ELCH08 LED规格书 - 高效白光LED - 1A电流下290流明 - 2.85-3.9V工作电压 - 120°视角 - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细阐述了一款高效白光发光二极管（LED）元件的规格参数。该器件采用紧凑型封装设计，能提供高光输出，非常适合空间受限且需要高亮度照明的应用场景。其核心优势包括：在1安培驱动电流下，典型光通量可达290流明，对应的光效约为每瓦87流明。该LED内置了强大的静电放电（ESD）保护功能，显著提升了其在操作和组装过程中的可靠性。产品完全符合RoHS指令，并采用无铅工艺制造。

1.1 目标应用

这款LED专为广泛的照明用途而设计。主要应用包括作为移动设备和数码摄像设备中的相机闪光灯或频闪光源。它也适用于通用室内照明、TFT显示屏背光以及各种装饰性或娱乐性照明系统。此外，它还可用于汽车内外饰照明，以及安全与指示照明，例如出口标志灯和台阶指示灯。

2. 技术参数：深度客观解读

以下章节基于绝对最大额定值和典型工作条件，对器件的关键技术参数进行详细分析。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久性损坏的应力极限。它们并非为正常工作条件而设定。

• 直流正向电流（常亮模式）：350 mA。这是LED可承受的最大连续正向电流。
• 峰值脉冲电流：1500 mA。此高电流仅可在特定脉冲条件下施加（最大持续时间400毫秒，占空比10%），通常用于相机闪光灯操作。
• ESD耐受能力（人体模型）：8 kV。该器件根据JEDEC JS-001-2017（原JEDEC 3b）标准提供高静电放电保护，这对于组装和操作可靠性至关重要。
• 结温（Tj）：150 °C。半导体结允许的最高温度。
• 工作与存储温度：-40 °C 至 +85 °C（工作），-40 °C 至 +100 °C（存储）。
• 热阻（Rth）：3.4 °C/W。此参数表示热量从结区传递到周围环境的效率。数值越低，表示散热性能越好。
• 功耗（脉冲模式）：6.42 W。器件在脉冲条件下可耗散的最大功率。
• 视角（2θ1/2）：120度 ± 5°。此角度定义了光强不低于峰值光强一半的角跨度，从而产生宽广的、类似朗伯体的发射光型。

关键注意事项：该器件并非为反向偏压操作而设计。禁止在最大额定值下连续工作，否则将导致性能衰减和潜在故障。所有可靠性规格均在1.0平方厘米金属基印刷电路板（MCPCB）上进行受控热管理的条件下验证。

2.2 光电特性（Ts=25°C）

这些参数在典型测试条件下（50毫秒脉冲，焊盘温度为25°C）测量，代表预期性能。

• 光通量（Iv）：260 lm（最小值），300 lm（典型值），在IF=1000mA条件下。
• 正向电压（VF）：2.85V（最小值），3.90V（最大值），在IF=1000mA条件下。典型值在此范围内。
• 相关色温（CCT）：5500K 至 6500K，属于“冷白光”或“日光白”色温范围。

3. 分档系统说明

为确保批量生产的一致性，LED根据关键性能参数被分选到不同的档位中。这使得设计人员能够选择满足特定应用在亮度、压降和颜色方面要求的元件。

3.1 正向电压分档

LED在IF=1000mA条件下分为三个电压档：
- 档位 2832：VF = 2.85V 至 3.25V。
- 档位 3235：VF = 3.25V 至 3.55V。
- 档位 3539：VF = 3.55V 至 3.90V。
此分档有助于通过考虑正向电压的差异来设计稳定的驱动电路。

3.2 光通量分档

LED根据其在IF=1000mA条件下的光输出进行分选：
- 档位 J7：Iv = 260 lm 至 300 lm。
- 档位 J8：Iv = 300 lm 至 330 lm。
- 档位 J9：Iv = 330 lm 至 360 lm。
这确保了最终应用中亮度水平的可预测性。

3.3 色度（颜色）分档

白光色度由CIE 1931 (x, y) 色坐标定义。该器件的主要色度档位是5565，其目标CCT范围为5500K至6500K。该档位的具体参考点坐标为 (0.3166, 0.3003)，在CIE色度图上有一个定义好的四边形容差范围。色坐标的测量允差为±0.01。

4. 性能曲线分析

图形数据提供了器件在不同工作条件下行为的深入洞察。

4.1 相对光谱分布

光谱功率分布曲线显示了每个波长下发射光的强度。对于基于蓝光InGaN芯片并涂覆荧光粉的白光LED，其光谱通常具有来自芯片的显著蓝光峰和来自荧光粉的更宽的黄/红光发射带。两者的混合输出产生白光。峰值波长（λp）和完整的光谱形状会影响显色指数（CRI）和感知的色彩质量。

4.2 典型辐射光型

极坐标辐射光型图说明了光强的空间分布。所提供的曲线显示为接近朗伯体的光型，即光强近似与视角的余弦值成正比。这产生了适合通用照明和闪光灯应用的宽广、均匀的照明效果。X轴和Y轴的光型图显示相似，表明发射是对称的。

4.3 正向电压 vs. 正向电流（V-I曲线）

此曲线展示了典型的二极管指数关系。正向电压随电流增加，但并非线性增长。理解此曲线对于热管理和驱动设计至关重要，因为耗散功率（Vf * If）会产生热量。

4.4 相对光通量 vs. 正向电流

此图显示了光输出如何随驱动电流变化。最初，光通量几乎与电流成线性增长。然而，在较高电流下，由于结温升高和其他半导体物理效应，会出现效率下降现象，导致光通量的相对增长减弱。超过推荐电流工作会降低光效并加速老化。

4.5 CCT vs. 正向电流

此曲线揭示了相关色温如何随驱动电流偏移。通常，对于荧光粉转换的白光LED，在极高电流下，由于蓝光泵浦LED和荧光粉之间的效率变化差异，CCT可能会升高（光色变得更冷/更蓝）。图中显示，在操作电流范围内，CCT保持相对稳定，这对于一致的色彩表现是可取的。

5. 机械与封装信息

LED封装的物理尺寸和结构对于PCB布局、热管理和光学设计至关重要。

5.1 封装尺寸图

规格书包含SMD（表面贴装器件）封装的详细尺寸标注图。关键尺寸包括总长、宽、高，以及焊盘（端子）尺寸和间距。除非另有说明，公差通常为±0.1mm。此图对于在CAD软件中创建PCB封装（焊盘图形）至关重要。

5.2 极性标识

封装上设有极性标记。组装时必须确保方向正确，以防止反向偏压，因为器件不支持反向偏压且可能因此损坏。极性也在供自动贴片机使用的载带上标明。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊参数

该器件可承受260°C的峰值焊接温度，与标准的无铅回流焊曲线（例如IPC/JEDEC J-STD-020）兼容。最大允许的回流焊循环次数为3次。必须遵循推荐的温度曲线（升温、保温、回流峰值和冷却速率），以防止热冲击并确保可靠的焊点，同时不损坏LED元件。

6.2 湿度敏感等级（MSL）

该元件等级为MSL 1级。这是最高的防潮等级，意味着在≤30°C / 85%相对湿度的条件下，器件具有无限的车架寿命，并且如果存储在此条件下，使用前无需烘烤。与更高的MSL等级相比，这简化了库存管理。

6.3 存储条件

推荐的存储温度范围为-40°C至+100°C。在准备使用前，元件应保存在带有干燥剂的原始防潮袋中，以维持MSL 1等级。

7. 包装与订购信息

7.1 包装规格

LED以卷盘形式提供，安装在压纹载带上，这是自动化SMD组装的标准方式。规格书提供了载带（口袋间距、宽度等）和卷盘（直径、轴心尺寸）的尺寸。标准卷盘包含2000片。载带上标明了贴片机的极性和进料方向。

7.2 产品标签

卷盘和包装上贴有用于追溯和正确使用的关键信息标签：
- 料号：制造商部件号（例如，ELCH08-NF5565J7J9283910-FDH）。
- 批号：用于质量控制的制造批号。
- QTY：包装内数量。
- CAT：光通量档位代码（例如，J7）。
- HUE：颜色档位代码（例如，5565）。
- REF：正向电压档位代码（例如，2832，3235，3539）。
- MSL-X：湿度敏感等级。

8. 应用建议

8.1 设计考量

热管理：这是影响LED性能和寿命最关键的因素。低热阻（3.4°C/W）只有在配备足够散热措施时才有效。使用具有足够铜箔面积的PCB或专用的金属基板PCB（MCPCB）将热量从焊盘传导出去。在IF=1000mA条件下，基板最高温度规定为70°C。
电流驱动：使用恒流LED驱动器，而非恒压源，以确保稳定的光输出并防止热失控。遵守连续（常亮）和脉冲（闪光）模式下的绝对最大电流额定值。
光学设计：120°的宽广视角适用于需要广泛覆盖的应用。对于聚焦光束，则需要次级光学元件（透镜、反射器）。朗伯体发射光型简化了光学建模。

8.2 ESD预防措施

尽管该器件具有高ESD防护能力（8kV HBM），但在操作和组装过程中仍应遵循标准的ESD控制规范（使用接地工作站、腕带等），以防止累积损伤或潜在缺陷。

9. 技术对比与差异化

虽然规格书中未提供与其他具体型号的直接并列比较，但可以推断出此LED的关键差异化特征：
- 高光效：在1A电流下达到87 lm/W，对于同类高功率SMD LED而言是具有竞争力的效率，可在给定光输出下降低能耗和热负荷。
- 高电流脉冲能力：适用于闪光灯应用的1500mA峰值脉冲额定值是一个显著特点，能够产生非常明亮、短时爆发的光，适合相机闪光灯。
- 稳健的ESD等级：8kV HBM提供了比许多ESD等级较低或未指定的LED更优越的操作稳健性。
- 全面的分档：三参数分档（光通量、电压、颜色）允许更严格的系统性能控制，这对于要求颜色和亮度一致性的应用非常有利。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1：我可以用3.3V电源驱动这款LED吗？
A：不能直接驱动。在1A电流下，正向电压（Vf）范围为2.85V至3.90V。3.3V电源可能勉强点亮一个低Vf的单元，但无法提供适当的电流调节。需要使用恒流驱动电路。

Q2：“常亮模式”（350mA）和测试条件（1000mA）有何区别？
A：“常亮模式”指的是最大连续直流电流（350mA）。1000mA规格是针对脉冲操作（例如，50毫秒脉冲），通常用于性能基准测试和闪光灯应用。在1000mA下连续工作将超出最大额定值并导致故障。

Q3：如何理解光通量档位J7、J8、J9？
A：这些是亮度档位。如果您的设计要求至少300流明，则必须选择J8或J9档位。使用J7档位可能导致单元亮度低于您的要求。订购时请指定所需档位。

Q4：是否需要散热器？
A：绝对需要。在1A脉冲下，功耗可高达近4W（3.9V * 1A）。如果没有适当的散热措施，结温将迅速超过其极限，导致光通量快速衰减、色偏以及灾难性故障。

11. 实际用例示例

场景：设计手机相机闪光灯
1. 驱动器选择：选择一款紧凑、高效的开关模式恒流驱动IC，能够提供1500mA脉冲，并对脉冲宽度（例如，约400毫秒）和占空比（<10%）进行精确控制。
2. PCB布局：将LED放置在连接到大面积覆铜或内部接地层的专用散热焊盘上。在焊盘下方使用多个过孔将热量传导到其他层。将驱动IC靠近放置，以最小化走线电感。
3. 光学集成：在LED上方放置一个简单的塑料透镜或导光板，以扩散光线并消除热点，确保相机场景获得均匀照明。LED的宽广视角有助于这种扩散。
4. 元件选择：为确保数百万台手机闪光灯颜色和亮度的一致性，需指定严格的档位：例如，颜色档位5565，光通量档位J8或J9，以及特定的电压档位以简化驱动设计。

12. 工作原理简介

这是一款荧光粉转换型白光LED。其核心是一个由氮化铟镓（InGaN）制成的半导体芯片，当施加正向电压且电子与空穴在芯片的带隙处复合时，会发出蓝光。部分蓝光被涂覆在芯片上的掺铈钇铝石榴石（YAG:Ce）荧光粉层吸收。荧光粉将部分蓝光光子下转换到光谱中波长更长的黄光区域。剩余的蓝光与转换后的黄光混合，被人眼感知为白光。蓝光与黄光的比例决定了相关色温（CCT）。

13. 技术趋势

白光LED的发展遵循几个关键方向：
- 效率提升（lm/W）：蓝光芯片内部量子效率、封装光提取效率以及荧光粉转换效率的持续改进推动光效不断提高，从而降低能耗。
- 色彩质量改善：超越简单的蓝光+YAG系统，转向多荧光粉或紫光泵浦系统，以实现更高的显色指数（CRI）和更佳的角度颜色一致性（Angular Color Uniformity）。
- 更高功率密度与小型化：正如本器件所示，趋势是将更多流明封装到更小的封装中，这要求采用更先进的热管理解决方案，如改进的基板和封装材料。
- 可靠性增强：材料（荧光粉、封装胶）和封装技术的改进持续延长了工作寿命和流明维持率（L70、L90等级）。
- 智能与集成化解决方案：市场正见证集成驱动器、传感器或通信功能（Li-Fi）的LED的增长，尽管本规格书描述的是一个分立式传统元件。