puncak (λp) dan bentuk spektrum penuh mempengaruhi Indeks Penghasilan Warna (CRI) dan kualiti warna yang dirasakan.

4.2 Corak Radiasi Tipikal

Corak radiasi kutub menggambarkan taburan ruang keamatan cahaya. Lengkung yang diberikan menunjukkan corak hampir-Lambertian, di mana keintensan adalah berkadaran dengan kosinus sudut pandangan. Ini menghasilkan pencahayaan yang luas dan seragam sesuai untuk pencahayaan umum dan aplikasi lampu kilat. Corak paksi X dan Y ditunjukkan serupa, menunjukkan pancaran simetri.

4.3 Voltan Hadapan vs. Arus Hadapan (Lengkung V-I)

Lengkung ini menunjukkan hubungan eksponen tipikal diod. Voltan hadapan meningkat dengan arus tetapi tidak secara linear. Memahami lengkung ini adalah penting untuk pengurusan terma dan reka bentuk pemacu, kerana kuasa yang dilesapkan (Vf * If) menghasilkan haba.

4.4 Fluks Bercahaya Relatif vs. Arus Hadapan

Graf ini menunjukkan bagaimana output cahaya berskala dengan arus pemacu. Pada mulanya, fluks meningkat hampir linear dengan arus. Walau bagaimanapun, pada arus yang lebih tinggi, penurunan kecekapan berlaku disebabkan peningkatan suhu simpang dan kesan fizik semikonduktor lain, menyebabkan peningkatan relatif dalam fluks berkurangan. Beroperasi melebihi arus yang disyorkan mengurangkan keberkesanan dan mempercepatkan penuaan.

4.5 CCT vs. Arus Hadapan

Lengkung ini mendedahkan bagaimana suhu warna berkaitan berubah dengan arus pemacu. Biasanya, untuk LED putih yang ditukar fosfor, CCT mungkin meningkat (cahaya menjadi lebih sejuk/biru) pada arus yang sangat tinggi disebabkan perubahan kecekapan pembezaan antara LED pam biru dan fosfor. Graf menunjukkan CCT kekal agak stabil merentasi julat arus operasi, yang diingini untuk prestasi warna yang konsisten.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

Dimensi fizikal dan pembinaan pakej LED adalah kritikal untuk susun atur PCB, pengurusan terma, dan reka bentuk optik.

5.1 Lukisan Dimensi Pakej

Dokumen teknikal termasuk lukisan berdimensi terperinci pakej SMD (Peranti Permukaan-Pasang). Dimensi utama termasuk panjang, lebar, dan ketinggian keseluruhan, serta saiz dan jarak pad (terminal). Toleransi biasanya ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Lukisan ini penting untuk mencipta tapak kaki PCB (corak tanah) dalam perisian CAD.

5.2 Pengenalpastian Polarity

Pakej ini mempunyai penanda polarity. Orientasi yang betul semasa pemasangan adalah wajib untuk mengelakkan bias songsang, yang tidak disokong dan boleh merosakkan peranti. Polarity juga ditunjukkan pada pita pembawa untuk mesin pick-and-place automatik.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

6.1 Parameter Pateri Alir Semula

Peranti ini boleh menahan suhu pateri puncak 260°C, yang serasi dengan profil alir semula bebas plumbum standard (contohnya, IPC/JEDEC J-STD-020). Bilangan kitaran alir semula maksimum yang dibenarkan adalah 3. Adalah penting untuk mengikuti profil suhu yang disyorkan (peningkatan, rendaman, puncak alir semula, dan kadar penyejukan) untuk mengelakkan kejutan terma dan memastikan sambungan pateri yang boleh dipercayai tanpa merosakkan komponen LED.

6.2 Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL)

Komponen ini dinilai MSL Tahap 1. Ini adalah tahap rintangan kelembapan tertinggi, bermakna peranti mempunyai jangka hayat lantai tanpa had pada keadaan ≤ 30°C / 85% Kelembapan Relatif dan tidak memerlukan pembakaran sebelum digunakan jika disimpan dalam keadaan ini. Ini memudahkan pengurusan inventori berbanding tahap MSL yang lebih tinggi.

6.3 Keadaan Penyimpanan

Julat suhu penyimpanan yang disyorkan adalah -40°C hingga +100°C. Komponen harus disimpan dalam beg penghalang kelembapan asal dengan desikan sehingga sedia untuk digunakan untuk mengekalkan penarafan MSL 1.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pembungkusan

LED dibekalkan pada pita pembawa timbul yang dililit pada gegelung, yang merupakan standard untuk pemasangan SMD automatik. Dokumen teknikal menyediakan dimensi untuk kedua-dua pita pembawa (jarak poket, lebar, dll.) dan gegelung (diameter, saiz hab). Gegelung standard mengandungi 2000 keping. Pita menunjukkan polarity dan arah suapan untuk mesin penempatan.

7.2 Pelabelan Produk

Gegelung dan pembungkusan dilabel dengan maklumat utama untuk kebolehjejakan dan penggunaan yang betul:
- P/N: Nombor bahagian pengilang (contohnya, ELCH08-NF5565J7J9283910-FDH).
- LOT NO: Nombor lot pembuatan untuk kawalan kualiti.
- QTY: Kuantiti keping dalam pakej.
- CAT: Kod Bin Fluks Bercahaya (contohnya, J7).
- HUE: Kod Bin Warna (contohnya, 5565).
- REF: Kod Bin Voltan Hadapan (contohnya, 2832, 3235, 3539).
- MSL-X: Tahap Kepekaan Kelembapan.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Pertimbangan Reka Bentuk

Pengurusan Terma: Ini adalah faktor paling kritikal untuk prestasi dan jangka hayat LED. Rintangan terma rendah (3.4°C/W) hanya berkesan dengan penyingkiran haba yang mencukupi. Gunakan PCB dengan kawasan kuprum yang mencukupi atau PCB Teras Logam (MCPCB) khusus untuk mengalirkan haba dari pad pateri. Suhu substrat maksimum ditetapkan sebagai 70°C pada IF=1000mA.
Pemacu Arus: Gunakan pemacu LED arus malar, bukan sumber voltan malar, untuk memastikan output cahaya stabil dan mengelakkan pelarian terma. Hormati penarafan arus maksimum mutlak untuk kedua-dua mod berterusan (suluh) dan denyut (kilat).
Reka Bentuk Optik: Sudut pandangan luas 120 darjah sesuai untuk aplikasi yang memerlukan liputan luas. Untuk pancaran fokus, optik sekunder (kanta, pemantul) akan diperlukan. Corak pancaran Lambertian memudahkan pemodelan optik.

8.2 Langkah Berjaga-jaga ESD

Walaupun peranti mempunyai perlindungan ESD tinggi (8kV HBM), amalan kawalan ESD standard masih harus diikuti semasa pengendalian dan pemasangan (penggunaan stesen kerja dibumikan, tali pergelangan tangan, dll.) untuk mengelakkan kerosakan terkumpul atau kecacatan terpendam.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Walaupun perbandingan langsung sebelah-menyebelah dengan model khusus lain tidak disediakan dalam dokumen teknikal, ciri pembezaan utama LED ini boleh disimpulkan:
- Keberkesanan Bercahaya Tinggi: 87 lm/W pada 1A adalah kecekapan yang kompetitif untuk LED SMD berkuasa tinggi dalam kelasnya, membawa kepada penggunaan tenaga yang lebih rendah dan beban terma yang dikurangkan untuk output cahaya tertentu.
- Keupayaan Denyut Arus Tinggi: Penarafan denyut puncak 1500mA untuk aplikasi lampu kilat adalah ciri penting, membolehkan letupan cahaya yang sangat terang dan jangka pendek sesuai untuk lampu kilat kamera.
- Penarafan ESD Kukuh: 8kV HBM menawarkan kekukuhan pengendalian yang lebih baik berbanding banyak LED dengan penarafan ESD yang lebih rendah atau tidak ditentukan.
- Pembin Komprehensif: Pembin tiga parameter (fluks, voltan, warna) membolehkan kawalan prestasi sistem yang lebih ketat, yang menguntungkan untuk aplikasi yang menuntut konsistensi warna dan kecerahan.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S1: Bolehkah saya memacu LED ini dengan bekalan kuasa 3.3V?
J: Tidak secara langsung. Voltan hadapan (Vf) berjulat dari 2.85V hingga 3.90V pada 1A. Sumber 3.3V mungkin hampir tidak menghidupkan unit Vf rendah tetapi tidak dapat menyediakan pengawalan arus yang betul. Litar pemacu arus malar diperlukan.

S2: Apakah perbezaan antara "Mod Suluh" (350mA) dan keadaan ujian (1000mA)?
J: "Mod Suluh" merujuk kepada arus DCberterusanmaksimum (350mA). Spesifikasi 1000mA adalah untuk operasidenyut(contohnya, denyut 50ms), biasanya digunakan untuk penanda aras prestasi dan aplikasi lampu kilat. Operasi berterusan pada 1000mA akan melebihi penarafan maksimum dan menyebabkan kegagalan.

S3: Bagaimana saya mentafsir bin fluks bercahaya J7, J8, J9?
J: Ini adalah bin kecerahan. Jika reka bentuk anda memerlukan minimum 300 lumen, anda mesti memilih bin J8 atau J9. Menggunakan bin J7 boleh mengakibatkan unit di bawah kecerahan yang diperlukan. Nyatakan bin yang diperlukan semasa membuat pesanan.

S4: Adakah penyingkiran haba diperlukan?
J: Sudah tentu. Pelesapan kuasa pada denyut 1A boleh mencecah hampir 4W (3.9V * 1A). Tanpa penyingkiran haba yang betul, suhu simpang akan cepat melebihi hadnya, membawa kepada penyusutan lumen yang cepat, anjakan warna, dan kegagalan bencana.

11. Contoh Kes Penggunaan Praktikal

Senario: Mereka Bentuk Lampu Kilat Kamera Telefon Mudah Alih
1. Pemilihan Pemacu: Pilih IC pemacu arus malar mod suis padat dan cekap tinggi yang mampu memberikan denyut 1500mA dengan kawalan ketat ke atas lebar denyut (contohnya, ~400ms) dan kitar tugas (<10%).
2. Susun Atur PCB: Letakkan LED pada pad terma khusus yang disambungkan ke tuangan kuprum besar atau satah bumi dalaman. Gunakan beberapa via di bawah pad untuk mengalirkan haba ke lapisan lain. Letakkan IC pemacu berhampiran untuk mengurangkan induktans surih.
3. Integrasi Optik: Kanta plastik mudah atau pandu cahaya akan diletakkan di atas LED untuk menyebarkan cahaya dan menghapuskan titik panas, memastikan pencahayaan sekata untuk adegan kamera. Sudut pandangan luas LED membantu dalam penyebaran ini.
4. Pemilihan Komponen: Untuk warna dan kecerahan lampu kilat yang konsisten merentasi berjuta-juta telefon, nyatakan bin yang ketat: contohnya, Bin Warna 5565, Bin Fluks J8 atau J9, dan Bin Voltan khusus untuk memudahkan reka bentuk pemacu.

12. Pengenalan Prinsip Operasi

Ini adalah LED putih yang ditukar fosfor. Terasnya adalah cip semikonduktor yang diperbuat daripada Indium Gallium Nitride (InGaN), yang memancarkan cahaya biru apabila voltan hadapan dikenakan dan elektron bergabung semula dengan lubang merentasi jurang jalur cip. Cahaya biru ini sebahagiannya diserap oleh lapisan fosfor yttrium aluminium garnet didop serium (YAG:Ce) yang melapisi cip. Fosfor menukar beberapa foton biru kepada panjang gelombang yang lebih panjang dalam spektrum kuning. Campuran cahaya biru yang tinggal dan cahaya kuning yang ditukar dilihat oleh mata manusia sebagai cahaya putih. Nisbah pancaran biru kepada kuning menentukan Suhu Warna Berkaitan (CCT).

13. Trend Teknologi

Pembangunan LED putih mengikut beberapa trajektori utama:
- Peningkatan Kecekapan (lm/W): Penambahbaikan berterusan dalam kecekapan kuantum dalaman cip biru, pengekstrakan cahaya dari pakej, dan kecekapan penukaran fosfor mendorong keberkesanan lebih tinggi, mengurangkan penggunaan tenaga.
- Kualiti Warna yang Lebih Baik: Bergerak melampaui sistem biru+YAG mudah kepada sistem multi-fosfor atau pam ungu untuk mencapai Indeks Penghasilan Warna (CRI) yang lebih tinggi dan warna yang lebih konsisten merentasi sudut (Keseragaman Warna Sudut).
- Ketumpatan Kuasa Lebih Tinggi & Pengecilan: Seperti yang dilihat dalam peranti ini, trend adalah untuk memasukkan lebih banyak lumen ke dalam pakej yang lebih kecil, menuntut penyelesaian pengurusan terma yang lebih baik seperti substrat dan bahan pakej termaju.
- Kebolehpercayaan yang Dipertingkatkan: Penambahbaikan dalam bahan (fosfor, bahan enkapsulan) dan teknik pembungkusan terus memanjangkan jangka hayat operasi dan penyelenggaraan lumen (penarafan L70, L90).
- Penyelesaian Pintar dan Bersepadu: Pasaran menyaksikan pertumbuhan dalam LED dengan pemacu bersepadu, sensor, atau keupayaan komunikasi (Li-Fi), walaupun dokumen teknikal ini menerangkan komponen diskret dan tradisional.