ELCH07-5070J6J7294310-N8 LED规格书 - 7.0x7.0x?mm封装 - 2.95-4.35V正向电压 - 240lm光通量 - 6000K白光 - 简体中文技术文档

1. 产品概述

ELCH07-5070J6J7294310-N8是一款大功率白光LED器件，专为需要高光输出和可靠性的应用而设计。它属于CHIN系列，以其紧凑的表贴封装为特点。该器件指定用于大规模生产，表明其在大批量制造中的成熟度和稳定性。

其核心技术基于InGaN（氮化铟镓）半导体材料，经过设计可发出白光。此LED并非为反向偏压操作而设计，这是电路设计者需要考虑的关键点。

湿度敏感等级 (MSL)

本节对规格书中指定的关键技术参数进行详细、客观的分析。

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了可能导致器件永久损坏的极限。强烈不建议在接近或达到这些极限的条件下持续工作。

• 直流正向电流 (I_F): 350 mA。这是LED可以承受的最大连续正向电流。
• 峰值脉冲电流 (I_Pulse): 1500 mA。此高电流仅在特定脉冲条件下允许：最大脉冲宽度400ms，最大占空比10%（例如，开启400ms，关闭3600ms）。这种模式通常用于相机闪光灯应用。
• ESD耐压 (V_B): 8000 V（人体模型）。此高等级表明其具有强大的静电放电保护能力，这对于组装过程和最终应用中的操作至关重要。
• 结温 (T_J): 125 °C。半导体结本身允许的最高温度。
• 热阻 (R_θ): 10 °C/W（结到引脚）。此参数对于热管理设计至关重要。它表示每耗散一瓦功率，结温将比引脚（焊盘）温度升高10°C。需要有效的散热以将T_J维持在限值内。
• 工作与存储温度: 分别为 -40°C 至 +85°C / -40°C 至 +110°C。
• 功耗（脉冲模式）: 6 W。这是封装在脉冲操作中可以处理的最大功率，与峰值脉冲电流额定值相关。
• 焊接温度: 最高260°C，最多允许2次回流焊循环。
• 视角 (2θ_1/2): 125 度 (±5°)。此宽视角是朗伯或近朗伯发射模式的典型特征。

2.2 光电特性

这些参数在标准条件下测试（T_{solder pad}= 25°C, 50ms脉冲），代表典型性能。

• 光通量 (Φ_v): 200-300 lm，在 I_F= 1000mA时典型值为240 lm。测量容差为±10%。此高输出使其适用于照明任务。
• 正向电压 (V_F): 在 I_F= 1000mA时为2.95V至4.35V，测量容差为±0.1V。此宽范围要求谨慎的驱动器设计，并通过分档进行管理。
• 相关色温 (CCT): 5000K 至 7000K。典型值为6000K，属于"冷白光"范围。
• 光效: 在1000mA时为65 lm/W。这是衡量能效的关键指标。

2.3 可靠性与操作

• Moisture Sensitivity Level (MSL): 等级1。这是最稳健的等级，意味着器件在≤30°C/85% RH条件下具有无限车间寿命，在标准条件下回流焊前无需烘烤。
• 可靠性测试: 所有规格均通过1000小时可靠性测试保证，标准是光通量衰减小于30%。
• 测试条件说明: 所有可靠性和相关性数据均在"优异的热管理"条件下测试，使用1.0 x 1.0 cm²金属基印刷电路板（MCPCB）。如果实际热管理效果较差，性能可能会有所不同。

3. 分档系统说明

为确保大规模生产的一致性，LED根据关键参数进行分类（分档）。部件号ELCH07-5070J6J7294310-N8编码了其中一些分档信息。

3.1 正向电压分档

正向电压分为五个代码（2932, 3235, 3538, 3841, 4143）。代码表示最小和最大电压，单位为十分之一伏特。例如，分档"2932"覆盖的V_F范围为2.95V至3.25V。部件号中的"2932"表示此特定LED属于此电压分档。

3.2 光通量分档

光通量在1000mA下分为两个主要代码：J6（200-250 lm）和J7（250-300 lm）。部件号中的"J6"指定了光通量分档。

3.3 颜色（白光）分档

白点色坐标在CIE 1931色度图上定义，并与色温（CCT）范围相关联。定义了两个主要分档：

• 分档 5057: CCT范围5000K至5700K。由CIE图上的一个四边形定义。
• 分档 5770: CCT范围5700K至7000K。由另一个四边形定义。

部件号中的"72943"很可能对应这些分档中某个特定的色坐标。色坐标的测量允差为±0.01。

4. 性能曲线分析

规格书提供了几张图表来说明性能趋势。理解这些对于设计优化至关重要。

4.1 正向电压 vs. 正向电流 (V_F-I_F曲线)

该曲线显示非线性关系。V_F随 I_F增加而增加，在极低电流时约2.4V，在1500mA时达到约4.0V。此曲线对于选择合适的恒流驱动器以及计算功耗（P_d= V_F* I_F）至关重要。

4.2 光通量 vs. 正向电流

相对光通量随电流增加呈亚线性增长。虽然输出随电流增加而增加，但在较高电流下，由于热量增加和半导体中的"效率下降"效应，效率（lm/W）通常会降低。该曲线显示了相对输出，以1000mA为参考点（Y轴上的1.0）。

4.3 相关色温 (CCT) vs. 正向电流

CCT随驱动电流有轻微变化，从低电流时的约5600K增加到1000mA时的约6000K。对于颜色一致性至关重要的应用，这种偏移很重要。

4.4 正向电流降额曲线

这可以说是确保可靠运行最关键的图表。它显示了最大允许连续正向电流与焊盘温度（T_{solder pad}）的函数关系。该曲线基于将结温（T_J）维持在其最大值125°C或以下。例如：

• 在 T_{solder pad}= 25°C时，最大电流约为600mA。
• 在 T_{solder pad}= 75°C时，最大电流降至约300mA。
• 在 T_{solder pad}= 100°C时，最大电流几乎为0mA。

此图表要求有效的热设计。1000mA测试条件是脉冲或短期额定值，在没有特殊冷却的情况下，并非连续工作点。

4.5 相对光谱分布与辐射模式

光谱图显示InGaN芯片在蓝色区域（约450nm）有一个宽发射峰，结合更宽的黄色荧光粉发射，从而产生白光。辐射模式图证实了朗伯分布（余弦定律），X轴和Y轴上的强度模式相同，提供了125度的宽而均匀的视角。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

LED采用表贴封装，占位面积约为7.0mm x 7.0mm（如部件号中的"5070"所示，可能是5.0mm x 7.0mm或7.0mm x 7.0mm）。精确的尺寸图显示了关键特征，包括焊盘、透镜形状和极性指示器。除非另有说明，公差通常为±0.1mm。封装包含一个集成透镜，用于塑造125度的视角。

5.2 极性标识

封装包含标记或物理特征（如切角）以识别阳极和阴极。组装过程中正确的极性至关重要，可防止因反向连接而损坏。

6. 焊接与组装指南

• 回流焊: 最高焊接温度为260°C。元件最多可承受2次回流焊循环。标准的无铅回流焊曲线（IPC/JEDEC J-STD-020）适用。
• 热管理: 这是首要关注点。低热阻（10°C/W）仅在焊盘连接到PCB上足够大的散热焊盘时才有效，而散热焊盘又必须连接到散热器。对于任何驱动LED接近其最大额定值的应用，强烈建议使用MCPCB或绝缘金属基板（IMS）。
• ESD预防措施: 尽管额定值为8kV HBM，仍应遵循标准的ESD处理程序（接地工作站、腕带）。
• 存储: 作为MSL等级1器件，在正常的工厂条件下无需特殊的干燥存储。

7. 包装与订购信息

7.1 编带包装

LED以防潮包装形式提供在压纹载带上。每卷包含2000片。载带尺寸确保在自动贴片组装过程中牢固固定和正确方向（极性）。提供了卷盘尺寸，以便集成到自动组装设备中。

7.2 标签说明

包装标签包含几个关键字段：

• P/N: 完整部件号（例如，ELCH07-5070J6J7294310-N8）。
• LOT NO: 制造批次的追溯代码。
• QTY: 包装内数量。
• CAT (光通量分档): 例如，J6。
• HUE (颜色分档): 例如，72943。
• REF (正向电压分档): 例如，2932。
• MSL-X: 湿度敏感等级。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

规格书列出了几种应用，可根据LED的特性进行优先排序：

1. 手机相机闪光灯/频闪灯: 高峰值脉冲电流（1500mA）和高光通量使其成为主要应用。短暂的高功率脉冲非常适合为摄影场景提供照明。
2. DV/便携式照明手电筒: 高连续输出（在适当散热时）适用于手持视频灯或手电筒。
3. 专业室内/室外照明: 包括方向指示灯（出口标志、踏步灯）、装饰照明和汽车内/外部照明。宽视角有利于区域照明。
4. TFT背光: 适用于需要高亮度的大型显示器，但需要次级光学器件来引导光线。

8.2 设计考量

• 驱动器选择: 必须使用恒流驱动器。驱动器必须能够提供所需的电流（考虑降额），并能承受所选分档的最大V_F。对于闪光应用，需要能够提供高电流脉冲的驱动器。
• 热设计: 这一点再怎么强调也不为过。计算预期功耗（V_F* I_F）。使用热阻（R_θ）和降额曲线来确定必要的散热，以使焊盘温度足够低，从而允许所需的驱动电流。对于关键设计，建议进行有限元分析（FEA）热仿真。
• 光学设计: 朗伯模式提供宽覆盖范围。对于聚焦光束（例如手电筒），将需要次级反射器或准直透镜。
• 分档一致性: 对于多个LED一起使用的应用（例如，用于视频灯的阵列），应指定严格的正向电压、光通量，尤其是颜色分档，以确保外观均匀和电流平衡。

9. 技术对比与差异化

虽然规格书中没有直接的竞争对手对比，但可以推断出此LED的关键差异化特征：

• 高脉冲电流能力: 1500mA脉冲额定值是专为相机闪光灯应用量身定制的突出特点，许多通用大功率LED并不强调这一点。
• 强大的ESD保护: 8kV HBM是高级别的保护，提高了最终用户操作和组装过程中的可靠性。
• MSL等级1: 与需要干燥包装和烘烤的更高MSL等级（3、2a等）的LED相比，简化了库存管理和组装流程。
• 明确的可靠性数据: 提及1000小时测试，并以<30%光通量衰减为标准，提供了量化的可靠性声明。
• 全面的分档: 针对电压、光通量和颜色的详细分档结构，使设计者能够为其应用选择所需的精确性能等级，从而在最终产品中实现更高的质量和一致性。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 我可以让这颗LED持续工作在1000mA吗？

答案: 除非有特殊的热管理，否则不行。1000mA额定值是在特定测试条件下给出的（50ms脉冲，T_{solder pad}=25°C）。降额曲线显示，对于连续工作（DC），最大电流要低得多——在25°C焊盘温度时约为600mA，在更高温度时更低。在1000mA下连续工作几乎肯定会超过最大结温，导致快速衰减和失效。

10.2 J6和J7光通量分档有何区别？

答案: J6分档覆盖在1000mA时200至250流明的光通量，而J7分档覆盖250至300流明。部件号中的"J6"指定了此特定器件保证的最小光通量在较低范围。对于需要最大亮度的应用，必须指定J7分档。

10.3 如何解读电压分档代码"2932"？

答案: 代码"2932"表示此分档中LED的正向电压介于2.95伏（"29"代表2.9，最后一位指定百分位）和3.25伏（"32"）之间。这使设计者能够更准确地预测功耗和所需的驱动器电压裕量。

10.4 散热器是绝对必需的吗？

答案: 是的，对于任何超过极低电流的操作都是必需的。10°C/W的热阻意味着，即使在适中的350mA和V_F为3.5V（耗散约1.23W）时，结温将比焊盘温度高12.3°C。如果没有散热器，焊盘温度将迅速上升到环境温度加上这个温差，将结温推向其极限。适当的热设计对于性能和寿命是不可妥协的。

11. 设计案例研究

场景：设计智能手机相机闪光灯模块。

1. 需求: 需要非常明亮、持续时间短的闪光。假设脉冲宽度为300ms，占空比<10%。
2. LED选择: 由于其1500mA峰值脉冲额定值和高光输出，此LED适用。
3. 驱动条件: 决定在脉冲期间以1200mA驱动。检查V_F-I_F曲线：V_F~ 4.1V。脉冲功率 = 4.92W。
4. 热检查: 脉冲很短（300ms），因此由于低占空比，平均功率较低。主要的热关注点是连续拍照期间积累的热量。手机的尺寸限制了散热。设计必须确保在拍照过程中焊盘温度不超过，例如80°C，参考降额曲线。
5. 驱动器: 选择一款紧凑、兼容锂离子电池的闪光LED驱动器IC，能够提供1200mA脉冲并具有安全定时器。
6. 光学: 使用简单的漫射器或反射器来扩散光线，避免照片中出现热点。
7. 分档: 指定严格的颜色分档（例如5770）和单一电压分档（例如3538），以确保所有制造手机中闪光颜色和驱动器性能的一致性。

12. 技术原理介绍

此LED采用一种常见且高效的方法产生白光：荧光粉转换白光.

1. 由InGaN制成的半导体芯片在电流通过时（电致发光）发出高能蓝光。
2. 部分蓝光被直接沉积在芯片上或附近的黄色（或黄色和红色）荧光粉层吸收。
3. 荧光粉通过称为光致发光的过程，将吸收的能量重新发射为较低能量的黄色（和红色）光。
4. 剩余的未被吸收的蓝光与发射的黄/红光混合，人眼感知这种混合光为白光。确切的比例决定了相关色温（CCT）——更多的蓝光导致"冷白光"（较高CCT，如6000K），而更多的黄/红光导致"暖白光"（较低CCT）。

宽视角是通过将芯片和荧光粉封装在圆顶形硅胶透镜中实现的，该透镜也提供了环境保护。

13. 行业趋势与背景

此规格书反映了大功率LED行业的几个持续趋势：

• 针对特定应用的集成度提高: 此LED并非通用组件，而是明显针对相机闪光灯和便携式照明进行了优化，高脉冲电流等规格优先于极端连续驱动额定值。这表明了向应用特定优化的转变。
• 强调可靠性与量化: 包含明确的可靠性测试标准（1000小时，<30%衰减）和详细的热降额数据，响应了市场对可预测寿命的需求，尤其是在关注保修成本的消费电子产品中。
• 用于质量保证的高级分档: 多参数分档（光通量、电压、颜色）使得最终产品具有更高的质量和一致性。这对于显示背光或建筑照明等颜色均匀性可见且重要的应用至关重要。
• 为自动化组装设计的稳健性: MSL等级1、编带包装和清晰的极性标记等特性，旨在与高速、自动化的表面贴装技术（SMT）组装线兼容，从而降低制造成本和缺陷率。
• 热管理作为首要设计约束: 热数据（R_θ、降额曲线）的突出地位强调了现代大功率LED的性能从根本上受限于散热，而不仅仅是电气或光学特性。成功的设计将LED及其散热器视为一个集成的系统。