Техническая спецификация светодиода ELCH08-NF2025J5J8283910-FDH - Теплый белый - 220лм @ 1А - 3.9В макс. - 6.45Вт импульсная мощность

1. Обзор продукта

ELCH08-NF2025J5J8283910-FDH — это высокопроизводительный светодиод для поверхностного монтажа, предназначенный для применений, требующих высокой светоотдачи и эффективности в компактном корпусе. Устройство использует технологию чипа InGaN для получения теплого белого света с коррелированной цветовой температурой (CCT) в диапазоне от 2000K до 2500K. Основные цели разработки — обеспечение высокой оптической эффективности и надежной работы в сложных условиях.

1.1 Ключевые преимущества

Ключевые преимущества этого светодиода включают малые габариты в сочетании с высокой световой отдачей, достигающей до 60 люмен на ватт при токе накачки 1 Ампер. Он оснащен надежной защитой от электростатического разряда (ЭСР) до 8 кВ по стандарту JEDEC 3b (модель человеческого тела), что повышает его долговечность при обращении и монтаже. Устройство также соответствует требованиям RoHS и является бессвинцовым.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод подходит для широкого спектра применений. Его высокая светоотдача делает его идеальным для функции вспышки камеры и фонарика в мобильных телефонах и цифровом видеооборудовании. Он также хорошо подходит для общего внутреннего освещения, подсветки TFT-дисплеев, декоративного освещения, а также для внутреннего и внешнего автомобильного освещения. Кроме того, его можно использовать в сигнальном и ориентирующем освещении, например, для знаков выхода или маркеров ступеней.

2. Анализ технических параметров

В этом разделе представлена подробная объективная интерпретация ключевых технических характеристик устройства, определенных в его абсолютных максимальных режимах и электрооптических характеристиках.

2.1 Абсолютные максимальные режимы

Максимальный постоянный прямой ток (режим фонарика) для устройства составляет 350 мА. В импульсном режиме он может выдерживать пиковый импульсный ток 1500 мА при определенных условиях: длительность импульса 400 мс, скважность 10% (время выключения 3600 мс) и до 30 000 циклов. Максимально допустимая температура перехода составляет 150°C, рабочий диапазон температур от -40°C до +85°C. Рассеиваемая мощность в импульсном режиме указана как 6,45 Вт. Важно отметить, что это абсолютные пределы; непрерывная работа на этих или близких к ним значениях может снизить надежность и срок службы.

2.2 Электрооптические характеристики

В типичных условиях (Tконтактной площадки = 25°C, IF=1000мА, импульс 50мс) устройство обеспечивает световой поток (Iv) 220 лм (типичное значение), минимум 180 лм. Прямое напряжение (VF) составляет от минимум 2,85В до максимум 3,90В. Коррелированная цветовая температура (CCT) для данного конкретного бина (2025) находится в диапазоне от 2000K до 2500K, что определяет его теплый белый оттенок. Все электрические и оптические данные измеряются в импульсных условиях, чтобы минимизировать эффекты саморазогрева во время испытаний.

2.3 Тепловые характеристики

Правильное управление температурой необходимо для производительности и долговечности. Максимальная температура подложки (Ts) указана как 70°C при работе на токе 1000мА. Устройство может выдерживать температуру пайки 260°C максимум для 3 циклов оплавления. Конструкторам необходимо обеспечить адекватный теплоотвод, особенно при работе, близкой к максимальным токам, чтобы поддерживать температуру контактной площадки в безопасных пределах и предотвратить ускоренную деградацию светового потока.

3. Объяснение системы бинов

Светодиод сортируется по бинам на основе трех ключевых параметров: световой поток, прямое напряжение и цветность (цветовые координаты). Это обеспечивает согласованность в применении.

3.1 Биннинг светового потока

Световой поток классифицируется по бинам, обозначаемым J-кодами. Номер детали устройства указывает на бин J5, который соответствует диапазону светового потока от 180 лм до 200 лм при 1000мА. Другие доступные бины включают J6 (200-250 лм), J7 (250-300 лм) и J8 (300-330 лм).

3.2 Биннинг прямого напряжения

Прямое напряжение разбивается на бины для помощи в проектировании схемы для обеспечения стабильного тока накачки. Бины определяются как: 2832 (2,85В - 3,25В), 3235 (3,25В - 3,55В) и 3538 (3,55В - 3,90В). Номер детали указывает на бин 2832.

3.3 Биннинг цветности

Цвет определяется бином 2025 на диаграмме цветности CIE 1931. Этот бин охватывает определенную четырехугольную область цветовых координат (x, y), которая дает свет в диапазоне CCT от 2000K до 2500K, обеспечивая стабильный теплый белый оттенок. Допуск для измерения цветовых координат составляет ±0,01.

4. Анализ кривых производительности

Графические данные дают представление о поведении устройства в различных условиях.

4.1 Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (Вольт-амперная характеристика)

ВАХ показывает зависимость между прямым током и прямым напряжением. По мере увеличения тока от 0 до 1500мА прямое напряжение возрастает нелинейно, начиная примерно с 2,6В и достигая около 3,8В. Эта кривая необходима для проектирования соответствующей схемы ограничения тока.

4.2 Относительный световой поток в зависимости от прямого тока

Эта кривая демонстрирует зависимость светового выхода от тока накачки. Световой поток увеличивается с ростом тока, но проявляет сублинейный тренд при высоких токах, в основном из-за повышения температуры перехода и падения эффективности. Выход нормирован, показывая относительный поток.

4.3 Коррелированная цветовая температура в зависимости от прямого тока

CCT показывает вариацию в зависимости от тока накачки. Для этого теплого белого светодиода CCT обычно немного увеличивается с ростом тока, переходя от примерно 2000K при низком токе к 2500K при 1500мА. Этот сдвиг необходимо учитывать в приложениях, критичных к цвету.

4.4 Спектральное распределение

График относительного спектрального распределения мощности показывает широкий спектр излучения, характерный для белого светодиода с люминофорным преобразованием. Он имеет основной синий пик от чипа InGaN и более широкую полосу желтого/красного излучения от люминофора, которые в совокупности создают теплый белый свет.

4.5 Диаграмма направленности

Типичная полярная диаграмма направленности указывает на ламбертовское распределение с полным углом обзора (2θ1/2) 120 градусов. Интенсивность относительно равномерна по широкой области, что делает его подходящим для применений, требующих широкого освещения.

5. Механическая информация и информация о корпусе

Светодиод поставляется в корпусе для поверхностного монтажа (SMD). Чертеж корпуса определяет физические размеры, которые критически важны для проектирования посадочного места на печатной плате. Ключевые особенности включают расположение контактных площадок анода и катода, а также общий контур корпуса. Допуски на размеры обычно составляют ±0,1 мм, если не указано иное. Полярность четко обозначена на корпусе и на несущей ленте для обеспечения правильной ориентации во время автоматизированной сборки.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Устройство рассчитано на пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C. Оно классифицируется как уровень чувствительности к влаге (MSL) 1, что означает неограниченный срок хранения в условиях ≤30°C/85% относительной влажности и не требует предварительной сушки перед использованием, если хранится в этих условиях. Однако, если оно подвергалось воздействию более высокой влажности, его необходимо просушить в соответствии со стандартным предварительным кондиционированием 85°C/85% относительной влажности в течение 168 часов. Допускается максимум 3 цикла оплавления. Крайне важно следовать рекомендованному профилю пайки, чтобы предотвратить термическое повреждение кристалла светодиода или пластикового корпуса.

7. Упаковка и информация для заказа

Светодиоды поставляются на эмбоссированной несущей ленте для автоматизированной сборки методом "pick-and-place". Каждая катушка содержит 2000 штук. Маркировка на катушке включает критически важную информацию: номер детали заказчика (CPN), номер детали производителя (P/N), номер партии, количество упаковки и конкретные коды бинов для светового потока (CAT), цвета (HUE) и прямого напряжения (REF). Также указан уровень MSL.

8. Рекомендации по применению

8.1 Соображения по проектированию

При проектировании с использованием этого светодиода управление температурой имеет первостепенное значение. Используйте печатную плату с достаточным количеством тепловых переходных отверстий и, при необходимости, внешний радиатор, чтобы поддерживать температуру контактной площадки ниже 70°C во время работы. Для питания светодиода рекомендуется использовать источник постоянного тока, чтобы обеспечить стабильный световой выход и цвет. Учитывайте бининг прямого напряжения при проектировании схемы драйвера, чтобы учесть диапазон напряжения. Для защиты от ЭСР, хотя светодиод имеет встроенную защиту, в суровых условиях рекомендуется дополнительная защита на уровне схемы на печатной плате.

8.2 Типовая конфигурация схемы

Простая схема управления состоит из источника постоянного тока, токоограничивающего резистора или специализированной микросхемы драйвера светодиодов. Для работы в импульсном режиме с высоким током (например, вспышка камеры) обычно используется повышающая схема на основе конденсатора или специализированная микросхема драйвера вспышки для подачи необходимого высокого пикового тока.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными светодиодами средней мощности, это устройство предлагает значительно более высокий световой поток для своего размера корпуса, что делает его подходящим для применений, требующих высокой яркости в ограниченном пространстве. Его высокий рейтинг защиты от ЭСР (8 кВ HBM) дает преимущество в применениях, подверженных статическому разряду. Конкретный бин теплого белого CCT (2000-2500K) ориентирован на применения, требующие уютного, похожего на лампу накаливания качества света, отличая его от нейтральных или холодных белых светодиодов.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: В чем разница между номинальным постоянным прямым током и пиковым импульсным током?

О: Постоянный прямой ток (350мА) — это максимальный ток, который можно подавать непрерывно. Пиковый импульсный ток (1500мА) — это гораздо более высокий ток, который можно подавать только в течение очень коротких промежутков времени (400мс) с низкой скважностью (10%), чтобы предотвратить перегрев.

В: Как температура перехода влияет на производительность?

О: Более высокая температура перехода приводит к снижению светового выхода (деградации светового потока), смещению прямого напряжения и может ускорить процесс старения светодиода, сокращая его срок службы. Критически важно поддерживать низкий тепловой путь от перехода светодиода к окружающей среде.

В: Что означает бин J5 для моего применения?

О: Бин J5 гарантирует, что световой выход светодиода будет находиться в диапазоне от 180 до 200 люмен при токе накачки 1000мА в условиях испытаний. Это позволяет разработчикам прогнозировать и планировать минимальный уровень яркости в своей системе.

В: Требуется ли радиатор?

О: Для работы на максимальном постоянном токе (350мА) или особенно в импульсном режиме с высоким током настоятельно рекомендуется использовать радиатор или печатную плату с отличной теплопроводностью для обеспечения надежной работы и длительного срока службы.

11. Примеры практического использования

Пример 1: Вспышка камеры мобильного телефона:В этом применении светодиод управляется специализированной микросхемой драйвера вспышки, которая заряжает конденсатор, а затем разряжает его через светодиод коротким импульсом с высоким током (до 1500мА). Высокий световой поток в малом корпусе имеет решающее значение. Основное внимание в проектировании уделяется управлению кратковременным, но интенсивным тепловым импульсом и обеспечению устойчивости к ЭСР.

Пример 2: Архитектурное освещение ступеней:Здесь несколько светодиодов могут использоваться в линейном массиве, питаемом более низким постоянным током (например, 200-300мА) для непрерывной работы. Широкий угол обзора 120 градусов обеспечивает равномерное освещение ступеней. Теплый белый цвет создает уютную атмосферу. Основное внимание в проектировании уделяется достижению равномерной яркости и цвета всех светодиодов в массиве, используя точный бининг.

12. Принцип работы

Это белый светодиод с люминофорным преобразованием. Основой является полупроводниковый чип из нитрида индия-галлия (InGaN), который излучает синий свет при прохождении через него электрического тока. Этот синий свет попадает на слой люминофорного материала (обычно YAG:Ce или аналогичный), нанесенного на чип или рядом с ним. Люминофор поглощает часть синего света и переизлучает его в виде желтого и красного света. Комбинация оставшегося синего света и преобразованного желтого/красного света воспринимается человеческим глазом как белый свет. Точное соотношение синего и желтого/красного излучения, контролируемое составом и толщиной люминофора, определяет коррелированную цветовую температуру (CCT), что приводит к теплому белому свечению данного устройства.

13. Технологические тренды

Общая тенденция в технологии светодиодов направлена на повышение эффективности (люмен на ватт), улучшение цветопередачи и повышение надежности при более высоких плотностях мощности. Для теплых белых светодиодов продолжается разработка технологии люминофоров для достижения более высокой эффективности и более стабильных цветовых характеристик в зависимости от температуры и времени. Технология корпусов продолжает развиваться, чтобы лучше управлять отводом тепла от меньших корпусов, обеспечивая более высокие плотности светового потока. Кроме того, внимание уделяется повышению согласованности и сокращению разброса бинов за счет передовых производственных процессов, что упрощает проектирование для производителей осветительных приборов.