Техническая спецификация светодиода ELCH07-NB5060J6J8283910-F3H - Высокоэффективный белый светодиод

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны спецификации высокоэффективного белого светоизлучающего диода (LED). Устройство характеризуется компактным корпусом и превосходной световой отдачей, что делает его подходящим для широкого спектра осветительных применений, где критически важны экономия пространства и энергоэффективность. Основная технология основана на полупроводниковом материале InGaN (нитрид индия-галлия), который является стандартом для получения белого света в современных светодиодах, часто с использованием слоя люминофора для конверсии.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основное преимущество данного светодиода — его высокая оптическая эффективность 76.4 люмена на ватт при токе накала 1 Ампер, обеспечивающая типичный световой поток 260 люмен. Такая производительность достигается в корпусе малого форм-фактора. Устройство включает в себя надежную защиту от электростатического разряда (ЭСР), соответствующую стандарту JEDEC JS-001-2017 (модель человеческого тела) до 8КВ, что повышает его надежность при обращении и монтаже. Оно полностью соответствует экологическим нормам, включая RoHS (ограничение опасных веществ), EU REACH, и производится как бесгалогенное. Области применения разнообразны, в основном фокусируясь на портативной электронике и общем освещении. Ключевые рынки включают вспышки камер мобильных устройств, фонари цифровых видеокамер, подсветку TFT-дисплеев, внутреннее/внешнее автомобильное освещение, а также различные декоративные и архитектурные осветительные проекты, такие как знаки выхода и ступенчатые светильники.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлена объективная интерпретация ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, определенных в таблицах абсолютных максимальных и рабочих характеристик. Эксплуатация устройства за пределами этих пределов может привести к необратимому повреждению или ухудшению характеристик.

2.1 Абсолютные максимальные характеристики

Абсолютные максимальные характеристики определяют пределы нагрузки, за которыми функциональная целостность устройства не может быть гарантирована. Постоянный прямой ток для непрерывной работы (режим фонаря) составляет 350 мА. Для импульсной работы, например, во вспышках камер, допустим пиковый импульсный ток 1200 мА при определенных условиях: максимальная длительность импульса 400 миллисекунд и максимальный коэффициент заполнения 10%. Максимально допустимая температура перехода (Tj) составляет 125°C, с рабочим диапазоном температуры окружающей среды от -40°C до +85°C. Устройство выдерживает температуру пайки (оплавление) 260°C максимум для двух циклов оплавления. Рассеиваемая мощность в импульсном режиме указана как 4.74 Вт. Критически важно отметить, что эти характеристики не должны применяться одновременно в течение длительного времени, так как это может привести к проблемам с надежностью. Правильное тепловое управление, например, с использованием печатной платы на металлической основе (MCPCB), необходимо для поддержания производительности и долговечности.

2.2 Электрооптические характеристики

Электрооптические характеристики измеряются в контролируемых условиях: температура контактной площадки (Ts) 25°C и, как правило, с использованием 50-миллисекундного импульса тока для минимизации эффектов самонагрева. Ключевые параметры включают:

• Световой поток (Iv):Общий выход видимого света. Типичное значение составляет 260 лм при IF=1000мА, с минимумом 220 лм. Допуск измерения ±10%.
• Прямое напряжение (VF):Падение напряжения на светодиоде при протекании тока. Диапазон составляет от 2.85В (мин.) до 3.95В (макс.) при 1000мА, с допуском измерения ±0.1В.
• Коррелированная цветовая температура (CCT):Определяет оттенок белого света. Указанный диапазон — от 5000K до 6000K, что соответствует нейтральному или холодному белому свечению.
• Угол обзора (2θ1/2):Полный угол, при котором сила света составляет половину пикового значения. Он равен 120 градусам с допуском ±5 градусов, что указывает на широкую, близкую к ламбертовской диаграмму направленности, подходящую для общего освещения.

3. Объяснение системы сортировки (бининга)

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

3.1 Сортировка по световому потоку

Световой поток сортируется с использованием буквенно-цифровых кодов (J6, J7, J8). Например, бин J6 охватывает диапазон потока от 220 лм до 250 лм при 1000мА, а бин J7 — от 250 лм до 300 лм. Это позволяет выбирать компоненты для различных потребностей в яркости в рамках одного семейства продуктов.

3.2 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется с использованием четырехзначных кодов (2832, 3235, 3539). Эти коды представляют минимальное и максимальное напряжение в десятых долях вольта. Например, бин 2832 охватывает VF от 2.85В до 3.25В. Совпадение бинов по напряжению может быть важным для балансировки тока в многодиодных массивах.

3.3 Сортировка по цветности (цвету)

Точка белого цвета определяется на цветовой диаграмме CIE 1931. Предоставленный бин, обозначенный как 5060, нацелен на цветовую температуру между 5000K и 6000K. Структура бина определяется конкретными угловыми координатами (x, y), а допуск измерения составляет ±0.01 по обеим координатам x и y. Это гарантирует, что излучаемый белый свет находится в предсказуемом и приемлемом цветовом диапазоне.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации представлены несколько характеристических кривых, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях. Они необходимы для проектирования схем и управления температурным режимом.

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

ВАХ показывает взаимосвязь между прямым током и прямым напряжением. Она нелинейна, что типично для диода. При 25°C напряжение увеличивается с ростом тока. Разработчики используют эту кривую для определения необходимого напряжения питания для целевого тока, что критически важно для проектирования драйверов постоянного тока.

4.2 Относительный световой поток в зависимости от прямого тока

Эта кривая демонстрирует зависимость светового выхода от тока накала. Световой поток обычно увеличивается с ростом тока, но может демонстрировать сублинейный рост при высоких токах из-за падения эффективности и повышения температуры перехода. Это подчеркивает важность работы в оптимальной точке тока для достижения наилучшей эффективности.

4.3 Коррелированная цветовая температура (CCT) в зависимости от прямого тока

Этот график показывает, как цветовая температура белой точки смещается с изменением тока накала. Некоторое изменение является нормальным, и понимание этой тенденции жизненно важно для приложений, требующих стабильного качества цвета на разных уровнях яркости.

4.4 Относительное спектральное распределение

График распределения спектральной мощности показывает интенсивность света, излучаемого на каждой длине волны. Для белого светодиода это обычно состоит из синего пика от чипа InGaN и более широкого желто-зеленого пика от люминофора. Форма этой кривой определяет индекс цветопередачи (CRI), хотя CRI явно не указан в данной спецификации.

4.5 Типичные диаграммы направленности

Полярные диаграммы направленности иллюстрируют пространственное распределение силы света. Представленная диаграмма показывает широкое, плавное распределение, соответствующее ламбертовскому излучателю (где интенсивность пропорциональна косинусу угла обзора), что идеально для равномерного освещения больших площадей.

5. Механическая информация и информация о корпусе

Физические размеры и конструкция корпуса светодиода критически важны для разводки печатной платы, оптического проектирования и управления температурным режимом.

5.1 Габаритные размеры корпуса

Спецификация включает подробный чертеж с размерами корпуса светодиода. Ключевые размеры включают общую длину, ширину и высоту, а также расположение и размеры контактных площадок. Допуски обычно составляют ±0.1 мм, если не указано иное. Этот чертеж необходимо использовать для создания точных посадочных мест на печатной плате.

5.2 Идентификация полярности

Корпус имеет маркер полярности. Правильная идентификация анода и катода необходима для предотвращения подключения в обратном смещении, которое может повредить светодиод. Полярность также указана на несущей ленте для автоматизированной сборки.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение и сборка имеют решающее значение для надежности.

6.1 Уровень чувствительности к влаге (MSL)

Устройство имеет рейтинг MSL Уровень 1. Это означает, что оно имеет неограниченный срок хранения в условиях ≤30°C / 85% относительной влажности. Если устройство подвергается воздействию более высокой влажности, перед пайкой оплавлением может потребоваться его прогрев (сушка), чтобы предотвратить растрескивание в процессе высокотемпературной обработки.

6.2 Параметры пайки оплавлением

Максимальная температура пайки составляет 260°C, и компонент может выдержать максимум два цикла оплавления. Следует соблюдать стандартные профили бессвинцовой пайки оплавлением с пиковой температурой, не превышающей 260°C. Температура подложки во время работы не должна превышать 70°C при токе 1000мА, что подчеркивает необходимость эффективного проектирования теплового пути на печатной плате.

6.3 Условия хранения

Диапазон температур хранения составляет от -40°C до +100°C. Устройства должны храниться в сухой, контролируемой среде для сохранения паяемости и предотвращения поглощения влаги.

7. Упаковка и информация для заказа

Продукт поставляется в стандартной промышленной упаковке для автоматизированной сборки.

7.1 Несущая лента и катушка

Светодиоды упакованы на тисненой несущей ленте, намотанной на катушки. Каждая катушка содержит 2000 штук, минимальный объем заказа — 1000 штук. Размеры несущей ленты и конструкция гнезд обеспечивают надежное удержание и правильную ориентацию для монтажных автоматов.

7.2 Маркировка продукта

Этикетка на катушке содержит критически важную информацию для прослеживаемости и проверки: номер детали (P/N), номер партии, количество в упаковке (QTY), а также конкретные коды сортировки для светового потока (CAT), цветности (HUE) и прямого напряжения (REF). Также указан уровень чувствительности к влаге (MSL).

8. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

На основе технических параметров, вот ключевые соображения для реализации данного светодиода.

8.1 Проектирование схемы драйвера

Всегда питайте светодиоды от источника постоянного тока, а не постоянного напряжения. Драйвер должен быть спроектирован для подачи требуемого тока (например, 350мА для непрерывного режима, до 1200мА импульсного) с учетом бина прямого напряжения используемых светодиодов. При последовательном соединении убедитесь, что напряжение холостого хода драйвера превышает сумму максимальных VF всех светодиодов в цепочке. При параллельном соединении рекомендуется использовать индивидуальные балансировочные резисторы или отдельные драйверы для предотвращения неравномерного распределения тока.

8.2 Тепловое управление

Тепло является основной причиной деградации и выхода из строя светодиодов. Температура перехода должна поддерживаться ниже 125°C. Используйте печатную плату с достаточным количеством тепловых переходных отверстий и, при необходимости, с металлической основой (MCPCB) для отвода тепла от контактных площадок светодиода. В спецификации указано, что все испытания на надежность проводятся с хорошим тепловым управлением с использованием MCPCB размером 1.0 x 1.0 см². Для работы с высоким током или в непрерывном режиме рассмотрите возможность добавления внешнего радиатора. Контролируйте температуру подложки, которая не должна превышать 70°C при 1000мА.

8.3 Оптическое проектирование

Угол обзора 120 градусов обеспечивает широкое освещение. Для приложений, требующих формирования луча (например, прожектор), потребуются вторичная оптика, такая как отражатели или линзы. Ламбертовская диаграмма направленности, как правило, универсальна и хорошо работает со многими оптическими системами.

8.4 Защита от ЭСР

Хотя светодиод имеет встроенную защиту от ЭСР, все же рекомендуется реализовать дополнительную защиту на уровне платы, особенно в средах, подверженных статическим разрядам, например, при сборке или использовании портативных устройств.

9. Надежность и срок службы

В спецификации упоминаются испытания на надежность. Ключевые моменты включают: все спецификации подтверждены 1000-часовым испытанием на надежность, при этом деградация прямого напряжения в этих условиях испытаний (которые включают хорошее тепловое управление) указана менее 30%. Работа на или вблизи максимальных характеристик в течение длительного времени ускорит старение и может вызвать необратимое повреждение. Срок службы (часто определяемый как L70 или L50 — время, за которое световой поток снижается до 70% или 50% от начального) в значительной степени зависит от рабочей температуры перехода и тока накала. Снижение рабочего тока и поддержание низкой температуры перехода являются наиболее эффективными способами максимизации срока службы.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

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

О: Возможно, но не напрямую. Прямое напряжение (VF) колеблется от 2.85В до 3.95В при 1000мА. Если ваш светодиод находится в бине с низким VF (например, 2832), 3.3В может быть достаточно, но любое отклонение или изменение температуры может вызвать большие колебания тока. Для стабильной и безопасной работы всегда рекомендуется использовать драйвер постоянного тока.

В: В чем разница между номинальными токами для режима фонаря и импульсного режима?

О: Режим фонаря (350мА постоянного тока) предназначен для непрерывного, маломощного освещения. Импульсный режим (пиковый ток 1200мА) предназначен для коротких вспышек высокой яркости, таких как вспышка камеры, со строгими ограничениями по длительности импульса (≤400мс) и коэффициенту заполнения (≤10%) для предотвращения перегрева.

В: Как интерпретировать коды бинов в номере детали (например, J6J8283910)?

О: Номер детали содержит информацию о сортировке. На основе таблиц спецификации, "J6", вероятно, относится к бину светового потока (220-250 лм), "828" может относиться к бину цветности (5060), а "3910" может указывать на бин прямого напряжения (например, часть бина 3539). Всегда проверяйте конкретные определения бинов в полной спецификации или у поставщика.

В: Требуется ли радиатор?

О: Для работы на максимальном постоянном токе (350мА) или любой импульсной работы требуется эффективное тепловое управление. Требуется ли для этого внешний радиатор, зависит от конструкции вашей печатной платы, температуры окружающей среды и требуемого срока службы. Использование MCPCB является распространенным и эффективным решением.

11. Примеры проектирования и применения

Пример 1: Вспышка камеры мобильного телефона:Светодиод идеально подходит для этого применения благодаря своей высокой импульсной токовой способности (1200мА) и малому размеру. Схема драйвера должна быть спроектирована для подачи короткого импульса высокого тока, синхронизированного с затвором камеры. Тепловое управление по-прежнему важно, так как вспышка может использоваться многократно. Нейтрально-белая цветовая температура (5000-6000K) обеспечивает хорошую цветопередачу для фотографий.

Пример 2: Портативный рабочий фонарь/фонарик:Для фонаря с питанием от аккумулятора эффективность является ключевым фактором. Работа светодиода на более низком постоянном токе (например, 200-300мА) максимизирует время работы при обеспечении достаточного света. Можно реализовать драйвер с несколькими режимами яркости. Широкий угол луча 120 градусов идеально подходит для освещения площадей.

Пример 3: Архитектурное ступенчатое освещение:Для маркировки ступеней низкоуровневым освещением используются несколько светодиодов при низком токе накала для долгого срока службы и минимального энергопотребления. Последовательная сортировка по цвету обеспечивает равномерный белый свет на всех ступенях. Соответствие устройства стандартам бесгалогенности и RoHS важно для строительных и экологических норм.

12. Технологическая основа и тенденции

Принцип работы:Это белый светодиод с конверсией люминофора. Полупроводниковый чип из InGaN излучает синий свет при прохождении через него тока. Этот синий свет возбуждает желтое (или красно-зеленое) люминофорное покрытие на чипе или рядом с ним. Комбинация оставшегося синего света и преобразованного желтого света воспринимается человеческим глазом как белый. Точное соотношение определяет коррелированную цветовую температуру (CCT).

Отраслевые тенденции:Общая тенденция в технологии светодиодов — повышение эффективности (люмен на ватт), улучшение цветопередачи (более высокие значения CRI и R9) и лучшая цветовая стабильность (более узкие бины). Также наблюдается стремление к увеличению плотности мощности в корпусах меньшего размера, что делает тепловое управление все более критичным. Еще одной растущей тенденцией является интеграция электроники драйвера и функций управления (диммирование, настройка цвета) непосредственно в корпуса светодиодов. Данная спецификация отражает зрелый, массовый продукт, ориентированный на обеспечение надежной производительности и эффективности для экономически чувствительных, массовых применений.