ELCH08 LED 規格書 - 高效能白光LED - 290流明 @ 1A - 2.85-3.9V - 120°視角 - 技術文件

1. 產品概覽

呢份文件詳細說明咗一款高效能白光發光二極管（LED）元件嘅規格。呢款器件嘅特點係採用緊湊嘅封裝設計，能夠提供高亮度輸出，好適合空間有限但需要明亮照明嘅應用。佢嘅核心優勢包括喺1安培驅動電流下，典型光通量達到290流明，對應嘅光學效率約為每瓦87流明。LED內置強勁嘅ESD保護，增強咗佢喺處理同組裝過程嘅可靠性。佢完全符合RoHS指令，並採用無鉛製程生產。

1.1 目標應用

呢款LED專為廣泛嘅照明用途而設計。主要應用包括作為流動裝置同數碼影像設備嘅相機閃光燈或頻閃光源。佢亦都好適合用於一般室內照明、TFT顯示屏背光，以及各種裝飾或娛樂照明系統。此外，佢仲可以用喺汽車照明嘅內外功能，以及安全同導向照明，例如出口標誌同樓梯標記。

2. 技術參數：深入客觀解讀

以下章節根據絕對最大額定值同典型工作條件，對器件嘅關鍵技術參數進行詳細分析。

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗器件可能遭受永久損壞嘅應力極限。佢哋唔係用於正常操作嘅。

• 直流正向電流（常亮模式）： 350 mA。呢個係LED可以承受嘅最大連續正向電流。
• 峰值脈衝電流： 1500 mA。呢個高電流只可以喺特定脈衝條件下施加（最長400 ms持續時間，10%佔空比），通常用於相機閃光燈操作。
• ESD抗擾度（HBM）： 8 kV。根據JEDEC JS-001-2017（前稱JEDEC 3b）標準，器件提供高靜電放電保護，對於組裝同處理可靠性至關重要。
• 結溫（Tj）： 150 °C。半導體結嘅最高允許溫度。
• 工作及儲存溫度： -40 °C 至 +85 °C（工作），-40 °C 至 +100 °C（儲存）。
• 熱阻（Rth）： 3.4 °C/W。呢個參數表示熱量從結傳遞到周圍環境嘅效率。數值越低，表示熱性能越好。
• 功耗（脈衝模式）： 6.42 W。器件喺脈衝條件下可以耗散嘅最大功率。
• 視角（2θ1/2）： 120度 ± 5°。呢個定義咗發光強度至少為峰值強度一半嘅角度範圍，從而產生寬廣、類似朗伯體嘅發射模式。

重要注意事項：器件唔係為反向偏壓操作而設計。禁止喺最大額定值下連續操作，因為會導致性能退化同潛在故障。所有可靠性規格均喺受控熱管理下，喺1.0 cm²金屬芯印刷電路板（MCPCB）上驗證。

2.2 光電特性（Ts=25°C）

呢啲參數喺典型測試條件下（50ms脈衝，焊盤溫度25°C）測量，代表預期性能。

• 光通量（Iv）： IF=1000mA時，260 lm（最小值），300 lm（典型值）。
• 正向電壓（VF）： IF=1000mA時，2.85V（最小值），3.90V（最大值）。典型值喺呢個範圍內。
• 相關色溫（CCT）： 5500K 至 6500K，屬於冷白光或日光白色溫範圍。

3. 分級系統說明

為確保批量生產嘅一致性，LED會根據關鍵性能參數進行分級。咁樣設計師就可以選擇符合特定應用亮度、壓降同顏色要求嘅元件。

3.1 正向電壓分級

LED喺IF=1000mA時分為三個電壓級別：
- 級別 2832： VF = 2.85V 至 3.25V。
- 級別 3235： VF = 3.25V 至 3.55V。
- 級別 3539： VF = 3.55V 至 3.90V。
呢種分級有助於考慮正向電壓變化，從而設計穩定嘅驅動電路。

3.2 光通量分級

LED根據IF=1000mA時嘅光輸出進行分類：
- 級別 J7： Iv = 260 lm 至 300 lm。
- 級別 J8： Iv = 300 lm 至 330 lm。
- 級別 J9： Iv = 330 lm 至 360 lm。
咁樣可以確保最終應用中嘅亮度水平可預測。

3.3 色度（顏色）分級

白光色度由CIE 1931（x, y）色坐標定義。呢款器件嘅主要級別係5565，目標CCT範圍為5500K至6500K。呢個級別嘅特定參考點坐標為（0.3166, 0.3003），喺CIE圖上有定義嘅四邊形容差範圍。色坐標嘅測量容差為±0.01。

4. 性能曲線分析

圖形數據提供咗器件喺唔同工作條件下行為嘅深入見解。

4.1 相對光譜分佈

光譜功率分佈曲線顯示咗每個波長發射嘅光強度。對於基於藍光InGaN晶片加螢光粉塗層嘅白光LED，光譜通常具有來自晶片嘅主導藍色峰值，同埋來自螢光粉嘅更寬嘅黃色/紅色發射帶。組合輸出產生白光。峰值波長（λp）同完整光譜形狀會影響顯色指數（CRI）同感知顏色質量。

4.2 典型輻射模式

極座標輻射模式圖示咗光強度嘅空間分佈。提供嘅曲線顯示接近朗伯體模式，強度大致同視角嘅餘弦成正比。咁樣會產生寬廣、均勻嘅照明，適合一般照明同閃光燈應用。X軸同Y軸模式顯示相似，表示發射對稱。

4.3 正向電壓 vs. 正向電流（V-I曲線）

呢條曲線展示咗二極管典型嘅指數關係。正向電壓隨電流增加，但唔係線性。理解呢條曲線對於熱管理同驅動器設計至關重要，因為耗散功率（Vf * If）會產生熱量。

4.4 相對光通量 vs. 正向電流

呢個圖表顯示光輸出如何隨驅動電流變化。最初，光通量幾乎隨電流線性增加。然而，喺較高電流下，由於結溫升高同其他半導體物理效應，會出現效率下降，導致光通量嘅相對增加減少。喺建議電流以上操作會降低效率並加速老化。

4.5 CCT vs. 正向電流

呢條曲線揭示相關色溫如何隨驅動電流變化。通常，對於螢光粉轉換白光LED，喺極高電流下，由於藍光泵浦LED同螢光粉之間嘅效率變化差異，CCT可能會增加（光變得更冷/更藍）。圖表顯示喺工作電流範圍內，CCT保持相對穩定，呢個對於一致嘅顏色性能係理想嘅。

5. 機械及封裝資料

LED封裝嘅物理尺寸同結構對於PCB佈局、熱管理同光學設計至關重要。

5.1 封裝尺寸圖

規格書包含SMD（表面貼裝器件）封裝嘅詳細尺寸圖。關鍵尺寸包括總長度、寬度同高度，以及焊盤（端子）尺寸同間距。除非另有說明，公差通常為±0.1mm。呢個圖對於喺CAD軟件中創建PCB封裝（焊盤圖案）至關重要。

5.2 極性識別

封裝設有極性標記。組裝期間必須正確安裝方向，以防止反向偏壓，呢個係唔支援嘅，並且可能損壞器件。載帶上亦標示極性，以便自動貼片機使用。

6. 焊接及組裝指引

6.1 回流焊接參數

器件可以承受260°C嘅峰值焊接溫度，兼容標準無鉛回流焊曲線（例如IPC/JEDEC J-STD-020）。最大允許回流焊次數為3次。必須遵循推薦嘅溫度曲線（升溫、保溫、回流峰值同冷卻速率），以防止熱衝擊並確保可靠嘅焊點，同時唔損壞LED元件。

6.2 濕度敏感等級（MSL）

元件評級為MSL Level 1。呢個係最高級別嘅防潮等級，意味住器件喺≤ 30°C / 85%相對濕度條件下具有無限嘅車間壽命，如果喺呢啲條件下儲存，使用前唔需要烘烤。相比更高嘅MSL等級，呢個簡化咗庫存管理。

6.3 儲存條件

推薦儲存溫度範圍為-40°C至+100°C。元件應保持喺原裝防潮袋內並放入乾燥劑，直到準備使用，以維持MSL 1等級。

7. 包裝及訂購資料

7.1 包裝規格

LED以凸紋載帶包裝，捲喺捲盤上供應，呢個係自動SMD組裝嘅標準。規格書提供載帶（口袋間距、寬度等）同捲盤（直徑、軸心尺寸）嘅尺寸。標準捲盤包含2000件。載帶上標示貼片機嘅極性同進料方向。

7.2 產品標籤

捲盤同包裝上標有可追溯性同正確使用嘅關鍵信息：
- P/N： 製造商零件編號（例如，ELCH08-NF5565J7J9283910-FDH）。
- LOT NO： 生產批號，用於質量控制。
- QTY： 包裝內件數。
- CAT： 光通量級別代碼（例如，J7）。
- HUE： 顏色級別代碼（例如，5565）。
- REF： 正向電壓級別代碼（例如，2832、3235、3539）。
- MSL-X： 濕度敏感等級。

8. 應用建議

8.1 設計考慮因素

熱管理：呢個係影響LED性能同壽命嘅最關鍵因素。低熱阻（3.4°C/W）只有喺有足夠散熱嘅情況下先有效。使用具有足夠銅面積嘅PCB或專用金屬芯PCB（MCPCB）將熱量從焊盤導走。喺IF=1000mA時，基板最高溫度規定為70°C。
電流驅動：使用恆流LED驅動器，唔係恆壓源，以確保穩定嘅光輸出並防止熱失控。遵守連續（常亮）同脈衝（閃光）模式嘅絕對最大電流額定值。
光學設計：寬廣嘅120度視角適合需要廣泛覆蓋嘅應用。對於聚焦光束，需要二次光學元件（透鏡、反射器）。朗伯體發射模式簡化咗光學建模。

8.2 ESD預防措施

雖然器件具有高ESD保護（8kV HBM），但喺處理同組裝期間仍應遵循標準ESD控制措施（使用接地工作站、腕帶等），以防止累積損壞或潛在缺陷。

9. 技術比較與差異化

雖然規格書冇提供同其他特定型號嘅直接並排比較，但可以推斷呢款LED嘅關鍵差異化特點：
- 高光效：1A下87 lm/W嘅效率喺同類高功率SMD LED中具有競爭力，對於給定光輸出，可以降低能耗同熱負載。
- 高電流脈衝能力：用於閃光燈應用嘅1500mA峰值脈衝額定值係一個重要特點，能夠實現非常明亮、短暫嘅光爆發，適合相機閃光燈。
- 強勁ESD評級：8kV HBM相比許多ESD評級較低或未指定嘅LED，提供更優越嘅處理穩健性。
- 全面分級：三參數分級（光通量、電壓、顏色）允許更嚴格嘅系統性能控制，對於要求顏色同亮度一致性嘅應用有利。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q1：我可以用3.3V電源驅動呢款LED嗎？
A：唔可以直接驅動。正向電壓（Vf）喺1A時範圍為2.85V至3.90V。3.3V電源可能勉強點亮低Vf嘅單元，但無法提供適當嘅電流調節。需要恆流驅動電路。

Q2：常亮模式（350mA）同測試條件（1000mA）有咩區別？
A：常亮模式指最大連續直流電流（350mA）。1000mA規格係用於脈衝操作（例如，50ms脈衝），通常用於性能基準測試同閃光燈應用。喺1000mA下連續操作會超出最大額定值並導致故障。

Q3：點樣理解光通量級別J7、J8、J9？
A：呢啲係亮度級別。如果你嘅設計需要至少300流明，你必須選擇J8或J9級別。使用J7級別可能會導致單元低於你所需嘅亮度。訂購時請指定所需級別。

Q4：需要散熱器嗎？
A：絕對需要。喺1A脈衝下，功耗可高達近4W（3.9V * 1A）。如果冇適當散熱，結溫會迅速超過其極限，導致光通量快速衰減、顏色偏移同災難性故障。

11. 實際用例示例

場景：設計手機相機閃光燈
1. 驅動器選擇：選擇一款緊湊、高效嘅開關模式恆流驅動器IC，能夠提供1500mA脈衝，並對脈衝寬度（例如，~400ms）同佔空比（<10%）有嚴格控制。
2. PCB佈局：將LED放置喺專用散熱焊盤上，並連接到大面積銅箔或內部接地層。喺焊盤下方使用多個過孔將熱量傳導到其他層。將驅動器IC靠近放置，以最小化走線電感。
3. 光學集成：喺LED上方放置一個簡單嘅塑膠透鏡或導光板，以擴散光線並消除熱點，確保相機場景嘅均勻照明。LED嘅寬視角有助於呢種擴散。
4. 元件選擇：為確保數百萬部手機嘅閃光燈顏色同亮度一致，請指定嚴格嘅級別：例如，顏色級別5565，光通量級別J8或J9，以及特定電壓級別，以簡化驅動器設計。

12. 工作原理簡介

呢款係螢光粉轉換白光LED。核心係一個由氮化銦鎵（InGaN）製成嘅半導體晶片，當施加正向電壓時，電子同空穴喺晶片嘅帶隙中復合，發出藍光。呢啲藍光部分被塗覆喺晶片上嘅一層摻鈰釔鋁石榴石（YAG:Ce）螢光粉吸收。螢光粉將部分藍色光子下轉換為黃色光譜中嘅更長波長。剩餘藍光同轉換後黃光嘅混合物被人眼感知為白光。藍光同黃光發射嘅比例決定相關色溫（CCT）。

13. 技術趨勢

白光LED嘅發展遵循幾個關鍵軌跡：
- 提高效率（lm/W）：藍光晶片內部量子效率、封裝光提取效率同螢光粉轉換效率嘅持續改進推動效能更高，降低能耗。
- 改善顏色質量：超越簡單嘅藍光+YAG系統，轉向多螢光粉或紫光泵浦系統，以實現更高顯色指數（CRI）同更一致嘅角度顏色均勻性（Angular Color Uniformity）。
- 更高功率密度及小型化：正如呢款器件所示，趨勢係將更多流明塞入更細嘅封裝中，需要更好嘅熱管理解決方案，例如先進基板同封裝材料。
- 增強可靠性：材料（螢光粉、封裝材料）同封裝技術嘅改進持續延長操作壽命同光通量維持率（L70、L90評級）。
- 智能及集成解決方案：市場上集成驅動器、傳感器或通信功能（Li-Fi）嘅LED正在增長，雖然呢份規格書描述嘅係一個分立嘅傳統元件。