ELCS14G-NB5060J6J8293910-F3X LED规格书 - 高效冷白光 - 245流明@1A - 最大3.95V - 简体中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细阐述了一款高性能冷白光发光二极管（LED）的规格参数，该器件专为在紧凑外形下要求高光输出的应用而设计。该器件采用InGaN芯片技术，产生相关色温（CCT）通常在5000K至6000K之间的冷白光。其主要优势包括：在1安培正向电流下，典型光通量高达245流明，从而实现约72流明/瓦的光学效率。该LED符合RoHS、REACH及无卤素标准，适用于注重环保的设计和全球市场。

1.1 目标应用

这款LED专为对明亮、高效照明有严格要求的多样化应用而设计。主要目标市场包括移动电子设备、通用照明和汽车领域。具体应用涵盖：手机和数码摄像机的相机闪光灯与手电筒功能、TFT-LCD背光单元、室内外通用照明灯具、装饰与娱乐照明，以及汽车内外照明，如方位指示灯、踏步灯和信号灯。

2. 技术参数分析

本节对定义LED性能和运行极限的关键电气、光学及热学参数提供详细、客观的解读。

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。这些并非推荐工作条件。手电筒模式工作的最大连续直流正向电流为350 mA。对于脉冲工作，在特定占空比下（开启400 ms，关闭3600 ms，共30,000个周期）允许峰值电流为1000 mA。该器件可承受高达2 kV的静电放电（ESD，人体模型，JEDEC 3b）。最大允许结温为145°C，工作环境温度范围为-40°C至+85°C。该LED并非为反向偏压工作而设计。从结到焊盘的热阻规定为8.5 °C/W，这是热管理设计的关键参数。

2.2 电光特性

电光特性在焊盘温度（Ts）为25°C的标准测试条件下规定。在1000 mA正向电流（IF）下，典型光通量（Iv）为245 lm，最低保证值为220 lm。在此电流下，正向电压（VF）范围从最小值2.95V到最大值3.95V，典型值取决于电压分档。此冷白光型号的相关色温（CCT）规定在5000K至6000K之间。需要注意的是，所有电气和光学数据均在50 ms脉冲条件下测试，以最小化测量过程中的自热效应，确保数据代表LED芯片的本征性能。

2.3 热学与可靠性考量

正确的热管理对于实现标称性能和长期可靠性至关重要。规定的8.5°C/W热阻表示每瓦功耗引起的温升。例如，在1A电流和典型VF约3.5V（3.5W）下，结温相对于焊盘的温升约为30°C。规格书明确警告，不得在最高结温下连续工作超过一小时。所有可靠性规格，包括1000小时内光通量衰减小于30%，均在使用1.0 cm²金属基印刷电路板（MCPCB）进行良好热管理的条件下得到保证。

3. 分档系统说明

该LED根据三个关键参数进行分档：光通量、正向电压和色度（色坐标）。此分档确保了生产批次内的一致性，并允许设计人员选择满足特定应用要求的器件。

3.1 光通量分档

光通量分档由字母数字代码（J6, J7, J8）表示。对于J6档，在IF=1000mA时，光通量范围为220 lm至250 lm。J7档覆盖250 lm至300 lm，J8档覆盖300 lm至330 lm。具体型号表明该器件属于J6光通量档。

3.2 正向电压分档

正向电压分档由四位数字代码（2932, 3235, 3539）定义。该代码表示以十分之一伏为单位的电压范围。例如，2932档覆盖VF从2.95V到3.25V，3235档从3.25V到3.55V，3539档从3.55V到3.95V。型号中指定了2932电压档。

3.3 色度（颜色）分档

色度由分档代码（本例中为5060）定义，该代码对应于CIE 1931色度图上的特定四边形区域。提供了5060档的顶点坐标，定义了此档内器件允许的颜色变化范围，对应于5000K至6000K的CCT范围。色坐标在IF=1000mA下测量。

4. 性能曲线分析

图形数据提供了LED在不同条件下的行为洞察，这对于电路设计和系统集成至关重要。

4.1 正向电压 vs. 正向电流（IV曲线）

IV曲线显示了正向电压与正向电流之间的关系。它是非线性的，这是二极管的典型特征。在低电流下，电压较低，随着电流增加而上升。此曲线对于设计限流驱动电路至关重要，以确保LED在给定电流下工作在其规定的电压范围内。

4.2 相对光通量 vs. 正向电流

此曲线说明了光输出如何随驱动电流变化。光通量通常随电流增加而增加，但在较高电流下由于效率下降和结温升高而呈现亚线性关系。理解这种关系有助于优化亮度与效率/功耗之间的权衡。

4.3 CCT vs. 正向电流

相关色温可能随驱动电流的变化而略有偏移。此曲线显示了在工作电流范围内CCT的稳定性或变化情况，这对于需要一致白点的色彩关键应用非常重要。

4.4 相对光谱分布

光谱功率分布图显示了每个波长处发射的光强度。对于基于蓝光芯片和荧光粉涂层的冷白光LED，其光谱通常显示来自芯片的显著蓝光峰和来自荧光粉的更宽的黄/绿/红光发射带。峰值波长（λp）和光谱宽度影响显色指数（CRI）和光的感知颜色。

4.5 典型辐射模式

极坐标辐射模式描绘了光强度的空间分布。此LED具有朗伯发射模式，即发光强度与视角的余弦成正比。视角（2θ1/2）规定为120度，这意味着强度降至其峰值一半的角度为中心轴±60度。

5. 机械与封装信息

物理尺寸和封装设计对于PCB布局、光学设计和热管理至关重要。

5.1 封装尺寸

规格书包含LED封装的详细尺寸图。所有尺寸均以毫米为单位提供。此图包括关键特征，如总长、宽、高，焊盘的位置和尺寸，以及任何机械参考或公差。设计人员必须参考此图以创建精确的PCB封装。

5.2 极性识别

封装图或相关注释应清晰指示阳极和阴极端子。正确的极性连接对于器件工作至关重要。通常，阴极可能通过凹口、圆点、较短的引脚或PCB封装上不同的焊盘形状来标记。

6. 焊接与组装指南

需要正确处理和焊接以保持器件的完整性和可靠性。

6.1 回流焊温度曲线

该LED的最高焊接温度额定值为260°C，最多可承受2次回流焊循环。应遵循标准的无铅回流焊温度曲线，并严格控制峰值温度和液相线以上时间，以防止损坏塑料封装和内部引线键合。

6.2 湿度敏感性与存储

该器件具有湿度敏感等级（MSL）评级。规格书规定为1级，这意味着在包装袋打开前，器件可以在≤30°C/85% RH条件下无限期存储。然而，建议遵循特定的存储条件：打开前，在≤30°C/≤90% RH下存储；打开后，在≤30°C/≤85% RH下存储。如果超过规定的车间寿命或干燥剂指示剂显示湿气侵入，则需要在回流焊前进行60±5°C下24小时的烘烤预处理。

6.3 应用中的热管理

为了可靠运行并保持高光输出，必须将LED安装在金属基PCB（MCPCB）或其他具有优异导热性的基板上。必须设计从焊盘到散热器的热路径，以确保在连续工作期间结温远低于最大额定值。强烈建议使用热界面材料和足够的散热措施。

6.4 电气保护

尽管该器件可能具有一些集成的ESD保护，但它并非为反向偏压工作而设计。在电路设计中应考虑外部保护，例如串联限流电阻和/或并联瞬态电压抑制二极管，以防止电压尖峰、反接或其他电气过应力条件造成的损坏。

7. 包装与订购信息

LED采用防潮包装供应，适用于自动化组装。

7.1 载带与卷盘规格

器件包装在压纹载带中并卷绕在卷盘上。标准装载数量为每卷2000片，最小订购量为1000片。规格书中提供了载带凹槽、盖带和卷盘本身的详细尺寸，以确保与贴片设备的兼容性。

7.2 产品标签

卷盘标签包含用于可追溯性和正确应用的关键信息：客户部件号（CPN）、制造商部件号（P/N）、批号、包装数量（QTY），以及光通量（CAT）、颜色（HUE）和正向电压（REF）的具体分档代码。湿度敏感等级（MSL-X）也会标明。

8. 应用设计考量

8.1 驱动电路设计

选择一款能够提供高达1A电流的合适恒流LED驱动IC或电路。驱动器必须考虑正向电压范围（2.95V-3.95V），并包含必要的保护功能（过流、过温、开路/短路）。对于闪光应用，确保驱动器能够处理高峰值脉冲电流。

8.2 光学设计

120度朗伯发射模式适用于许多通用照明应用。对于聚焦光束（例如手电筒），则需要二次光学元件，如反射器或透镜。小封装尺寸有利于紧凑光学系统的设计。

8.3 热设计

计算预期的功耗（IF * VF），并使用热阻（Rth）估算结温相对于PCB热参考点的温升。确保系统的散热足以将Tj保持在安全限值内，尤其是在高环境温度环境或封闭式灯具中。对于大功率连续工作，可能需要主动冷却（风扇）。

9. 技术对比与市场定位

这款LED通过其在紧凑型SMD封装中结合高光通量（245 lm）和高效率（72 lm/W）的特点进行市场定位。其主要差异化优势包括：适用于区域照明的120度宽视角、确保颜色和光通量一致性的明确分档结构，以及符合严格的环境标准（RoHS、REACH、无卤素）。与标准中功率LED相比，它提供更高的单点亮度，适用于需要集中光源的应用，如相机闪光灯。与专用闪光LED相比，它在通用照明任务中可能提供更高的效率和更宽的视角。

10. 常见问题解答（FAQ）

10.1 手电筒模式与脉冲模式电流额定值有何区别？

手电筒模式（最大350 mA）指的是连续直流工作。脉冲模式（最大1000 mA）指的是短时、高电流脉冲，如相机闪光灯所用，对脉冲宽度、占空比和循环次数有严格限制，以防止过热。

10.2 为什么热管理对此LED如此关键？

小封装内的高功耗（1A时高达约4W）导致高热通量。过高的结温会加速光衰（光输出随时间下降）并可能导致色坐标偏移。最终也可能导致灾难性故障。对于可靠性而言，适当的散热是必不可少的。

10.3 我可以直接用锂离子电池驱动此LED吗？

不可以。锂离子电池的电压（通常为3.0V-4.2V）未经稳压，可能超过LED的最大正向电压或导致电流过大。必须使用恒流驱动电路以确保稳定、安全和一致的性能。

10.4 如何解读型号ELCS14G-NB5060J6J8293910-F3X？

该型号编码了关键的分档信息：'NB5060'表示5060颜色档（5000-6000K CCT）。'J6'表示光通量档（220-250 lm）。'2932'（根据此部件规格表中的上下文推断）表示正向电压档（2.95-3.25V）。'F3X'可能指特定的光学或封装变体。

11. 设计与使用案例研究

11.1 手机相机闪光灯模块

在此应用中，LED由专用闪光驱动IC驱动。设计重点是在短时间（例如400ms）内提供非常高的瞬时电流（高达1A脉冲）以产生明亮闪光。关键挑战包括在手机有限空间内管理高峰值功耗的热量，并确保驱动器能够从电池提供所需电流。LED的高效率有助于在最大限度提高闪光亮度的同时，最小化电池消耗。

11.2 便携式工作灯或手电筒

对于手持式手电筒，可能在MCPCB上使用多个LED。降压或升压恒流驱动器（取决于电池配置）提供可调亮度级别。设计强调稳健的热管理——MCPCB连接到作为散热器的大型铝制外壳。120度的宽光束角提供了良好的区域覆盖，可能减少对复杂光学元件的需求。

12. 工作原理

这是一款荧光粉转换型白光LED。其核心是一个由氮化铟镓（InGaN）制成的半导体芯片，在正向偏置时发出蓝光（电致发光）。部分蓝光被涂覆在芯片上的掺铈钇铝石榴石（YAG:Ce）荧光粉层吸收。荧光粉将部分蓝光光子下转换到黄/绿光谱的较长波长。剩余蓝光与转换后的黄光的混合被人眼感知为白光。蓝光与黄光发射的确切比例由荧光粉成分和厚度控制，决定了相关色温（CCT）——在本例中为冷白光（5000-6000K）。

13. 技术趋势与背景

该器件反映了固态照明的持续趋势：提高发光效率（流明/瓦）、通过更严格的分档改善颜色一致性，以及遵守环境法规。从更小封装中获得更高光通量的需求推动了热管理和荧光粉技术的极限。未来的发展可能涉及用于更高CRI和更好温度与时间颜色稳定性的新型荧光粉材料，以及进一步减小封装尺寸和热阻的芯片级封装（CSP）设计。将这些高亮度LED集成到用于物联网应用的智能互联照明系统中也是一个重要趋势。