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EHP-C04 LED 規格書 - 高功率白光LED - 160流明 @ 1000毫安 - 5700K色溫 - 2.04x1.64毫米封裝 - 粵語技術文件

EHP-C04高功率白光LED完整技術規格書。特點包括160流明光通量、5700K色溫、8KV靜電保護,以及緊湊嘅2.04x1.64毫米封裝。適用於相機閃光燈、照明及背光應用。
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PDF文件封面 - EHP-C04 LED 規格書 - 高功率白光LED - 160流明 @ 1000毫安 - 5700K色溫 - 2.04x1.64毫米封裝 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

EHP-C04/NT01A-P01/TR係一款專為高要求照明應用而設計嘅高功率、表面貼裝白光LED。佢採用InGaN晶片技術產生白光,喺高光輸出同緊湊外形之間取得平衡。呢款器件被歸類為量產級別,表明佢適合大規模製造,成熟可靠。

呢款LED嘅核心價值在於佢喺細小封裝內實現高效率。佢專為空間有限但需要高光輸出嘅應用而設計。器件內置靜電放電(ESD)保護,增強咗處理同組裝過程嘅穩健性。

1.1 主要特點同應用

呢款LED擁有幾個定義其性能範圍嘅主要特點。當正向電流為1000毫安時,佢提供典型160流明嘅光通量。喺呢個驅動電流下,典型相關色溫(CCT)為5700開爾文,屬於冷白光光譜。喺相同條件下,其光效為每瓦45流明。

從可靠性角度睇,佢提供高達8KV(人體模型)嘅ESD保護,並且濕度敏感等級(MSL)為第1級,意味住喺≤30°C/85% RH條件下有無限嘅車間壽命,並且喺標準條件下進行回流焊前無需烘烤。器件亦符合RoHS標準,係無鉛嘅。

生產嘅主要分組參數係總光通量同色度座標,確保光學性能嘅一致性。

目標應用:

2. 絕對最大額定值同熱特性

理解絕對最大額定值對於確保可靠運行同防止LED永久損壞至關重要。所有額定值均喺焊盤溫度(T焊盤)為25°C時指定。

2.1 電氣同熱極限

直流正向電流(IF):最大連續直流電流為350毫安。超過呢個限制有過熱同加速老化嘅風險。

峰值脈衝電流(I脈衝):對於脈衝操作,喺特定條件下允許1500毫安嘅峰值電流:脈衝寬度為400毫秒開同3600毫秒關。對於更短嘅脈衝,規格書規定峰值脈衝電流嘅最大持續時間為50毫秒,最大佔空比為10%。呢點對於閃光燈應用尤其重要。

功耗(Pd):喺脈衝模式下,最大允許功耗為6.5瓦。呢個額定值同熱管理密切相關。

結溫(TJ):半導體結嘅最高允許溫度為125°C。當接近或超過呢個溫度時,器件嘅壽命同性能會顯著下降。

熱阻(Rθ):從結到引腳嘅熱阻指定為10 °C/W。呢個參數對於根據功耗(Pd= VF* IF)計算結溫升至關重要。需要有效嘅散熱以保持TJ喺安全範圍內,特別係喺較高電流時。

工作同儲存溫度:器件可以喺-40°C至+85°C嘅環境溫度下工作,並可以喺-40°C至+110°C嘅溫度下儲存。

焊接:LED可以承受最高260°C嘅焊接溫度,並且最多可承受2次回流焊循環,呢個係SMD元件嘅標準。

2.2 關鍵設計注意事項

規格書包含幾個重要警告:

3. 電光特性

呢啲特性定義咗LED喺正常工作條件下嘅預期性能,喺T焊盤= 25°C下測量,通常喺50毫秒脈衝條件下進行,以最小化自熱效應。

3.1 關鍵性能參數

光通量(Фv):光輸出。最小值為140流明,典型值為160流明,摘要表中無指定最大值。測量公差為±10%。

正向電壓(VF):LED喺指定電流下嘅壓降。喺IF=1000毫安時,VF最小值為2.95V,最大值為4.35V,測量公差為±0.1V。主要表中無說明典型值,但喺分檔範圍內定義。

相關色溫(CCT):範圍從4500K到7000K,喺1000毫安時典型值為5700K。

視角(2θ1/2):發光強度為峰值一半時嘅全角為120度,公差為±5度。輻射模式為朗伯型,意味住強度隨視角嘅餘弦值下降。

4. 分檔系統說明

為咗管理生產差異並允許設計師選擇性能一致嘅LED,器件根據關鍵參數進行分檔。

4.1 正向電壓(VF)分檔

LED喺IF=1000毫安時分為五個電壓檔:

- 檔位2932:2.95V 至 3.25V

- 檔位3235:3.25V 至 3.55V

- 檔位3538:3.55V 至 3.85V

- 檔位3841:3.85V 至 4.15V

- 檔位4143:4.15V 至 4.35V

呢樣可以喺多個LED串聯使用時實現更好嘅電流匹配,或者用於預測電源要求。

4.2 光通量分檔

光輸出喺IF=1000毫安時分為三類:

- 檔位J3:140流明 至 160流明

- 檔位J4:160流明 至 180流明

- 檔位J5:180流明 至 200流明

呢樣有助於喺陣列或應用中實現均勻亮度。

4.3 顏色(白光)分檔

色度座標(CIE x, y)根據其目標CCT同色度圖上嘅四邊形區域分為三個主要檔位:

1. 顏色檔位 (1) - 4550K:目標4500K-5000K。由座標 (0.3738, 0.4378), (0.3524, 0.4061), (0.3440, 0.3420), (0.3620, 0.3720) 定義。

2. 顏色檔位 (2) - 5057K:目標5000K-5700K。由座標 (0.3300, 0.3200), (0.3300, 0.3730), (0.3440, 0.3420), (0.3524, 0.4061) 定義。

3. 顏色檔位 (3) - 5770K:目標5700K-7000K。由座標 (0.3030, 0.3330), (0.3300, 0.3730), (0.3300, 0.3200), (0.3110, 0.2920) 定義。

色度座標測量容差為±0.01。檔位喺IF= 1000毫安、50毫秒脈衝操作下定義。

5. 性能曲線分析

規格書提供咗幾張圖表說明性能趨勢,所有測試均喺使用1.0x1.0 平方厘米MCPCB嘅優越熱管理下進行。

5.1 光譜分佈

相對光譜分佈曲線顯示咗螢光粉轉換白光LED特有嘅寬發射光譜,喺藍色區域(來自InGaN晶片)有一個峰值,喺黃綠色區域(來自螢光粉)有一個更寬嘅峰值。呢種組合產生白光。

5.2 正向電壓 vs. 電流

呢條曲線顯示正向電壓(VF)同正向電流(IF)之間嘅非線性關係。VF隨IF增加而增加,但增加速率並非線性。呢張圖對於驅動器設計至關重要,尤其係對於恆流驅動器。

5.3 光通量 vs. 電流

相對光通量曲線表明,光輸出喺較低電流時隨電流超線性增加,但喺極高電流時由於效率下降同熱效應趨向於變得更線性甚至次線性。呢點突顯咗熱管理對於保持效率嘅重要性。

5.4 色溫 vs. 電流

相關色溫(CCT)vs. 正向電流圖顯示色溫如何隨驅動電流變化。通常,CCT可能隨電流增加而增加(光變得更冷),呢係由於螢光粉轉換效率相對於藍色晶粒發射嘅變化。

5.5 正向電流降額曲線

呢張係可靠設計中最關鍵嘅圖表之一。佢顯示最大允許正向電流作為焊盤溫度嘅函數。隨著焊盤溫度升高,最大安全電流顯著下降。例如,喺焊盤溫度為100°C時,最大允許連續電流降額到大約100毫安,以保持結溫低於125°C。呢條曲線要求高電流操作時必須有有效嘅散熱。

6. 機械同封裝信息

6.1 封裝尺寸

LED採用緊湊嘅表面貼裝封裝。圖紙中嘅關鍵尺寸包括:

- 整體封裝尺寸:長度約2.04毫米,寬度約1.64毫米。

- 標示咗晶片位置同光學中心。

- 陽極同陰極焊盤清晰標記,以便識別極性。

- 尺寸單位為毫米,除非另有說明,標準公差為±0.1毫米。

頂視圖顯示咗陽極同陰極焊盤,呢啲對於正確嘅PCB佈局同焊接至關重要。光學中心偏離幾何中心,呢點對於相機閃光燈等應用中嘅精確光學設計可能很重要。

7. 焊接、組裝同處理指南

7.1 濕度敏感性同回流焊

作為MSL第1級器件,佢喺≤30°C/85% RH條件下有無限車間壽命。如果需要,回流焊嘅標準浸泡條件為85°C/85% RH下168小時(+5/-0)。器件可以承受標準回流焊曲線下最高260°C嘅峰值焊接溫度,並且最多可承受2次回流焊循環。

7.2 儲存同處理

應喺指定嘅-40°C至+110°C溫度範圍內儲存。儘管有8KV ESD保護,處理期間仍應遵守標準ESD預防措施,以防止潛在嘅潛在損壞。

8. 包裝同訂購信息

8.1 標籤說明

包裝標籤包含幾個對於可追溯性同選擇至關重要嘅代碼:

- CPN:客戶產品編號。

- P/N:製造商產品編號(例如,EHP-C04/NT01A-P01/TR)。

- LOT NO:製造批次號,用於追溯。

- QTY:包裝內器件數量。

- CAT:光通量(亮度)檔位代碼(例如,J3, J4, J5)。

- HUE:顏色檔位代碼(例如,1, 2, 3)。

- REF:正向電壓檔位代碼(例如,2932, 3235)。

- MSL-X:濕度敏感等級。

9. 應用設計考慮因素

9.1 熱管理

呢個係可靠運行同性能嘅單一最關鍵因素。降額曲線清楚顯示保持焊盤溫度低嘅必要性。設計師必須:

1. 使用具有足夠導熱性嘅PCB(例如,對於閃光燈等高電流應用,使用MCPCB,如同可靠性測試中使用嘅一樣)。

2. 確保從LED焊盤到散熱器或環境嘅低熱阻路徑。

3. 考慮工作環境溫度。

4. 對於脈衝操作(如相機閃光燈),系統嘅熱質量同佔空比將決定平均溫升。

9.2 電氣驅動

LED必須由恆流源驅動,唔係恆壓源,以確保穩定嘅光輸出並防止熱失控。驅動器應設計為:

- 提供所需電流(例如,1000毫安以獲得全亮度)。

- 適應正向電壓檔位範圍(2.95V至4.35V),以確保所有器件嘅正確電流調節。

- 對於閃光燈應用,提供高峰值電流(喺指定脈衝條件下高達1500毫安),並適當控制脈衝寬度同佔空比。

9.3 光學集成

朗伯輻射模式同120度視角使其適合需要寬廣照明嘅應用。對於聚焦光束(例如,電筒),將需要二次光學元件(透鏡或反射器)。精確光學對準時必須考慮光學中心偏離封裝幾何中心嘅情況。

10. 比較同選擇指引

選擇呢款LED時,請將其關鍵參數同應用要求進行比較:

- 光通量同效率:1安培下160流明同每瓦45流明,對於其封裝尺寸同規格書年代具有競爭力。較新嘅LED可能提供更高光效。

- 色溫:典型5700K CCT係標準冷白光。提供從4500K到7000K嘅檔位提供靈活性。

- 封裝尺寸:2.04x1.64毫米嘅佔位面積緊湊,適合手機等空間受限嘅設計。

- 驅動電流:其性能喺1000毫安下表徵,呢個係高功率閃光LED嘅常見驅動電流。能夠處理1500毫安脈衝係閃光燈應用相對於僅額定較低電流嘅LED嘅關鍵優勢。

- 熱性能:10 °C/W嘅結到引腳熱阻需要謹慎嘅熱設計。將呢個值同替代品進行比較;較低嘅數值表示封裝更好咁傳遞熱量。

11. 常見問題(基於技術參數)

問:我可以用3.3V電源驅動呢款LED嗎?

答:取決於你特定LED嘅正向電壓檔位同所需電流。對於1000毫安驅動,VF範圍從2.95V到4.35V。3.3V電源僅適用於較低VF檔位(例如,2932)嘅LED,並且需要非常低壓差嘅恆流驅動器。使用帶電流調節器嘅較高電壓電源(例如,5V)更可靠。

問:如何喺我嘅應用中達到額定嘅160流明?

答:你必須喺1000毫安直流或等效脈衝電流下驅動LED,同時保持焊盤溫度喺或接近25°C。喺實際應用中,如果環境溫度較高且散熱有限,由於熱降額同效率下降,光輸出會較低。

問:1000毫安同1500毫安測試條件有咩唔同?

答:1000毫安條件用於表徵典型性能(光通量、VF、CCT)。1500毫安額定值適用於短持續時間脈衝(最大50毫秒,10%佔空比),呢個係相機閃光燈操作嘅典型情況。可靠性測試以不同方式進行:1500毫安測試使用MCPCB以獲得更好冷卻,而1000毫安測試使用FR4。

問:點解視角公差係±5度?

答:呢個公差考慮咗製造過程中晶片放置、螢光粉塗層同透鏡幾何形狀嘅微小變化,呢啲變化可能會輕微改變輻射模式。

12. 設計同使用案例示例

12.1 手機相機閃光燈

場景:為智能手機相機設計單LED閃光燈。

實施:

1. 驅動電路:使用專用LED閃光燈驅動器IC,能夠提供1500毫安脈衝,並嚴格控制脈衝寬度(例如,靜態照片輔助光最大400毫秒)。驅動器應具有高壓升壓轉換器以產生足夠電壓(例如,>5V)以覆蓋最高VF bin.

2. 熱管理:LED應安裝喺PCB上嘅專用散熱焊盤上,連接到內部接地層或金屬中框以散熱。閃光燈佔空比必須由軟件限制,以防止過熱。

3. 光學:喺LED上方放置塑料透鏡或導光板以擴散光線並減少熱點,使偏置嘅光學中心同透鏡軸對齊。

12.2 便攜式視頻燈

場景:用於數碼攝錄機嘅常亮電筒燈。

實施:

1. 驅動電路:將恆流驅動器設置為350毫安(最大直流額定值)或更低,以優先考慮效率同壽命。可以使用簡單嘅線性穩壓器或開關轉換器。

2. 熱管理:將小型鋁散熱片連接到LED後面嘅PCB區域。外殼必須允許一定嘅空氣流通。

3. 光學:淺反射器或磨砂透鏡創造出適合視頻照明嘅寬闊、均勻泛光光束。

13. 技術原理

EHP-C04係一款螢光粉轉換白光LED。基本原理涉及一個由氮化銦鎵(InGaN)製成嘅半導體晶片,當電流通過時會發出藍光(電致發光)。呢啲藍光部分被塗覆喺晶片上嘅摻鈰釔鋁石榴石(YAG:Ce)螢光粉層吸收。螢光粉將部分藍色光子下轉換為更長波長,主要喺黃色區域。剩餘藍光同發出黃光嘅混合物被人眼感知為白光。藍光同黃光發射嘅確切比例,由螢光粉成分同厚度控制,決定相關色溫(CCT)。緊湊封裝集成咗晶粒、螢光粉同塑造初始輻射模式嘅初級矽膠透鏡。

14. 行業背景同趨勢

呢份發佈日期為2015年嘅規格書,代表咗成熟一代嘅高功率白光LED。當時,1安培驅動電流下每瓦45流明嘅光效對於其封裝類別具有競爭力。自此以來,設計師喺為新設計評估呢款器件時應考慮嘅關鍵行業趨勢包括:

- 光效提高:現代高功率白光LED可以超過150-200流明/瓦,顯著降低相同光輸出下嘅功耗同熱負載。

- 色彩質量改善:較新嘅LED通常提供更高嘅顯色指數(CRI)值同更一致嘅色點控制。

- 先進封裝:趨勢包括無引線框架嘅晶片級封裝(CSP),可以提供更好嘅熱性能同更細嘅尺寸。此外,專為更高電流密度同更好光提取而設計嘅封裝。

- 集成解決方案:對於相機閃光燈等應用,LED越來越多地同驅動器、傳感器同光學元件集成到完整模組中。

- 可靠性同壽命:雖然呢款LED保證1000小時後流明衰減少於30%,但較新產品通常喺特定條件下引用L70或L90壽命(光輸出降至初始值70%或90%嘅時間)為數萬小時。

選擇元件時,工程師必須權衡已確立部件(如EHP-C04)嘅成熟可靠性同成本,以及新一代產品嘅性能優勢,同時考慮其產品嘅特定要求同生命週期。

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。