ELCH07-NB5060J6J8283910-F3H LED 規格書 - 高效能白光LED - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明一款高效能白光發光二極體（LED）元件的規格。此元件以其緊湊封裝與卓越發光效率為特點，適用於空間與能源效率至關重要的各種照明應用。其核心技術基於InGaN（氮化銦鎵）半導體材料，此為現代LED產生白光的標準技術，通常搭配螢光粉轉換層使用。

1.1 核心優勢與目標市場

此LED的主要優勢在於其高光學效率，在1安培驅動電流下可達每瓦76.4流明，產生260流明的典型光通量。此效能是在小型封裝內實現的。元件內建穩健的靜電放電（ESD）防護，依據JEDEC JS-001-2017（人體放電模型）標準，防護等級高達8KV，提升了其在處理與組裝過程中的可靠性。它完全符合包括RoHS（有害物質限制指令）、歐盟REACH法規在內的環保規範，並以無鹵素方式製造。目標應用廣泛，主要聚焦於可攜式電子產品與一般照明。關鍵市場包括行動裝置相機閃光燈、數位攝影機補光燈、TFT顯示器背光、汽車內外照明，以及各種裝飾與建築照明專案，例如出口標誌燈與階梯燈。

2. 技術參數深度解析

本節客觀解讀絕對最大額定值與特性表中定義的關鍵電氣、光學及熱參數。在這些限制之外操作元件可能導致永久性損壞或效能下降。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了元件功能完整性無法保證的應力極限。連續（手電筒模式）操作的直流順向電流額定值為350毫安培。對於脈衝操作，例如在相機閃光燈應用中，在特定條件下允許1200毫安培的峰值脈衝電流：最大脈衝寬度400毫秒，最大工作週期10%。最大允許接面溫度（Tj）為125°C，工作環境溫度範圍為-40°C至+85°C。元件可承受最高260°C的焊接溫度（迴焊），最多可進行兩次迴焊循環。脈衝模式下的功耗指定為4.74瓦特。必須注意，這些額定值不應長時間同時施加，否則可能導致可靠性問題。適當的熱管理，例如使用金屬基板印刷電路板（MCPCB），對於維持效能與使用壽命至關重要。

2.2 電氣光學特性

電氣光學特性是在受控條件下測量的：焊墊溫度（Ts）為25°C，通常使用50毫秒電流脈衝以最小化自熱效應。關鍵參數包括：

• 光通量（Iv）：總可見光輸出。典型值在IF=1000mA時為260流明，最小值為220流明。測量公差為±10%。
• 順向電壓（VF）：LED導通電流時的電壓降。在1000mA時，範圍從2.85V（最小）到3.95V（最大），測量公差為±0.1V。
• 相關色溫（CCT）：定義白光的色調。指定範圍為5000K至6000K，對應於中性白到冷白的外觀。
• 視角（2θ1/2）：發光強度為峰值一半時的全角。為120度，公差為±5度，表示其具有寬廣、接近朗伯分佈的發光模式，適合區域照明。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED會根據關鍵效能參數進行分級。這讓設計師可以選擇符合特定應用在亮度、顏色和電壓要求的元件。

3.1 光通量分級

光通量使用英數字代碼（J6、J7、J8）進行分級。例如，J6級別涵蓋在1000mA下220流明至250流明的通量範圍，而J7級別涵蓋250流明至300流明。這允許在同一產品系列中根據不同的亮度需求進行選擇。

3.2 順向電壓分級

順向電壓使用四位數代碼（2832、3235、3539）進行分級。這些代碼代表以十分之一伏特為單位的最小和最大電壓。例如，2832級別涵蓋VF從2.85V到3.25V。在多LED陣列中，匹配電壓級別對於電流平衡可能很重要。

3.3 色度（顏色）分級

白色光點在CIE 1931色度圖上定義。提供的級別標示為5060，目標色溫介於5000K至6000K之間。級別結構由特定的（x, y）座標角點定義，x和y座標的測量容差均為±0.01。這確保發出的白光落在可預測且可接受的顏色範圍內。

4. 性能曲線分析

規格書提供了數條特性曲線，說明元件在不同條件下的行為。這些對於電路設計和熱管理至關重要。

4.1 順向電壓 vs. 順向電流（IV曲線）

IV曲線顯示順向電流與順向電壓之間的關係。它是非線性的，這是二極體的典型特性。在25°C時，電壓隨電流增加而上升。設計師使用此曲線來確定目標電流所需的驅動電壓，這對於設計恆流驅動器至關重要。

4.2 相對光通量 vs. 順向電流

此曲線展示了光輸出對驅動電流的依賴性。光通量通常隨電流增加而增加，但在較高電流下可能因效率下降和接面溫度升高而呈現次線性增長。它凸顯了在最佳電流點操作以獲得最佳效率的重要性。

4.3 相關色溫（CCT） vs. 順向電流

此圖表顯示白點色溫如何隨驅動電流偏移。某些變化是正常的，了解此趨勢對於需要在不同亮度級別下保持顏色品質一致的應用至關重要。

4.4 相對光譜分佈

光譜功率分佈圖顯示每個波長發出的光強度。對於白光LED，這通常由來自InGaN晶片的藍色峰值和來自螢光粉的更寬廣的黃綠色峰值組成。此曲線的形狀決定了演色性指數（CRI），儘管本規格書中未明確指定CRI。

4.5 典型輻射圖型

極座標輻射圖型圖說明了光強度的空間分佈。提供的圖型顯示了寬廣、平滑的分佈，與朗伯發射體（強度與視角的餘弦成正比）一致，這對於均勻、廣域的照明是理想的。

5. 機械與封裝資訊

LED封裝的物理尺寸與結構對於PCB佈局、光學設計和熱管理至關重要。

5.1 封裝尺寸

規格書包含LED封裝的詳細尺寸圖。關鍵尺寸包括總長度、寬度和高度，以及焊墊位置和尺寸。除非另有說明，公差通常為±0.1毫米。創建準確的PCB封裝圖時必須參考此圖。

5.2 極性識別

封裝具有極性標記。正確識別陽極和陰極對於防止反向偏壓連接至關重要，這可能損壞LED。極性也在載帶上標示，以便自動化組裝。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理與組裝對於可靠性至關重要。

6.1 濕度敏感等級（MSL）

此元件評定為MSL等級1。這表示在≤30°C / 85%相對濕度的條件下，其車間壽命不受限制。如果元件暴露於較高濕度，在進行迴焊焊接前可能需要烘烤，以防止在高溫過程中發生爆米花效應（裂紋）。

6.2 迴焊焊接參數

最高焊接溫度為260°C，元件最多可承受兩次迴焊循環。應遵循峰值溫度不超過260°C的標準無鉛迴焊曲線。在1000mA驅動下工作時，基板溫度不應超過70°C，這強調了在PCB上進行有效熱路徑設計的必要性。

6.3 儲存條件

儲存溫度範圍為-40°C至+100°C。元件應儲存在乾燥、受控的環境中，以保持可焊性並防止吸濕。

7. 包裝與訂購資訊

產品以業界標準包裝供應，適用於自動化組裝。

7.1 載帶與捲盤

LED包裝在壓紋載帶上並捲繞成捲盤。每捲包含2000顆，最小訂購量為1000顆。載帶尺寸與凹槽設計確保了取放機器的穩固夾持與正確方向。

7.2 產品標籤

捲盤標籤包含用於追溯與驗證的關鍵資訊：料號（P/N）、批號、包裝數量（QTY），以及光通量（CAT）、色度（HUE）和順向電壓（REF）的特定分級代碼。濕度敏感等級（MSL）也會標示。

8. 應用建議與設計考量

基於技術參數，以下是實施此LED的關鍵考量點。

8.1 驅動電路設計

務必使用恆流源驅動LED，而非恆壓源。驅動器應設計為提供所需電流（例如，連續操作350mA，脈衝操作最高1200mA），同時考慮所用LED的順向電壓分級。對於串聯連接，確保驅動器的順應電壓超過串聯中所有LED最大VF的總和。對於並聯連接，建議使用個別的電流平衡電阻或獨立驅動器，以防止電流不均。

8.2 熱管理

熱是LED效能衰退與故障的主要原因。接面溫度必須保持在125°C以下。使用具有足夠散熱孔的PCB，必要時使用金屬基板（MCPCB）將熱量從LED焊墊導出。規格書註明，所有可靠性測試均在使用1.0 x 1.0 cm² MCPCB的良好熱管理條件下進行。對於高電流或連續操作，考慮增加外部散熱器。監控基板溫度，在1000mA時不應超過70°C。

8.3 光學設計

120度視角提供寬廣的照明。對於需要光束整形（例如聚光燈）的應用，將需要二次光學元件，如反射器或透鏡。其類朗伯發光模式通常具有較好的相容性，能與許多光學系統良好配合。

8.4 ESD防護

雖然LED內建ESD防護，但在電路板層級實施額外的保護措施仍是良好做法，特別是在容易產生靜電放電的環境中，例如手持裝置組裝或使用期間。

9. 可靠性與使用壽命

規格書引用了可靠性測試。要點包括：所有規格均通過1000小時可靠性測試保證，在該測試條件下（包括良好的熱管理），順向電壓衰退指定小於30%。長時間在或接近最大額定值下操作將加速老化並可能導致永久性損壞。使用壽命（通常定義為L70或L50，即光通量輸出衰退至初始值70%或50%的時間）高度依賴於工作接面溫度和驅動電流。降低工作電流並保持低接面溫度是最大化操作壽命的最有效方法。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以用3.3V電源驅動這個LED嗎？

答：有可能，但不能直接驅動。順向電壓（VF）在1000mA時範圍為2.85V至3.95V。如果您的LED屬於較低VF級別（例如2832），3.3V可能足夠，但任何變化或溫度變化都可能導致電流大幅波動。始終建議使用恆流驅動器以實現穩定安全的操作。

問：手電筒模式與脈衝模式電流額定值有何不同？

答：手電筒模式（350mA直流）用於連續、較低功率的照明。脈衝模式（1200mA峰值）用於短暫、高亮度的閃光，例如相機閃光燈，並對脈衝寬度（≤400ms）和工作週期（≤10%）有嚴格限制，以防止過熱。

問：如何解讀料號中的分級代碼（例如J6J8283910）？

答：料號嵌入了分級資訊。根據規格書表格，"J6"可能指光通量分級（220-250流明），"828"可能與色度分級（5060）相關，而"3910"可能表示順向電壓分級（例如，屬於3539級別的一部分）。請務必從完整規格書或供應商處驗證具體的分級定義。

問：需要散熱器嗎？

答：在最大連續電流（350mA）或任何脈衝操作下工作時，需要有效的熱管理。這是否需要外部散熱器取決於您的PCB設計、環境溫度以及所需的使用壽命。使用MCPCB是一種常見且有效的解決方案。

11. 設計與應用案例

案例1：手機相機閃光燈：由於其高脈衝電流能力（1200mA）和小尺寸，此LED非常適合此應用。驅動電路將設計為提供與相機快門同步的短暫、高電流脈衝。熱管理仍然重要，因為閃光燈可能被重複使用。中性白色色溫（5000-6000K）為照片提供了良好的演色性。

案例2：可攜式工作燈/手電筒：對於電池供電的手電筒，效率是關鍵。在較低的連續電流（例如200-300mA）下操作LED將最大化運行時間，同時提供充足的光線。可以實現具有多種亮度模式的驅動器。寬廣的120度光束角度非常適合區域照明。

案例3：建築階梯照明：用於標示階梯的低亮度照明，將使用多個LED並以低驅動電流工作，以實現長壽命和最小功耗。一致的顏色分級確保所有階梯上的白光均勻。元件符合無鹵素和RoHS標準，對於建築和環保法規很重要。

12. 技術背景與趨勢

工作原理：這是一款螢光粉轉換型白光LED。當電流通過由InGaN製成的半導體晶片時，它會發出藍光。此藍光激發晶片上或附近的黃色（或紅/綠色）螢光粉塗層。剩餘的藍光與轉換後的黃光組合，被人眼感知為白光。確切的混合比例決定了相關色溫（CCT）。

產業趨勢：LED技術的總體趨勢是朝向更高的效率（每瓦流明數）、改善的演色性（更高的CRI和R9值）以及更好的顏色一致性（更嚴格的分級）。同時，也在推動更小封裝內實現更高的功率密度，這使得熱管理變得越來越關鍵。將驅動電子元件和控制功能（調光、顏色調節）直接整合到LED封裝中是另一個日益增長的趨勢。此特定規格書反映了一款成熟、大量生產的產品，專注於為成本敏感、大量應用的市場提供可靠的效能與效率。