Техническая документация на светодиод CHIN Series ELCH06-BJ4J6Z10-N0 - Мощный белый светодиод - 200 лм при 1000 мА - Цветовая температура 6000K - Корпус 2.04x1.64 мм

1. Обзор продукта

Светодиод CHIN Series ELCH06-BJ4J6Z10-N0 представляет собой мощный поверхностно-монтируемый светодиод, предназначенный для применений, требующих высокой световой отдачи и эффективности. Он использует технологию полупроводников InGaN для получения белого света. Устройство характеризуется компактным корпусом, высоким световым потоком и надежной работой в импульсном режиме, что делает его подходящим для требовательных задач освещения.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества этого светодиода включают типичный световой поток 200 люмен при токе 1000 мА, что дает оптическую эффективность около 54 люмен на ватт. Он имеет встроенную защиту от электростатического разряда (ESD) до 8 кВ, повышая надежность при обращении. Уровень чувствительности к влаге (MSL) соответствует Классу 1, что обеспечивает хороший срок хранения и пригодность для стандартных процессов SMT-монтажа. Устройство соответствует требованиям RoHS и является бессвинцовым. Его ключевые целевые рынки: вспышки камер мобильных устройств, фонари для цифрового видео, общее внутреннее и декоративное освещение, подсветка TFT-дисплеев, а также различные автомобильные системы внутреннего и внешнего освещения.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен детальный объективный анализ ключевых технических характеристик устройства, определенных в спецификации.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Пределы эксплуатации устройства критически важны для надежного проектирования. Максимальный постоянный прямой ток (IF) составляет 350 мА. Однако он может выдерживать пиковый импульсный ток (IPulse) 1500 мА при определенных условиях: длительность импульса 400 мс с последующим временем выключения 3600 мс, или с максимальной длительностью 50 мс и скважностью не более 10%. Максимальная температура перехода (TJ) составляет 125°C, с тепловым сопротивлением переход-корпус (Rs) 10 °C/Вт. Диапазон рабочих температур от -40°C до +85°C. Крайне важно отметить, что светодиод не предназначен для работы в режиме обратного смещения. Превышение этих параметров, особенно одновременно или в течение длительного времени, может привести к необратимому повреждению или проблемам с надежностью.

2.2 Электрооптические характеристики

Измеренные при температуре контактной площадки 25°C в импульсном режиме (импульс 50 мс) ключевые параметры производительности определены следующим образом. Типичное значение светового потока (Фv) составляет 200 лм, с минимумом 160 лм и максимумом 250 лм при 1000 мА, с допуском измерения ±10%. Прямое напряжение (VF) при 1000 мА варьируется от минимума 2.95В до максимума 4.45В, с допуском измерения ±0.1В. Указан специальный параметр при низком токе и напряжении: при 10 мкА VF типично составляет 2.0В. Коррелированная цветовая температура (CCT) типично равна 6000K, с диапазоном от 4500K до 7000K.

3. Объяснение системы бинов

Устройство поставляется в рамках определенных бинов производительности для обеспечения согласованности в применении.

3.1 Биннинг прямого напряжения

Прямое напряжение классифицировано на пять бинов, каждый из которых охватывает диапазон 0.3В, измеренный при IF=1000 мА. Коды бинов и соответствующие им диапазоны напряжений: 2932 (2.95В - 3.25В), 3235 (3.25В - 3.55В), 3538 (3.55В - 3.85В), 3841 (3.85В - 4.15В) и 4144 (4.15В - 4.45В).

3.2 Биннинг светового потока

Световой поток разбит на три категории при IF=1000 мА: J4 (160 лм - 180 лм), J5 (180 лм - 200 лм) и J6 (200 лм - 250 лм). Номер детали ELCH06-BJ4J6Z10-N0 указывает на бин светового потока J6.

3.3 Биннинг белого цвета

Точка белого цвета определена в пределах конкретных координат цветности на диаграмме CIE 1931, сгруппированных в три бина коррелированной цветовой температуры (CCT): Бин (1) для 4550K (диапазон 4500K-5000K), Бин (2) для 5057K (диапазон 5000K-5700K) и Бин (3) для 5770K (диапазон 5700K-7000K). Допуск измерения координат цвета составляет ±0.01. Номер детали предполагает, что устройство попадает в определенную структуру бинов белого цвета.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации представлены несколько характеристических кривых, которые необходимы для понимания поведения устройства в различных рабочих условиях.

4.1 Спектральное распределение и диаграмма направленности

Кривая относительного спектрального распределения показывает широкий спектр излучения, типичный для белых светодиодов с люминофорным преобразованием, с пиком в синей области (от чипа InGaN) и широким излучением желтого люминофора. Типичная диаграмма направленности является ламбертовской, что означает, что сила света пропорциональна косинусу угла обзора, обеспечивая широкий и равномерный луч. Угол обзора (2θ1/2) составляет 120 градусов с допуском ±5 градусов.

4.2 Зависимость прямого напряжения от тока и светового потока от тока

Прямое напряжение увеличивается с ростом тока, что характерно для диодного поведения. Конструкторы должны учитывать это для обеспечения правильного проектирования драйвера и управления температурным режимом. Выходной световой поток увеличивается сублинейно с ростом прямого тока. Хотя работа при более высоких токах дает больше света, она также генерирует больше тепла, что может снизить эффективность и срок службы. Кривая показывает масштабирование относительного светового потока в зависимости от тока до 1500 мА.

4.3 Зависимость цветовой температуры от тока и снижение номинального тока

Коррелированная цветовая температура (CCT) может незначительно смещаться с изменением тока драйвера, обычно увеличиваясь с ростом тока. Это важное соображение для применений, критичных к цвету. Кривая снижения номинального прямого тока имеет решающее значение для теплового проектирования. Она показывает максимально допустимый постоянный прямой ток в зависимости от температуры контактной площадки. Чтобы поддерживать температуру перехода ниже максимального значения 125°C, ток драйвера должен быть уменьшен с ростом температуры окружающей среды или платы. Например, при температуре контактной площадки 100°C максимально допустимый постоянный ток значительно ниже, чем при 25°C.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод размещен в компактном поверхностно-монтируемом корпусе. Ключевые размеры из чертежа вида сверху включают общий размер корпуса примерно 2.04 мм в длину и 1.64 мм в ширину. Оптический центр расположен относительно краев корпуса. Указано положение кристалла, а также отдельные анодная и катодная контактные площадки для электрического подключения. Все размеры указаны в миллиметрах, со стандартными допусками ±0.1 мм, если не указано иное.

5.2 Конструкция контактных площадок и идентификация полярности

Корпус имеет две четко определенные контактные площадки. Анодная и катодная площадки явно разделены. Правильная идентификация полярности крайне важна во время монтажа для предотвращения обратного подключения, так как устройство не предназначено для обратного смещения. Габаритный чертеж предоставляет точную геометрию и расстояние между площадками, что критически важно для проектирования посадочного места на печатной плате (PCB land pattern) для обеспечения качественного формирования паяного соединения и механической стабильности.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Устройство рассчитано на пайку оплавлением с максимальной температурой пайки (TSol) 260°C. Оно квалифицировано для максимум двух допустимых циклов оплавления, что является стандартом для большинства SMT-компонентов. Уровень чувствительности к влаге (MSL) соответствует Классу 1, что означает, что устройство может храниться неограниченное время в условиях ≤30°C / 85% относительной влажности без необходимости предварительной сушки перед оплавлением. Это упрощает логистику и обращение по сравнению с компонентами более высокого класса MSL. При работе со светодиодом рекомендуется избегать непрерывного превышения максимальной рабочей температуры более одного часа для обеспечения долгосрочной надежности.

7. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

7.1 Типичные сценарии применения

• Вспышка камеры мобильного телефона:Высокая способность к импульсному току (1500 мА) и высокий световой поток делают его идеальным для вспышек/стробоскопов камер в мобильных устройствах. Проектирование должно быть сосредоточено на управлении высоким мгновенным рассеиванием мощности.
• Фонарь для цифрового видео (DV):Подходит для фонарей с постоянной или переменной яркостью в оборудовании для цифрового видео, требующих стабильного цвета и выхода.
• Общее освещение:Может использоваться в массивах для внутреннего освещения, декоративного освещения или архитектурной подсветки. Управление тепловым режимом на печатной плате (MCPCB - печатная плата с металлической основой) имеет первостепенное значение для конструкций с массивами.
• Подсветка TFT-дисплеев:Его высокая яркость и малый размер позволяют использовать его в блоках прямой или краевой подсветки, возможно, со световодами.
• Автомобильное освещение:Для внутренних картографических фонарей, фонарей дверей или внешних вспомогательных фонарей, учитывая широкий диапазон рабочих температур.

7.2 Критически важные конструктивные соображения

• Теплоотвод:Это самый важный фактор. В спецификации отмечается, что для работы при 1500 мА все испытания на надежность проводились при "хорошем теплоотводе" с использованием MCPCB размером 1.0x1.0 см². Конструкторы должны обеспечить адекватный тепловой путь от контактных площадок к радиатору. Тепловое сопротивление переход-корпус 10 °C/Вт указывает на то, что тепло должно эффективно отводиться от корпуса.
• Управление током:Используйте драйвер постоянного тока, а не источник постоянного напряжения, чтобы обеспечить стабильный световой выход и предотвратить тепловой разгон. Внимательно соблюдайте абсолютные максимальные параметры как для постоянного, так и для импульсного тока.
• Оптическое проектирование:Ламбертовская диаграмма направленности обеспечивает широкий луч. Для фокусирующих применений потребуется вторичная оптика (линзы, отражатели). Расположение оптического центра указано на механическом чертеже для оптического выравнивания.
• Защита от электростатического разряда (ESD):Хотя устройство имеет защиту от ESD на 8 кВ, все же рекомендуется соблюдать стандартные меры предосторожности при обращении с ESD во время монтажа.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Хотя прямое сравнение требует конкретных данных конкурентов, ключевые отличительные особенности этого светодиода можно вывести из его спецификаций. Сочетание относительно высокого светового потока (200 лм) с компактным корпусом 2.04x1.64 мм является значительным преимуществом для применений с ограниченным пространством, таких как мобильные телефоны. Указанная защита от ESD 8 кВ является надежной функцией, которая может превосходить предложения некоторых конкурентов, повышая выход годных изделий при сборке и надежность в полевых условиях. Детальная структура бинов для потока, напряжения и цвета предоставляет конструкторам предсказуемую производительность, что критически важно для массового производства, где согласованность является ключевым фактором. Способность выдерживать высокие импульсные токи (1500 мА) специально адаптирует его для применений вспышек камер, сегмента со строгими требованиями.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

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

А: В спецификации указаны электрооптические характеристики при 1000 мА в условиях импульса 50 мс. Максимальный номинальный постоянный ток составляет 350 мА. Следовательно, непрерывная работа при 1000 мА превышает абсолютные максимальные параметры и не рекомендуется, так как это, вероятно, приведет к перегреву и повреждению светодиода. Для непрерывной работы с высокой яркостью ток должен быть снижен в соответствии с кривой теплового снижения номинала, основанной на фактической температуре контактной площадки.

В: Что означает параметр "Низкий ток, низкое VF@10 мкА"?

А: Этот параметр указывает типичное прямое напряжение при приложении очень малого тока (10 микроампер). Он полезен для разработчиков схем, которые могут использовать малый ток для обнаружения наличия светодиода или для сценариев индикации в режиме очень низкого энергопотребления. Оно значительно ниже, чем VF при рабочих токах.

В: Как интерпретировать номер детали ELCH06-BJ4J6Z10-N0?

А: Хотя полное соглашение об именовании явно не детализировано, на основе таблиц бинов "J6", вероятно, относится к бину светового потока (200-250 лм), а другие сегменты могут кодировать бин цветовой температуры, бин прямого напряжения и другие варианты продукта. Префиксы "CHIN Series" и "ELCH06" идентифицируют семейство продуктов.

В: Почему испытание на надежность основано на 1000 часах с деградацией менее 30%?

А: Это стандартный отраслевой эталон надежности для светодиодов. Он указывает, что после 1000 часов работы в указанных условиях испытаний гарантируется, что деградация светового потока будет менее 30%. Этот параметр помогает оценить поддержание светового потока и срок службы продукта в реальном использовании.

10. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование модуля вспышки камеры мобильного телефона

Конструктору поручено интегрировать мощную вспышку в смартфон. Он выбирает ELCH06-BJ4J6Z10-N0 за его высокий импульсный выход и малый размер. Процесс проектирования включает:

1. Разводка печатной платы:Создание теплового посадочного места на печатной плате, соответствующего контактным площадкам светодиода, с использованием больших тепловых переходных отверстий для подключения к внутреннему медному слою или специальной металлической подложке для распределения тепла.

2. Схема драйвера:Реализация импульсного или конденсаторного драйвера, способного выдавать требуемый импульс 1500 мА в течение 400 мс, с соответствующей управляющей логикой от процессора камеры телефона.

3. Оптический элемент:Проектирование или выбор пластиковой линзы или рассеивателя, размещаемого над светодиодом, для расширения или формирования диаграммы направленности луча для адекватного освещения поля зрения камеры, обеспечивая совмещение оптического центра светодиода с линзой.

4. Тепловое моделирование:Проведение теплового моделирования, чтобы убедиться, что корпус телефона и внутренние компоненты не перегреваются при повторном использовании вспышки, потенциально внедряя программные ограничения на длительность или частоту вспышки.

5. Испытания:Проверка светового выхода, согласованности цвета и надежности в условиях термокамеры для имитации реального использования.

11. Введение в принцип работы

ELCH06-BJ4J6Z10-N0 является белым светодиодом с люминофорным преобразованием. Его сердцевина - это полупроводниковый чип из нитрида индия-галлия (InGaN), который излучает свет в синем спектре при прохождении через него электрического тока (электролюминесценция). Этот синий свет не используется напрямую. Вместо этого он попадает на слой люминофорного материала (обычно алюмоиттриевый гранат, легированный церием, или YAG:Ce), который нанесен на чип или вокруг него. Люминофор поглощает часть синих фотонов и переизлучает свет на более длинных волнах, в основном в желтой области. Комбинация оставшегося непоглощенного синего света и излученного желтого света смешивается, создавая восприятие белого света. Точный оттенок белого (коррелированная цветовая температура) определяется соотношением синего и желтого света, которое контролируется составом и толщиной люминофора. Эта технология позволяет эффективно генерировать высококачественный белый свет из твердотельного устройства.

12. Технологические тренды и контекст

Это устройство существует в рамках более широкой тенденции замены традиционных источников света твердотельным освещением (SSL). Ключевые соответствующие тенденции включают:

Повышение эффективности (лм/Вт):Хотя этот светодиод предлагает 54 лм/Вт, отрасль продолжает стремиться к более высокой эффективности, снижая энергопотребление при том же световом потоке.

Качество цвета и согласованность:Растет акцент на высоком индексе цветопередачи (CRI) и более узком бининге цвета для применений, где важна точная цветопередача, таких как освещение в розничной торговле или фотография.

Миниатюризация и высокая плотность светового потока:Стремление упаковать больше света в меньшие корпуса, как видно на примере этого светодиода, продолжается для применений, таких как мобильные устройства, автомобильные фары и ультратонкие дисплеи.

Надежность и срок службы:Улучшения в материалах, корпусировании и управлении тепловым режимом постоянно увеличивают срок службы светодиодов и поддержание светового потока, делая их пригодными для более критичных и долговечных применений.

Умное и подключенное освещение:Светодиоды являются ключевой технологией для цифровых управляемых систем освещения. Хотя это устройство уровня компонента, оно формирует основу для систем, которые могут динамически регулировать яркость и цвет.