目錄
1. 產品概覽
EL4XXA-G 系列係採用 4-pin DIP 封裝嘅單極常開 (Form A) 固態繼電器 (SSR)。呢啲器件利用 AlGaAs 紅外線 LED 光學耦合到一個由光電二極管陣列同 MOSFET 組成嘅高壓輸出檢測電路。呢個設計提供咗等同於 1 Form A 機電繼電器 (EMR) 嘅固態方案，具有壽命更長、操作靜音、以及抵抗機械衝擊同振動等優點。該系列提供表面貼裝 (SMD) 選項，並符合無鹵素同 RoHS 標準。
1.1 核心優勢
- 高隔離度：輸入同輸出之間提供 5000 Vrms 隔離，增強控制電路嘅安全性同抗噪能力。
- 低驅動電流：具有低 LED 導通電流（典型值 3-5mA），使其兼容低功耗微控制器輸出。
- 寬電壓範圍：該系列涵蓋 60V (EL406A) 至 600V (EL460A) 嘅輸出耐壓，適用於各種 AC/DC 負載開關應用。
- 強勁合規性：無鹵素結構，並符合主要國際安全標準，包括 UL 1577、UL 508、VDE 同 CQC。
- 寬溫度範圍：可在 -40°C 至 +85°C 範圍內可靠工作，適合工業同惡劣環境。
1.2 目標應用
呢啲 SSR 專為需要可靠、隔離開關嘅應用而設計。典型用例包括：
- 電信設備：信號路由同線路卡開關。
- 測試與測量儀器：自動測試設備 (ATE) 信號開關。
- 工廠自動化 (FA) 與辦公室自動化 (OA)：傳感器、電磁閥同小型電機嘅控制。
- 工業控制系統：PLC 輸出模組、過程控制介面。
- 安全系統：警報面板開關同門禁控制。
2. 技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
下表總結咗為防止器件永久損壞而唔可以超過嘅關鍵極限值。呢啲唔係工作條件。
- 輸入 (LED 側)：最大正向電流 (IF) 為 50mA DC，脈衝條件下（0.1% 佔空比）峰值正向電流 (IFP) 為 1A。最大反向電壓 (VR) 為 5V。
- 輸出 (開關側)：擊穿電壓 (VL) 定義咗輸出 MOSFET 可以阻斷嘅最大電壓。佢因型號而異：EL406A (60V)、EL425A (250V)、EL440A (400V)、EL460A (600V)。連續負載電流 (IL) 額定值隨電壓額定值增加而降低，從 EL406A 嘅 550mA 到 EL460A 嘅 50mA，反映咗電壓處理能力同導通電阻之間嘅權衡。
- 隔離與熱性能：隔離電壓 (Viso) 為 5000 Vrms。器件可儲存於 -40°C 至 +125°C，工作於 -40°C 至 +85°C。焊接溫度額定值為 260°C 持續 10 秒。
2.2 電光特性
呢啲參數定義咗器件喺典型工作條件下 (TA=25°C) 嘅性能。
- 輸入特性：正向電壓 (VF) 喺 IF=10mA 時典型值為 1.18V，最大值為 1.5V。呢個低 VF 有助於降低驅動功率需求。
- 輸出特性 (關鍵區分點)：導通電阻 (Rd(ON)) 係影響開關功耗同壓降嘅關鍵參數。佢喺整個系列中差異顯著：
- EL406A：典型值 0.7Ω，最大值 2.5Ω
- EL425A：典型值 6.5Ω，最大值 15Ω
- EL440A：典型值 20Ω，最大值 30Ω
- EL460A：典型值 40Ω，最大值 70Ω
- 開關速度：由於光電柵極充電機制，導通時間 (Ton) 相對較慢（典型值 1.4ms，最大值 3ms）。關斷時間 (Toff) 非常快（典型值 0.05ms，最大值 0.5ms）。呢種不對稱性對於時序敏感嘅應用非常重要。
- 傳輸特性：LED 導通電流 (IF(on)) 係完全開啟輸出 MOSFET 所需嘅最小電流，典型值為 3-5mA。關斷電流 (IF(off)) 係保證輸出關斷嘅最大電流，典型值為 0.4mA。呢個定義咗輸入控制邏輯閾值。
3. 性能曲線分析
雖然文本中未提供具體圖形數據，但規格書參考咗典型電光特性曲線。根據參數，可以推斷出關鍵關係：
- 導通電阻 vs. 溫度：MOSFET 嘅 Rd(ON) 具有正溫度係數。佢會隨結溫升高而增加，導致高溫下導通損耗更高。適當嘅熱設計至關重要，尤其係對於額定電流較高嘅型號 (EL406A)。
- LED 正向電壓 vs. 電流：VF 與 IF 曲線係 AlGaAs LED 嘅標準曲線。建議使用恆定電流（例如 10mA）驅動 LED，以實現跨溫度變化嘅穩定工作。
- 輸出漏電流 vs. 電壓：斷態漏電流 (Ileak) 喺全額定電壓下規定最大值為 1μA。呢個參數對於需要極高斷態阻抗嘅應用至關重要。
4. 機械與封裝資訊
4.1 封裝尺寸與類型
該系列提供三種主要引腳形式選項，以適應不同 PCB 組裝工藝：
- 標準 DIP 型：通孔封裝，排距為 0.1 英寸 (2.54mm)，適用於傳統波峰焊或手工焊接。
- M 選項型：通孔封裝，具有更寬嘅引腳彎曲，提供 0.4 英寸 (10.16mm) 排距，適用於需要更大爬電距離或特定 PCB 佈局需求嘅應用。
- S1 選項型：表面貼裝器件 (SMD) 引腳形式，外形低矮。此選項對於自動貼片組裝同高密度 PCB 設計至關重要。
4.2 極性識別與標記
引腳配置定義清晰：
- 引腳 1：LED 陽極 (+)
- 引腳 2：LED 陰極 (-)
- 引腳 3 同 4：MOSFET 漏極端子（輸出開關）。通常喺 PCB 上將佢哋連接埋一齊以處理負載電流。
器件頂部標有代碼：EL [零件編號] G YWWV.
例如："EL 460A G YWWV" 表示 EL460A，無鹵素 (G)，生產年份 (Y) 同週數 (WW)，以及 VDE 選項 (V)。
4.3 推薦 SMD 焊盤佈局
對於 S1（表面貼裝）選項，推薦使用特定焊盤佈局以確保可靠焊接同機械強度。尺寸確保回流焊期間形成適當嘅焊角同熱緩解。
5. 焊接與組裝指引
- 回流焊接 (S1 選項)：器件額定峰值焊接溫度為 260°C 持續 10 秒。適用標準無鉛回流焊曲線 (IPC/JEDEC J-STD-020)。確保曲線唔超過最高溫度或峰值溫度時間。
- 波峰焊接 (DIP 同 M 選項)：可使用標準波峰焊接工藝。建議預熱以減少熱衝擊。
- 手工焊接：使用溫控烙鐵。限制接觸時間以防止過多熱量傳遞到封裝。
- 清洗：兼容大多數常用助焊劑清洗工藝。如果使用強力溶劑，請驗證兼容性。
- 儲存：喺指定溫度範圍內 (-40°C 至 +125°C) 嘅乾燥、防靜電環境中儲存。對於長期儲存，請遵循濕度敏感等級 (MSL) 指引，通常對 SMD 部件使用乾燥包裝。
6. 包裝與訂購資訊
6.1 型號編碼系統
零件編號遵循以下格式：EL4XXA(Y)(Z)-VG
- XX：零件編號 (06, 25, 40, 60)，定義輸出電壓/電流額定值。
- Y：引腳形式選項 (S1 表示表面貼裝，空白表示標準 DIP)。
- Z：編帶與捲盤選項 (TA, TB, TU, TD，或空白表示管裝)。
- V：表示 VDE 安全認證選項。
- G：表示無鹵素結構。
6.2 包裝規格
- 管裝：標準 DIP 同 M 選項型以每管 100 件供應。
- 編帶與捲盤 (S1 選項)：提供不同捲盤類型：
- TA, TB：每捲 1000 件。
- TU, TD：每捲 1500 件。
7. 應用設計考量
7.1 輸入電路設計
使用恆流源或帶串聯限流電阻嘅電壓源驅動輸入 LED。使用以下公式計算電阻值：R = (Vcc - VF) / IF，其中 VF 典型值為 1.18V-1.5V，IF 選擇喺 5mA 至 20mA 之間以獲得最佳速度同可靠性。確保驅動電路能夠提供至少最小 IF(on)（最大值 5mA）以保證完全開啟輸出。由於內置 5V 反向電壓額定值，LED 兩端嘅反向保護二極管並非嚴格必需，但可以喺嘈雜環境中添加以增強穩健性。
7.2 輸出電路設計
電壓選擇：根據負載嘅峰值電壓（DC 或 AC，包括任何瞬變或浪湧）選擇型號 (EL406A, 425A, 440A, 460A)。建議安全降額 20-30%。
電流與功耗：關鍵設計限制係功耗同熱量。SSR 中嘅功耗 (Pdiss) 計算為：Pdiss = (IL^2 * Rd(ON)) + (IF * VF)。第一項佔主導地位。例如，以最大 550mA 負載電流運行 EL406A，典型 Rd(ON) 為 0.7Ω，會產生約 212mW 熱量。確保總功耗（Pout 最大值 500mW）唔超過，並且 PCB 提供足夠嘅熱緩解，尤其係對於較高電流嘅型號。
感性/容性負載：當開關感性負載（繼電器、電磁閥、電機）時，使用緩衝電路（RC 網絡）或跨負載嘅續流二極管來抑制可能超過器件 VL 額定值嘅電壓尖峰。對於容性負載，考慮浪湧電流限制。
7.3 熱管理
SSR 無內置散熱器。熱量通過引腳傳導出去。喺 PCB 焊盤上使用足夠嘅銅面積，尤其係引腳 3 同 4（輸出），以充當散熱器。對於高環境溫度或連續高電流工作，監控器件溫度以確保其保持喺工作範圍內。導通電阻會隨溫度升高而增加，產生自限效應，但同時也會降低性能。
8. 技術比較與選型指南
EL4XXA-G 系列提供清晰嘅權衡矩陣：
- EL406A (60V, 550mA)：係低壓、較高電流 DC 開關（例如 12V/24V 系統、電池供電設備）嘅最佳選擇，其中低壓降同低功耗至關重要。具有最低嘅 Rd(ON)。
- EL425A (250V, 150mA) 同 EL440A (400V, 120mA)：適用於主流 AC 線路電壓應用（120VAC, 240VAC），開關指示燈、小型電磁閥等小負載，或作為較大接觸器嘅先導器件。EL440A 為 240VAC 系統提供額外餘量。
- EL460A (600V, 50mA)：專為高壓工業應用或具有顯著電壓瞬變嘅情況而設計。適用於高壓環境中開關信號或極低功率負載。
與機電繼電器 (EMR) 比較：呢啲 SSR 無活動部件，因此無觸點彈跳、電弧或與循環次數相關嘅磨損機制。佢哋操作靜音且不受振動影響。然而，佢哋具有固有導通電阻導致發熱同壓降，並且通常比類似 EMR 具有更低嘅電流額定值同更高嘅每安培成本。
與其他 SSR 比較：光電 MOSFET 耦合方案提供非常高嘅隔離度同乾淨嘅開關，而無需輸出側外部偏置電源（與光電晶體管或光電雙向可控矽耦合器不同）。導通速度比其他一些光電 MOSFET 慢，但對於大多數控制應用已經足夠。
9. 常見問題 (FAQ)
Q1：我可以用呢個 SSR 直接開關 AC 負載嗎？
A1：可以，但有重要注意事項。輸出係一對 MOSFET。大多數 MOSFET 具有固有嘅體二極管。喺標準配置中，呢個 SSR 喺關斷時可以阻斷任一極性嘅電壓，但喺導通時只能單向導通電流（類似二極管）。對於真正嘅 AC 負載開關，需要將兩個器件配置成反向串聯（背對背）。有些 SSR 內部具有此配置，但 EL4XXA-G 規格書顯示單個 MOSFET 示意圖，表明其用於 DC 或單向開關。請驗證特定型號對您 AC 應用嘅能力。
Q2：點解導通時間比關斷時間慢咁多？
A2：導通時間受光電二極管陣列產生足夠電流為輸出 MOSFET 柵極電容充電至其閾值電壓嘅速度限制。呢個係一個相對較慢、電流受限嘅過程。關斷速度快，因為佢只需要通過內部電路放電柵極，可以快速完成。
Q3：點樣理解脈衝負載電流額定值？
A3：脈衝負載電流 (ILPeak) 係一個更高嘅電流，可以喺極短時間內（100ms，單脈衝）處理。呢個對於處理燈或電機嘅浪湧電流很有用。唔好將此額定值用於連續或重複脈衝操作。對於重複脈衝，平均功耗必須保持喺 Pout 限制內。
Q4：需要外部散熱器嗎？
A4：通常喺額定條件下，DIP 封裝唔需要。主要散熱器係 PCB 銅箔。對於以最大負載電流連續工作，尤其係 EL406A，確保 PCB 有足夠嘅銅面積（例如幾平方厘米）連接到輸出引腳以散熱。喺狹小空間或高環境溫度下，建議進行熱分析。
10. 設計實例分析
場景：為需要開關 24VDC 感性負載（小型電磁閥）、穩態電流為 200mA 嘅 PLC 設計一個數字 I/O 模組。環境係工業嘈雜環境。
元件選擇：選擇 EL406A，因為其 60V 額定值（遠高於 24VDC）同低導通電阻。喺 200mA 時，典型壓降僅為 200mA * 0.7Ω = 0.14V，功耗為 (0.2^2)*0.7 = 0.028W，可以忽略不計。
輸入電路：PLC 嘅數字輸出為 24VDC。計算串聯電阻：R = (24V - 1.3V) / 0.01A = 2270Ω。選擇標準 2.2kΩ 電阻，提供 IF ≈ 10.3mA，安全高於最大 IF(on) 5mA。
輸出電路：直接喺電磁閥線圈兩端放置一個續流二極管 (1N4007)，以鉗位感性反衝電壓並保護 EL406A 嘅輸出。二極管陰極連接正電源，陽極連接 SSR 輸出/負載連接點。
PCB 佈局：引腳 3 同 4 連接到 PCB 上嘅大面積銅箔以幫助散熱，儘管本例中產生嘅熱量極少。輸入同輸出走線保持分開以維持良好隔離。
與小型機電繼電器相比，呢個設計提供咗一個穩健、長壽命同靜音嘅開關解決方案。
11. 工作原理
EL4XXA-G 基於光學隔離同光電驅動原理工作。當正向電流施加到輸入 AlGaAs 紅外線 LED 時，佢會發光。呢啲光被輸出側嘅光電二極管陣列檢測到。該陣列受光照時會產生一個小電壓（光電效應）。呢個產生嘅電壓直接施加到一個或多個功率 MOSFET 嘅柵極，開啟佢哋並喺輸出引腳（3 同 4）之間創建一個低電阻路徑。當移除 LED 電流時，光停止，光電電壓消失，MOSFET 柵極放電，輸出關斷。呢個機制喺低壓控制電路同高壓負載電路之間提供完全嘅電氣隔離，因為只有光穿過隔離屏障。
12. 技術趨勢
固態繼電器繼續朝幾個與 EL4XXA-G 技術相關嘅關鍵方向發展：
- 更低導通電阻 (Rd(ON))：MOSFET 同封裝技術嘅進步正穩步降低特定電壓額定值同封裝尺寸下嘅 Rd(ON)，從而實現更小佔位面積內更高電流開關同更低損耗。
- 更高集成度：趨勢包括將輸入側驅動器（恆流源、邏輯電平轉換器）同輸出側保護功能（過壓鉗位、過溫關斷）集成到 SSR 封裝中，簡化外部電路。
- 改善熱性能：具有裸露散熱焊盤（例如帶底部焊盤嘅 DIP 封裝）嘅新封裝設計允許更高效地將熱量傳遞到 PCB，顯著提高相同晶片嘅連續電流額定值。
- 更寬電壓範圍：能夠阻斷更高電壓（1kV+）嘅器件喺緊湊封裝中變得越來越普遍，由可再生能源同電動汽車應用推動。
- 關注安全與合規：正如 EL4XXA-G 一樣，越來越強調滿足最新國際安全標準（UL、VDE、CQC）、環境法規（無鹵素、RoHS）以及汽車級可靠性認證。
EL4XXA-G 系列代表咗光電 MOSFET SSR 技術嘅成熟可靠實現，非常適合需要安全、隔離同可靠中低功率開關嘅廣泛工業同商業控制應用。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 點解重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出嘅光通量，越高越慳電。 | 直接決定燈具嘅能效等級同電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出嘅總光量，俗稱"光亮度"。 | 決定燈具夠唔夠光。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），例如120° | 光強降至一半時嘅角度，決定光束闊窄。 | 影響光照範圍同均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），例如2700K/6500K | 光嘅顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氣氛同適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色嘅能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，例如"5-step" | 顏色一致性嘅量化指標，步數越細顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色冇差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（納米），例如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應嘅波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED嘅色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出嘅光喺各波長嘅強度分佈。 | 影響顯色性同顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需嘅最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光嘅電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度同壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受嘅峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度同佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受嘅最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從芯片傳到焊點嘅阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），例如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED芯片內部嘅實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED嘅"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（例如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度嘅百分比。 | 表徵長期使用後嘅亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色嘅變化程度。 | 影響照明場景嘅顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致嘅封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護芯片並提供光學、熱學介面嘅外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 芯片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 芯片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、硅酸鹽、氮化物 | 覆蓋喺藍光芯片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 唔同螢光粉影響光效、色溫同顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面嘅光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度同配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼例如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼例如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落喺極細範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應嘅坐標範圍。 | 滿足唔同場景嘅色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 喺恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下嘅壽命。 | 提供科學嘅壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認嘅測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（例如鉛、汞）。 | 進入國際市場嘅准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品嘅能效同性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |