目录
- 1. 产品概述
- 1.1 核心优势
- 1.2 目标应用
- 2. 技术参数分析
- 2.1 绝对最大额定值
- 2.2 光电特性
- 2.3 热特性
- 3. 分档系统说明
- 3.1 光通量分档
- 3.2 正向电压分档
- 3.3 色度分档
- 4. 性能曲线分析
- 4.1 正向电压 vs. 正向电流(IV曲线)
- 4.2 相对光通量 vs. 正向电流
- 4.3 相关色温 vs. 正向电流
- 4.4 光谱分布
- 4.5 辐射模式
- 5. 机械与封装信息
- 6. 焊接与组装指南
- 7. 包装与订购信息
- 8. 应用建议
- 8.1 设计考量
- 8.2 典型电路配置
- 9. 技术对比与差异化
- 10. 常见问题解答(基于技术参数)
- 11. 实际应用案例
- 12. 工作原理
- 13. 技术趋势
1. 产品概述
ELCH08-NF2025J5J8283910-FDH是一款高性能表面贴装LED,专为需要在小尺寸封装内实现高光输出和高效率的应用而设计。该器件采用InGaN芯片技术,可产生相关色温(CCT)范围为2000K至2500K的暖白光。其主要设计目标是在严苛环境下提供高光效和可靠的性能。
1.1 核心优势
这款LED的关键优势在于其小巧的尺寸与高光效的结合,在1安培驱动电流下可实现高达每瓦60流明的光效。它集成了强大的ESD保护功能,根据JEDEC 3b标准(人体模型)额定值高达8KV,增强了其在处理和组装过程中的耐用性。该器件还符合RoHS和无铅要求。
1.2 目标应用
这款LED适用于多种应用场景。其高输出特性使其成为手机和数码视频设备中相机闪光灯和手电筒功能的理想选择。它也适用于通用室内照明、TFT显示屏背光、装饰照明以及汽车内外照明。此外,它还可用于信号和导向照明,例如出口标志或台阶标记灯。
2. 技术参数分析
本节根据其绝对最大额定值和光电特性,对器件的关键技术规格进行详细、客观的解读。
2.1 绝对最大额定值
该器件的最大连续直流正向电流(常亮模式)额定值为350 mA。在脉冲工作模式下,在特定条件下可承受1500 mA的峰值脉冲电流:脉冲宽度400 ms,占空比10%(关断时间3600 ms),最多可循环30,000次。最高允许结温为150°C,工作温度范围为-40°C至+85°C。脉冲模式下的功耗规定为6.45瓦。必须注意,这些是绝对极限值;在接近或达到这些值的情况下连续工作可能会降低可靠性和使用寿命。
2.2 光电特性
在典型条件下(焊盘温度Tsolder pad = 25°C,正向电流IF=1000mA,50ms脉冲),该器件提供220流明(典型值)的光通量(Iv),最小值为180流明。正向电压(VF)范围从最小值2.85V到最大值3.90V。此特定分档(2025)的相关色温(CCT)范围为2000K至2500K,定义了其暖白光外观。所有电气和光学数据均在脉冲条件下测量,以最小化测试过程中的自热效应。
2.3 热特性
适当的热管理对于性能和寿命至关重要。在1000mA电流下工作时,规定的最高基板温度(Ts)为70°C。该器件可承受260°C的焊接温度,最多可进行3次回流焊循环。设计人员必须确保足够的散热,尤其是在接近最大电流工作时,以将焊盘温度保持在安全范围内,并防止光通量加速衰减。
3. 分档系统说明
该LED根据三个关键参数进行分档:光通量、正向电压和色度(色坐标)。这确保了应用中的一致性。
3.1 光通量分档
光通量按J代码表示的分档进行分类。器件型号中的J5分档对应在1000mA电流下光通量范围为180流明至200流明。其他可用分档包括J6(200-250流明)、J7(250-300流明)和J8(300-330流明)。
3.2 正向电压分档
正向电压分档有助于电路设计,以实现一致的电流驱动。分档定义为:2832(2.85V - 3.25V)、3235(3.25V - 3.55V)和3538(3.55V - 3.90V)。型号中指定了2832分档。
3.3 色度分档
颜色由CIE 1931色度图上的2025分档定义。该分档包含一个特定的色坐标(x, y)四边形区域,产生2000K至2500K CCT范围内的光,确保一致的暖白色调。色坐标测量的容差为±0.01。
4. 性能曲线分析
图形数据提供了器件在不同条件下的行为洞察。
4.1 正向电压 vs. 正向电流(IV曲线)
IV曲线显示了正向电流与正向电压之间的关系。随着电流从0增加到1500mA,正向电压非线性上升,从大约2.6V开始,达到接近3.8V。这条曲线对于设计合适的限流电路至关重要。
4.2 相对光通量 vs. 正向电流
该曲线展示了光输出对驱动电流的依赖性。光通量随电流增加而增加,但在较高电流下呈现亚线性趋势,这主要是由于结温升高和效率下降所致。输出已归一化,显示相对光通量。
4.3 相关色温 vs. 正向电流
CCT随驱动电流变化。对于这款暖白光LED,CCT通常随电流升高而略有增加,从低电流下的约2000K向1500mA时的2500K移动。在颜色要求严格的应用中必须考虑这种偏移。
4.4 光谱分布
相对光谱功率分布图显示了荧光粉转换白光LED特有的宽发射光谱特征。它具有来自InGaN芯片的主蓝光峰和来自荧光粉的更宽的黄/红光发射带,两者结合产生暖白光。
4.5 辐射模式
典型的极坐标辐射模式表明其具有类似朗伯分布的特性,全视角(2θ1/2)为120度。光强在宽广区域内相对均匀,使其适用于需要宽泛照明的应用。
5. 机械与封装信息
该LED采用表面贴装器件(SMD)封装。封装图纸规定了物理尺寸,这对于PCB焊盘设计至关重要。关键特征包括阳极和阴极焊盘位置以及整体封装轮廓。除非另有说明,尺寸公差通常为±0.1mm。封装和载带上清晰标记了极性,以确保在自动组装过程中方向正确。
6. 焊接与组装指南
该器件适用于峰值温度为260°C的回流焊。其湿度敏感等级(MSL)为1级,这意味着在≤30°C/85% RH的条件下具有无限车间寿命,如果保持在这些条件下,使用前无需烘烤。但是,如果暴露在较高湿度下,则必须按照标准的85°C/85% RH条件烘烤168小时进行预处理。最多允许进行3次回流焊循环。遵循推荐的焊接温度曲线至关重要,以防止对LED芯片或塑料封装造成热损伤。
7. 包装与订购信息
LED以凸纹载带形式提供,用于自动贴片组装。每卷包含2000片。卷盘上的产品标签包含关键信息:客户部件号(CPN)、制造商部件号(P/N)、批号、包装数量以及光通量(CAT)、颜色(HUE)和正向电压(REF)的具体分档代码。同时标明了MSL等级。
8. 应用建议
8.1 设计考量
使用此LED进行设计时,热管理至关重要。使用具有足够散热通孔的PCB,必要时使用外部散热器,以确保工作期间焊盘温度低于70°C。对于驱动LED,建议使用恒流源以确保稳定的光输出和颜色。设计驱动电路时,请考虑正向电压分档以适应电压范围。对于ESD保护,尽管LED内置了保护功能,但在恶劣环境下,建议在PCB上增加电路级保护。
8.2 典型电路配置
一个简单的驱动电路由直流电源、限流电阻或专用的LED驱动IC组成。对于大电流脉冲工作(例如相机闪光灯),通常使用基于电容的升压电路或专用的闪光灯驱动IC来提供所需的高峰值电流。
9. 技术对比与差异化
与标准中功率LED相比,该器件在其封装尺寸下提供了显著更高的光通量,使其适用于在有限空间内需要高亮度的应用。其高ESD保护等级(8KV HBM)在易受静电放电影响的应用中提供了优势。特定的暖白光CCT分档(2000-2500K)针对需要温馨、类似白炽灯光质的应用,使其区别于中性白或冷白光LED。
10. 常见问题解答(基于技术参数)
问:直流正向电流额定值与峰值脉冲电流额定值有何区别?
答:直流正向电流(350mA)是可以连续施加的最大电流。峰值脉冲电流(1500mA)是更高的电流,只能在非常短的持续时间(400ms)内以低占空比(10%)施加,以防止过热。
问:结温如何影响性能?
答:较高的结温会导致光输出降低(光衰)、正向电压漂移,并可能加速LED的老化过程,缩短其工作寿命。保持从LED结到环境的热阻路径较低至关重要。
问:J5分档对我的应用意味着什么?
答:J5分档保证了在测试条件下以1000mA驱动时,LED的光输出将在180至200流明之间。这使得设计人员能够预测和规划其系统中的最低亮度水平。
问:是否需要散热器?
答:在最大连续电流(350mA)下工作,尤其是在脉冲大电流模式下,强烈建议使用散热器或具有优异导热性的PCB,以维持可靠运行和长寿命。
11. 实际应用案例
案例1:手机相机闪光灯:在此应用中,LED由专用的闪光灯驱动IC驱动,该IC对电容器充电,然后通过LED以短暂的高电流脉冲(高达1500mA)放电。小封装下的高光通量至关重要。设计重点在于管理短暂但强烈的热脉冲并确保ESD鲁棒性。
案例2:建筑台阶照明:在此应用中,可能使用多个LED组成线性阵列,以较低、恒定的电流(例如200-300mA)驱动以实现连续工作。120度的宽视角可在台阶上提供均匀的照明。暖白光营造出温馨的氛围。设计重点在于利用严格的分档,实现阵列中所有LED的均匀亮度和颜色。
12. 工作原理
这是一款荧光粉转换白光LED。其核心是一个由氮化铟镓(InGaN)制成的半导体芯片,当电流通过时会发出蓝光。这种蓝光照射到沉积在芯片上或附近的荧光粉材料层(通常是YAG:Ce或类似物)。荧光粉吸收一部分蓝光,并将其重新发射为黄光和红光。剩余的蓝光与转换后的黄/红光相结合,被人眼感知为白光。蓝光与黄/红光发射的确切比例由荧光粉成分和厚度控制,决定了相关色温(CCT),从而产生了该器件的暖白光输出。
13. 技术趋势
LED技术的总体趋势是朝着更高的光效(每瓦流明)、更高的显色指数以及在更高功率密度下更高的可靠性发展。对于暖白光LED,荧光粉技术正在持续发展,以实现更高的效率以及随温度和时间变化更稳定的颜色性能。封装技术不断演进,以更好地管理从小型封装中散热,从而实现更高的光通量密度。此外,重点还在于通过先进的制造工艺提高一致性并减少分档范围,从而简化照明制造商的设计。
LED规格术语详解
LED技术术语完整解释
一、光电性能核心指标
| 术语 | 单位/表示 | 通俗解释 | 为什么重要 |
|---|---|---|---|
| 光效(Luminous Efficacy) | lm/W(流明/瓦) | 每瓦电能发出的光通量,越高越节能。 | 直接决定灯具的能效等级与电费成本。 |
| 光通量(Luminous Flux) | lm(流明) | 光源发出的总光量,俗称"亮度"。 | 决定灯具够不够亮。 |
| 发光角度(Viewing Angle) | °(度),如120° | 光强降至一半时的角度,决定光束宽窄。 | 影响光照范围与均匀度。 |
| 色温(CCT) | K(开尔文),如2700K/6500K | 光的颜色冷暖,低值偏黄/暖,高值偏白/冷。 | 决定照明氛围与适用场景。 |
| 显色指数(CRI / Ra) | 无单位,0–100 | 光源还原物体真实颜色的能力,Ra≥80为佳。 | 影响色彩真实性,用于商场、美术馆等高要求场所。 |
| 色容差(SDCM) | 麦克亚当椭圆步数,如"5-step" | 颜色一致性的量化指标,步数越小颜色越一致。 | 保证同一批灯具颜色无差异。 |
| 主波长(Dominant Wavelength) | nm(纳米),如620nm(红) | 彩色LED颜色对应的波长值。 | 决定红、黄、绿等单色LED的色相。 |
| 光谱分布(Spectral Distribution) | 波长 vs. 强度曲线 | 显示LED发出的光在各波长的强度分布。 | 影响显色性与颜色品质。 |
二、电气参数
| 术语 | 符号 | 通俗解释 | 设计注意事项 |
|---|---|---|---|
| 正向电压(Forward Voltage) | Vf | LED点亮所需的最小电压,类似"启动门槛"。 | 驱动电源电压需≥Vf,多个LED串联时电压累加。 |
| 正向电流(Forward Current) | If | 使LED正常发光的电流值。 | 常采用恒流驱动,电流决定亮度与寿命。 |
| 最大脉冲电流(Pulse Current) | Ifp | 短时间内可承受的峰值电流,用于调光或闪光。 | 脉冲宽度与占空比需严格控制,否则过热损坏。 |
| 反向电压(Reverse Voltage) | Vr | LED能承受的最大反向电压,超过则可能击穿。 | 电路中需防止反接或电压冲击。 |
| 热阻(Thermal Resistance) | Rth(°C/W) | 热量从芯片传到焊点的阻力,值越低散热越好。 | 高热阻需更强散热设计,否则结温升高。 |
| 静电放电耐受(ESD Immunity) | V(HBM),如1000V | 抗静电打击能力,值越高越不易被静电损坏。 | 生产中需做好防静电措施,尤其高灵敏度LED。 |
三、热管理与可靠性
| 术语 | 关键指标 | 通俗解释 | 影响 |
|---|---|---|---|
| 结温(Junction Temperature) | Tj(°C) | LED芯片内部的实际工作温度。 | 每降低10°C,寿命可能延长一倍;过高导致光衰、色漂移。 |
| 光衰(Lumen Depreciation) | L70 / L80(小时) | 亮度降至初始值70%或80%所需时间。 | 直接定义LED的"使用寿命"。 |
| 流明维持率(Lumen Maintenance) | %(如70%) | 使用一段时间后剩余亮度的百分比。 | 表征长期使用后的亮度保持能力。 |
| 色漂移(Color Shift) | Δu′v′ 或 麦克亚当椭圆 | 使用过程中颜色的变化程度。 | 影响照明场景的颜色一致性。 |
| 热老化(Thermal Aging) | 材料性能下降 | 因长期高温导致的封装材料劣化。 | 可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。 |
四、封装与材料
| 术语 | 常见类型 | 通俗解释 | 特点与应用 |
|---|---|---|---|
| 封装类型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。 | EMC耐热好、成本低;陶瓷散热优、寿命长。 |
| 芯片结构 | 正装、倒装(Flip Chip) | 芯片电极布置方式。 | 倒装散热更好、光效更高,适用于高功率。 |
| 荧光粉涂层 | YAG、硅酸盐、氮化物 | 覆盖在蓝光芯片上,部分转化为黄/红光,混合成白光。 | 不同荧光粉影响光效、色温与显色性。 |
| 透镜/光学设计 | 平面、微透镜、全反射 | 封装表面的光学结构,控制光线分布。 | 决定发光角度与配光曲线。 |
五、质量控制与分档
| 术语 | 分档内容 | 通俗解释 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分档 | 代码如 2G、2H | 按亮度高低分组,每组有最小/最大流明值。 | 确保同一批产品亮度一致。 |
| 电压分档 | 代码如 6W、6X | 按正向电压范围分组。 | 便于驱动电源匹配,提高系统效率。 |
| 色区分档 | 5-step MacAdam椭圆 | 按颜色坐标分组,确保颜色落在极小范围内。 | 保证颜色一致性,避免同一灯具内颜色不均。 |
| 色温分档 | 2700K、3000K等 | 按色温分组,每组有对应的坐标范围。 | 满足不同场景的色温需求。 |
六、测试与认证
| 术语 | 标准/测试 | 通俗解释 | 意义 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明维持测试 | 在恒温条件下长期点亮,记录亮度衰减数据。 | 用于推算LED寿命(结合TM-21)。 |
| TM-21 | 寿命推演标准 | 基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。 | 提供科学的寿命预测。 |
| IESNA标准 | 照明工程学会标准 | 涵盖光学、电气、热学测试方法。 | 行业公认的测试依据。 |
| RoHS / REACH | 环保认证 | 确保产品不含有害物质(如铅、汞)。 | 进入国际市场的准入条件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效认证 | 针对照明产品的能效与性能认证。 | 常用于政府采购、补贴项目,提升市场竞争力。 |