ELAT07-KB4050J5J7293910-F1S LED 規格書 - 封裝尺寸 7.0x?x?mm - 電壓 2.95-3.95V - 功率 3.85W - 冷白光 4000-5000K - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

ELAT07-KB4050J5J7293910-F1S 是一款高效能表面黏著LED，專為需要在小尺寸封裝中實現高光輸出的應用而設計。此元件採用InGaN晶片技術，可產生相關色溫（CCT）範圍在4000K至5000K的冷白光。其主要設計理念在於在小型封裝內實現高光學效率，使其適合空間受限但要求嚴苛的照明解決方案。

此LED的核心優勢包括：在1000mA順向電流下，典型光通量為220流明，光學效率約為每瓦60.27流明。它內建了穩健的ESD防護，符合JEDEC JS-001-2017（人體放電模型）標準，最高可達8kV，提升了其在操作與組裝過程中的可靠性。此元件完全符合RoHS、REACH及無鹵素指令，滿足現代環境與安全標準。

此元件的目標市場廣泛，涵蓋消費性電子產品、專業照明及汽車應用。其高亮度與高效率特性，使其特別適合對效能與微型化均有嚴格要求的應用場景。

2. 技術參數深度解析

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能對元件造成永久損壞的應力極限。這些並非操作條件。

• 直流順向電流（手電筒模式）: 350 mA。這是建議用於長時間運作的最大連續電流。
• 峰值脈衝電流: 1000 mA。此額定值適用於特定的脈衝條件（開啟400ms，關閉3600ms，共30000次循環），典型用於相機閃光燈應用。
• ESD耐受度（HBM）: 8000 V。此高階防護可在製造與操作過程中保護LED免受靜電放電損害。
• 逆向電壓: 註1。規格書明確指出，這些LED並非設計用於逆向偏壓操作。施加逆向電壓可能導致立即失效。
• 接面溫度（Tj）: 125 °C。半導體接面允許的最高溫度。
• 操作與儲存溫度: 分別為 -40°C 至 +85°C 及 -40°C 至 +100°C，顯示其具有寬廣的環境耐受度。
• 焊接溫度: 260 °C。這是迴流焊製程中允許的峰值溫度。
• 視角（2θ1/2）: 120 度。此寬廣視角呈現出接近朗伯分佈的發光模式，提供寬廣且均勻的照明。
• 功率耗散（脈衝模式）: 3.85 W。封裝在脈衝條件下可處理的最大功率。
• 此LED採用表面黏著元件（SMD）封裝。雖然提供的文字未完全指定圖紙中的確切長度和寬度尺寸，但封裝類型為 ELAT07。圖紙包含關鍵尺寸，如焊墊尺寸、位置和整體外觀，除非另有說明，標準公差為 ±0.1mm。PCB上正確的焊墊設計對於可靠的焊接、機械穩定性以及最佳的熱和電氣性能至關重要。: 8.5 °C/W。此參數對熱管理設計至關重要。它表示從接面到焊墊或外殼，每瓦功率耗散所導致的溫度上升。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在典型條件下（焊墊溫度 Tsolder pad = 25°C）測量，代表元件的性能表現。

• 光通量（Iv）: 在 IF=1000mA 下，最小值 180 lm，典型值 220 lm。測量公差為 ±10%。
• 順向電壓（VF）: 在 1000mA 下，範圍從 2.95V 到 3.95V，測量公差為 ±0.1V。實際的 VF 已進行分級，詳見第 3 節。
• 色溫（CCT）: 4000K 至 5000K，定義了冷白光區域。
• 演色性指數（CRI）: ≥80。這表示具有良好的演色性，適合色彩準確性重要的通用照明。
• 所有電氣與光學數據均在 50ms 脈衝條件下測試，以最小化自熱效應，並提供一致且可比較的測量結果。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED會根據關鍵參數進行分級。這讓設計師可以選擇符合特定應用在亮度、電壓和顏色方面要求的元件。

3.1 順向電壓分級

順向電壓分為三個等級，以一個4位數代碼標識（例如：2932、3235、3539）。該代碼代表以十分之一伏特為單位的最小和最大電壓。

• 等級 2932: VF = 2.95V 至 3.25V
• 等級 3235: VF = 3.25V 至 3.55V
• 等級 3539: VF = 3.55V 至 3.95V

特定料號 "KB4050J5J7293910" 表示電壓等級為 "29"，對應於 2932 等級（最小值 2.95V）。

3.2 光通量分級

光通量使用字母-數字代碼進行分級（例如：J5、J6、J7）。

• 等級 J5: Iv = 180 lm 至 200 lm
• 等級 J6: Iv = 200 lm 至 250 lm
• 等級 J7: Iv = 250 lm 至 300 lm

料號中指定了 "J5"，將其歸類於 1000mA 下 180-200 lm 的等級。

3.3 色度（顏色）分級

顏色定義於 CIE 1931 色度圖上。料號中的 "4050" 指的是在 4000K-5000K CCT 範圍內的一個特定顏色等級。規格書提供了此等級的角點座標（CIE-x, CIE-y）：(0.344, 0.336)、(0.347, 0.375)、(0.389, 0.403) 及 (0.376, 0.355)。色座標的測量允差為 ±0.01。顏色等級定義於 IF=1000mA 條件下。

4. 性能曲線分析

4.1 相對光譜分佈

光譜功率分佈曲線顯示在藍光區域有一個主峰值波長（λp）（對於螢光粉轉換的白光LED，通常在450-455nm左右），並在螢光粉產生的黃/綠/紅區域有寬廣的二次發射。這種組合產生了冷白光。該曲線證實了 CRI ≥80 的聲稱，因為其光譜在可見光範圍內有顯著的發射，而不僅僅是窄峰。

4.2 典型輻射圖形

水平和垂直平面的極座標輻射圖確認了具有120度視角的類朗伯分佈。兩個平面的相對發光強度幾乎相同，表示發光對稱，這對於均勻的面積照明是理想的。

4.3 順向電壓 vs. 順向電流

此曲線顯示了 VF 與 IF 之間的非線性關係。隨著電流從 0 增加到 1200mA，順向電壓上升。此曲線對於驅動器設計至關重要，因為它有助於確定在不同工作電流下所需的電源電壓和功率耗散。

4.4 相對光通量 vs. 順向電流

此圖表展示了光輸出對驅動電流的依賴性。由於效率下降和接面加熱效應，即使在脈衝測量下，光通量隨電流增加呈次線性增長。此曲線對於像相機閃光燈這樣需要在短脈衝內最大化光輸出的應用至關重要。

4.5 相關色溫 vs. 順向電流

CCT 隨驅動電流而變化。根據螢光粉系統對電流密度和溫度的反應，它可能會輕微增加或減少。此圖表對於需要在不同亮度設定下保持穩定色溫的應用非常重要。

注意: 所有相關數據均在使用 1cm² 金屬基印刷電路板（MCPCB）的優良熱管理條件下測試，凸顯了散熱對於實現規格書性能的重要性。

5. 機械與封裝資訊

The LED comes in a surface-mount device (SMD) package. While the exact length and width dimensions from the drawing are not fully specified in the provided text, the package type is ELAT07. The drawing includes critical dimensions such as pad sizes, placement, and overall outline, with standard tolerances of ±0.1mm unless otherwise noted. Proper pad design on the PCB is essential for reliable soldering, mechanical stability, and optimal thermal and electrical performance.

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊

最大允許焊接溫度為 260°C，元件最多可承受 3 次迴流焊循環。應使用峰值溫度低於 260°C 的標準無鉛迴流焊溫度曲線。JEDEC 濕度敏感等級（MSL）評定為 Level 1，表示該元件在 ≤30°C/85% RH 條件下具有無限的車間壽命，無需乾燥包裝即可儲存。然而，在迴流焊之前，它必須能夠承受 85°C/85% RH 下 168 小時的浸泡，這是一項標準的預處理測試。

由於熱阻（Rth）為 8.5 °C/W，有效的散熱是強制性的，特別是在像 1000mA 這樣的高電流下操作時。規格書註明，所有可靠性測試均使用 1.0cm² MCPCB 進行。為獲得最佳壽命和性能，應盡可能降低接面溫度，並應避免在最高接面溫度 125°C 下操作超過一小時。必須計算功率耗散（Pd = VF * IF）並據此進行管理。

With a thermal resistance (Rth) of 8.5 °C/W, effective heat sinking is mandatory, especially when operating at high currents like 1000mA. The datasheet notes that all reliability tests are performed using a 1.0cm² MCPCB. For optimal lifetime and performance, the junction temperature should be kept as low as possible, and operation at the maximum junction temperature of 125°C should be avoided for periods exceeding one hour. Power dissipation must be calculated (Pd = VF * IF) and managed accordingly.

6.3 操作與儲存

儲存溫度範圍為 -40°C 至 +100°C。儘管內建了 8kV ESD 防護，但在操作過程中仍應遵循標準的 ESD 預防措施，因為其半導體結構敏感。

7. 包裝與訂購資訊

LED 以防潮包裝供應。它們被裝載於載帶中，標準每捲數量為 2000 顆。最小包裝數量為 1000 顆。捲盤上的產品標籤包含幾個關鍵欄位：客戶產品編號（CPN）、製造商料號（P/N）、批號、包裝數量（QTY），以及光通量（CAT）、顏色（HUE）和順向電壓（REF）的特定分級代碼。MSL 等級也會標示。載帶和捲盤尺寸在規格書圖紙中以毫米為單位提供。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 手機相機閃光燈/補光燈: 高脈衝電流能力（1000mA）和高光通量使此LED成為相機閃光燈應用的理想選擇，為攝影提供明亮的照明。
• 數位錄影用補光燈: 可用作恆定或可變亮度的錄影燈。
• 一般室內照明: 適用於崁燈、平板燈及其他需要緊湊、高輸出光源的燈具。
• 背光照明: 用於需要高亮度的 TFT-LCD 顯示器。
• 汽車照明: 用於室內閱讀燈、頂燈或外部輔助燈，前提是需滿足特定的汽車認證標準。
• 裝飾與建築照明: 用於重點照明、階梯燈和方向指示燈。

8.2 設計考量

• 驅動器選擇: 選擇與順向電壓範圍（2.95V-3.95V）相容，且能提供所需電流（例如：350mA 連續、1000mA 脈衝）的恆流 LED 驅動器。
• PCB 佈局: 確保 PCB 焊墊符合規格書建議。使用導熱性良好的 PCB（如 MCPCB 或帶有導熱孔的 FR4）以及足夠的銅面積以有效散熱。從 LED 焊墊到散熱器的熱路徑必須具有低熱阻。
• 光學設計: 120 度的視角可能需要二次光學元件（透鏡、反射器）來實現特定應用（如聚光燈或閃光燈）所需的配光圖形。
• 電氣保護: 儘管 LED 具有高 ESD 防護，但在 PCB 上加入瞬態電壓抑制（TVS）二極體或其他保護電路，是在惡劣環境中提高穩健性的良好做法。

9. 技術比較與差異化

雖然此規格書未提供與其他型號的直接並排比較，但可以推斷出此 LED 的關鍵差異化特點：

• 小封裝高效率: 在 1A 下達到 60.27 lm/W，對於高電流 SMD LED 而言是具有競爭力的效率。
• 穩健的 ESD 防護: 8kV HBM 防護高於許多標準 LED，提高了可靠性。
• 全面的分級: 對光通量、電壓和顏色的嚴格分級確保了生產批次的一致性，這對於均勻性很重要的多 LED 陣列至關重要。
• 高演色性選項: 提供 CRI ≥80，與典型的 70-CRI LED 相比，這對於注重色彩品質的照明應用有益。
• 脈衝性能: 針對高脈衝電流進行了特性描述和額定，使其專為閃光燈應用而設計。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q1: 我可以讓此 LED 在 1000mA 下連續工作嗎？

A: 不行。直流順向電流（手電筒模式）的絕對最大額定值為 350mA。1000mA 額定值僅適用於脈衝操作（開啟 400ms，關閉 3600ms）。在 1000mA 下連續工作將超過功率耗散和接面溫度限制，導致快速劣化或失效。

Q2: 料號中的代碼 "KB4050J5J7293910" 是什麼意思？

A: 這是一個分級代碼，指定了元件的性能特性："4050" = 顏色等級（在 4000-5000K 範圍內）、"J5" = 光通量等級（180-200 lm）、"29" = 順向電壓等級（2.95-3.25V）。"3910" 可能指其他產品特定代碼。

Q3: 我需要為此 LED 加裝散熱器嗎？

A: 絕對需要，尤其是在接近其最大額定值操作時。8.5°C/W 的熱阻意味著每耗散一瓦功率，接面溫度就會比焊墊溫度高出 8.5°C。如果沒有適當的散熱，接面溫度將迅速超過 125°C 的限制，從而降低壽命和光輸出。

Q4: 是否需要反極性保護電路？

A: 是的。規格書明確指出，此 LED 並非為逆向偏壓設計。即使施加很小的逆向電壓，也可能導致立即且災難性的失效。您的驅動電路應包含對此的保護。

Q5: 顏色隨時間和溫度的穩定性如何？

A: 規格書保證在指定的測試條件下，1000 小時內光通量衰減小於 30%。顏色隨時間偏移是白光 LED 的常見現象，但提供的數據中未量化。適當的熱管理是盡量減少隨時間顏色偏移的關鍵。

11. 實務設計與使用案例

案例：設計高功率手機相機閃光燈

一位設計師正在為智慧型手機設計一個雙 LED 閃光燈。他們選擇了 ELAT07-KB4050J5J7293910-F1S，因為其高脈衝輸出和小尺寸。設計過程包括：

1. 驅動電路: 選擇一個緊湊、高效率的開關模式電容充電器 IC，能夠向兩個串聯的 LED（總 Vf ~6-8V）提供 1000mA 脈衝。

2. PCB 佈局: 為 LED 設計一個專用的小型 MCPCB 或厚銅 FR4 子板作為散熱器。LED 放置時需有足夠的間距以避免熱串擾。

3. 熱分析: 模擬閃光序列期間的溫度上升。在 400ms 脈衝下，接面溫度會急遽上升。設計必須確保在多次閃光過程中，溫度保持在限制範圍內。

4. 光學元件: 為每個 LED 配備一個小型、高效率的全內反射（TIR）透鏡，將 120 度的光線準直成更寬、更均勻、適合攝影的光束，避免產生熱點。

5. 測試: 驗證光輸出、兩個 LED 之間的色溫一致性（使用嚴格分級的元件），以及在不同電池條件下的閃光回電時間。

12. 工作原理

這是一款螢光粉轉換的白光 LED。其核心是一個由氮化銦鎵（InGaN）製成的半導體晶片。當施加順向電壓時，電子和電洞在晶片的有源區內復合，發射光子。InGaN 晶片的主要發射位於藍光波長範圍。這道藍光隨後照射到沉積在晶片上或附近的螢光粉材料層（通常是摻雜鈰的釔鋁石榴石，或 YAG:Ce）。螢光粉吸收一部分藍光，並將其重新發射為寬廣的黃光光譜。剩餘的藍光與轉換後的黃光混合，被人眼感知為白光。藍光與黃光的確切比例，以及特定的螢光粉成分，決定了相關色溫（CCT）和演色性指數（CRI）。

13. 技術趨勢

像 ELAT07 系列這樣的 LED 發展遵循了幾個關鍵的產業趨勢：

效率提升（lm/W）: 持續的研究重點在於提高藍光晶片的內部量子效率和螢光粉的轉換效率，以將每瓦流明數推得更高，降低能耗。

更高的功率密度: 持續推動從更小的封裝中產生更多的光，這要求熱管理材料和封裝設計的進步，以更有效地散熱。

改善的色彩品質與一致性: 趨勢包括朝向更高的 CRI 值（90+）、批次間更好的色彩均勻性，以及隨驅動電流和溫度變化更穩定的顏色（減少 CCT 偏移）。

增強的可靠性: 材料（環氧樹脂、螢光粉、晶片貼裝）和封裝密封的改進提高了壽命和流明維持率，特別是在高溫操作條件下。

整合化: 趨勢是將多個 LED 晶片、驅動器，有時甚至是控制電路整合到單一模組或封裝中，以簡化終端產品的組裝。