ELXI-NB5060J6J8293910-F3H LED 規格書 - 5.0x6.0mm 封裝 - 3.3V 順向電壓 - 260lm 光通量 - 5500K 白光 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

ELXI-NB5060J6J8293910-F3H 是一款高效能表面黏著白光LED，專為需要高亮度輸出與可靠性的緊湊型應用而設計。此元件採用InGaN晶片技術，提供卓越的效率與一致的色彩表現。其主要設計目標包括行動裝置相機閃光燈、便攜式照明，以及各種對空間與電源效率要求嚴苛的室內與裝飾照明應用。

1.1 核心優勢

本元件提供多項關鍵優勢，使其適用於嚴苛的應用。其封裝佔位面積非常緊湊，這對於像手機這類空間受限的設計至關重要。在1000mA驅動電流下，其典型光通量為260流明，提供高亮度輸出。LED內建高達8KV（人體放電模式）的穩健ESD防護，提升了其在處理與組裝過程中的可靠性。它完全符合RoHS、REACH及無鹵素法規，適用於具有嚴格環保標準的全球市場。產品亦根據總光通量與色座標等關鍵參數進行分組，確保在批次生產中，對於需要均勻光輸出的應用能維持一致性。

2. 技術參數深度解析

本節針對規格書中指定的關鍵技術參數，提供詳細且客觀的分析，並解釋其對設計工程師的重要性。

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 (I_F)F): 350 mA。這是可施加於LED的最大連續直流電流。超過此值將有過熱和災難性故障的風險。
• 峰值脈衝電流 (I_{F Pulse})): 1000 mA，持續400ms導通，3600ms關斷（10%工作週期）。此額定值對於閃光燈應用至關重要，表明LED能夠承受相機閃光燈典型的短暫高電流脈衝。
• 接面溫度 (T_J)J): 115°C。這是半導體接面本身的最大允許溫度。長時間在此極限或接近此極限下運作，將加速光衰並縮短使用壽命。
• 操作與儲存溫度: -40°C 至 +85°C。此寬廣範圍確保了在各種環境條件下，從冷藏到高溫操作環境，都能可靠運作。
• 功率耗散（脈衝模式）: 3.95 W。這是封裝在脈衝操作期間能夠耗散的最大功率，是閃光燈應用中熱管理的關鍵因素。
• 焊接溫度: 245°C。此規格定義了迴焊製程中的峰值溫度耐受度。
• 視角 (2θ_1/2)): 120度 (±5°)。這表示其具有寬廣的朗伯型發光模式，適用於需要廣泛覆蓋的一般照明與閃光燈應用。

關鍵設計注意事項：規格書明確警告，長時間（超過1小時）在最大額定值下運作將導致永久損壞與可靠性問題。應避免同時施加多個最大額定值。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在典型條件下（T_{solder pad}= 25°C）測量，代表預期的性能表現。

• 光通量 (Φ_v)v): 240 lm（最小值），260 lm（典型值），於 I_FF=1000mA。這是總可見光輸出。測量具有±10%的容差。'典型'值260lm是預期的平均性能。
• 順向電壓 (V_F)F): 2.95V（最小值），3.3V（典型值），3.95V（最大值），於 I_FF=1000mA。這是在指定電流驅動下，LED兩端的電壓降。較低的 V_FF 通常表示較高的電氣效率。±0.1V的測量容差對於精確的驅動器設計非常重要。
• 相關色溫 (CCT): 5000K（最小值），5500K（典型值），6000K（最大值）。這定義了光的白點。5500K是冷白光，類似於正午陽光。此範圍表示製造過程中的自然變異。

所有電氣與光學數據均使用50ms脈衝進行測試，以最小化自熱效應並提供穩定的測量基準。

3. 分級系統說明

LED在生產後會進行分級，以確保電氣與光學特性的一致性。這讓設計師能夠選擇符合特定應用需求的元件。

3.1 順向電壓分級

LED根據其在1000mA下的順向電壓進行分組。

- 分級代碼 2935: V_FF 介於 2.95V 至 3.55V 之間。

- 分級代碼 3539: V_FF 介於 3.55V 至 3.95V 之間。

選擇更嚴格的 V_FF 分級，可以在多個LED並聯使用或由恆壓源驅動時，帶來更均勻的亮度與熱行為。

3.2 光通量分級

LED根據其在1000mA下的光輸出進行分組。

- 分級代碼 J6: 光通量介於 240 lm 至 250 lm 之間。

- 分級代碼 J7: 光通量介於 250 lm 至 300 lm 之間。

- 分級代碼 J8: 光通量介於 300 lm 至 330 lm 之間。

特定料號 (ELXI-NB5060J6J8293910-F3H) 表示其屬於 J6 亮度分級（240-250lm）。這使得在生產中能獲得可預測且一致的亮度水準。

3.3 色彩（白光）分級

色彩定義在CIE 1931色度圖上的特定區域內。分級代碼 '5060' 對應於約5000K至6000K的白光色溫範圍，以典型的5500K為中心。規格書提供了定義此可接受色彩區域邊界的參考CIE (x, y)座標。色座標的測量容差為±0.01，這是確保視覺一致性的標準容差。

4. 性能曲線分析

提供的圖表有助於了解LED在不同操作條件下的行為。

4.1 相對光譜分佈

光譜圖顯示來自InGaN晶片的藍光波長區域（約450-460nm）有一個峰值，結合了寬廣的黃色螢光粉發射。兩者結合的輸出創造了白光。特定的形狀與峰值決定了演色性指數（CRI），儘管本規格書中未明確說明。

4.2 輻射圖型

極座標輻射圖型證實了具有120度視角的朗伯分佈。相對強度在X軸與Y軸上幾乎均勻，表示封裝的發光具有對稱性，這對於均勻照明是理想的。

4.3 順向電壓 vs. 電流（I-V曲線）

此曲線顯示了順向電壓 (V_FF) 與順向電流 (I_FF) 之間的非線性關係。V_FF 隨電流增加而增加。為了穩定操作，LED應使用恆流源驅動，而非恆壓源，以防止熱失控。此圖表讓設計師能夠估算在不同驅動電流下的功率耗散 (V_FF * I_FF)。

4.4 相對光通量 vs. 電流

此圖表顯示光輸出隨電流增加呈次線性增長。雖然以較高電流驅動可產生更多光，但也會產生更多熱量並降低效率（每瓦流明）。操作點（例如1000mA）代表了輸出與效率/熱負載之間的平衡。

4.5 相關色溫 vs. 電流

相關色溫會隨著驅動電流而略有偏移，通常在較高電流時會增加（變得更冷/更藍）。這對於在不同亮度設定下色彩一致性至關重要的應用來說，是一個重要的考量因素。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此LED採用緊湊的表面黏著封裝，長度約5.0mm，寬度約6.0mm（如料號NB50605060所示）。提供了帶有±0.1mm容差的詳細尺寸圖，供PCB焊墊設計使用。封裝包含一個與陽極電氣連接的散熱焊墊。此焊墊對於有效的散熱至關重要，因為它提供了從LED接面到印刷電路板（PCB）的低熱阻路徑。

關鍵處理注意事項：規格書明確警告，請勿透過透鏡來拿取元件，因為不當的施力可能導致機械故障。組裝過程中應使用適當的真空吸取工具。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊焊接

此元件額定最高焊接溫度為245°C，最多可承受2次迴焊循環。這對於許多SMD LED來說是典型的。設計師必須確保其迴焊溫度曲線不超過此溫度，以避免損壞內部材料、螢光粉或透鏡。

6.2 過電流保護

規格書中陳述的一項關鍵設計規則："客戶必須使用電阻進行保護；否則輕微的電壓偏移將導致大電流..."這強調了限流電路（例如，使用電壓源時搭配恆流驅動器或串聯電阻）的絕對必要性，以防止LED汲取過量電流，從而導致立即故障。

6.3 熱管理

所有可靠性測試與典型性能曲線，都是基於LED搭配良好的熱管理（特別是安裝在1.0cm x 1.0cm的金屬基板PCB上）來進行的。為了獲得最佳性能與使用壽命，尤其是在像1000mA這樣的高驅動電流下，有效的散熱是不可妥協的。散熱焊墊必須妥善焊接至具有足夠散熱孔的PCB焊墊，或連接到散熱器上。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 濕度敏感性與包裝

LED採用防潮材料包裝。包裝標籤包含關鍵資訊：客戶料號（CPN）、製造商料號（P/N）、批號、數量（QTY），以及光通量（CAT）、色彩（HUE）和順向電壓（REF）的特定分級代碼。同時標示了濕度敏感等級（MSL-X），這定義了焊接前的儲存與處理要求，以防止在迴焊過程中發生"爆米花"損壞。

7.2 載帶與捲盤規格

此元件以載帶與捲盤形式供應，用於自動化組裝。提供了載帶尺寸。每捲包含2000顆，最小訂購量為1000顆。亦指定了捲盤尺寸，以確保與標準取放設備的相容性。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 手機相機閃光燈/補光燈: 高脈衝電流額定值（1000mA）、緊湊尺寸與高光輸出，使此LED成為此應用的理想選擇。設計必須專注於閃光脈衝期間的熱管理，以及用於精確電流脈衝的驅動電路。
• 數位攝影機（DV）與一般手電筒: 提供明亮、冷白光的照明。建議使用具有多段亮度設定的恆流驅動器。
• 室內照明與裝飾照明: 適用於重點照明、階梯燈、出口標誌燈，以及其他需要緊湊、明亮光源的燈具。
• TFT背光: 可用於陣列形式，為中小型顯示器提供背光，但需要擴散片以實現均勻照明。
• 汽車內裝/外裝照明: 可能適用於某些非關鍵的汽車照明應用，但設計師必須驗證是否符合特定的汽車標準（例如AEC-Q102），本規格書中並未明確聲明。

8.2 設計考量

• 驅動器選擇: 務必使用恆流驅動器。對於電池供電的應用，請考慮使用高效率驅動器以最大化電池壽命。
• PCB佈局: 設計一個與散熱焊墊尺寸完全匹配的PCB焊墊。在焊墊下方使用多個散熱孔，將熱量傳遞到其他PCB層或散熱器。確保走線寬度足以承載驅動電流（350mA連續，1000mA脈衝）。
• 光學設計: 寬廣的120度光束可能需要二次光學元件（反射器、透鏡）來實現手電筒或聚光燈所需的特定光束圖型。
• ESD預防措施儘管LED具有8KV ESD防護，在組裝過程中仍應遵循標準的ESD處理程序。

9. 常見問題解答（基於技術參數）

問：我可以連續以1000mA驅動此LED嗎？

答：不行。直流順向電流的絕對最大額定值是350mA。1000mA額定值專門用於脈衝操作（400ms導通，10%工作週期）。連續以1000mA操作將超過功率耗散與接面溫度極限，導致快速故障。

問：光通量的"典型"值與"分級代碼"值有何不同？

答："典型"值（260lm）是生產中的統計平均值。"分級代碼"（J6: 240-250lm）則指定了您所購買的特定LED保證的最小與最大範圍。J6分級中的元件，其光通量值將落在240-250lm的範圍內。

問：散熱焊墊連接到陽極。這會影響PCB設計嗎？

答：是的，影響顯著。這意味著您PCB上的散熱焊墊將處於陽極電壓。您必須確保此焊墊不會與任何其他網路（如接地或陰極）短路。您也必須據此設計散熱策略，因為散熱器將帶電。

問：如何解讀色彩分級圖表？

答：該圖表在CIE色彩空間上定義了一個四邊形區域。LED經過測試，其測得的(x,y)色座標必須落在這個區域內，才能被歸入"5060"分級。這確保了所有LED都具有相似的白光外觀，介於5000K至6000K之間。

10. 技術介紹與趨勢

10.1 工作原理

這是一款螢光粉轉換型白光LED。其核心是一個由氮化銦鎵（InGaN）製成的半導體晶片，在電偏壓下會發出藍光。這藍光照射到沉積在晶片上或附近的黃色（或黃色與紅色）螢光粉材料層。螢光粉吸收一部分藍光，並以更長波長的寬廣光譜（黃色、紅色）重新發射。剩餘的藍光與螢光粉轉換光的混合，被人眼感知為白光。藍光與螢光粉轉換光的比例決定了相關色溫（CCT）。

10.2 產業趨勢

像此類LED的發展遵循了幾項關鍵的產業趨勢：效率提升（lm/W）: 晶片設計與螢光粉技術的持續改進，使得相同的電能輸入能產生更多的光輸出。更高功率密度: 將更多光線封裝到更小的封裝中，正如這款5.0x6.0mm元件能產生260lm所見。這使得熱管理變得更為重要。改善色彩一致性與品質: 更嚴格的分級與先進的螢光粉系統，帶來更好的色彩均勻性與更高的演色性指數（CRI）值，儘管此處未指定CRI。整合與智慧功能: 雖然這是一個分離式元件，但更廣泛的市場正見證著整合驅動器、控制器與感測器的LED的成長。可靠性與穩健性: 增強的封裝材料與結構，以及更高的ESD防護等級（此處為8KV），提升了使用壽命與對惡劣環境的適用性。