Техническая спецификация светодиода ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z - Корпус 1.7 мм - Напряжение 2.95-3.95В - Световой поток 540 лм - Холодный белый 5000-6000K

1. Обзор продукта

ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z — это сверхъяркий поверхностно-монтируемый светодиод, предназначенный для применений, требующих эффективного и компактного освещения. Он относится к серии, характеризующейся малыми габаритами в сочетании с высокой оптической мощностью. Устройство использует технологию чипа InGaN для получения холодного белого света. Его основные конструктивные цели — обеспечение высокой световой отдачи при минимальных размерах корпуса, что делает его подходящим для электронных сборок с ограниченным пространством.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Ключевым преимуществом данного светодиода является его высокая оптическая эффективность, составляющая 87.66 лм/Вт в типичных рабочих условиях. Эта эффективность означает более низкое энергопотребление при заданной светоотдаче. Устройство соответствует директиве RoHS, не содержит галогенов и соответствует регламенту ЕС REACH, что делает его пригодным для глобальных рынков со строгими экологическими стандартами. Основные области применения включают вспышки для камер мобильных телефонов, фонари для цифрового видеооборудования, подсветку TFT-дисплеев, различные осветительные приборы для помещений и улицы, декоративное освещение, а также внутреннюю и внешнюю подсветку автомобилей. Сочетание высокого светового потока и широкого угла обзора 120 градусов обеспечивает гибкость конструкции как для сфокусированных, так и для рассеянных систем освещения.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлена детальная, объективная интерпретация ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, указанных в спецификации.

2.1 Предельно допустимые режимы эксплуатации

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для нормальной работы.

• Постоянный прямой ток (Режим фонаря):350 мА. Это максимальный постоянный ток, который светодиод может выдерживать.
• Пиковый импульсный ток:2000 мА для импульсов длительностью 400 мс с периодом выключения 3600 мс, ограничено 30 000 циклов. Этот параметр критически важен для применений со вспышкой/стробоскопом.
• Устойчивость к ЭСР (Модель человеческого тела):2000 В. Это указывает на средний уровень встроенной защиты от электростатического разряда.
• Температура перехода (T_J):150 °C. Максимально допустимая температура полупроводникового перехода.
• Рабочая температура (T_opr):от -40 °C до +85 °C. Диапазон температуры окружающей среды для надежной работы.
• Тепловое сопротивление (R_th):9 °C/Вт. Это критический параметр, представляющий повышение температуры на каждый ватт рассеиваемой мощности. Более низкое значение указывает на лучший отвод тепла от перехода к контактной площадке. Правильное управление тепловым режимом необходимо для поддержания производительности и долговечности.

2.2 Электрооптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при температуре контактной площадки (T_s) 25°C. Все электрические и оптические данные тестируются в импульсном режиме длительностью 50 мс для минимизации эффектов саморазогрева.

• Световой поток (I_v):480 лм (Мин.), 540 лм (Тип.), 600 лм (Макс.) при I_F= 1600 мА. Типичное значение 540 лм является центральным показателем производительности.
• Прямое напряжение (V_F):2.95 В (Мин.), 3.45 В (Тип.), 3.95 В (Макс.) при I_F= 1600 мА. Разброс управляется через систему бининга по напряжению.
• Коррелированная цветовая температура (CCT):5000 K (Мин.), 5500 K (Тип.), 6000 K (Макс.). Это определяет холодный белый цвет свечения.
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов с допуском ±5°. Этот широкий угол создает лампертовскую диаграмму направленности, подходящую для освещения площадей.

3. Объяснение системы бининга

Для обеспечения стабильности в массовом производстве светодиоды сортируются по бинам на основе ключевых параметров. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям приложения по яркости, напряжению и цвету.

3.1 Биннинг по прямому напряжению

Светодиоды группируются в два основных бина по напряжению при I_F= 1600 мА:

• Бин 2934: V_Fдиапазон от 2.95 В до 3.45 В.
• Бин 3439: V_Fдиапазон от 3.45 В до 3.95 В.

Выбор светодиодов из одного бина по напряжению помогает поддерживать равномерное распределение тока при параллельном включении нескольких устройств.

3.2 Биннинг по световому потоку

Яркость классифицируется на четыре бина при I_F= 1600 мА:

• Бин K5:от 480 лм до 510 лм.
• Бин K6:от 510 лм до 540 лм.
• Бин K7:от 540 лм до 570 лм.
• Бин K8:от 570 лм до 600 лм.

Номер детали указывает на бин K8, что означает, что он выбран из группы с наивысшей яркостью.

3.3 Биннинг по цветности (Цвету)

Холодный белый свет определен в пределах конкретной области на цветовой диаграмме CIE 1931. Бин, обозначенный как \"5060\", охватывает цветовые температуры от 5000K до 6000K. В спецификации приведены координаты углов (CIE-x, CIE-y) этого четырехугольного бина: (0.3200, 0.3613), (0.3482, 0.3856), (0.3424, 0.3211), (0.3238, 0.3054). Все измерения цвета имеют допуск ±0.01 и определены при I_F= 1000 мА.

4. Анализ характеристических кривых

Типичные характеристические кривые дают представление о поведении устройства в различных условиях.

4.1 Относительное спектральное распределение

График показывает светоотдачу как функцию длины волны (λ) при токе 1000 мА. Для холодно-белого светодиода на основе синего чипа InGaN с люминофорным покрытием спектр обычно показывает доминирующий синий пик (от чипа) и более широкую полосу излучения в желто-зеленой области (от люминофора). Совокупный выход дает белый свет. Пиковая длина волны (λ_p) и ширина спектра влияют на индекс цветопередачи (CRI), хотя CRI явно не указан в данной спецификации.

4.2 Зависимость прямого напряжения от прямого тока (Кривая V_F-I_F)

Эта кривая нелинейна, что типично для диода. Прямое напряжение увеличивается с ростом тока, но с уменьшающейся скоростью. Понимание этой кривой необходимо для проектирования схемы управления током, особенно для драйверов постоянного тока, чтобы обеспечить необходимый запас по напряжению.

3.3 Относительный световой поток в зависимости от прямого тока

Светоотдача увеличивается с ростом тока, но не линейно. При более высоких токах эффективность обычно падает из-за повышения температуры перехода и других неидеальных эффектов (дроп). Кривая помогает определить оптимальный ток накачки для баланса между яркостью, эффективностью и сроком службы устройства.

4.4 Зависимость CCT от прямого тока

Коррелированная цветовая температура может незначительно смещаться в зависимости от тока накачки. Эта кривая показывает, как белая точка (холодность/теплота) изменяется от низкого к высокому току, что важно для применений, критичных к цвету.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Устройство поставляется в корпусе для поверхностного монтажа. Точные размеры приведены на подробном чертеже на странице 8 спецификации с допуском ±0.1 мм. Корпус включает маркировку анода и катода для правильной ориентации на печатной плате. Конструкция тепловой площадки (если имеется) и общий посадочный размер критически важны для эффективного отвода тепла, что напрямую влияет на достижимый световой поток и долгосрочную надежность.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Пайка оплавлением

Светодиод рассчитан на максимальную температуру пайки 260°C и может выдержать максимум 2 цикла оплавления. Крайне важно следовать рекомендованному температурному профилю, чтобы предотвратить тепловой удар, расслоение или повреждение внутренних проводных соединений и люминофора.

6.2 Хранение и обращение

Устройство чувствительно к влаге. Оно упаковано в влагозащитный пакет с осушителем. Ключевые правила хранения включают:

• Не вскрывайте пакет до момента использования.
• Храните невскрытые пакеты при ≤30°C / ≤90% относительной влажности.
• После вскрытия используйте компоненты в течение их срока хранения на производстве (время экспозиции) и храните при ≤30°C / ≤85% относительной влажности.
• Если указанные условия или сроки хранения превышены, требуется предварительная сушка (60±5°C в течение 24 часов) перед оплавлением, чтобы предотвратить \"эффект попкорна\" (растрескивание корпуса из-за быстрого расширения пара).

В спецификации указано, что устройство соответствует уровню чувствительности к влаге по JEDEC (MSL) 1, который имеет неограниченный срок хранения на производстве при ≤30°C/85% относительной влажности.

6.3 Электрическая защита

Важное примечание гласит, что светодиод не предназначен для работы в обратном смещении. Хотя он имеет некоторую защиту от ЭСР, рекомендуется использовать внешние токоограничивающие резисторы. Без надлежащего контроля тока даже небольшое увеличение напряжения может привести к большому, потенциально разрушительному скачку тока.

7. Упаковка и информация для заказа

Светодиоды поставляются на эмбоссированных несущих лентах, которые затем наматываются на катушки. Стандартное количество на катушке — 2000 штук, минимальный объем заказа — 1000 штук. Маркировка на катушке включает:

• CPN: Номер продукта заказчика
• P/N: Номер детали производителя (например, ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z)
• LOT NO: Прослеживаемый номер производственной партии.
• QTY: Количество в упаковке.
• CAT: Бин светового потока (например, K8).
• HUE: Цветовой бин (например, 5060).
• REF: Бин прямого напряжения (например, 2934 или 3439).
• MSL-X: Уровень чувствительности к влаге.

Подробные размеры несущей ленты и катушки с излучателями приведены в спецификации.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Вспышка камеры мобильного телефона:Используйте возможность высокого пикового импульсного тока (2000 мА). Конструкция должна управлять высокой мгновенной мощностью и теплом, выделяемым во время коротких вспышек.
• Фонарь/Свет для видеокамеры:Может работать при более низких постоянных токах (например, 350 мА или ниже) для продолжительной работы. Ключевым является управление тепловым режимом на печатной плате.
• Подсветка TFT-дисплеев:Широкий угол обзора и высокая яркость являются преимуществами. Часто используются массивы из нескольких светодиодов, требующие тщательного подбора из совпадающих бинов для равномерной яркости и цвета.
• Общее освещение:Подходит для акцентного, декоративного и рабочего освещения. Высокая эффективность способствует экономии энергии.

8.2 Вопросы проектирования

• Теплоотвод:Это самый критический фактор для производительности и срока службы. Используйте печатную плату с хорошей теплопроводностью (например, металлическую печатную плату - MCPCB) и обеспечьте путь с низким тепловым сопротивлением от площадки светодиода к окружающей среде. В спецификации отмечено, что все испытания на надежность проводятся с хорошим теплоотводом на MCPCB.
• Управление током:Всегда используйте драйвер постоянного тока, а не источник постоянного напряжения. Это обеспечивает стабильную светоотдачу и защищает светодиод от теплового разгона.
• Оптика:Угол обзора 120 градусов может потребовать вторичной оптики (линз, отражателей) для применений, требующих более сфокусированного луча.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Хотя прямое сравнение с другими моделями в этой отдельной спецификации не приводится, серию ELCS17G можно оценить на основе заявленных параметров. Ее ключевыми отличительными особенностями, вероятно, являются сочетание очень компактного корпуса 1.7 мм с относительно высоким типичным световым потоком 540 лм. Оптическая эффективность 87.66 лм/Вт при 1.6А является конкурентоспособным показателем. Всеобъемлющая структура бининга (поток, напряжение, цвет) позволяет осуществлять точный выбор в массовых приложениях, чувствительных к стабильности, таких как массивы подсветки. Широкий угол обзора 120 градусов предлагает иное решение по сравнению со светодиодами с более узкими лучами, для которых может потребоваться большее количество устройств для освещения той же площади.

10. Часто задаваемые вопросы (На основе технических параметров)

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника 3.3В?

О: Не напрямую. Типичное прямое напряжение составляет 3.45В при 1600 мА, что выше 3.3В. Вы должны использовать схему драйвера постоянного тока, которая может обеспечить необходимый запас по напряжению для правильной стабилизации тока.

В: Каков ожидаемый срок службы этого светодиода?

О: В спецификации указано, что все параметры гарантируются испытанием на надежность в течение 1000 часов, с деградацией светового потока менее 30%. Фактический срок службы в приложении сильно зависит от условий эксплуатации, особенно от температуры перехода. Работа при рекомендуемых токах или ниже с отличным теплоотводом максимизирует срок службы.

В: Как интерпретировать номер детали ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z?

О: Номер детали кодирует ключевую информацию о бинах: \"5060\" относится к бину холодного белого цвета (5000-6000K), \"K8\" — это бин светового потока (570-600 лм), а \"3343\" или подобное, вероятно, указывает на бин прямого напряжения. Префикс \"ELCS17G\" обозначает серию и тип корпуса.

В: Необходим ли радиатор?

О: Для непрерывной работы при высоких токах (например, около 350 мА постоянного тока или 1600 мА импульсного) эффективный теплоотвод абсолютно необходим. Тепловое сопротивление 9 °C/Вт означает, что на каждый ватт рассеиваемой мощности температура перехода повышается на 9°C относительно температуры контактной площадки. Без надлежащего теплового пути переход быстро превысит свой максимальный предел, что приведет к быстрой деградации характеристик и отказу.

11. Пример практического использования

Сценарий: Проектирование высокоинтенсивного рабочего светильника.

Разработчик хочет создать компактную настольную лампу с питанием от USB. Он планирует использовать один светодиод ELCS17G-NB5060K8 для получения яркого холодного белого света. USB-порт обеспечивает 5В. Разработчик выбирает понижающий драйвер постоянного тока, который может принимать входное напряжение 5В и выдавать стабильный ток 350 мА. Он рассчитывает приблизительное прямое напряжение для бина K8/VF2934 как 3.2В. Драйвер должен справляться с разницей между 5В и 3.2В. Для теплоотвода он проектирует небольшую печатную плату на алюминиевой основе, которая служит одновременно и платой, и радиатором. Светодиод размещается по центру с большой медной областью, соединенной с тепловой площадкой. Алюминиевая плата затем крепится к металлическому корпусу лампы для дополнительного рассеивания тепла. Простая рассеивающая линза устанавливается над светодиодом для смягчения луча от широкого угла обзора. Эта конструкция использует высокую эффективность светодиода для обеспечения достаточного света от маломощного USB-источника, одновременно эффективно управляя теплом для долгосрочной надежности.

12. Введение в принцип работы

Этот светодиод работает по принципу электролюминесценции в полупроводнике. Основой является чип из нитрида индия-галлия (InGaN). Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу этого чипа, электроны и дырки рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав сплава InGaN разработан для излучения фотонов в синей области спектра. Для создания белого света синий свет, излучаемый чипом, попадает на люминофорное покрытие (обычно на основе алюмоиттриевого граната или подобных материалов), нанесенное на чип или вокруг него. Люминофор поглощает часть синего света и переизлучает его в виде широкого спектра желто-зеленого света. Смесь оставшегося синего света и преобразованного желто-зеленого света воспринимается человеческим глазом как белый свет. Точное соотношение синего и желто-зеленого излучения определяет коррелированную цветовую температуру (CCT), причем данное устройство настроено на холодный белый цвет (5000-6000K).

13. Технологические тренды и контекст

Разработка светодиодов, подобных серии ELCS17G, является частью текущей тенденции в твердотельном освещении в сторону повышения эффективности (лм/Вт), увеличения светимости (лм/мм²) и улучшения надежности. Ключевыми драйверами отрасли являются глобальный отказ от неэффективных технологий освещения и спрос на миниатюризацию в потребительской электронике. Будущие тенденции, вероятно, будут включать дальнейшее улучшение внутренней квантовой эффективности чипов InGaN (снижение \"дропа эффективности\" при высоких токах), разработку более надежных и эффективных люминофорных материалов и передовых технологий корпусирования для дальнейшего снижения теплового сопротивления. Также большое внимание уделяется улучшению показателей качества цвета, таких как индекс цветопередачи (CRI) и R9 (насыщенный красный), и обеспечению точной настройки цвета. Переход к интеллектуальным, связанным системам освещения также влияет на дизайн светодиодов, с потенциальной интеграцией функций управления и сенсоров на уровне корпуса. Акцент на экологическом соответствии (RoHS, REACH, без галогенов), наблюдаемый в этой спецификации, теперь является стандартным требованием во всей электронной промышленности.