目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢與目標市場
- 2. 技術參數深度解析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣與光學特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 順向電壓分級
- 3.2 光通量分級
- 3.3 白光色度分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 光譜分佈與輻射模式
- 4.2 順向電壓 vs. 電流與光通量 vs. 電流
- 4.3 色溫 vs. 電流與電流降額
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 焊墊設計與極性辨識
- 6. 焊接與組裝指南
- 7. 應用建議與設計考量
- 7.1 典型應用情境
- 7.2 關鍵設計考量
- 8. 技術比較與差異化
- 9. 常見問題解答（基於技術參數）
- 10. 實務設計與使用案例
- 11. 工作原理簡介
- 12. 技術趨勢與背景
1. 產品概述
CHIN 系列 ELCH06-BJ4J6Z10-N0 是一款高功率、表面黏著型 LED，專為需要高光輸出與高效率的應用而設計。它採用 InGaN 半導體技術來產生白光。此元件的特點在於其緊湊的封裝、高光通量以及在脈衝操作下的穩健性能，使其適合要求嚴苛的照明任務。
1.1 核心優勢與目標市場
此 LED 的主要優勢包括：在 1000mA 驅動電流下，典型光通量高達 200 流明，光學效率約為每瓦 54 流明。它內建額定值高達 8kV 的 ESD 防護，提升了其在處理過程中的可靠性。其濕度敏感等級為 1 級，具有良好的儲存壽命，並適用於標準的 SMT 組裝製程。此元件符合 RoHS 規範且為無鉛製程。其主要目標市場為行動裝置相機閃光燈、數位攝影機補光燈、一般室內與裝飾照明、TFT 背光模組，以及各種汽車內外照明應用。
2. 技術參數深度解析
本節針對規格書中定義的關鍵技術規格，提供詳細且客觀的分析。
2.1 絕對最大額定值
元件的操作極限對於可靠的設計至關重要。其最大連續直流順向電流為 350 mA。然而，在特定條件下，它可以承受 1500 mA 的峰值脈衝電流：脈衝寬度 400ms 後關閉時間 3600ms，或最大持續時間 50ms 且工作週期不超過 10%。最大接面溫度為 125°C，接面到外殼的熱阻為 10 °C/W。操作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C。必須特別注意，此 LED 並非設計用於反向偏壓操作。超過這些額定值，特別是同時或長時間超過，可能導致永久性損壞或可靠性問題。
2.2 電氣與光學特性
關鍵性能參數定義於焊墊溫度 25°C、脈衝條件下量測。在 1000mA 電流下，光通量的典型值為 200 lm，最小值 160 lm，最大值 250 lm，量測容差為 ±10%。在 1000mA 電流下，順向電壓範圍從最小值 2.95V 到最大值 4.45V，量測容差為 ±0.1V。特別定義了一個低電流、低電壓參數：在 10 µA 電流下，順向電壓典型值為 2.0V。相關色溫的典型值為 6000K，範圍從 4500K 到 7000K。
3. 分級系統說明
此元件在特定的性能分級範圍內供應，以確保應用的一致性。
3.1 順向電壓分級
順向電壓分為五個等級，每個等級涵蓋 0.3V 的範圍，量測條件為 IF=1000mA。分級代碼及其對應的電壓範圍為：2932 (2.95V - 3.25V)、3235 (3.25V - 3.55V)、3538 (3.55V - 3.85V)、3841 (3.85V - 4.15V) 以及 4144 (4.15V - 4.45V)。
3.2 光通量分級
光通量在 IF=1000mA 下分為三個等級：J4 (160 lm - 180 lm)、J5 (180 lm - 200 lm) 和 J6 (200 lm - 250 lm)。料號 ELCH06-BJ4J6Z10-N0 表示其屬於 J6 光通量等級。
3.3 白光色度分級
白光色點定義於 CIE 1931 色度圖上的特定座標範圍內，並分為三個相關色溫等級：等級 (1) 對應 4550K (4500K-5000K 範圍)、等級 (2) 對應 5057K (5000K-5700K 範圍)、等級 (3) 對應 5770K (5700K-7000K 範圍)。色座標量測允差為 ±0.01。料號顯示此元件屬於特定的白光分級結構。
4. 性能曲線分析
規格書提供了數個特性曲線，對於理解元件在不同操作條件下的行為至關重要。
4.1 光譜分佈與輻射模式
相對光譜分佈曲線顯示了螢光粉轉換白光 LED 典型的寬廣發射光譜，在藍光區域有一個峰值，並伴隨著寬廣的黃色螢光粉發射光。典型的輻射模式為朗伯分佈，意味著發光強度與視角的餘弦值成正比，從而產生寬廣且均勻的光束。視角為 120 度，容差為 ±5 度。
4.2 順向電壓 vs. 電流與光通量 vs. 電流
順向電壓隨電流增加而上升，這是二極體的特性。設計師必須考慮這一點，以確保適當的驅動器設計與熱管理。光通量輸出隨順向電流增加而呈次線性增長。雖然以較高電流驅動可產生更多光，但也會產生更多熱量，這可能降低效率與使用壽命。曲線顯示了光通量隨電流（最高至 1500mA）變化的相對比例。
4.3 色溫 vs. 電流與電流降額
相關色溫可能會隨著驅動電流而輕微偏移，通常隨電流上升而增加。這對於色彩要求嚴苛的應用是一個重要的考量。順向電流降額曲線對於熱設計至關重要。它顯示了最大允許連續順向電流與焊墊溫度的函數關係。為了將接面溫度維持在 125°C 以下，當環境溫度或電路板溫度升高時，必須降低驅動電流。例如，在焊墊溫度為 100°C 時，最大允許連續電流將顯著低於 25°C 時的數值。
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。從頂視圖中可得知關鍵尺寸，整體封裝尺寸約為長 2.04 毫米、寬 1.64 毫米。光學中心相對於封裝邊緣的位置已標示。圖中亦標示了晶片位置，以及用於電氣連接的獨立陽極與陰極焊墊。所有尺寸單位均為毫米，除非另有說明，標準公差為 ±0.1mm。
5.2 焊墊設計與極性辨識
此封裝具有兩個明確定義的焊墊。陽極與陰極焊墊明顯分離。在組裝過程中，正確辨識極性至關重要，以防止反向連接，因為此元件並非設計用於反向偏壓。尺寸圖提供了精確的焊墊幾何形狀與間距，這對於 PCB 焊墊圖案設計以確保良好的焊點形成與機械穩定性至關重要。
6. 焊接與組裝指南
此元件適用於迴焊製程，最高焊接溫度為 260°C。其最多可承受兩次迴焊循環，這對於大多數 SMT 元件是標準規範。濕度敏感等級為 1 級，意味著此元件可在 ≤30°C / 85% RH 的條件下無限期儲存，無需在迴焊前進行烘烤。與較高 MSL 等級的元件相比，這簡化了物流與處理程序。操作 LED 時，建議避免連續超過最高操作溫度一小時以上，以確保長期可靠性。
7. 應用建議與設計考量
7.1 典型應用情境
- 手機相機閃光燈：其高脈衝電流能力與高光通量，使其非常適合行動裝置中的相機閃光燈應用。設計重點必須放在管理高瞬時功率耗散上。
- 數位攝影機補光燈：適用於數位攝影設備中恆定或可變亮度的補光燈應用，需要穩定的色彩與輸出。
- 一般照明：可用於陣列式室內照明、裝飾照明或建築重點照明。在 PCB 上的熱管理對於陣列設計至關重要。
- TFT 背光模組：其高亮度與小尺寸，使其可用於直下式或側光式背光單元，並可搭配導光板使用。
- 汽車照明：適用於車內閱讀燈、門燈或車外輔助燈，需考量其寬廣的操作溫度範圍。
7.2 關鍵設計考量
- 熱管理：這是最重要的單一因素。規格書註明，對於 1500mA 操作，所有可靠性測試均在良好熱管理條件下進行，使用的是 1.0x1.0 cm² 的金屬基板。設計師必須提供從焊墊到散熱器的足夠熱傳導路徑。10 °C/W 的接面到外殼熱阻表明，必須有效地將熱量從封裝導出。
- 電流驅動：使用恆流驅動器，而非恆壓源，以確保穩定的光輸出並防止熱失控。仔細遵守直流與脈衝電流的絕對最大額定值。
- 光學設計：朗伯輻射模式提供了寬廣的光束。對於需要聚焦的應用，將需要二次光學元件。機械圖中提供了光學中心的位置，以供光學對準使用。
- ESD 防護：雖然此元件具有 8kV ESD 防護，但仍建議在組裝過程中採取標準的 ESD 處理預防措施。
8. 技術比較與差異化
雖然直接比較需要具體的競爭對手數據，但可以從其規格推斷出此 LED 的關鍵差異化特點。在緊湊的 2.04x1.64mm 封裝中實現相對較高的光通量，這對於手機等空間受限的應用是一大優勢。指定的 8kV ESD 防護是一個強大的功能，可能超越某些競爭對手，從而提高組裝良率與現場可靠性。針對光通量、電壓和色彩的詳細分級結構，為設計師提供了可預測的性能，這對於一致性至關重要的大規模生產來說非常關鍵。處理高脈衝電流的能力，使其特別適合相機閃光燈這類要求嚴格的應用領域。
9. 常見問題解答（基於技術參數）
問：我可以讓此 LED 在 1000mA 下連續驅動嗎？
答：規格書定義的電氣與光學特性是在 50ms 脈衝條件下的 1000mA 電流。最大連續直流電流額定值為 350 mA。因此，在 1000mA 下連續操作超出了絕對最大額定值，並不建議，因為這很可能導致 LED 過熱並損壞。若需高亮度連續操作，必須根據實際焊墊溫度，依照熱降額曲線對電流進行降額。
問：低電流低 VF@10 µA參數是什麼意思？
答：此參數表示當施加非常小的電流時，典型的順向電壓值。對於可能使用小電流來偵測 LED 是否存在，或用於極低功耗待機指示燈情境的電路設計師來說，此參數很有用。它顯著低於工作電流下的順向電壓。
問：如何解讀料號 ELCH06-BJ4J6Z10-N0？
答：雖然完整的命名規則未明確詳述，但根據分級表，J6很可能指的是光通量等級，而其他部分可能編碼了色溫等級、順向電壓等級以及其他產品變體。CHIN 系列和ELCH06前綴則標識了產品系列。
問：為什麼可靠性測試是基於 1000 小時且 IV 衰減小於 30%？
答：這是 LED 產業標準的可靠性基準。它表示在指定的測試條件下運作 1000 小時後，保證光通量衰減小於 30%。此參數有助於估算產品在實際使用中的流明維持率與壽命。
10. 實務設計與使用案例
案例：設計手機相機閃光燈模組
一位設計師的任務是將高功率閃光燈整合到智慧型手機中。他們選擇了 ELCH06-BJ4J6Z10-N0，因為其高脈衝輸出與小尺寸。設計流程包括：
1. PCB 佈局：在 PCB 上建立與 LED 焊墊匹配的散熱焊墊圖案，使用大型散熱孔連接到內部銅層或專用金屬基板以利散熱。
2. 驅動電路：實作一個開關模式或基於電容的驅動電路，能夠提供所需的 1500mA 脈衝電流持續 400ms，並由手機的相機處理器提供適當的控制邏輯。
3. 光學元件：設計或選擇一個放置在 LED 上方的塑膠透鏡或擴散片，以加寬或塑形光束模式，使其能充分照亮相機的視野，並確保 LED 的光學中心與透鏡對齊。
4. 熱模擬：執行熱模擬，以確保手機外殼與內部元件在重複使用閃光燈時不會過熱，並可能在軟體上對閃光持續時間或頻率實施限制。
5. 測試：在高溫箱條件下驗證光輸出、色彩一致性與可靠性，以模擬實際使用情況。
11. 工作原理簡介
ELCH06-BJ4J6Z10-N0 是一款螢光粉轉換白光 LED。其核心是一個由氮化銦鎵製成的半導體晶片，當電流通過時會發出藍光。此藍光並非直接使用，而是照射在沉積於晶片上或其周圍的一層螢光粉材料上。螢光粉吸收一部分藍色光子，並以較長的波長重新發射光線，主要在黃光區域。剩餘未被吸收的藍光與發射出的黃光混合，產生人眼感知的白光。確切的白光色調由藍光與黃光的比例決定，而此比例由螢光粉的成分與厚度控制。這項技術使得能夠從固態元件中高效地產生高品質的白光。
12. 技術趨勢與背景
此元件存在於固態照明取代傳統光源的更廣泛趨勢中。相關的關鍵趨勢包括：
效率提升：雖然此 LED 提供 54 lm/W 的效率，但產業持續追求更高的光效，以在相同光輸出下降低能耗。
色彩品質與一致性：對於色彩還原至關重要的應用，如零售照明或攝影，業界越來越重視高演色性指數與更嚴格的色彩分級。
微型化與高光通量密度：將更多光線塞進更小封裝的驅動力持續存在，例如應用於行動裝置、汽車頭燈與超薄顯示器。
可靠性與壽命：材料、封裝與熱管理技術的改進，不斷延長 LED 的壽命與流明維持率，使其適用於更關鍵與長壽命的應用。
智慧與連網照明：LED 是實現數位可控照明系統的關鍵技術。雖然這是一個元件級別的裝置，但它構成了能夠動態調整亮度與色彩的系統基礎。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |