ELAT07-KB4050J5J7293910-F1S LED 数据手册 - 封装尺寸 7.0x?x?mm - 电压 2.95-3.95V - 功率 3.85W - 冷白光 4000-5000K - 英文技术文档

1. 产品概述

ELAT07-KB4050J5J7293910-F1S 是一款高性能表面贴装LED，专为在紧凑外形尺寸中要求高光输出的应用而设计。该器件采用InGaN芯片技术，可产生相关色温（CCT）在4000K至5000K之间的冷白光。其主要设计理念是在小型封装内实现高光效，使其适用于空间受限但要求苛刻的照明解决方案。

该LED的核心优势包括：在1000mA正向电流下，典型光通量为220流明，从而实现约60.27流明/瓦的光效。它集成了强大的ESD保护，符合JEDEC JS-001-2017（人体模型）标准，最高可达8kV，从而提高了其在处理和组装过程中的可靠性。该器件完全符合RoHS、REACH及无卤指令，满足现代环保与安全标准。

该元件的目标市场广阔，涵盖消费电子、专业照明和汽车应用领域。其高亮度和高效能特性使其特别适合对性能和小型化均有严苛要求的应用场景。

2. 技术参数深度解析

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了器件的应力极限，超过此极限可能导致永久性损坏。这些并非工作条件。

• 直流正向电流（手电筒模式）: 350 mA。这是建议长期运行的最大连续电流。
• 峰值脉冲电流: 1000 mA。此额定值适用于特定的脉冲条件（导通400毫秒，关断3600毫秒，循环30000次），是相机闪光灯应用的典型条件。
• ESD Resistance (HBM)：8000 V。这种高级别的保护可在制造和操作过程中保护LED免受静电放电的损害。
• Reverse Voltage：注1。数据手册明确指出，这些LED并非为反向偏压操作而设计。施加反向电压可能导致立即失效。
• 结温 (Tj): 125 °C。半导体结的最大允许温度。
• Operating & Storage Temperature分别为-40°C至+85°C和-40°C至+100°C，表明其具有宽泛的环境耐受性。
• 焊接温度为260°C。这是回流焊接过程中允许的最高峰值温度。
• 视角 (2θ1/2): 120度。这一宽广的视角特性表现为接近朗伯体的发射模式，可提供宽阔、均匀的照明。
• 功耗 (脉冲模式): 3.85 W。该封装在脉冲条件下可承受的最大功率。
• 热阻 (Rth): 8.5 °C/W。该参数对于热管理设计至关重要。它表示从结到焊盘或外壳，每瓦特功耗引起的温升。

2.2 光电特性

这些参数是在典型条件下（焊盘温度Tsolder pad = 25°C）测得的，代表了器件的性能。

• 光通量 (Iv): 在IF=1000mA时，最小值为180流明，典型值为220流明。测量容差为±10%。
• 正向电压 (VF): 在1000mA电流下，范围从2.95V到3.95V，测量容差为±0.1V。实际VF已按档位划分，详见第3节。
• 色温 (CCT)4000K至5000K，定义了冷白色区域。
• 显色指数 (CRI)≥80。这表明具有良好的显色性，适用于对色彩准确性有要求的一般照明。
• 所有电气和光学数据均在50ms脉冲条件下测试。 以最小化自热效应并提供一致、可比较的测量结果。

3. Binning System 说明

为确保量产一致性，LED会根据关键参数进行分档。这使得设计人员能够选择满足特定应用在亮度、电压和颜色方面要求的器件。

3.1 正向电压分档

正向电压分为三个档位，由一个4位代码标识（例如2932、3235、3539）。该代码以十分之一伏特为单位表示最小和最大电压。

• Bin 2932: VF = 2.95V 至 3.25V
• Bin 3235: VF = 3.25V 至 3.55V
• Bin 3539: VF = 3.55V 至 3.95V

特定部件号 "KB4050J5J7293910" 表明其电压档位为 "29"，对应 2932 档位（最低 2.95V）。

3.2 光通量分档

光通量采用字母-数字代码（例如J5、J6、J7）进行分级。

• Bin J5: Iv = 180 lm 至 200 lm
• Bin J6: Iv = 200 lm 至 250 lm
• Bin J7: Iv = 250 lm 至 300 lm

The part number specifies "J5", placing it in the 180-200 lm bin at 1000mA.

3.3 色度（颜色）分档

颜色基于CIE 1931色度图定义。部件号中的"4050"指代4000K-5000K相关色温范围内的一个特定颜色分档。数据手册提供了该分档的角点坐标（CIE-x, CIE-y）：(0.344, 0.336)、(0.347, 0.375)、(0.389, 0.403)和(0.376, 0.355)。色坐标的测量允差为±0.01。颜色分档在IF=1000mA条件下定义。

4. 性能曲线分析

4.1 相对光谱分布

光谱功率分布曲线显示在蓝色区域有一个主峰值波长（λp）（对于荧光粉转换型白光LED，通常在450-455nm附近），同时在黄色/绿色/红色区域有来自荧光粉的宽泛二次发射。这种组合产生了冷白光。该曲线证实了CRI ≥80的宣称，因为其光谱在整个可见光范围内都有显著发射，而不仅仅是窄峰。

4.2 典型辐射方向图

水平和垂直平面的极坐标辐射模式图证实了其具有120度视角的类朗伯分布。两个平面的相对发光强度几乎相同，表明发射是对称的，这为实现均匀的区域照明提供了理想条件。

4.3 正向电压与正向电流关系

该曲线展示了VF与IF之间的非线性关系。随着电流从0mA增加至1200mA，正向电压随之上升。此曲线对于驱动器设计至关重要，因为它有助于确定在不同工作电流下所需的电源电压和功耗。

4.4 相对光通量与正向电流关系

该图表展示了光输出对驱动电流的依赖性。由于效率下降和结温加热效应，即使在脉冲测量中，光通量随电流的增加也是亚线性的。对于像相机闪光灯这类需要在短脉冲内最大化光输出的应用，该曲线至关重要。

4.5 相关色温与正向电流关系

CCT随驱动电流变化而呈现波动。其可能因荧光粉体系随电流密度与温度变化的表现而略有增减。该图表对于需要在不同亮度设置下保持色温稳定的应用至关重要。

注：所有相关性数据均在采用1cm²金属基印刷电路板（MCPCB）的优异热管理条件下测试，凸显了散热设计对于实现数据手册性能的重要性。

5. 机械与封装信息

该LED采用表面贴装器件（SMD）封装。虽然提供的文本未完全明确图纸中的确切长度和宽度尺寸，但其封装类型为ELAT07。图纸包含了关键尺寸，如焊盘尺寸、布局位置和整体轮廓，除非另有说明，标准公差为±0.1mm。PCB上正确的焊盘设计对于实现可靠的焊接、机械稳定性以及最佳的热性能和电气性能至关重要。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊接

最高允许焊接温度为260°C，器件最多可承受3次回流焊循环。应使用峰值温度低于260°C的标准无铅回流焊温度曲线。JEDEC Moisture Sensitivity Level (MSL) 等级为1级，这意味着器件在≤30°C/85% RH条件下具有无限车间寿命，无需干燥包装即可存储。然而，在回流焊之前，它必须能承受85°C/85% RH条件下168小时的浸泡，这是一项标准的预处理测试。

6.2 热管理

由于热阻（Rth）为8.5 °C/W，必须采用有效的散热措施，尤其是在1000mA等高电流下工作时。数据手册指出，所有可靠性测试均使用1.0cm²的MCPCB进行。为获得最佳寿命和性能，应尽可能降低结温，并应避免在最高结温125°C下持续工作超过一小时。必须计算功率耗散（Pd = VF * IF）并进行相应管理。

6.3 操作与储存

存储温度范围为-40°C至+100°C。尽管集成了8kV ESD保护，但由于敏感的半导体结构，在处理过程中仍需遵循标准ESD预防措施。

7. 包装与订购信息

LED采用防潮包装供货。它们被装载在载带中，每卷标准装载数量为2000颗。最小包装数量为1000颗。卷盘上的产品标签包含几个关键字段：客户产品编号（CPN）、制造商零件编号（P/N）、批号、包装数量（QTY），以及光通量（CAT）、色度（HUE）和正向电压（REF）的具体分档代码。同时标明了MSL等级。载带和卷盘的尺寸在数据手册图纸中以毫米为单位提供。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

• 手机摄像头闪光灯/频闪灯其高脉冲电流能力（1000mA）和高光通量特性，使得这款LED非常适合用作摄像头闪光灯，能为摄影提供明亮的照明。
• 数码摄像机手电筒：可用作恒定或可变亮度的视频灯光。
• 通用室内照明：适用于筒灯、面板灯等需要紧凑型高输出光源的灯具。
• 背光: 适用于需要高亮度的TFT-LCD显示屏。
• Automotive Lighting：适用于车内地图灯、顶灯或外部辅助灯，需满足特定的汽车认证标准。
• 装饰与建筑照明：适用于重点照明、踏步灯和导向标识。

8.2 设计考量

• 驱动器选型：选择一款与正向电压范围（2.95V-3.95V）兼容，并能提供所需电流（例如，350mA连续电流，1000mA脉冲电流）的恒流LED驱动器。
• PCB布局：确保PCB焊盘符合数据手册的建议。使用导热性良好的PCB（如MCPCB或带有散热孔的FR4板）和足够的铜箔面积以有效散热。从LED焊盘到散热器的热传导路径必须保持低热阻。
• 光学设计：120度的视角可能需要次级光学元件（如透镜、反射器）来实现特定应用（如射灯或闪光灯）所需的光束分布。
• 电气保护: 尽管LED具有较高的ESD保护能力，但在PCB上加入瞬态电压抑制（TVS）二极管或其他保护电路，是在恶劣环境中增强鲁棒性的良好实践。

9. 技术对比与差异化

虽然本数据手册未提供与其他型号的直接并列比较，但可以推断出这款LED的关键差异化特性：

• 小尺寸封装中的高效率: 在1A电流下达到60.27 lm/W的效率，对于大电流SMD LED而言是具有竞争力的效率。
• 鲁棒性ESD保护: 8kV HBM保护等级高于许多标准LED，提升了可靠性。
• 全面分档对光通量、电压和色坐标进行严格分档，确保了生产批次的一致性，这对于均匀性要求高的多LED阵列至关重要。
• 高显色指数选项提供显色指数≥80的选项，相较于典型的70-CRI LED，在注重色彩品质的照明应用中更具优势。
• 脉冲性能：专为高脉冲电流特性设计和评定，使其成为闪光应用的理想选择。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1: 我可以让这个LED持续工作在1000mA吗？
答：不可以。直流正向电流（手电筒模式）的绝对最大额定值为350mA。1000mA的额定值仅适用于脉冲操作（开启400ms，关闭3600ms）。在1000mA下持续工作将超出功耗和结温限制，导致性能迅速退化或失效。

问：部件号中的代码“KB4050J5J7293910”是什么意思？
答：这是一个分档代码，用于指定器件的性能特征：“4050” = 色温档（4000-5000K范围内），“J5” = 光通量档（180-200 lm），“29” = 正向电压档（2.95-3.25V）。“3910”可能指其他产品特定代码。

Q3：这款LED需要散热器吗？
A：当然需要，尤其是在接近其最大额定值工作时。8.5°C/W的热阻意味着每耗散一瓦功率，结温将比焊盘温度升高8.5°C。如果没有适当的散热，结温将迅速超过125°C的限制，从而缩短使用寿命并降低光输出。

Q4：是否需要反向极性保护电路？
A: 是的。数据手册明确指出，该LED并非为反向偏压设计。意外施加反向电压，即使很小，也可能导致立即且灾难性的故障。您的驱动电路应包含针对此情况的保护措施。

Q5: 颜色随时间推移和温度变化的稳定性如何？
A> The datasheet guarantees reliability for 1000 hours with less than 30% luminous flux degradation under specified test conditions. Color shift over lifetime is a common phenomenon in white LEDs but is not quantified in the provided data. Proper thermal management is the key to minimizing color shift over time.

11. 实用设计与使用案例

案例：设计一款高功率手机相机闪光灯
一位设计师正在为智能手机设计一款双LED闪光灯。他们选择了ELAT07-KB4050J5J7293910-F1S，因其具有高脉冲输出和小尺寸。设计过程包括：
1. 驱动电路: 选择一款紧凑、高效率的开关模式电容充电器IC，能够向两个串联的LED提供1000mA脉冲电流（总正向压降Vf约6-8V）。
2. PCB布局为LED设计专用的微型金属基印刷电路板或厚铜箔FR4副板，以充当散热器。LED之间留有足够间距，以避免热串扰。
3. 热分析对闪光序列期间的温升进行建模。在400ms脉冲下，结温将急剧上升。设计必须确保其在多次闪光过程中保持在限值以内。
4. 光学：为每个LED配备一个高效的小型TIR（全内反射）透镜，将120度的光线准直成更宽、更均匀的光束，适合摄影使用，避免出现光斑。
5. 测试：验证两个LED（使用严格分档的元件）的光输出、色温一致性，以及在不同电池条件下的闪光回电时间。

12. 工作原理

这是一种荧光粉转换型白光LED。其核心是一个由氮化铟镓（InGaN）制成的半导体芯片。当施加正向电压时，电子和空穴在芯片的有源区内复合，从而发射光子。InGaN芯片的主要发射光位于蓝色波长范围。该蓝光随后照射到沉积在芯片上或其附近的一层荧光粉材料（通常是掺铈的钇铝石榴石，即YAG:Ce）上。荧光粉吸收一部分蓝光，并将其重新发射为宽光谱的黄光。剩余的蓝光与转换后的黄光混合，被人眼感知为白光。蓝光与黄光的精确比例以及特定的荧光粉成分，决定了相关色温（CCT）和显色指数（CRI）。

13. 技术趋势

ELAT07系列等LED的发展遵循以下几个关键的行业趋势：
提升光效（流明/瓦）当前的研究重点在于提升蓝色芯片的内量子效率以及荧光粉的转换效率，以推动流明每瓦数值的进一步增长，从而降低能耗。
更高功率密度在更小的封装中实现更高光输出的驱动力持续存在，这要求热管理材料和封装设计取得进步，以更有效地散热。
提升的色彩质量与一致性趋势包括追求更高的CRI值（90以上）、更好的批次间颜色均匀性，以及在驱动电流和温度变化下更稳定的色彩表现（减少CCT漂移）。
增强的可靠性：材料（环氧树脂、荧光粉、芯片贴装）和封装密封技术的改进，提高了使用寿命和光通维持率，尤其是在高温工作条件下。
集成化：存在一种趋势，即将多个LED芯片、驱动器，有时还包括控制电路集成到单个模块或封装中，以简化终端产品的组装。