ELCH07-NB2025J5J7283910-F3H LED 規格書 - 暖白光 - 210流明 @ 1A - 3.2V 典型值 - 120° 視角 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供 ELCH07-NB2025J5J7283910-F3H 的完整技術規格，這是一款專為嚴苛照明應用設計的高效能表面黏著型LED。此元件採用 InGaN 晶片技術，可產生相關色溫範圍介於 2000K 至 2500K 的暖白光。其主要設計目標是在緊湊的封裝內實現高發光效率，使其適用於需要明亮、高品質照明且空間受限的應用。

此LED的核心優勢包括：在順向電流 1000mA 下，典型光通量為 210 流明，從而實現每瓦 61.7 流明的高光學效率。它內建了高達 8KV (HBM) 的穩健靜電放電保護，並符合 RoHS、REACH 及無鹵素等關鍵產業標準。目標市場多元，涵蓋消費性電子產品、汽車照明、一般照明以及對可靠性和性能要求嚴苛的特殊照明應用。

2. 技術參數深度客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。這些並非建議的操作條件。

• 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: 1200 mA。此高電流僅在特定脈衝條件下允許：脈衝寬度 400 ms，關閉時間 3600 ms，最多 30,000 個週期。這在相機閃光燈應用中很典型。
• 接面溫度 (Tj): 145 °C。半導體接面允許的最高溫度。超過此限制有加速劣化或故障的風險。
• 操作與儲存溫度: -40°C 至 +85°C（操作），-40°C 至 +100°C（儲存）。
• 功率耗散（脈衝模式）: 4.74 W。封裝在脈衝操作期間可耗散的最大功率，這在很大程度上取決於熱管理。
• 視角 (2θ_1/2): 120 度。此寬視角表示接近朗伯分佈的發光圖形，適用於區域照明。

重要注意事項: 強烈不建議長時間在或接近這些最大額定值下操作，因為這將導致可靠性降低和潛在的永久損壞。不允許同時施加多個最大額定值。

2.2 電光特性

這些參數是在標準測試條件下測量的，代表了元件的典型性能。

• 光通量 (I_v): 在 I_F=1000mA 時，最小值 180 lm，典型值 210 lm。測量公差為 ±10%。
• 順向電壓 (V_F): 在 I_F=1000mA 時，範圍從 2.85V 到 3.95V。典型值約為 3.2V。測量公差為 ±0.1V。所有電氣和光學數據均使用 50 ms 脈衝進行測試，以盡量減少自熱效應。
• 色溫 (CCT): 2000K 至 2500K，定義了其暖白光的外觀。

性能通過 1000 小時的可靠性測試保證，標準是光通量衰減小於 30%。所有可靠性測試均假設使用 1.0 cm x 1.0 cm 的金屬核心印刷電路板進行良好的熱管理。

2.3 熱與可靠性特性

有效的熱管理對於LED的性能和壽命至關重要。關鍵熱參數包括：

• 接面溫度 (Tj max): 145°C。
• 基板溫度 (T_s): 在 I_F=1000mA 操作時，必須維持在 70°C 或以下。此參數對於系統熱設計至關重要。
• 焊接溫度: 在迴焊過程中可承受 260°C 的峰值溫度。
• 允許迴焊次數: 最多 2 次。
• 濕度敏感等級 (MSL): 等級 1。這是最穩健的等級，表示在需要烘烤前，可在 ≤30°C/85% RH 條件下擁有無限的車間壽命。這簡化了處理和儲存。

3. 分級系統說明

為確保生產中的顏色和亮度一致性，LED會被分類到不同的分級中。此元件採用三維分級系統。

3.1 順向電壓分級

LED根據其在 1000mA 下的順向電壓降分為三個等級：

• 等級 2832: V_F= 2.85V 至 3.25V
• 等級 3235: V_F= 3.25V 至 3.55V
• 等級 3539: V_F= 3.55V 至 3.95V

這允許設計師選擇具有相似電氣特性的LED，以確保驅動器性能一致。

3.2 光通量分級

LED根據其在 1000mA 下的總光輸出進行分類：

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

料號中的 "J5" 表示此特定元件屬於 J5 亮度等級。

3.3 色度（顏色）分級

顏色定義在 CIE 1931 色度圖上的暖白光區域內。料號中的 "2025" 對應於此圖上的一個特定四邊形區域，確保此等級內的所有LED都具有非常相似的色度座標 (x, y)，從而產生介於 2000K 和 2500K 之間的一致暖白光外觀。色度座標的測量允差為 ±0.01。

4. 性能曲線分析

4.1 順向電壓 vs. 順向電流 (V-I 曲線)

V-I 曲線顯示非線性關係。順向電壓隨電流增加而增加，從極低電流時約 2.6V 開始，上升到 1200mA 時約 3.6V。此曲線對於設計限流電路或恆流驅動器至關重要。

4.2 相對光通量 vs. 順向電流

光輸出隨電流呈次線性增加。雖然輸出從 0mA 到 1000mA 顯著增加，但在最高電流下，由於效率下降，增加率可能會減小。效率下降是LED中的常見現象，即在高電流密度下內部效率降低。這凸顯了在建議電流下操作以獲得最佳效率的重要性。

4.3 相關色溫 vs. 順向電流

相關色溫在操作電流範圍內保持相對穩定，僅在大約 1900K 至 2400K 之間略有變化。這種穩定性對於需要一致色溫的應用至關重要，儘管進行調光或驅動電流變化。

4.4 光譜分佈與輻射圖形

相對光譜分佈圖顯示了螢光粉轉換白光LED的寬發射光譜特徵，峰值波長 (λ_p) 在藍色區域（來自 InGaN 晶片），以及來自螢光粉的寬廣黃/紅光發射。典型的輻射圖形是朗伯分佈，由極座標圖證實，顯示出平滑、寬廣的光束，視角為 120 度。X 軸和 Y 軸上的強度幾乎相同。

5. 機械與封裝資訊

此LED採用表面黏著元件封裝。封裝圖（此處未複製，但在規格書第 8 頁有參考）提供了關鍵尺寸，包括長度、寬度、高度和焊墊佈局。除非另有說明，公差通常為 ±0.1 mm。該圖包括關鍵特徵，例如光學透鏡形狀、陰極標記以及PCB設計的推薦焊墊佔位面積，這對於確保正確焊接、熱傳導和光學對準至關重要。

6. 焊接與組裝指南

• 迴焊: 元件可承受 260°C 的峰值焊接溫度。其額定最多可承受 2 次迴焊循環。
• 熱管理: 如規格所述，在 1000mA 下，基板溫度不得超過 70°C。這需要使用適當的PCB（例如 MCPCB 或具有足夠散熱孔的設計），並可能根據應用的工作週期和環境條件添加額外的散熱裝置。
• 儲存: 作為 MSL 等級 1 的元件，在正常的工廠條件下（≤30°C/85% RH）不需要特殊的乾燥儲存。
• 處理: 由於內建了高達 8KV 的靜電放電保護，但仍可能受到更高能量事件的影響，因此應遵守標準的靜電放電預防措施。

7. 包裝與訂購資訊

LED 以壓紋載帶形式提供，用於自動取放組裝。每捲包含 2000 個，最小訂購量為 1000 個。載帶尺寸在規格書中指定，並包含極性指示器，以確保組裝時方向正確。捲盤上的產品標籤包含客戶料號、製造商料號、批號、數量以及三個分級代碼：CAT（光通量等級）、HUE（顏色等級）和 REF（順向電壓等級），以及 MSL 等級。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 手機相機閃光燈: 高脈衝電流能力（1200mA）和高光通量使其非常適合用作行動裝置中的閃光燈或手電筒。
• 一般照明: 室內照明、裝飾照明、階梯燈、出口標誌燈以及其他建築或重點照明。
• 背光: 適用於需要暖白光的 TFT 顯示器背光模組。
• 汽車照明: 包括內裝（環境照明、儀表板照明）和外裝應用（取決於特定的汽車認證要求）。

8.2 設計考量

• 驅動器設計: 使用根據順向電壓等級和所需操作電流（例如，連續操作 350mA，脈衝閃光最高 1200mA）量身定制的恆流驅動器。
• 熱設計: 這是最關鍵的方面。計算從LED接面到環境所需的熱阻，以保持 T_j和 T_s在限制範圍內。對於大電流應用，強烈建議使用 MCPCB 或絕緣金屬基板。
• 光學設計: 120 度的朗伯分佈圖形適合寬廣、均勻的照明。對於聚焦光束，則需要二次光學元件（透鏡、反射器）。

9. 技術比較與差異化

雖然本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：

• 暖白光下的高效率: 在暖白光（2000-2500K）色溫範圍內實現 61.7 lm/W 是一個顯著的性能點，因為與冷白光相比，暖色溫下的效率通常會下降。
• 穩健的脈衝處理能力: 在定義條件下的 1200mA 脈衝額定值專為相機閃光燈應用量身定制，這是一個特殊需求。
• 內建高等級靜電放電保護: 8KV HBM 保護高於典型的產業水準，在處理和最終使用中提供更高的穩健性。
• 全面的合規性: 符合 RoHS、REACH 和無鹵素標準，這對於現代電子產品至關重要，尤其是在消費性和汽車市場。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以連續以 1000mA 驅動此LED嗎？

答：直流順向電流的絕對最大額定值為 350mA。1000mA 值是規定光通量的測試條件，通常與脈衝操作（如閃光）相關。對於連續操作，您不得超過 350mA，並且必須通過有效的熱管理確保基板溫度 (T_s) 維持在 70°C 或以下。

問：料號中的 "2025" 是什麼意思？

答：它指的是色度（顏色）等級。此等級中的LED將具有 CIE 圖上定義區域內的色度座標，產生相關色溫介於 2000K 和 2500K 之間的暖白光。

問：我可以在 12V 電源上串聯多少個此類LED？

答：以典型的 V_F約 3.2V 計算，理論上可以串聯 3 個LED（3 * 3.2V = 9.6V），為電流調節器留出餘量。但是，您必須考慮分級中的最大和最小 V_F（2.85V 至 3.95V），並設計驅動器以處理串聯串中所有元件的此範圍。

問：是否需要散熱片？

答：對於任何高於低電流的操作，是的。規格書明確指出，在 1000mA 下基板溫度必須 ≤ 70°C，且所有可靠性數據均基於使用 1cm² MCPCB。對於較低電流的連續操作，仍需要進行熱分析以確保 T_j <145°C。

11. 實際使用案例

設計案例：便攜式工作燈

一位設計師正在創建一款電池供電的高輸出工作燈。他們選擇此LED是因為其高流明輸出和暖白光，對眼睛更舒適。他們計劃使用 3.7V 鋰離子電池。為了驅動LED，他們選擇了一個升壓恆流驅動器，設定為 300mA（低於 350mA 直流最大值），以確保良好的效率和壽命。他們設計了一個緊湊的鋁基板，既作為電路載體又作為散熱片，確保LED的散熱焊墊正確焊接連接到散熱孔的大面積銅箔上。寬廣的 120 度光束角提供了良好的區域覆蓋，無需額外的光學元件。MSL 等級 1 的評級簡化了其製造工廠的組裝過程。

12. 工作原理簡介

這是一款螢光粉轉換白光LED。核心是由氮化銦鎵製成的半導體晶片。當施加順向電壓時，電子和電洞在晶片內復合，主要發射光譜藍色區域的光子。然後，這束藍光照射到沉積在晶片上或附近的螢光粉塗層（通常是 YAG:Ce 或類似物）。螢光粉吸收一部分藍光，並將其重新發射為黃光和紅光。剩餘的藍光與來自螢光粉的寬光譜黃/紅光的混合，被人眼感知為白光。藍光與螢光粉轉換光的確切比例決定了相關色溫；較高的紅/黃含量會產生更暖的白光，正如這款 2000-2500K 的元件一樣。

13. 技術趨勢

LED產業持續沿著與此類元件相關的幾個關鍵方向發展：

• 效率提升 (lm/W): 晶片磊晶、螢光粉技術和封裝設計的持續改進推動了更高的發光效率，在相同光輸出下降低了能耗和熱負載。
• 色彩品質與一致性改善: 螢光粉系統和分級流程的進步導致更嚴格的顏色公差（更小的分級區域）和更高的顯色指數值，即使是暖白光LED也是如此。
• 更高功率密度與可靠性: 封裝材料和熱介面技術正在改進，允許更高的驅動電流和功率耗散，同時保持或改善壽命。
• 整合與小型化存在將多個LED晶片、驅動器和控制電路整合到單一、更智能的模組中的趨勢。然而，像這樣的離散式高功率LED對於需要在光學和熱設計上具有最大靈活性的應用仍然至關重要。
• 用於感測的脈衝性能: 對於照明以外的應用，例如用於 3D 感測的 LiDAR 或結構光，處理具有精確定時的極短、高電流脈衝的能力變得越來越重要。