ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z LED 規格書 - 封裝尺寸 1.7mm - 電壓 2.95-3.95V - 光通量 540lm - 冷白光 5000-6000K - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z 是一款高亮度表面黏著型 LED，專為需要高效能與緊湊照明的應用而設計。此元件屬於結合小巧尺寸與高光學輸出的系列產品。該裝置採用 InGaN 晶片技術以產生冷白光。其主要設計目標是在極小的封裝佔位面積內提供高發光效率，使其適用於空間受限的電子組裝件。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 的關鍵優勢在於其高光學效率，在典型工作條件下測得為 87.66 lm/W。此效率意味著在給定的光輸出下能實現更低的功耗。該裝置符合 RoHS 規範、無鹵素，並符合歐盟 REACH 法規，使其適用於具有嚴格環保標準的全球市場。其主要目標應用包括手機相機閃光燈、數位攝影設備的補光燈、TFT 背光模組、各種室內外照明燈具、裝飾照明以及汽車內外照明。高光通量與寬廣的 120 度視角相結合，為聚焦與擴散照明需求提供了設計靈活性。

2. 技術參數深度解析

本節針對規格書中指定的關鍵電氣、光學與熱參數，提供詳細且客觀的詮釋。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致裝置永久損壞的應力極限，不適用於正常操作。

• 直流順向電流（手電筒模式）：350 mA。這是 LED 可承受的最大連續直流電流。
• 峰值脈衝電流：2000 mA，適用於 400 ms 脈衝且關閉週期為 3600 ms，循環次數限制為 30,000 次。此額定值對於閃光燈/頻閃應用至關重要。
• 靜電放電耐受度（人體放電模型）：2000 V。這表示具有中等程度的內建靜電放電保護。
• 接面溫度（T_J）：150 °C。半導體接面所允許的最高溫度。
• 操作溫度（T_opr）：-40 °C 至 +85 °C。確保可靠運作的環境溫度範圍。
• 熱阻（R_th）：9 °C/W。這是一個關鍵參數，代表每消耗一瓦功率所導致的溫度上升。數值越低，表示從接面到焊墊的熱傳導效果越好。適當的熱管理對於維持效能與使用壽命至關重要。

2.2 電光特性

這些是在焊墊溫度（T_s）為 25°C 時測得的典型效能參數。所有電氣與光學數據均在 50 ms 脈衝條件下測試，以最小化自熱效應。

• 光通量（I_v）：在 I_F= 1600 mA 時，為 480 lm（最小）、540 lm（典型）、600 lm（最大）。540 lm 的典型值是核心效能指標。
• 順向電壓（V_F）：在 I_F= 1600 mA 時，為 2.95 V（最小）、3.45 V（典型）、3.95 V（最大）。此變異透過電壓分級來管理。
• 相關色溫（CCT）：5000 K（最小）、5500 K（典型）、6000 K（最大）。這定義了冷白光的顏色外觀。
• 視角（2θ_1/2）：120 度，容差為 ±5°。此寬廣角度產生類似朗伯分佈的輻射圖形，適用於區域照明。

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。這讓設計師能夠選擇符合特定應用在亮度、電壓與顏色方面要求的元件。

3.1 順向電壓分級

在 I_F= 1600 mA 時，LED 被分為兩個主要電壓級別：

• 級別 2934： V_F範圍從 2.95 V 到 3.45 V。
• 級別 3439： V_F範圍從 3.45 V 到 3.95 V。

3.2 光通量分級

亮度在 I_F= 1600 mA 時分為四個級別：

• 級別 K5：480 lm 至 510 lm。
• 級別 K6：510 lm 至 540 lm。
• 級別 K7：540 lm 至 570 lm。
• 級別 K8：570 lm 至 600 lm。

3.3 色度（顏色）分級

冷白光定義在 CIE 1931 色度圖上的特定區域內。標示為 "5060" 的級別涵蓋了 5000K 至 6000K 的色溫。規格書提供了此四邊形級別的角點座標（CIE-x, CIE-y）：(0.3200, 0.3613), (0.3482, 0.3856), (0.3424, 0.3211), (0.3238, 0.3054)。所有顏色測量值均有 ±0.01 的容差，並定義於 I_F= 1000 mA 的條件下。

4. 效能曲線分析

典型特性曲線提供了裝置在不同條件下行為的深入見解。

4.1 相對光譜分佈

此圖表顯示在 1000 mA 驅動下，光輸出隨波長（λ）變化的函數關係。對於使用帶有螢光粉塗層的藍光 InGaN 晶片的冷白光 LED，其光譜通常顯示一個主要的藍色峰值（來自晶片）和一個更寬的黃綠色發射帶（來自螢光粉）。結合的輸出產生了白光。峰值波長（λ_p）與光譜寬度會影響演色性指數（CRI），儘管此規格書中並未明確指定 CRI。

4.2 順向電壓 vs. 順向電流（V_F-I_F曲線）

此曲線是非線性的，為二極體的典型特性。順向電壓隨電流增加而增加，但增加速率遞減。理解此曲線對於設計電流驅動電路至關重要，特別是對於恆流驅動器，以確保有足夠的電壓餘裕來正確調節電流。

4.3 相對光通量 vs. 順向電流

光輸出隨電流增加而增加，但並非線性關係。在較高電流下，效率通常會因接面溫度升高和其他非理想效應（效率衰減）而下降。此曲線有助於確定平衡亮度、效率與裝置壽命的最佳驅動電流。

4.4 CCT vs. 順向電流

相關色溫可能會隨驅動電流而輕微偏移。此曲線顯示了白點（冷/暖色調）從低電流到高電流的變化情況，這對於色彩要求嚴格的應用非常重要。

5. 機械與封裝資訊

該裝置採用表面黏著封裝。確切尺寸詳見規格書第 8 頁的詳細圖紙，容差為 ±0.1 mm。封裝上包含陽極和陰極標記，以確保正確的 PCB 方向。散熱焊墊（如有）的設計與整體佔位面積對於有效的散熱至關重要，直接影響可實現的光通量與長期可靠性。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊

此 LED 的最高焊接溫度額定為 260°C，最多可承受 2 次迴焊循環。遵循建議的迴焊溫度曲線以防止熱衝擊、分層或內部打線與螢光粉損壞至關重要。

6.2 儲存與處理

該裝置對濕氣敏感。它包裝在帶有乾燥劑的防潮袋中。關鍵儲存規則包括：

• 在準備使用前請勿打開袋子。
• 將未開封的袋子儲存在 ≤30°C / ≤90% RH 的環境中。
• 開封後，請在元件的車間壽命（暴露時間）內使用，並儲存在 ≤30°C / ≤85% RH 的環境中。
• 若超過指定的儲存條件或時間，在進行迴焊前需要進行烘烤預處理（60±5°C，24 小時），以防止 "爆米花效應"（因水氣快速膨脹導致封裝破裂）。

6.3 電氣保護

一個重要的注意事項指出，此 LED 並非設計用於反向偏壓操作。雖然它具有一些 ESD 保護，但仍建議使用外部限流電阻。若沒有適當的電流控制，即使電壓小幅增加也可能導致巨大且可能具破壞性的電流突波。

7. 包裝與訂購資訊

LED 以凸版載帶供應，然後捲繞在捲盤上。標準裝載數量為每捲 2000 顆，最小訂購量為 1000 顆。捲盤上的產品標籤包括：

• CPN：客戶產品編號
• P/N：製造商料號（例如，ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z）
• LOT NO：可追溯的生產批號。
• QTY：包裝數量。
• CAT：光通量級別（例如，K8）。
• HUE：顏色級別（例如，5060）。
• REF：順向電壓級別（例如，2934 或 3439）。
• MSL-X：濕度敏感等級。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 手機相機閃光燈：利用其高峰值脈衝電流（2000mA）能力。設計必須管理短時間爆發所產生的高瞬時功率與熱量。
• 手電筒/攝影補光燈：可在較低的連續電流（例如，350mA 或更低）下驅動以進行持續運作。PCB 上的熱管理是關鍵。
• TFT 背光模組：寬視角與高亮度具有優勢。通常會使用多個 LED 組成陣列，需要仔細挑選匹配的級別以確保亮度與顏色均勻。
• 一般照明：適用於重點照明、裝飾照明與工作照明。高效率有助於節省能源。

8.2 設計考量

• 熱管理：這是影響效能與壽命最關鍵的單一因素。使用具有良好導熱性的 PCB（例如，金屬基板 PCB - MCPCB），並確保從 LED 焊墊到環境的熱阻路徑夠低。規格書註明所有可靠性測試均在 MCPCB 上搭配良好熱管理的情況下進行。
• 電流驅動：務必使用恆流驅動器，而非恆壓源。這可確保穩定的光輸出，並保護 LED 免於熱失控。
• 光學設計：120 度的視角對於需要更聚焦光束的應用，可能需要二次光學元件（透鏡、反射器）。

9. 技術比較與差異化

雖然此獨立規格書中未提供與其他型號的直接並排比較，但 ELCS17G 系列可根據其聲明的參數進行評估。其主要差異化優勢可能包括將極緊湊的 1.7mm 封裝與相對較高的 540lm 典型光通量相結合。在 1.6A 下 87.66 lm/W 的光學效率是一個具有競爭力的數字。全面的分級結構（光通量、電壓、顏色）允許在大量生產且對一致性敏感的應用（如背光陣列）中進行精確選擇。與光束較窄的 LED 相比，寬廣的 120 度視角提供了不同的解決方案，後者可能需要更多單元才能達到相同的照明區域。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以用 3.3V 電源驅動此 LED 嗎？

答：不行。在 1600mA 下，其典型順向電壓為 3.45V，高於 3.3V。您必須使用能夠提供必要電壓餘裕以正確調節電流的恆流驅動電路。

問：此 LED 的預期壽命是多少？

答：規格書規定所有規格均通過 1000 小時的可靠性測試保證，光通量衰減小於 30%。實際應用中的壽命在很大程度上取決於操作條件，特別是接面溫度。在推薦電流或更低電流下操作並搭配優良的熱管理，將能最大化使用壽命。

問：如何解讀料號 ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z？

答：此料號編碼了關鍵的分級資訊："5060" 指的是冷白光顏色級別（5000-6000K），"K8" 是光通量級別（570-600lm），而 "3343" 或類似數字可能表示順向電壓級別。前綴 "ELCS17G" 表示系列與封裝。

問：是否需要散熱片？

答：對於在高電流下連續運作（例如，接近 350mA 直流或 1600mA 脈衝），有效的散熱絕對是必要的。9 °C/W 的熱阻意味著每消耗一瓦功率，接面溫度就會比焊墊溫度高出 9°C。若沒有適當的熱傳導路徑，接面溫度將迅速超過其最大額定值，導致效能快速衰減與故障。

11. 實際使用案例

情境：設計一款高亮度工作燈。

一位設計師希望打造一款緊湊、USB 供電的桌燈。他們計劃使用一顆 ELCS17G-NB5060K8 LED 來實現明亮、冷白光。USB 埠提供 5V 電壓。設計師選擇了一款能接受 5V 輸入並提供穩定 350mA 輸出的恆流降壓驅動器 IC。他們從 K8/VF2934 級別估算出順向電壓約為 3.2V。驅動器必須處理 5V 與 3.2V 之間的電壓差。在熱管理方面，他們設計了一塊小型鋁基板 PCB，同時作為電路板與散熱片。LED 置於中央，並有充足的銅箔區域連接到散熱焊墊。然後將鋁基板 PCB 安裝到燈具的金屬外殼上以增加散熱。在 LED 上方放置一個簡單的擴散透鏡，以柔化來自寬視角的光束。此設計利用 LED 的高效率，從低功率 USB 電源提供充足的光線，同時有效管理熱量以確保長期可靠性。

12. 工作原理簡介

此 LED 基於半導體中的電致發光原理運作。其核心是一個由氮化銦鎵（InGaN）製成的晶片。當在此晶片的 p-n 接面上施加順向電壓時，電子與電洞復合，以光子的形式釋放能量。InGaN 合金的特定成分經過設計，以發射光譜中藍色區域的光子。為了產生白光，晶片發出的藍光會照射到沉積在晶片上或其周圍的螢光粉塗層（通常基於釔鋁石榴石或類似材料）。螢光粉吸收一部分藍光，並將其重新發射為寬頻譜的黃綠光。剩餘的藍光與轉換後的黃綠光混合，被人眼感知為白光。藍光與黃綠光發射的確切比例決定了相關色溫（CCT），此裝置被調校為冷白光（5000-6000K）外觀。

13. 技術趨勢與背景

像 ELCS17G 系列這樣的 LED 發展，是固態照明持續朝向更高效率（lm/W）、更高亮度（lm/mm²）與更佳可靠性趨勢的一部分。關鍵的產業驅動力包括全球淘汰低效照明技術以及消費性電子產品對微型化的需求。未來的趨勢可能涉及持續改進 InGaN 晶片的內部量子效率（減少高電流下的 "效率衰減"）、開發更堅固高效的螢光粉材料，以及先進的封裝技術以進一步降低熱阻。同時，業界也高度重視改善色彩品質指標，如演色性指數（CRI）和 R9（飽和紅色），並實現精確的色彩調校。朝向智慧、連網照明系統的發展也影響著 LED 設計，可能在封裝層級整合控制與感測功能。此規格書中強調的環保合規性（RoHS、REACH、無鹵素）現已成為整個電子產業的標準要求。