EMC3030 Vollfarben-LED Datenblatt - Abmessungen 3,0x3,0mm - Spannung 1,6-3,4V - Leistung 0,468-0,648W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die EMC3030-Serie ist eine hochleistungsfähige, oberflächenmontierbare Vollfarben-LED für anspruchsvolle Beleuchtungsanwendungen. Diese Komponente integriert rote, grüne und blaue (RGB) Chips in einem kompakten Gehäuse von 3,0 mm x 3,0 mm und ermöglicht so die Erzeugung eines breiten Farbspektrums durch additive Farbmischung. Der Hauptentwicklungsfokus liegt auf hohem Lichtstrom und Effizienz bei gleichzeitig robustem Betrieb unter hohen Treiberströmen.

Core Advantages: The key strengths of this LED include its high lumen output, suitability for high-current operation, and low thermal resistance. These features contribute to stable performance and long operational life in various environments.

Target Market: This LED is engineered for applications requiring vibrant, dynamic, or tunable white light. Its primary target markets are outdoor lighting and architectural lighting, where color effects, durability, and energy efficiency are paramount.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der im Datenblatt angegebenen Schlüsselparameter.

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

The luminous flux output is measured at a standard test current (I_F) of 150mA and an ambient temperature (T_a) of 25°C. The typical ranges are:

• Red Chip: 22 to 28 lumens (lm)
• Green Chip: 44 to 51 lm
• Blue Chip: 7 to 12 lm

Auf diese Lichtstromwerte gilt eine Messtoleranz von ±7 %. Die korrelierte Farbtemperatur (CCT) für Weißlichtmischungen wird aus dem CIE-1931-Farbraumdiagramm basierend auf der kombinierten Ausgabe der einzelnen Chips abgeleitet.

The device features a wide viewing angle (2θ_1/2) of 120 degrees, which is the off-axis angle where luminous intensity drops to half of its peak value. This ensures a broad and even light distribution.

2.2 Elektrische Parameter

The forward voltage (V_F) varies by chip color at I_F = 150mA:

• Red: 1.6V to 2.6V (Typical)
• Green: 2.6V to 3.4V (Typical)
• Blue: 2.6V to 3.4V (Typical)

The forward voltage measurement tolerance is ±0.1V. The reverse voltage (V_R) rating for all chips is a maximum of 5V, with a reverse current (I_R) of less than 10µA at this voltage. The device has an electrostatic discharge (ESD) withstand capability of 1000V (Human Body Model).

2.3 Thermische und absolute Maximalwerte

Ein Betrieb der LED außerhalb dieser Grenzwerte kann zu dauerhaften Schäden führen.

• Maximum Forward Current (I_F): 180mA (Continuous) for all colors.
• Maximum Pulse Forward Current (I_FP): 250mA (Pulse width ≤100µs, Duty cycle ≤1/10).
• Maximum Power Dissipation (P_D):
  • Red: 468 mW
  • Grün: 648 mW
  • Blau: 648 mW
• Operating Temperature (T_opr): -40°C to +85°C.
• Storage Temperature (T_stg): -40°C to +105°C.
• Thermal Resistance (R_{th j-sp}): The thermal resistance from the LED junction to the solder point on an MCPCB is typically 5°C/W for all colors at I_F=150mA. This low value is crucial for effective heat management.

It is critically important that the total power dissipation in the application does not exceed the specified P_D ratings to ensure reliability.

3. Erklärung des Binning-Systems

The LEDs are sorted (binned) according to key performance parameters to ensure consistency in production runs. The binning is performed at I_F = 150mA and T_a = 25°C.

3.1 Binning der dominanten Wellenlänge

Dies definiert die präzise Farbe des von jedem Chip emittierten Lichts.

• Red: Binned into codes RB2 (615-620nm), RC1 (620-625nm), and RC2 (625-630nm).
• Green: Binned into a single code GC3, covering a range from 520nm to 535nm in 2.5nm steps (e.g., 520-522.5nm, 522.5-525nm, etc.).
• Blue: Binned into multiple codes: BB3 (450-452.5nm), BB4 (452.5-455nm), up to BC6 (467.5-470nm).

Die Toleranz für die Wellenlängenmessung beträgt ±1 nm.

3.2 Binning des Lichtstroms

LEDs werden basierend auf ihrer Lichtausbeute gruppiert.

• Red: Code DR0 (22-28 lm)
• Green: Code DG0 (44-51 lm)
• Blue: Code DB0 (7-12 lm)

Die Toleranz für die Lichtstrommessung beträgt ±7 %.

3.3 Binning der Durchlassspannung

Diese Sortierung gewährleistet elektrische Kompatibilität im Schaltungsdesign. Die Spannungs-Bins reichen von AB2 (1,8-2,0 V) bis AF1 (3,2-3,4 V) bei einer Messtoleranz von ±0,1 V.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere Diagramme, die das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen veranschaulichen. Das Verständnis dieser Kurven ist entscheidend für ein optimales Design.

• Forward Current vs. Relative Intensity (Fig. 3): This curve shows how light output increases with drive current. It is typically non-linear, and operating near the maximum current may reduce efficacy and lifespan.
• Forward Current vs. Forward Voltage (Fig. 4): This IV curve is essential for driver design. The forward voltage increases with current, and the relationship differs slightly between the red, green, and blue chips due to their different semiconductor materials.
• Ambient Temperature vs. Relative Luminous Flux (Fig. 5): This graph demonstrates thermal derating. As the ambient temperature rises, the light output decreases. Designers must account for this to maintain consistent brightness in warm environments.
• Ambient Temperature vs. Relative Forward Voltage (Fig. 6): The forward voltage typically decreases as temperature increases. This characteristic is important for constant-current driver stability.
• Ambient Temperature vs. Maximum Forward Current (Fig. 7): This derating curve is critical. It shows the maximum allowable forward current must be reduced as ambient temperature increases to prevent overheating. For example, at 85°C, the maximum current for the red chip is approximately 136.4mA, and for green/blue chips, it is around 93.7mA and 90.9mA respectively.
• Color Spectrum (Fig. 1) & Viewing Angle Distribution (Fig. 2): These figures provide visual references for the spectral output and beam pattern of the LED.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem EMC3030-Oberflächenmontagegehäuse untergebracht. Die Gesamtabmessungen betragen 3,0 mm in der Länge und 3,0 mm in der Breite. Die detaillierte mechanische Zeichnung spezifiziert die genaue Positionierung der LED-Chips, die Kathoden-/Anodenmarkierungen und die Linsenstruktur. Die allgemeine Toleranz für Abmessungen beträgt, sofern nicht anders angegeben, ±0,2 mm.

5.2 Empfohlene Lötflächengeometrie

Für das Leiterplattendesign wird eine Lötflächengeometrie (Footprint) bereitgestellt. Die Einhaltung dieser empfohlenen Pad-Anordnung ist für zuverlässiges Löten, korrekten Wärmetransport und die Vermeidung von "Tombstoning" während des Reflow-Prozesses unerlässlich. Die Pad-Abmessungen haben eine Toleranz von ±0,1 mm.

5.3 Polungskennzeichnung

Das Gehäuse enthält Markierungen zur Identifizierung des Kathodenanschlusses (Minuspol) für jeden Farbchip. Ein korrekter Polungsanschluss ist zwingend erforderlich, um Schäden an der LED zu vermeiden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Die LED ist mit bleifreien (Pb-free) Reflow-Lötprozessen kompatibel. Das spezifizierte Profil ist kritisch:

• Peak Package Body Temperature (T_p): Maximum 260°C.
• Time above Liquidous (T_L=217°C): 60 to 150 seconds.
• Time within 5°C of Peak Temperature: Maximum 30 seconds.
• Ramp-up Rate (T_L to T_p): Maximum 3°C/second.
• Ramp-down Rate (T_p to T_L): Maximum 6°C/second.
• Total Time from 25°C to Peak: Maximum 8 minutes.

Die strikte Einhaltung dieses Profils verhindert thermischen Schock und Schäden am LED-Gehäuse und den internen Bonddrähten.

6.2 Handhabungs- und Lagerhinweise

LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Verwenden Sie geeignete ESD-sichere Handhabungsverfahren (Handgelenkbänder, leitfähige Matten). Lagern Sie die LEDs in einer trockenen, antistatischen Umgebung innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs (-40 °C bis +105 °C). Vermeiden Sie Feuchtigkeitseinwirkung vor dem Löten; falls nötig, befolgen Sie die Backanweisungen des Herstellers.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Tape-and-Reel-Verpackung

Die LEDs werden auf geprägter Trägerfolie geliefert, die auf Spulen für die automatisierte Bestückung aufgewickelt ist. Eine Spule fasst maximal 5.000 Stück. Die Maßzeichnung der Folie, einschließlich Taschenabstand und Spulendurchmesser, wird bereitgestellt. Die kumulative Toleranz über 10 Pitches beträgt ±0,25 mm.

7.2 Artikelnummernsystem

The part number follows a structured format: T □□ □□ □ □ □ – □ □□ □□ □. Key elements include:

• Type Code: "3C" for the 3030 package.
• CCT/Color Code: "CW" for RGB (full color).
• Number of Serial/Parallel Chips, Component Code, Color Code: These digits specify internal configurations, binning selections (like wavelength and flux), and other product variants.

Um eine spezifische Artikelnummer für ihre genauen Leistungsmerkmale zu entschlüsseln, ist die Konsultation der vollständigen Binning-Tabelle erforderlich.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Architectural Facade Lighting: Creating dynamic color-changing effects on buildings.
• Outdoor Landscape Lighting: Illuminating pathways, trees, and water features with colored light.
• Signage and Display Backlighting: For vibrant, attention-grabbing signs.
• Entertainment and Stage Lighting: Where programmable color is required.

8.2 Kritische Designaspekte

• Thermal Management: This is the most critical factor for longevity. Use a PCB with adequate thermal vias and, if necessary, an external heatsink to keep the solder point temperature within safe limits, especially when driving at high currents or in high ambient temperatures.
• Drive Current: Use a constant-current driver tailored for RGB LEDs. The current should be set based on the required brightness and thermal derating curves. Do not exceed the absolute maximum ratings.
• Color Mixing and Control: To achieve consistent white light or specific colors, use pulse-width modulation (PWM) to independently control the intensity of each chip. Consider the different luminous efficacies of the red, green, and blue chips in your control algorithm.
• Optics: Secondary optics (lenses, diffusers) may be needed to achieve the desired beam angle and color mixing uniformity.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Während direkte Wettbewerbsvergleiche nicht im Datenblatt enthalten sind, heben die Spezifikationen der EMC3030 ihre Wettbewerbspositionierung hervor:

• vs. Smaller Packages (e.g., 3528): The 3030 package typically offers higher power handling and lumen output due to a larger thermal path and potentially larger chip size.
• vs. Standard 5050 RGB LEDs: The 3030 may offer a more compact solution with similar or better performance, allowing for higher pixel density in dense arrays or finer-pitch displays.
• Key Differentiators: The specified low thermal resistance (5°C/W) and high maximum drive current (180mA) suggest a design optimized for thermal performance, enabling sustained high-brightness operation compared to parts with higher thermal resistance.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

Q: Can I drive all three chips (RGB) at 180mA simultaneously?
A: No. The absolute maximum power dissipation (P_D) must not be exceeded. Driving red at 180mA (V_F~2.1V) gives ~378mW, which is below its 468mW limit. However, driving green or blue at 180mA (V_F~3.0V) gives ~540mW, which is below their 648mW limit. The total power for all three would be ~1.46W, which must be dissipated by the PCB/heatsink. More importantly, you must consult the derating curve (Fig. 7) which reduces the allowable current at higher ambient temperatures.

Q: Why is the luminous flux for the blue chip lower than red and green?
A: This is related to human eye sensitivity (photopic response). The eye is least sensitive to blue light (~450-470nm). Therefore, a blue LED requires more radiant power to achieve the same perceived brightness (luminous flux) as a green LED, where the eye's sensitivity peaks. The specified values reflect this physiological reality.

Q: How do I select the correct bin codes for my project?
A: For color-critical applications (e.g., uniform white light across multiple LEDs), you must specify tight bins for dominant wavelength (especially for green and blue) and forward voltage. For less critical applications, wider bins may be acceptable and more cost-effective. Always consult the full binning tables when placing an order.

11. Praktische Design-Fallstudie

Scenario: Designing an outdoor architectural linear light with tunable white light (2700K to 6500K).

Umsetzung:

1. LED Selection: Use the EMC3030 RGB LEDs. The red, green, and blue outputs are mixed to simulate various white points along the black body locus.
2. Thermal Design: The fixture is aluminum. The PCB is a metal-core PCB (MCPCB) to efficiently transfer heat from the LED solder point to the fixture body. Calculations are performed to ensure the junction temperature remains below 85°C at the maximum ambient temperature (e.g., 40°C) and drive current.
3. Electrical Design: A constant-current LED driver with three independent PWM channels is used. The current is set to 150mA per chip, providing a good balance of brightness and efficacy. The forward voltage bins are considered to ensure the driver's compliance voltage is sufficient for all units in production.
4. Optical Design: A milky white diffuser cover is placed over the LED array to blend the individual RGB points into a uniform, glare-free linear light source.
5. Control: A microcontroller runs an algorithm that maps desired CCT values to specific PWM duty cycles for the R, G, and B channels, calibrated based on the actual binning of the LEDs used.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Die EMC3030 ist eine Multi-Chip-LED. Jeder Chip ist eine Halbleiterdiode aus verschiedenen Materialsystemen:

• Red: Typically based on Aluminum Gallium Indium Phosphide (AlGaInP).
• Green & Blue: Typically based on Indium Gallium Nitride (InGaN).

Wird eine Durchlassspannung angelegt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. Die drei Grundfarben (Rot, Grün, Blau) werden additiv innerhalb des einzelnen Gehäuses kombiniert. Durch unabhängige Steuerung der Intensität jedes Chips kann ein breites Farbspektrum, einschließlich verschiedener Weißtöne, erzeugt werden.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von Vollfarben-LEDs wie der EMC3030 wird von mehreren anhaltenden Trends in der Beleuchtungsindustrie vorangetrieben:

• Increased Efficacy (lm/W): Continuous improvements in epitaxial growth and chip design lead to higher light output per electrical watt, improving energy efficiency.
• Improved Color Rendering and Consistency: Advances in phosphor technology (for white LEDs) and tighter binning processes enable more accurate and consistent color production, which is critical for architectural and retail lighting.
• Higher Power Density and Better Thermal Management: Package designs are evolving to extract heat more efficiently, allowing for higher drive currents and sustained lumen output in compact form factors.
• Integration with Smart Controls: LEDs are increasingly designed to be paired with intelligent drivers and IoT connectivity, enabling dynamic color tuning, scheduling, and data collection for human-centric and energy-saving lighting solutions.
• Miniaturization: The push for smaller pixels in fine-pitch direct-view LED displays continues, though this balances against the need for thermal performance and light output.