Техническая документация на светодиод ELXI-NB5060J6J8293910-F3H - Корпус 5.0x6.0мм - Прямое напряжение 3.3В - Световой поток 260лм - Белый 5500K

1. Обзор продукта

ELXI-NB5060J6J8293910-F3H — это высокопроизводительный белый светодиод для поверхностного монтажа, предназначенный для применений, требующих высокой светоотдачи и надежности в компактном форм-факторе. Используя технологию чипов InGaN, это устройство обеспечивает отличную эффективность и стабильные цветовые характеристики. Основные области применения включают вспышки камер мобильных устройств, портативное освещение, а также различные решения для внутреннего и декоративного освещения, где критически важны компактность и энергоэффективность.

1.1 Ключевые преимущества

Устройство предлагает несколько ключевых преимуществ, делающих его подходящим для требовательных применений. Оно имеет очень компактный корпус, что важно для проектов с ограниченным пространством, таких как мобильные телефоны. При типовом токе накачки 1000мА световой поток составляет 260 люмен, обеспечивая высокую яркость. Светодиод оснащен надежной защитой от электростатического разряда до 8кВ (HBM), что повышает его надежность при обращении и сборке. Он полностью соответствует директивам RoHS, REACH и требованиям по отсутствию галогенов, что делает его пригодным для глобальных рынков со строгими экологическими стандартами. Продукт также сортируется по ключевым параметрам, таким как общий световой поток и цветовые координаты, что обеспечивает стабильность в серийном производстве для применений, требующих равномерного светового потока.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен детальный объективный анализ ключевых технических параметров, указанных в спецификации, с объяснением их значимости для инженеров-разработчиков.

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Предельные эксплуатационные параметры определяют границы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Это не рекомендуемые рабочие условия.

• Постоянный прямой ток (I_F): 350 мА. Это максимальный постоянный ток, который можно подавать на светодиод. Превышение этого значения грозит перегревом и катастрофическим отказом.
• Импульсный пиковый ток (I_{Импульсный}): 1000 мА при длительности импульса 400мс, паузе 3600мс (скважность 10%). Этот параметр критически важен для вспышек, указывая, что светодиод может выдерживать короткие импульсы высокого тока, типичные для вспышек камер.
• Температура перехода (T_J): 115°C. Максимально допустимая температура самого полупроводникового перехода. Длительная работа на этом пределе или около него ускорит деградацию светового потока и сократит срок службы.
• Рабочая и температура хранения: от -40°C до +85°C. Этот широкий диапазон обеспечивает надежную работу в различных условиях окружающей среды — от холодного хранения до горячих рабочих сред.
• Рассеиваемая мощность (импульсный режим): 3.95 Вт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеивать в импульсном режиме, что является критическим фактором для теплового менеджмента в приложениях со вспышкой.
• Температура пайки: 245°C. Определяет максимальную допустимую температуру во время процессов пайки оплавлением.
• Угол обзора (2θ_1/2): 120 градусов (±5°). Это указывает на широкую диаграмму направленности ламбертовского типа, подходящую для общего освещения и вспышек, требующих широкого охвата.

Важное примечание для проектирования:В спецификации прямо указано, что работа на предельных параметрах в течение длительного времени (более 1 часа) вызовет необратимые повреждения и проблемы с надежностью. Следует избегать одновременного применения нескольких предельных параметров.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измерены в типовых условиях (T_{контактной площадки}= 25°C) и представляют ожидаемую производительность.

• Световой поток (Φ_v): 240 лм (мин.), 260 лм (тип.) при I_F=1000мА. Это общий выход видимого света. Допуск измерения составляет ±10%. 'Типовое' значение 260лм — это ожидаемая средняя производительность.
• Прямое напряжение (V_F): 2.95В (мин.), 3.3В (тип.), 3.95В (макс.) при I_F=1000мА. Это падение напряжения на светодиоде при заданном токе. Более низкое V_Fобычно указывает на более высокую электрическую эффективность. Допуск измерения ±0.1В важен для точного проектирования драйвера.
• Коррелированная цветовая температура (CCT): 5000K (мин.), 5500K (тип.), 6000K (макс.). Определяет белую точку света. 5500K — это холодный белый свет, похожий на дневной солнечный свет в полдень. Диапазон указывает на естественные вариации в производственном процессе.

Все электрооптические данные тестируются с использованием импульса длительностью 50мс, чтобы минимизировать эффекты самонагрева и обеспечить стабильную базовую линию измерений.

3. Объяснение системы сортировки

Светодиод сортируется после производства для обеспечения электрической и оптической стабильности. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям применения.

3.1 Сортировка по прямому напряжению

Светодиоды группируются на основе их прямого напряжения при 1000мА.

- Код сортировки 2935: V_Fв диапазоне от 2.95В до 3.55В.

- Код сортировки 3539: V_Fв диапазоне от 3.55В до 3.95В.

Выбор более узкого диапазона V_Fможет привести к более равномерной яркости и тепловому поведению при использовании нескольких светодиодов параллельно или при питании от источника постоянного напряжения.

3.2 Сортировка по световому потоку

Светодиоды группируются на основе их светового потока при 1000мА.

- Код сортировки J6: Световой поток в диапазоне от 240 лм до 250 лм.

- Код сортировки J7: Световой поток в диапазоне от 250 лм до 300 лм.

- Код сортировки J8: Световой поток в диапазоне от 300 лм до 330 лм.

Конкретный номер детали (ELXI-NB5060J6J8293910-F3H) указывает, что он принадлежит к группе яркости J6 (240-250лм). Это позволяет прогнозировать и поддерживать стабильные уровни яркости в производстве.

3.3 Сортировка по цвету (белый)

Цвет определяется в пределах конкретной области на диаграмме цветности CIE 1931. Код сортировки '5060' соответствует диапазону цветовой температуры белого света примерно от 5000K до 6000K, с центром вокруг типичной точки 5500K. В спецификации приведены эталонные координаты CIE (x, y), определяющие углы этой допустимой цветовой области. Допуск измерения для цветовых координат составляет ±0.01, что является стандартным допуском для обеспечения визуальной однородности.

4. Анализ характеристических кривых

Представленные графики дают представление о поведении светодиода в различных рабочих условиях.

4.1 Относительное спектральное распределение

Спектральный график показывает пик в синей области длин волн (около 450-460нм) от чипа InGaN в сочетании с широким излучением желтого люминофора. Совокупный выход создает белый свет. Конкретная форма и пики определяют индекс цветопередачи (CRI), хотя в данной спецификации он явно не указан.

4.2 Диаграмма направленности

Полярная диаграмма направленности подтверждает ламбертовское распределение с углом обзора 120 градусов. Относительная интенсивность практически равномерна по осям X и Y, что указывает на симметричное излучение света из корпуса, что идеально для равномерного освещения.

4.3 Зависимость прямого напряжения от тока (Вольт-амперная характеристика)

Кривая показывает нелинейную зависимость между прямым напряжением (V_F) и прямым током (I_F). V_Fувеличивается с ростом тока. Для стабильной работы светодиоды должны питаться от источника постоянного тока, а не постоянного напряжения, чтобы предотвратить тепловой разгон. График позволяет разработчикам оценить рассеиваемую мощность (V_F* I_F) при различных токах накачки.

4.4 Зависимость относительного светового потока от тока

Этот график показывает, что световой выход увеличивается сублинейно с ростом тока. Хотя работа на более высоких токах дает больше света, это также генерирует больше тепла и снижает эффективность (люмен на ватт). Рабочая точка (например, 1000мА) представляет собой баланс между выходной мощностью и эффективностью/тепловой нагрузкой.

4.5 Зависимость CCT от тока

Коррелированная цветовая температура показывает небольшое смещение с изменением тока накачки, обычно увеличиваясь (становясь холоднее/синее) при более высоких токах. Это важное соображение для применений, где критически важна стабильность цвета при разных настройках яркости.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод имеет компактный корпус для поверхностного монтажа размером примерно 5.0мм в длину и 6.0мм в ширину (как указано в номере детали NB5060). Предоставлены подробные чертежи с допусками ±0.1мм для проектирования посадочного места на печатной плате. Корпус включает тепловую площадку, электрически соединенную с анодом. Эта площадка критически важна для эффективного отвода тепла, так как обеспечивает путь с низким тепловым сопротивлением от перехода светодиода к печатной плате (PCB).

Важное примечание по обращению:В спецификации прямо указано, что нельзя брать устройство за линзу, так как неправильное усилие может вызвать механическое повреждение. Во время сборки следует использовать соответствующие вакуумные захваты.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Пайка оплавлением

Устройство рассчитано на максимальную температуру пайки 245°C и может выдержать максимум 2 цикла оплавления. Это типично для многих SMD светодиодов. Разработчики должны убедиться, что их температурный профиль оплавления не превышает эту температуру, чтобы избежать повреждения внутренних материалов, люминофора или линзы.

6.2 Защита от перегрузки по току

Критическое правило проектирования, указанное в спецификации:\"Заказчик должен применять резисторы для защиты; в противном случае небольшое изменение напряжения вызовет большой ток...\"Это подчеркивает необходимость использования токоограничивающей цепи (например, драйвера постоянного тока или последовательного резистора при использовании источника напряжения) для предотвращения потребления светодиодом чрезмерного тока, что приведет к немедленному отказу.

6.3 Тепловой менеджмент

Все испытания на надежность и типовые характеристические кривые основаны на использовании светодиода с хорошим тепловым менеджментом, в частности, установленного на металлическую печатную плату (MCPCB) размером 1.0см x 1.0см. Для оптимальной производительности и долговечности, особенно при высоких токах накачки, таких как 1000мА, эффективный отвод тепла обязателен. Тепловая площадка должна быть правильно припаяна к контактной площадке на печатной плате с достаточным количеством тепловых переходных отверстий или подключена к радиатору.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Чувствительность к влаге и упаковка

Светодиоды упакованы в влагозащитные материалы. На этикетке упаковки указана ключевая информация: номер детали заказчика (CPN), номер детали производителя (P/N), номер партии, количество (QTY) и конкретные коды сортировки для светового потока (CAT), цвета (HUE) и прямого напряжения (REF). Также указан уровень чувствительности к влаге (MSL-X), который определяет требования к хранению и обращению перед пайкой для предотвращения повреждения типа \"попкорн\" во время оплавления.

7.2 Спецификации на ленте и в катушке

Устройство поставляется на несущей ленте в катушке для автоматизированной сборки. Указаны размеры несущей ленты. Каждая катушка содержит 2000 штук, минимальный объем заказа — 1000 штук. Также указаны размеры катушки для обеспечения совместимости со стандартным оборудованием для установки компонентов.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые сценарии применения

• Вспышка/строб камеры мобильного телефона: Высокий импульсный ток (1000мА), компактный размер и высокая светоотдача делают этот светодиод идеальным для этого применения. Проектирование должно быть сосредоточено на тепловом менеджменте во время вспышек и схеме драйвера для точных импульсов тока.
• Фонарь для цифрового видео (DV) и обычные фонарики: Обеспечивает яркое холодное белое освещение. Рекомендуется драйвер постоянного тока с несколькими уровнями яркости.
• Внутреннее освещение и декоративная подсветка: Подходит для акцентного освещения, ступенчатых светильников, знаков выхода и других осветительных приборов, где требуется компактный и яркий источник света.
• Подсветка TFT-дисплеев: Может использоваться в массивах для подсветки малых и средних дисплеев, хотя для равномерного освещения требуется рассеиватель.
• Автомобильное внутреннее/внешнее освещение: Может подходить для некоторых некритичных автомобильных осветительных применений, но разработчики должны проверить соответствие конкретным автомобильным стандартам (например, AEC-Q102), которые прямо не заявлены в данной спецификации.

8.2 Соображения по проектированию

• Выбор драйвера: Всегда используйте драйвер постоянного тока. Для устройств с батарейным питанием рассмотрите драйвер с высокой эффективностью для максимального увеличения срока службы батареи.
• Разводка печатной платы: Спроектируйте контактную площадку на печатной плате, точно соответствующую размерам тепловой площадки. Используйте несколько тепловых переходных отверстий под площадкой для отвода тепла на другие слои платы или радиатор. Обеспечьте достаточную ширину дорожки для тока накачки (350мА постоянно, 1000мА импульсно).
• Оптическое проектирование: Широкий луч 120 градусов может потребовать вторичной оптики (рефлекторов, линз) для достижения желаемой диаграммы направленности для фонариков или прожекторов.
• Меры предосторожности от ЭСРХотя светодиод имеет защиту от ЭСР 8кВ, во время сборки все равно следует соблюдать стандартные процедуры обращения с ЭСР.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать этот светодиод током 1000мА непрерывно?

О: Нет. Предельный параметр для постоянного прямого тока составляет 350мА. Параметр 1000мА предназначен специально для импульсного режима работы (400мс включен, скважность 10%). Непрерывная работа при 1000мА превысит пределы рассеиваемой мощности и температуры перехода, что приведет к быстрому отказу.

В: В чем разница между \"Типовым\" значением и значением \"Кода сортировки\" для светового потока?

О: \"Типовое\" значение (260лм) — это статистическое среднее по производству. \"Код сортировки\" (J6: 240-250лм) определяет гарантированный минимальный и максимальный диапазон для конкретных светодиодов, которые вы покупаете. Компоненты в группе J6 будут иметь значения светового потока в диапазоне 240-250лм.

В: Тепловая площадка соединена с анодом. Влияет ли это на проектирование печатной платы?

О: Да, значительно. Это означает, что тепловая площадка на вашей печатной плате будет находиться под напряжением анода. Вы должны убедиться, что эта площадка не замыкается на любую другую цепь (например, на землю или катод). Вы также должны соответствующим образом спроектировать стратегию теплоотвода, так как радиатор будет находиться под напряжением.

В: Как интерпретировать диаграмму сортировки по цвету?

О: Диаграмма определяет четырехугольную область в цветовом пространстве CIE. Светодиоды тестируются, и их измеренные цветовые координаты (x,y) должны попадать в эту область, чтобы быть принятыми в группу \"5060\". Это гарантирует, что все светодиоды имеют схожий белый цвет, в диапазоне от 5000K до 6000K.

10. Введение в технологию и тренды

10.1 Принцип работы

Это белый светодиод с люминофорным преобразованием. Основой является полупроводниковый чип из нитрида индия-галлия (InGaN), который излучает синий свет при подаче напряжения. Этот синий свет попадает на слой желтого (или желтого и красного) люминофорного материала, нанесенного на чип или рядом с ним. Люминофор поглощает часть синего света и переизлучает его в виде более широкого спектра более длинных волн (желтый, красный). Смесь оставшегося синего света и света, преобразованного люминофором, воспринимается человеческим глазом как белый. Соотношение синего света и света, преобразованного люминофором, определяет коррелированную цветовую температуру (CCT).

10.2 Отраслевые тренды

Развитие светодиодов, подобных этому, следует нескольким ключевым отраслевым трендам:Повышение эффективности (лм/Вт): Постоянные улучшения в конструкции чипов и технологии люминофоров дают больше светового потока при том же электрическом входе.Более высокая плотность мощности: Упаковка большего количества света в меньшие корпуса, как видно на примере этого устройства 5.0x6.0мм, производящего 260лм. Это делает тепловой менеджмент еще более важным.Улучшенная цветовая стабильность и качество: Более жесткая сортировка и передовые люминофорные системы приводят к лучшей цветовой однородности и более высоким значениям индекса цветопередачи (CRI), хотя CRI здесь не указан.Интеграция и интеллектуальные функции: Хотя это дискретный компонент, на более широком рынке наблюдается рост светодиодов со встроенными драйверами, контроллерами и датчиками.Надежность и устойчивость: Улучшенные материалы и конструкции корпусов, а также более высокие рейтинги защиты от ЭСР (здесь 8кВ) повышают долговечность и пригодность для работы в жестких условиях.