Техническая спецификация светодиода ELCS14B-KB4050J6J9283910-F4Z - Высокоэффективный белый светодиод - 250 лм при 1А - 3.95В макс. - 5.9Вт импульсная мощность

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительного белого светоизлучающего диода (СИД) для поверхностного монтажа. Устройство разработано для применений, требующих высокой световой отдачи и эффективности в компактном форм-факторе. Его ключевые преимущества включают высокий типичный световой поток 250 люмен при токе накачки 1 Ампер, что обеспечивает впечатляющую оптическую эффективность 73.5 люмен на Ватт. Светодиод имеет надежную защиту от электростатического разряда (ЭСР), что делает его пригодным для использования в различных сборочных средах. Он полностью соответствует современным экологическим и стандартам безопасности, включая RoHS, EU REACH и требования по отсутствию галогенов. Основные целевые рынки включают подсистемы мобильных устройств, потребительскую электронику, общее освещение, а также автомобильное освещение (внутреннее и внешнее).

2. Технические параметры и характеристики

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Предельные рабочие параметры устройства определены для обеспечения надежности и предотвращения необратимых повреждений. Ключевые параметры включают постоянный прямой ток (режим "фонарик") 350 мА и пиковый импульсный ток до 1500 мА при заданных условиях (макс. длительность 400 мс, макс. скважность 10%). Температура перехода не должна превышать 150°C. Устройство выдерживает импульс ЭСР до 2 кВ в соответствии со стандартом JEDEC JS-001-2017 (HBM). Диапазон рабочих температур составляет от -40°C до +85°C. Критически важно избегать одновременного применения нескольких максимальных параметров и длительной работы на этих пределах, чтобы предотвратить снижение надежности.

2.2 Электрооптические характеристики

Все электрооптические данные указаны при температуре контактной площадки (Ts) 25°C. Основные показатели производительности следующие:

• Световой поток (Iv):220 лм (мин.), 250 лм (тип.) при IF=1000мА. Допуск измерения ±10%.
• Прямое напряжение (VF):2.85В (мин.), 3.95В (макс.) при IF=1000мА. Допуск измерения ±0.1В. Электрические и оптические данные тестируются в импульсном режиме длительностью 50 мс.
• Коррелированная цветовая температура (CCT):Диапазон от 4000K до 5000K, типичное значение 4500K, что соответствует нейтральному белому свету.
• Индекс цветопередачи (CRI):Минимум 80, типичное значение 83. Допуск измерения ±2.
• Угол обзора (2θ1/2):120 градусов, с допуском ±5°. Такой широкий угол обзора характерен для ламбертовской диаграммы направленности.

2.3 Тепловые и надежностные аспекты

Правильный тепловой режим имеет первостепенное значение для производительности и долговечности. Максимально допустимая температура подложки (Ts) составляет 70°C при работе на токе 1000мА. Устройство выдерживает пайку при температуре 260°C максимум в течение двух циклов оплавления. Все указанные параметры гарантируются надежностными испытаниями в течение 1000 часов, с критерием деградации светового потока менее 30%. Эти испытания проводятся при хорошем тепловом режиме с использованием печатной платы на металлической основе (MCPCB) размером 1.0 x 1.0 см².

3. Объяснение системы бинов

Светодиоды сортируются (биннируются) по трем ключевым параметрам для обеспечения однородности в рамках одного применения. Коды бинов являются частью кода заказа продукта (например, J6, 4050, 2832 в ELC...J6J9283910).

3.1 Биннинг по световому потоку

Светодиоды группируются по общей световой отдаче при 1000мА. Структура бинов следующая:

• Бин J6:Световой поток от 220 лм до 250 лм.
• Бин J7:Световой поток от 250 лм до 300 лм.
• Бин J8:Световой поток от 300 лм до 330 лм.
• Бин J9:Световой поток от 330 лм до 360 лм.

Предоставленное устройство относится к бину J6.

3.2 Биннинг по прямому напряжению

Светодиоды классифицируются по падению напряжения при 1000мА для помощи в проектировании драйверов и управлении питанием.

• Бин 2832:Прямое напряжение от 2.85В до 3.25В.
• Бин 3235:Прямое напряжение от 3.25В до 3.55В.
• Бин 3539:Прямое напряжение от 3.55В до 3.95В.

Предоставленное устройство попадает в вольтажный бин 2832.

3.3 Биннинг по цветности (цвету)

Цветовые координаты на диаграмме цветности CIE 1931 строго контролируются. Устройство использует цветовой бин "4050", который определяет конкретную четырехугольную область на диаграмме, гарантируя, что излучаемый белый свет находится в согласованном цветовом пространстве. Цветовые координаты измеряются при IF=1000мА с допуском ±0.01. Этот бин соответствует диапазону коррелированной цветовой температуры от 4000K до 5000K.

4. Анализ кривых характеристик

4.1 Спектральное распределение

Кривая относительного спектрального распределения (показана в спецификации) типична для белого светодиода с люминофорным преобразованием. Она характеризуется основным синим пиком от чипа InGaN (пиковая длина волны λp указывается, например, около 450-455 нм) и широкой вторичной полосой излучения в желто-зелено-красной области от люминофора. Комбинация дает белый свет. Точная форма и пиковые длины волн определяют CCT и CRI.

4.2 Диаграмма направленности

Типичная полярная диаграмма направленности подтверждает ламбертовское распределение. Относительная сила света отображается в зависимости от угла обзора. Диаграмма показывает, что интенсивность максимальна при 0° (перпендикулярно излучающей поверхности) и уменьшается по закону косинуса, достигая половины пикового значения при ±60° от центральной линии, что определяет полный угол обзора 120°.

4.3 Прямые характеристики

Хотя конкретные графики зависимости прямого напряжения от тока и относительного светового потока от тока помечены как "TBD" (будет определено) в этой предварительной спецификации, их общее поведение стандартно для светодиодов. Прямое напряжение (VF) увеличивается логарифмически с ростом тока. Относительный световой поток обычно увеличивается сублинейно с током, а эффективность (люмен на ватт) часто достигает пика при токе ниже максимального номинального. Коррелированная цветовая температура (CCT) также может незначительно смещаться с изменением тока накачки из-за температуры перехода и изменения эффективности люминофора.

5. Механическая и корпусная информация

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод поставляется в корпусе для поверхностного монтажа (SMD). Спецификация включает подробные размерные чертежи (вид сверху, сбоку и снизу) в миллиметрах. Ключевые размеры обычно включают длину, ширину, высоту корпуса, размеры и расстояние между контактными площадками. Допуски, как правило, составляют ±0.05 мм, если не указано иное. Вид снизу четко показывает маркировку анодной и катодной площадок для правильного проектирования посадочного места на печатной плате и полярности монтажа.

5.2 Идентификация полярности

Правильная полярность необходима для работы. Корпус имеет асимметричные площадки или маркировку (видимую на чертеже вида снизу) для различения анода (+) и катода (-). Посадочное место на печатной плате должно быть спроектировано в соответствии с этой асимметрией, чтобы предотвратить неправильную установку.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль оплавления припоя

Устройство подходит для процессов пайки оплавлением. Максимальная температура пайки составляет 260°C, и оно выдерживает максимум два цикла оплавления. Конструкторы должны придерживаться стандартного профиля бессвинцовой пайки оплавлением, обеспечивая контроль пиковой температуры и времени выше температуры ликвидуса, чтобы предотвратить тепловое повреждение кристалла светодиода, люминофора или корпуса.

6.2 Чувствительность к влаге и хранение

Светодиод имеет уровень чувствительности к влаге (MSL) 1. Это означает неограниченный срок хранения в условиях ≤30°C / 85% относительной влажности. Однако все равно следует соблюдать лучшие практики:

• Перед вскрытием:Храните герметичный влагозащитный пакет при ≤30°C / <90% относительной влажности.
• После вскрытия:Используйте компоненты незамедлительно. Если не используются сразу, храните при ≤30°C / <85% относительной влажности. Рекомендуется не вскрывать пакет до тех пор, пока компоненты не будут готовы к использованию в производстве.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются на эмбоссированных несущих лентах, намотанных на катушки для автоматической установки. Спецификация предоставляет размеры карманов несущей ленты, шаг и общие размеры катушки. Стандартное количество на катушке составляет 2000 штук, минимальный объем заказа - 1000 штук.

7.2 Маркировка продукта

Этикетки на катушке и упаковке содержат критически важную информацию для прослеживаемости и проверки:

• CPN:Номер детали заказчика.
• P/N:Номер детали производителя (например, ELC...F4Z).
• LOT NO:Производственный номер партии для прослеживаемости.
• QTY:Количество устройств в упаковке.
• CAT:Бин светового потока (например, J6).
• HUE:Цветовой бин (например, 4050).
• REF:Бин прямого напряжения (например, 2832).
• MSL-X:Уровень чувствительности к влаге.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Типичные сценарии применения

• Вспышка камеры мобильного устройства:Высокая импульсная токовая способность (1500мА) и высокая световая отдача делают его подходящим для приложений вспышки/строба камеры в смартфонах и планшетах.
• Фонарик и портативное освещение:Идеален для режимов фонарика в устройствах или специальных ручных фонарей благодаря высокой эффективности.
• Подсветка:Может использоваться для подсветки TFT-LCD в дисплеях малого и среднего размера.
• Общее и декоративное освещение:Подходит для акцентного освещения, вывесок, ступенчатых светильников и других архитектурных применений внутри и снаружи помещений.
• Автомобильное освещение:Применим для внутренних картографических фонарей, дверных фонарей и других функций, не связанных с внешним головным освещением.

8.2 Критические аспекты проектирования

1. Тепловой режим:Это наиболее критичный фактор для производительности и срока службы. Светодиод должен быть установлен на печатной плате с достаточной теплопроводностью (например, MCPCB или FR4 с тепловыми переходами), чтобы поддерживать температуру контактной площадки и перехода в допустимых пределах. Указанное ограничение температуры подложки 70°C при 1000мА является ключевой целью проектирования.
2. Управление током:Используйте драйвер светодиода с постоянным током, а не источник постоянного напряжения. Драйвер должен быть рассчитан на требуемый прямой ток (постоянный или импульсный) и диапазон прямого напряжения конкретного используемого бина.
3. Меры предосторожности от ЭСР:Хотя устройство имеет встроенную защиту от ЭСР, во время сборки и обращения следует соблюдать стандартные процедуры защиты от электростатического разряда.
4. Оптическое проектирование:Ламбертовская диаграмма направленности требует соответствующих вторичных оптических элементов (линз, отражателей), если необходимо формирование луча или специфических световых картин.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со стандартными светодиодами средней мощности, данное устройство предлагает значительно более высокий световой поток, вероятно, в корпусе аналогичного размера, расширяя границы эффективности (73.5 лм/Вт при 1А). Его надежная защита от ЭСР 2 кВ превышает типичный уровень 1 кВ, встречающийся во многих потребительских светодиодах, обеспечивая лучшую устойчивость к обращению. Комбинация высокой световой отдачи, высокой эффективности и сильной защиты от ЭСР в одном корпусе является ключевым отличием для требовательных применений, таких как вспышки камер, где пространство, световой выход и надежность имеют первостепенное значение.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 В чем разница между токами режима "фонарик" и импульсного режима?

Режим "фонарик" (IF=350мА):Это максимальный рекомендуемыйпостоянныйпрямой ток для применений, таких как постоянно включенный фонарик.

Импульсный режим (IPulse=1500мА):Это максимальныйпиковый импульсныйток для очень коротких длительностей (макс. 400мс) с низкой скважностью (макс. 10%), как используется в приложениях вспышки камеры. Работа на этом токе непрерывно вызовет перегрев и отказ.

10.2 Почему тепловой режим так важен для этого светодиода?

Производительность светодиода (световой выход, цвет, напряжение) и срок службы сильно зависят от температуры перехода (Tj). Чрезмерный нагрев снижает световой выход (падение эффективности), может вызвать сдвиг цвета и резко ускоряет деградацию материалов светодиода, приводя к преждевременному отказу. Ограничение температуры подложки 70°C при 1А является практическим руководством по проектированию для поддержания Tj в безопасном рабочем диапазоне.

10.3 Как интерпретировать коды бинов при заказе?

Полный номер детали (например, ELC...J6J92832...4050...F4Z) содержит информацию о бинах. Вы должны указать требуемые бины для светового потока (J6), прямого напряжения (2832) и цветности (4050), чтобы гарантировать получение светодиодов с точными характеристиками производительности, необходимыми для стабильной и запланированной работы вашей конструкции.

11. Пример использования и проектирования

Сценарий: Проектирование модуля вспышки камеры смартфона

Инженер-конструктор получил задание создать систему двойной вспышки для флагманского смартфона. Ключевые требования: очень высокая световая отдача в течение ~200 мс для освещения сцены, минимальное потребление пространства и надежная работа в течение всего срока службы устройства.

Реализация:Выбраны два таких светодиода. Они управляются параллельно специальной микросхемой драйвера вспышки. Драйвер запрограммирован на подачу импульса 1500мА на каждый светодиод в течение 200мс при срабатывании вспышки, используя пиковый импульсный рейтинг. Печатная плата представляет собой компактную многослойную конструкцию с выделенной тепловой площадкой, соединенной со средней рамкой телефона для отвода тепла, что гарантирует, что температура подложки остается ниже 70°C во время импульса. Рейтинг ЭСР 2 кВ обеспечивает запас прочности против статического разряда во время сборки телефона и обращения пользователя. За счет указания узких бинов (например, J6 для потока, 4050 для цвета) световой выход и цветовая температура обоих светодиодов согласованы, что обеспечивает стабильные, высококачественные фотографии со вспышкой.

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 (электролюминесценция). Этот синий свет частично поглощается слоем желтого (или смеси зеленого и красного) люминофорного материала, покрывающего чип. Люминофор повторно излучает поглощенную энергию в виде света с большей длиной волны (желтый/красный). Комбинация оставшегося непоглощенного синего света и света, излучаемого люминофором (желтый/красный), смешивается, создавая восприятие белого света. Точные соотношения синего и люминофорного света определяют коррелированную цветовую температуру (CCT) – больше синего дает более холодный белый свет (выше CCT), а больше желтого/красного – более теплый белый свет (ниже CCT).

13. Технологические тренды

Развитие белых светодиодов, подобных этому, движется за счет непрерывных улучшений в нескольких областях:

• Эффективность (лм/Вт):Текущие исследования сосредоточены на улучшении внутренней квантовой эффективности синего чипа InGaN (извлечение большего количества света на электрон) и разработке более эффективных люминофоров с более узкими полосами излучения (для лучшей цветопередачи и меньших потерь на стоксов сдвиг).
• Плотность светового потока:Тенденция заключается в упаковке большего количества люменов в меньшие корпуса, что позволяет создавать более яркие приложения или использовать меньше светодиодов для той же световой отдачи, экономя затраты и пространство.
• Надежность и устойчивость:Улучшения в материалах корпуса, методах крепления кристалла и стабильности люминофора увеличивают срок службы и позволяют работать при более высоких температурах и токах.
• Качество и стабильность цвета:Более узкое бинирование, улучшенные составы люминофоров и новые подходы, такие как светодиоды с фиолетовым накачкой и RGB люминофорами, направлены на достижение более высокого CRI (Ra >90, R9 >80) и более стабильного цвета во времени и при изменении температуры.