3020 Mid-Power EMC Package LED Datasheet - 3.0x2.0mm - Voltage 3.4V - Power 0.5W/0.8W - Cool/Neutral/Warm White - Technical Documentation

1. Product Overview

Waraka huu unaelezea kwa kina vipimo vya kiufundi na sifa za utendaji za mfululizo wa LED wa nguvu ya kati wa 3020 uliofungwa kwa teknolojia ya hali ya juu ya EMC (Epoxy Molding Compound). Mfululizo huu umeundwa mahsusi kwa matumizi ya uangazifu wa jumla, na unapatikana kwa usawa bora kati ya ufanisi wa mwanga, ufanisi wa gharama, na uimara.

1.1 Product Positioning and Core Advantages

The 3020 LED is positioned in the mid-power market, primarily targeting application scenarios with stringent requirements for high performance and high cost-effectiveness. Its core advantages stem from its packaging technology and electrical design.

• Enhanced Thermal Performance EMC Packaging: Compared to traditional PPA or PCT plastics, EMC materials offer superior thermal conductivity and high-temperature resistance, resulting in better lumen maintenance and a longer operational lifespan.
• High Luminous Efficacy and Cost-Effectiveness (Lumens per Dollar): Bidhaa hii imekusudiwa kutoa viashiria bora zaidi vya lumens kwa watt na lumens kwa dola kati ya bidhaa za aina yake, na inafaa kabisa kwa miradi ya taa ya wingi inayohitajia gharama nafuu.
• Ubadilishaji wa nguvu: Ingawa imepimwa kama mfululizo wa 0.5W, ufungashaji wake thabiti unaruhusu nguvu ya kufanya kazi hadi 0.8W, hivyo kutoa urahisi wa muundo kwa mahitaji mbalimbali ya mkondo wa kuendesha.
• Ubora wa juu wa rangi: Kielezo cha chini cha uonyeshaji rangi (CRI) ni 80, kinachohakikisha uokoaji rangi mzuri, unaofaa kwa taa za ndani za kawaida zinazohitaji usahihi wa rangi.
• Uwezo wa Kuendesha Nguvu: Inasaidia mkondo wa juu zaidi wa mbele (IF) 240mA na mkondo wa msukumo (IFP) 300mA, inayoweza kukabiliana na mipango mbalimbali ya kuendesha.

1.2 Target Market and Key Applications

The versatility of the 3020 LED makes it suitable for a wide range of lighting applications.

• Replacement Luminaires and Lamps: Badilisha moja kwa moja taa za incandescent, taa za kuokoa nishati au moduli za zamani za LED kwenye balbu, mabomba ya taa na taa za kuingizwa.
• Taa za Jumla: Chanzo kikuu cha mwanga kwa taa za makazi, biashara na viwanda (kama vile taa za paneli, taa za grating, taa za dari ya juu).
• Backlighting: Illumination for indoor and outdoor signage, light boxes, and decorative panels.
• Architectural and Decorative Lighting: Matumizi ya uangaziaji wa kuzingatia, uangaziaji wa mfereji wa taa, na matumizi mengine yanayohitaji pato la mwanga thabiti na uthabiti wa rangi.

2. In-depth Technical Parameter Analysis

Vigezo vyote vinapimwa chini ya hali ya kawaida ya majaribio: Mmenyuko wa sasa (IF) = 150mA, Joto la mazingira (Ta) = 25°C, Unyevu wa jamaa (RH) = 60%.

2.1 Photoelectric Characteristics

Viashiria kuu vya utendaji vinavyofafanua pato la mwanga na rangi ya LED.

• Flux ya Mwanga: At 150mA, the typical value ranges from 58 lm to 68 lm, depending on the Correlated Color Temperature (CCT) bin. Each bin also specifies a minimum guaranteed value. The measurement tolerance is ±7%.
• Forward Voltage (VF): At 150mA, the typical voltage drop across the LED is 3.4V, ranging from 3.1V (min) to 3.4V (typ). The tolerance is ±0.1V. This parameter is crucial for driver design and thermal management.
• Viewing Angle (2θ1/2): The typical 110-degree wide viewing angle provides a broad and uniform light distribution, making it ideal for general lighting.
• Color Rendering Index (CRI/Ra): Ra ni chini ya 80, na upungufu wa kipimo ni ±2. Hii inaonyesha usahihi mzuri wa rangi.
• Mkondo wa kinyume (IR): Katika voltage ya kinyume (VR) ya 5V, ni kiwango cha juu cha 10 μA, inayoonyesha uadilifu mzuri wa kiungo.

2.2 Electrical and Absolute Maximum Ratings

These ratings define the operational limits that may cause permanent damage.

• Maximum Forward Current (IF_max): 240 mA (DC).
• Maximum Peak Forward Current (IFP_max): is 300 mA under specific conditions (pulse width ≤ 100µs, duty cycle ≤ 1/10).
• Maximum Power Dissipation (PD_max): 816 mW. This is the maximum allowable thermal dissipation power at the junction.
• Maximum Reverse Voltage (VR_max): 5 V.
• Junction Temperature (Tj_max): 115 °C. The absolute maximum temperature of the semiconductor junction.
• Operating and Storage Temperature: -40 °C to +85 °C.
• Soldering Temperature: Inaweza kustahimili 230°C au 260°C kwa sekunde 10 zinazofuatana, inalingana na mkunjo wa kawaida wa kuchomelea bila risasi.

2.3 Thermal Characteristics

Usimamizi bora wa joto ni muhimu kwa utendaji na maisha ya huduma.

• Upinzani wa joto (Rθ_J-SP): 21 °C/W (kawaida). Hii ni upinzani wa joto kutoka kwa kiungo cha LED hadi sehemu ya kuuza. Thamani ya chini inaonyesha uhamisho bora wa joto kutoka kwa chip hadi bodi ya mzunguko. Kigezo hiki ni muhimu kwa kuhesabu mwinuko wa halijoto ya kiungo ikilinganishwa na sehemu ya kuuza: ΔTj = PD * Rθ_J-SP。
• Uwezo wa kukabiliana na kutokwa kwa umeme tuli (ESD): Inaweza kustahimili 1000V (mfano wa mwili wa binadamu), na ina uimara mzuri wa uendeshaji.

3. Grading System Description

Ili kuhakikisha uthabiti wa rangi na mwangaza katika uzalishaji, LED zinagawanywa katika vyeo tofauti. Mfululizo huu unatumia mfumo wa kugawa daraja kwa vigezo vingi.

3.1 Correlated Color Temperature and Chromaticity Grading

Bidhaa hii inatoa safu sita kuu za CCT, kutoka nyeupe joto hadi nyeupe baridi, kufuata ufafanuzi wa safu za Energy Star kwa 2600K-7000K.

• Modeli na anuwai ya CCT:
  • T3427811C-**AA: Nyeupe joto (thamani ya kawaida 2725K, anuwai 2580K-2870K)
  • T3430811C-**AA: Warm White (typical value 3045K, range 2870K-3220K)
  • T3440811C-**AA: Neutral White (typical value 3985K, range 3710K-4260K)
  • T3450811C-**AA: Neutral White (typical value 5028K, range 4745K-5311K)
  • T3457811C-**AA: Cool White (typical value 5665K, range 5310K-6020K)
  • T3465811C-**AA: Cool White (typical value 6530K, range 6020K-7040K)
• Chromaticity Binning Structure (Table 5): Each CCT bin (e.g., 27M5, 30M5) is defined by an ellipse on the CIE 1931 chromaticity diagram. The table specifies the ellipse's center coordinates (x, y), semi-major axis (a), semi-minor axis (b), and its rotation angle (Φ). The measurement uncertainty for chromaticity coordinates is ±0.007.

3.2 Luminous Flux Binning

Within each chromaticity bin, LEDs are further sorted based on their light output at 150mA.

• Luminous Flux Code: Codes such as E7, E8, E9, F1, F2 represent specific lumen ranges. For example, in the 27M5 chromaticity binning:
  • Code E7: 54 lm (min) to 58 lm (max)
  • Code E8: 58 lm to 62 lm
  • Code E9: 62 lm to 66 lm
• The available luminous flux codes vary by chromaticity bin; typically, higher CCT bins offer higher luminous flux codes (e.g., up to F2: 70-72 lm).

3.3 Forward Voltage Binning

LEDs are also grouped according to their forward voltage drop to simplify driver design and ensure consistent behavior of light strings when connected in series.

• Voltage Code:
  • Code 1: VF = 2.8V to 3.0V
  • Code 2: VF = 3.0V to 3.2V
  • Code 3: VF = 3.2V to 3.4V
• The measurement tolerance for VF is ±0.1V.

4. Performance Curve Analysis

The provided chart offers crucial insights into the behavior of LEDs under various operating conditions.

4.1 IV Characteristics and Relative Luminous Flux

Figure 3 (IF vs. Relative Luminous Flux): Inaonyesha uhusiano kati ya mkondo wa kuendesha na pato la mwanga. Flux ya mwanga huongezeka kwa njia ya sublinear kwa kuongezeka kwa mkondo. Ingawa kuendesha kwa mikondo ya juu zaidi (k.m., 240mA) hutoa jumla ya mwanga zaidi, ufanisi wa mwanga (lumen kwa watt) kwa kawaida hupungua kutokana na upotezaji wa joto na umeme ulioongezeka. Mbuni lazima upatanishi kati ya mahitaji ya pato na ufanisi wa mwanga na mzigo wa joto.

Mchoro 4 (IF dhidi ya VF): Inaelezea mkunjo wa IV ya diode. Voltage ya mbele huongezeka kwa kuongezeka kwa mkondo. Mkunjo huu ni muhimu sana kwa kuhesabu nguvu inayotumiwa (PD = IF * VF) katika sehemu yoyote ya uendeshaji, ambayo inaathiri moja kwa moja usanidi wa joto.

4.2 Temperature Dependence

Kielelezo 6 (Ta dhidi ya Flux ya Mwanga ya Jamaa): Inaonyesha athari hasi ya kuongezeka kwa joto la mazingira/kiungo cha kuunganisha kwenye pato la mwanga. Wakati joto linapoongezeka kutoka 25°C hadi 85°C, flux ya mwanga inaweza kupungua kwa takriban 20-30%. Hii inasisitiza umuhimu wa muundo bora wa joto wa PCB na vifaa vya kupoza joto.

Mchoro 7 (Ta dhidi ya Voltage ya Mwelekeo Chanya): Inaonyesha voltage ya mwelekeo chanya inapungua kwa mstari kadri joto linavyoongezeka (kwa InGaN LED ya kawaida, takriban -2mV/°C). Sifa hii wakati mwingine inaweza kutumika kukadiria joto la kiungo.

Mchoro 8 (IF ya Upeo dhidi ya Joto la Mazingira): Mstari muhimu wa kupunguza nguvu. Lazima upunguze mkondo wa juu unaoruhusiwa unaoendelea kwa mbele kadiri halijoto ya mazingira inavyoongezeka, ili kuzuia kuzidi halijoto ya juu ya kiungo (115°C). Kwa mfano, kwa halijoto ya mazingira ya 85°C, mkondo wa juu unaoruhusiwa ni chini sana kuliko 240mA.

4.3 Tabia ya Wigo na Rangi

Kielelezo 1 (Mgawanyiko wa Wigo): Wigo la kawaida la LED ya mwanga mweupe, linaloundwa na kichipu cha mwanga wa bluu na poda ya fosforeshenti. Mchoro unaonyesha kilele cha mwanga wa bluu kutoka kwenye kichipu na utoaji mpana zaidi wa mwanga wa manjano kutoka kwenye poda ya fosforeshenti. Umbo halisi huamua CCT na CRI.

Kielelezo 5 (Ta dhidi ya mabadiliko ya CIE x, y): Ilionyesha jinsi viwianishi vya rangi vinavyobadilika kwa joto wakati wa kutumia mkondo wa umeme thabiti. Viwianishi husogea kwenye njia maalum. Kuelewa mabadiliko haya ni muhimu kwa matumizi yanayohitaji udumishaji madhubuti wa utulivu wa rangi katika anuwai ya joto.

Kielelezo 2 (Usambazaji wa pembe ya mtazamo): Imethibitisha muundo wa utoaji wa karibu na Lambert unaohusiana na pembe ya mtazamo ya digrii 110, unaoonyesha mabadiliko ya ukubwa kulingana na pembe ya katikati.

5. Application Guidelines and Design Considerations

5.1 Thermal Management

Hii ndio sababu muhimu zaidi ya kuhakikisha utendaji na maisha ya huduma.

• Ubunifu wa PCB: Tumia bodi ya msingi ya chuma (MCPCB) au bodi ya kawaida ya FR4 yenye vifungu vya kutosha vya upitishaji joto chini ya pedi ya joto ya LED, ili kuhamisha joto kutoka kwenye sehemu ya kuuzi.
• Uhesabuji wa joto la kiungo: Fuatilia na udhibiti Tj endelevu. Inaweza kadiriwa: Tj ≈ Tsp + (PD * Rθ_J-SP), ambapo Tsp ni joto lililopimwa kwenye sehemu ya kuuzi. Daima weka Tj chini ya 115°C, na kwa maisha marefu zaidi, bora uwe chini zaidi ya thamani hii.
• Follow the derating curve: Strictly adhere to the maximum current versus ambient temperature curve (Figure 8).

5.2 Uendeshaji wa Umeme

• Constant Current Drive: Always use a constant current LED driver. Due to the negative temperature coefficient of VF, using constant voltage drive will lead to thermal runaway and failure.
• Current Selection: Ingawa LED inaweza kushughulikia mkondo hadi 240mA, kufanya kazi kwenye mkondo wa majaribio wa 150mA au chini kwa kawaida hutoa usawa bora wa ufanisi wa mwanga, maisha na mzigo wa joto. Tumia mkunjo kwenye Mchoro 3 kuchagua mkondo unaofaa unaolingana na pato la mwanga unalohitaji.
• Usanidi wa Mfululizo/Sambamba: Unapounganisha LED nyingi kwa mfululizo, hakikisha voltage ya kukubaliana ya kiendeshi inatosha kukidhi jumla ya VF ya mnyororo wa taa. Kwa minyororo sambamba, tumia kikomo cha mkondo kilichotengwa au linganisha kwa makini VF grading, ili kuzuia usawa duni wa mkondo.

5.3 Ubunifu wa Mwanga

• A wide viewing angle of 110 degrees is suitable for applications requiring broad illumination without secondary optics. For focused beams, appropriate lenses or reflectors will be needed.
• When mixing LEDs from different production batches, consider chromaticity binning to maintain color uniformity within the luminaire.

5.4 Welding and Operation

• Ushonaji wa Reflow: Inakubaliana na mkunjo wa kawaida wa ushonaji reflow isiyo na risasi wenye kiwango cha juu cha joto cha 230°C au 260°C, kwa muda usiozidi sekunde 10. Fuata viwango vilivyopendekezwa vya kupanda kwa joto, kudumisha joto na kupoa ili kuepeka mkazo wa kifuniko.
• ESD Precautions: Although rated for 1000V HBM, standard ESD precautions (grounded workstation, wrist strap) should still be observed during handling and assembly.
• Storage: Store within the specified temperature range (-40°C to +85°C) in a dry, controlled environment.

6. Ulinganisho wa Teknolojia na Tofauti

Although the datasheet does not provide a direct side-by-side comparison with specific competitor components, the key differentiating advantages of this 3020 EMC package can be inferred:

• Comparison between EMC and Plastic Packaging (PPA/PCT): Compared to standard plastics, EMC packaging offers superior thermal performance and resistance to yellowing/browning under high temperatures and UV exposure. This translates to better lumen maintenance (L70/L90 lifetime) and color stability over time.
• Power Density: Inaweza kufanya kazi kwa uhakika hadi 0.8W ndani ya ukubwa wa ufungaji wa 3020, hutoa msongamano wa nguvu ulio juu kuliko LED nyingi za kawaida za nguvu ya kati, na kunaweza kupunguza idadi ya LED zinazohitajika kwa pato fulani la lumeni.
• Uainishaji kamili: Uainishaji wa vigezo mbalimbali (ukolezi wa rangi, mtiririko wa mwanga, voltage) huwapa watengenezaji zana ya kufikia usawa wa juu wa rangi na mwangaza katika bidhaa zao za mwisho, ambayo ni mahitaji muhimu ya taa za hali ya juu.

7. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (Kulingana na Vigezo vya Kiufundi)

Swali: Je, naweza kuendesha LED hii kwa mkondo wa juu wa 240mA kila wakati?
Jibu: Ndiyo, lakini tu ikiwa unaweza kuhakikisha joto la kiungo (Tj) linabaki chini ya 115°C. Hii inahitaji usimamizi bora wa joto (upinzani wa joto kutoka kiungo hadi mazingira kuwa wa chini sana). Kwa muundo mwingi halisi, inashauriwa kufanya kazi kwa mkondo wa chini (kama 150mA) ili kupata ufanisi bora wa mwanga na uaminifu.

Swali: Je, matumizi halisi ya nguvu katika sehemu ya kawaida ya uendeshaji ni kiasi gani?
Jibu: Katika IF=150mA na VF=3.4V (thamani ya kawaida), nguvu ya umeme inayoingia ni P = 0.15A * 3.4V = 0.51W (510mW). Tofauti kati ya thamani hii na kiwango cha juu cha matumizi ya nguvu (816mW) ndiyo ukingo wa muundo wa joto.

Swali: Je, msimbo wa kikundi "T3450811C-**AA, 50M5, F1, 2" unafasiriwaje?
Jibu: Hii itabainisha LED yenye rangi nyeupe ya wastani (5028K ya kawaida, kikundi 50M5), mwanga katika safu ya F1 (66-70 lm kwa 150mA), na voltage ya mbele ya msimbo 2 (3.0V-3.2V). "**" katika nambari ya aina inaweza kuwakilisha msimbo maalum wa mwanga/voltage.

Swali: Kwa nini pato la mwanga hupungua kwa kuongezeka kwa joto?
Jibu: Sababu kuu mbili: 1) Ufanisi wa ndani wa quantum wa chip ya semiconductor hupungua kwa joto la juu. 2) Ufanisi wa ubadilishaji wa safu ya phosphor hupungua na uwezekano wa kuzima kwa joto. Kupoa kwa ufanisi kunaweza kupunguza hii kushuka.

Swali: Je, heatsink inahitajika?
答：对于任何运行在低电流以上（例如>60mA）或在密闭/封闭式灯具中的应用，散热器或具有优异热扩散性能的PCB对于管理结温是绝对必要的。

8. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

LED ya 3020 ni chanzo cha mwanga thabiti kinachotegemea fizikia ya semikondukta. Sehemu kuu ni chipi inayotengenezwa kwa nyenzo za indiamu-galiamu nitraidi (InGaN). Unapotumia voltage chanya inayozidi kizingiti cha diode, elektroni na mashimo hujumuishwa tena ndani ya eneo lenye uwezo la chipi, na kutolewa kwa nishati kwa njia ya fotoni. Katika LED hii ya mwanga mweupe, chipi hutoa mwanga wa bluu hasa. Tabaka la fosforesheni (kwa kawaida YAG ya garneti ya alumini ya yttrium iliyochanganywa na seriamu) huwekwa kwenye chipi. Sehemu ya mwanga wa bluu hunyonywa na fosforesheni na kutolewa tena kama mwanga wa manjano. Mwanga wa bluu uliobaki unachanganywa na mwanga wa manjano uliobadilishwa, na kutoa mtazamo wa kuona mwanga mweupe. Uwiano halisi wa mwanga wa bluu na manjano pamoja na muundo maalum wa fosforesheni huamua joto la rangi linalohusiana (CCT) na sifa za kuonyesha rangi (CRI) za mwanga mweupe unaotolewa. Kazi ya kufunga EMC ni kulinda chipi nyeti ya semikondukta na fosforesheni, kutoa uthabiti wa mitambo, kuunda lenzi kuu ya optiki, na muhimu zaidi, kutoa njia bora ya uhamishaji wa joto kwa kiungo cha joto cha juu.

9. Mwelekeo wa Teknolojia

The mid-power LED sector, represented by packages such as 3020, continues to develop. Key industry trends relevant to this product include:

• Continuously improving luminous efficacy: Uboreshaji endelevu wa uenezi wa chip, teknolojia ya fosfori na muundo wa ufungaji unaendelea kuongeza lumens kwa watt, na hivyo kupunguza matumizi ya nishati kwa pato sawa la mwanga.
• Uboreshaji wa ubora na uthabiti wa rangi: 对于高端照明应用，对更高CRI（Ra > 90，R9 > 50）和更严格的色度分档（例如，麦克亚当椭圆步长2或3）的需求正在增长。荧光粉和分档技术正在进步以满足这一需求。
• Improved Reliability and Lifespan: Focus on enhancing materials (such as EMC) and manufacturing processes to improve resistance to thermal stress, moisture, and lumen depreciation, thereby extending L90 lifespan.
• Miniaturization and Higher Power Density: Mwelekeo ni kujumuisha pato la mwanga zaidi kwenye vifurushi vidogo zaidi (mfano, kutoka 3528 hadi 3030 hadi 2835, au kushughulikia wati za juu zaidi kwa saizi ileile), yanatokana na mahitaji ya taa ndogo na za kisasa zaidi.
• Taa Zenye Akili na Zinazoweza Kudhibiti Mwangaza: Ingawa hii ni LED ya kawaida ya mwanga mweupe, soko pana linakwenda kuelekea LED zinazoweza kurekebisha CCT kwa nguvu (mwanga mweupe unaoweza kurekebishwa) au kujumuisha vifaa vya elektroniki vya udhibiti, ingawa utendaji huu kwa kawaida unatekelezwa kiwango cha moduli au mfumo, sio kiwango cha kifurushi cha chip moja.

Mfululizo wa 3020 EMC LED umewekwa katika hali hii inayobadilika kama "mshambuliaji" mzima, wenye gharama nafuu na unaoaminika, ukikidhi mahitaji ya msingi ya taa ya jumla kwa msingi wake thabiti wa kiufundi.