Техническая спецификация светодиода ELCS14G-NB2530J6J7293910-F3Y - Корпус 2.5x3.0мм - Напряжение 2.95-3.95В - Световой поток 220лм @1А - Тёплый белый 2500-3000К

1. Обзор продукта

ELCS14G-NB2530J6J7293910-F3Y — это высокопроизводительный поверхностно-монтируемый светодиод, разработанный для применений, требующих высокой световой отдачи и отличной эффективности в компактном форм-факторе. Данное устройство использует технологию чипа InGaN для получения тёплого белого света с диапазоном коррелированной цветовой температуры (CCT) от 2500K до 3000K. Его основные цели проектирования — обеспечить высокий световой поток при сохранении малых габаритов, что делает его подходящим для конструкций с ограниченным пространством. Ключевые преимущества этого светодиода включают типовой световой поток 220 люмен при токе накачки 1000мА, что обеспечивает высокую оптическую эффективность примерно 63.77 люмен на ватт. Целевые рынки разнообразны: от потребительской электроники и общего освещения до специализированных осветительных применений, где критически важны надёжность и производительность.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельно допустимые параметры

Устройство рассчитано на работу в строгих пределах для обеспечения долгосрочной надёжности. Предельно допустимые параметры определяют границы, за пределами которых может произойти необратимое повреждение. Постоянный прямой ток для непрерывной работы (режим фонарика) составляет 350мА. Для импульсного режима допускается пиковый импульсный ток 1000мА при определённом рабочем цикле (400мс включено, 3600мс выключено, 30000 циклов). Максимальная температура перехода составляет 145°C, диапазон рабочих температур от -40°C до +85°C. Устройство выдерживает температуру пайки 260°C максимум для двух циклов оплавления. Важно отметить, что эти светодиоды не предназначены для работы в обратном смещении. Термическое сопротивление от перехода к контактной площадке пайки составляет 8.5°C/Вт, что является ключевым параметром для проектирования системы терморегулирования.

2.2 Электрооптические характеристики

Ключевые параметры производительности измеряются в контролируемых условиях при температуре контактной площадки (Ts) 25°C. Основной характеристикой является световой поток (Iv), типовое значение которого составляет 220 люмен при IF 1000мА, с минимумом 200 лм и максимумом 300 лм согласно структуре бининга. Прямое напряжение (VF) при этом токе варьируется от 2.95В (Мин.) до 3.95В (Макс.), типовое значение — 3.45В. Коррелированная цветовая температура сосредоточена около 2750K, с диапазоном от 2500K до 3000K. Все электрические и оптические данные тестируются в импульсном режиме длительностью 50мс, чтобы минимизировать эффекты саморазогрева во время измерений, гарантируя, что данные отражают производительность светодиода до значительного теплового роста.

3. Объяснение системы бининга

Продукт группируется по трём ключевым параметрам: световой поток, прямое напряжение и цветность (цветовые координаты). Этот бининг обеспечивает согласованность при проектировании приложений.

3.1 Бининг светового потока

Световой поток бинируется под кодом 'J6'. Этот бин определяет диапазон светового потока от минимального значения 200 лм до максимального 300 лм при токе 1000мА, типовое значение составляет 220 лм.

3.2 Бининг прямого напряжения

Прямое напряжение бинируется под кодом '2939'. Этот бин определяет диапазон VF от 2.95В до 3.95В при 1000мА, типовое значение составляет 3.45В.

3.3 Бининг цветности

Цвет бинируется под кодом '2530'. Это относится к определённой области на диаграмме цветности CIE 1931, соответствующей тёплому белому цвету с коррелированной цветовой температурой (CCT) в диапазоне от 2500K до 3000K. Структура бина определяется конкретными границами координат (x, y) для обеспечения цветовой однородности. Допуск измерения для цветовых координат составляет ±0.01.

4. Анализ характеристических кривых

4.1 Зависимость прямого напряжения от прямого тока

Зависимость между прямым напряжением (VF) и прямым током (IF) нелинейна, что типично для диодного поведения. Кривая показывает увеличение VF с ростом IF. Конструкторы используют эту кривую для оценки падения напряжения на светодиоде при различных рабочих токах, что критически важно для проектирования драйверных схем и расчётов рассеиваемой мощности.

4.2 Зависимость относительного светового потока от прямого тока

Эта кривая иллюстрирует светоотдачу относительно тока накачки. Изначально световой поток увеличивается почти линейно с током, но может проявлять признаки падения эффективности (снижение эффективности) при более высоких токах, часто из-за повышения температуры перехода и других эффектов физики полупроводников. Эта кривая помогает определить оптимальную рабочую точку для баланса яркости и эффективности.

4.3 Зависимость CCT от прямого тока

Коррелированная цветовая температура может смещаться в зависимости от тока накачки. Эта кривая показывает изменение CCT в диапазоне рабочих токов. Для этого тёплого белого светодиода CCT остаётся относительно стабильной в диапазоне токов, оставаясь примерно между 2500K и 3000K, что важно для применений, где требуется постоянство цвета.

4.4 Относительное спектральное распределение

График спектрального распределения мощности (SPD) показывает интенсивность излучаемого света на каждой длине волны. Для белого светодиода он обычно показывает широкий синий пик от чипа InGaN и более широкое жёлтое/красное излучение от люминофора. Пиковая длина волны (λp) и форма спектра определяют свойства цветопередачи света.

4.5 Типовая диаграмма направленности

Полярная диаграмма направленности указывает на пространственное распределение света. Это устройство имеет ламбертову диаграмму направленности, где сила света пропорциональна косинусу угла наблюдения. Угол обзора (2θ1/2), при котором интенсивность падает до половины пикового значения, составляет 120 градусов (допуск ±5°). Этот широкий угол обзора подходит для применений общего освещения.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Светодиод размещён в компактном корпусе для поверхностного монтажа (SMD). Габариты корпуса составляют 2.5мм в длину и 3.0мм в ширину, как указано в обозначении '2530' в номере детали. Подробный чертёж с размерами предоставляет точные измерения корпуса светодиода, контактных площадок (анод и катод) и любых механических особенностей. Полярность чётко обозначена на корпусе, обычно индикатором катода. Конструкция контактной площадки критически важна как для электрического соединения, так и, что более важно, для отвода тепла. Правильная посадочная площадка на печатной плате обеспечивает надёжность паяного соединения и оптимальный теплоперенос от перехода светодиода к печатной плате.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Пайка оплавлением

Устройство рассчитано на максимальную температуру пайки 260°C и может выдержать максимум два цикла оплавления. Критически важно следовать рекомендованному профилю оплавления, чтобы избежать теплового удара, который может вызвать растрескивание корпуса или внутреннее расслоение. Пиковая температура и время выше температуры ликвидуса должны контролироваться.

6.2 Хранение и обращение

Светодиоды чувствительны к влаге (указан уровень MSL). Влагозащитный пакет не следует открывать до готовности компонентов к использованию. Если пакет открыт или превышен указанный срок хранения на открытом воздухе, требуется предварительная сушка (например, 60±5°C в течение 24 часов) для удаления поглощённой влаги и предотвращения "вспучивания" (растрескивания корпуса) во время оплавления.

6.3 Терморегулирование

Эффективное терморегулирование крайне важно для поддержания производительности и долговечности. Светодиод должен монтироваться на подходящую печатную плату с металлическим основанием (MCPCB) или другую подложку с хорошей теплопроводностью. Термическое сопротивление 8.5°C/Вт — от перехода к контактной площадке; общее системное термическое сопротивление до окружающей среды должно контролироваться, чтобы поддерживать температуру перехода значительно ниже максимального значения 145°C, особенно при непрерывной работе. Следует избегать работы при максимальной температуре в течение длительных периодов (более 1 часа).

6.4 Электрическая защита

Хотя устройство может иметь некоторую защиту от электростатического разряда (ESD), оно не предназначено для работы в обратном смещении. Внешний последовательный резистор или драйвер постоянного тока необходимы для ограничения тока и защиты от переходных процессов напряжения. Без ограничения тока небольшое увеличение напряжения может вызвать большое, потенциально разрушительное, увеличение тока.

7. Упаковка и информация для заказа

Светодиоды поставляются во влагозащитной упаковке. Обычно они доставляются на эмбоссированных несущих лентах, которые затем наматываются на катушки. Стандартная катушка содержит 3000 штук, минимальный объём заказа — 1000 штук. Маркировка продукта на катушке включает критически важную информацию: номер детали (P/N), номер партии (LOT NO), количество в упаковке (QTY) и конкретные коды бинов для светового потока (CAT), цвета (HUE) и прямого напряжения (REF). Также указывается уровень MSL (MSL-X). Размеры несущей ленты и катушки предоставляются для облегчения настройки автоматического монтажного оборудования.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые сценарии применения

• Вспышка камеры мобильного устройства:Высокая способность к импульсному току (1000мА) и высокая светоотдача делают его подходящим для применения в качестве вспышки/стробоскопа в смартфонах и цифровых камерах.
• Фонарики и портативное освещение:Используется в цифровых видеокамерах, ручных фонариках и других портативных осветительных устройствах.
• Общее и декоративное освещение:Идеально подходит для внутреннего освещения, акцентной подсветки, ступенчатых светильников, знаков выхода и других архитектурных или декоративных применений, выигрывающих от тёплого белого света.
• Подсветка TFT-дисплеев:Может использоваться в качестве источника подсветки высокой яркости для дисплеев малого и среднего размера.
• Автомобильное освещение:Подходит как для внутреннего (подсветка салона, лампы для чтения), так и для внешнего (дополнительное освещение) автомобильного применения при условии соответствия соответствующим автомобильным стандартам.

8.2 Соображения при проектировании

• Выбор драйвера:Используйте драйвер постоянного тока, подходящий для желаемого рабочего тока (до 350мА постоянного тока или 1000мА импульсного). Убедитесь, что напряжение комплаенса драйвера превышает максимальное VF светодиода.
• Разводка печатной платы:Спроектируйте печатную плату с достаточной площадью меди или термопереходами под контактными площадками светодиода для использования в качестве радиатора. Это критически важно для рассеивания нескольких ватт генерируемого тепла (Мощность ≈ VF * IF).
• Оптическое проектирование:Ламбертова диаграмма направленности с углом обзора 120 градусов может потребовать вторичной оптики (линз, отражателей) для достижения желаемых характеристик луча в конкретных применениях, таких как вспышка или прожектор.
• Цветовая однородность:Для применений, требующих точного соответствия цветов, используйте светодиоды из одной производственной партии или указывайте строгие требования к бинингу.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными светодиодами средней мощности, это устройство предлагает значительно более высокий световой поток для своего размера корпуса (2.5x3.0мм). Его типичная эффективность ~64 лм/Вт при 1А является конкурентоспособной. Ключевыми отличительными особенностями являются сочетание высокой светоотдачи, тёплой белой цветовой температуры в компактном SMD-корпусе и надёжные характеристики для импульсного режима работы. Оно заполняет нишу между меньшими, маломощными светодиодами и более крупными, мощными светодиодами типа COB (Chip-on-Board). Определённая структура бининга для потока, напряжения и цвета предоставляет конструкторам предсказуемую производительность, снижая необходимость в обширной калибровке системы.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: В чём разница между постоянным прямым током (350мА) и пиковым импульсным током (1000мА)?

О: Постоянный прямой ток (350мА) — это максимальный ток, который можно подавать непрерывно без риска повреждения. Пиковый импульсный ток (1000мА) — это гораздо более высокий ток, который можно подавать только в течение очень коротких промежутков времени (400мс в данном случае) с длительным временем выключения (3600мс), чтобы позволить переходу остыть. Это типично для применений вспышки камеры.

В: Как интерпретировать бин светового потока 'J6' (200-300 лм)?

О: Это означает, что любой светодиод, помеченный бином J6, будет иметь измеренный световой поток от 200 до 300 люмен при тестировании на 1000мА. Типовое значение — 220 лм. Для проектирования использование минимального значения (200 лм) является консервативным подходом для обеспечения минимальной светоотдачи.

В: Почему так подчёркивается важность терморегулирования?

О: Производительность светодиода ухудшается с увеличением температуры перехода. Светоотдача снижается, прямое напряжение смещается, и цвет может изменяться. Что более критично, работа при высоких температурах резко сокращает срок службы светодиода. Термическое сопротивление 8.5°C/Вт — это путь от полупроводникового перехода к вашей контактной площадке; вы должны спроектировать остальную часть пути (печатная плата, радиатор), чтобы поддерживать переход в прохладном состоянии.

В: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника питания 3.3В или 5В?

О: Нет. Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Подключение его напрямую к источнику напряжения вызовет неконтролируемый ток, который, вероятно, превысит предельно допустимые параметры и мгновенно разрушит светодиод. Вы должны использовать механизм ограничения тока, такой как драйвер постоянного тока или последовательный резистор, рассчитанный на основе напряжения питания и VF светодиода.

11. Примеры практического использования

Пример 1: Модуль вспышки камеры смартфона:Конструктор создаёт двойную светодиодную вспышку для смартфона. Он использует два таких светодиода, управляемых параллельно специальной микросхемой драйвера вспышки. Драйвер обеспечивает импульсный ток 1000мА в течение времени, контролируемого программным обеспечением камеры. Компактный размер позволяет разместить модуль рядом с объективом камеры. Он проектирует небольшую металлическую вставку на гибкой печатной плате под светодиодами для управления теплом, выделяемым во время серии вспышек.

Пример 2: Архитектурное освещение ступеней:Для освещения ступеней в коммерческом здании инженер проектирует низкопрофильный алюминиевый профиль с каналом. Несколько светодиодов размещаются вдоль канала, управляемые драйвером светодиодов постоянного тока на 300мА (ниже максимального постоянного тока) для непрерывной работы. Тёплый белый свет (2750K) обеспечивает хорошую видимость и атмосферу. Алюминиевый профиль служит одновременно корпусом и радиатором, обеспечивая долгосрочную надёжность.

12. Введение в принцип работы

Этот светодиод является твердотельным источником света, основанным на физике полупроводников. Он использует чип из нитрида индия-галлия (InGaN), который излучает синий свет при рекомбинации электронов и дырок через запрещённую зону чипа при подаче прямого напряжения (электролюминесценция). Затем этот синий свет частично преобразуется в более длинные волны (жёлтый, красный) слоем люминофорного материала, нанесённого на чип или рядом с ним. Смесь оставшегося синего света и света, преобразованного люминофором, приводит к восприятию белого света. Конкретные соотношения состава люминофора определяют коррелированную цветовую температуру (CCT) и индекс цветопередачи (CRI) излучаемого белого света.

13. Технологические тренды

Общая тенденция в технологии светодиодов направлена на повышение эффективности (больше люмен на ватт), улучшение качества цвета (более высокий CRI и более точная цветовая однородность) и увеличение плотности мощности (больше света от меньших корпусов). Также существует сильное стремление к повышению надёжности и увеличению срока службы при более высоких рабочих температурах. В области корпусов прогресс направлен на улучшение эффективности извлечения света и терморегулирования внутри самого корпуса. Для белых светодиодов технология люминофоров продолжает развиваться, чтобы обеспечить более стабильную производительность в зависимости от температуры и времени, а также обеспечить более широкий диапазон цветовых температур и спектральных качеств. Устройство, описанное в этой спецификации, представляет собой зрелый этап в этих продолжающихся трендах, предлагая баланс производительности, размера и стоимости для своих целевых применений.