3020系列单芯片0.2W白光LED规格书 - 尺寸3.0x2.0mm - 电压3.2V - 功率0.2W - 中文技术文档

1. 产品概述

3020系列是一款紧凑型高性能表面贴装器件（SMD）LED，专为需要可靠、节能白光光源的通用照明应用而设计。这款单芯片、0.2W的白光LED在发光效率、热性能和成本效益之间取得了良好平衡，适用于广泛的商业和工业照明产品。

其核心优势包括3.0mm x 2.0mm的紧凑尺寸、110度的宽视角以及适用于标准回流焊工艺的坚固结构。目标市场涵盖背光模组、装饰照明、指示灯以及集成到各种消费电子产品和标识中。

2. 技术参数与规格

2.1 绝对最大额定值（T_s=25°C）

以下参数定义了可能对LED造成永久性损坏的极限值。在此条件下工作不保证性能。

• 正向电流（I_F）：80 mA（连续）
• 正向脉冲电流（I_FP）：120 mA（脉冲宽度≤10ms，占空比≤1/10）
• 功耗（P_D）：280 mW
• 工作温度（T_opr）：-40°C 至 +80°C
• 储存温度（T_stg）：-40°C 至 +80°C
• 结温（T_j）：125°C
• 焊接温度（T_sld）：230°C 或 260°C，持续10秒（回流焊）

2.2 光电特性（T_s=25°C，I_F=60mA）

这些是标准测试条件下的典型性能参数。

• 正向电压（V_F）：典型值 3.2V，最大值 3.5V
• 反向电压（V_R）：5V
• 反向电流（I_R）：最大值 10 µA
• 视角（2θ_1/2）：110°

3. 分档系统说明

为确保应用中的颜色和亮度一致性，产品被分类为不同的档位。订购代码定义了这些档位。

3.1 型号命名规则

部件号结构为：T [形状代码] [芯片数量] [透镜代码] [内部代码] - [光通量代码] [相关色温代码]。例如，T3400SLA 对应 3020 形状（34）、单颗小功率芯片（S）、无透镜（00）、内部代码 A，具体的光通量和相关色温档位由最终后缀定义。

3.2 相关色温（CCT）分档

LED 根据其在 CIE 色度图上的特定色度椭圆进行分档，以保证颜色均匀性。标准订购档位包括：

• 2725K ±145K（档位 27M5）
• 3045K ±175K（档位 30M5）
• 3985K ±275K（档位 40M5）
• 5028K ±283K（档位 50M5）
• 5665K ±355K（档位 57M7）
• 6530K ±510K（档位 65M7）

每个档位由椭圆中心点（x, y）、长短轴半径和旋转角度定义，符合 5 步或 7 步麦克亚当椭圆标准，以实现严格的颜色控制。

3.3 光通量分档

光通量按 60mA 下的最小值分档。表格定义了暖白光（2700-3700K）、中性白光（3700-5000K）和冷白光（5000-7000K）的最小和典型光通量范围，每种都提供标准（显色指数≥70）和高显色性（显色指数≥80）版本。代码范围从 D1（例如，最小 18-19 lm）到 D8（例如，最小 25-26 lm）。

3.4 正向电压分档

为便于在多 LED 设计中匹配电流，V_F按 0.1V 步进分档。档位包括：B（2.8-2.9V）、C（2.9-3.0V）、D（3.0-3.1V）、E（3.1-3.2V）、F（3.2-3.3V）、G（3.3-3.4V）、H（3.5-3.6V）。

3.5 测量公差

• 光通量：±7%
• 正向电压：±0.08V
• 显色指数（CRI）：±2
• 色度坐标：±0.005

4. 性能曲线分析

4.1 电流-电压（I-V）特性曲线

该图显示了正向电压与正向电流之间的关系。该曲线是基于 GaN 的 LED 的典型曲线，在开启电压（约 2.7V）后呈指数上升。在推荐的 60mA 下工作可确保最佳效率和寿命，避免进入效率下降和发热显著增加的高电流区域。

4.2 相对光通量 vs. 正向电流

此曲线展示了光输出对驱动电流的依赖性。虽然光通量随电流增加而增加，但在较高电流下，由于效率下降和结温升高，其增加变得亚线性。选择 60mA 工作点是为了平衡输出和效率。驱动电流超过绝对最大额定值（80mA 连续）会显著缩短寿命并降低可靠性。

4.3 光谱功率分布（SPD）

相对光谱能量曲线显示了不同 CCT 范围（2600-3700K、3700-5000K、5000-10000K）的发射光谱。冷白光 LED 的芯片蓝光峰值更强，荧光粉转换的黄/红光较少；而暖白光 LED 显示出更明显的宽荧光粉发射，导致红光光谱成分更高，相关色温更低。

4.4 结温 vs. 相对光谱能量

此图说明了结温（T_j）对 LED 光谱的影响。随着 T_j升高，总光谱输出通常会减少（效率下降），峰值波长可能略有偏移。有效的热管理对于在产品寿命期内保持一致的色点和光输出至关重要。

5. 机械与封装信息

5.1 外形尺寸

LED 封装尺寸为 3.0mm（长）x 2.0mm（宽）。尺寸图规定了所有关键尺寸，包括透镜高度和焊盘位置。公差定义为：.X 尺寸为 ±0.10mm，.XX 尺寸为 ±0.05mm。

5.2 焊盘布局与钢网设计

提供了推荐的 PCB 焊盘布局和焊膏钢网设计的单独图示。焊盘布局确保形成正确的焊点并提供机械稳定性。钢网设计控制焊膏沉积量，这对于实现可靠焊点（避免桥连或焊料不足）至关重要。遵循这些指南对于实现高良率的组装至关重要。

5.3 极性识别

阴极通常在 LED 封装上标记。焊盘布局图也标明了阳极和阴极连接。组装时必须注意正确的极性，以防止反向偏置，当电压超过反向电压额定值（5V）时，反向偏置可能损坏 LED。

6. 焊接与组装指南

6.1 湿敏性与烘烤

3020 LED 封装具有湿敏性（根据 IPC/JEDEC J-STD-020C 进行 MSL 分级）。打开防潮袋后暴露在环境湿度中，可能导致在回流焊过程中因水汽快速膨胀而产生爆米花裂纹或分层。

• 储存：未开封的袋子应储存在 30°C/85% RH 以下。开封后，储存在 5-30°C 下，湿度尽可能低（建议 <20% RH）。
• 车间寿命：必须控制从打开袋子到进行回流焊之间的时间。打开袋子后立即检查袋内的湿度指示卡。
• 烘烤条件：如果 LED 暴露在超出规格的湿度环境中，必须在回流焊前进行烘烤。推荐烘烤条件：在原装卷带上，60°C 烘烤 24 小时。不要超过 60°C。烘烤后 1 小时内使用，或储存在干燥柜中（<20% RH）。

6.2 回流焊温度曲线

LED 可承受最高 230°C 或 260°C 的回流焊峰值温度，最长 10 秒。标准的无铅（SAC305）回流焊曲线适用。确保控制温度爬升速率以最小化热冲击。不得超过提供的最大焊接温度额定值，以避免损坏环氧树脂透镜、荧光粉或键合线。

7. 包装与订购信息

LED 通常以编带和卷盘形式供货，用于自动贴片组装。具体的卷盘尺寸和包装数量应与供应商确认。订购时需使用完整的型号，该型号指定了所有分档参数：形状、芯片数量、透镜、CCT 和光通量。可根据要求提供标准产品范围之外的自定义分档组合。

8. 应用建议与设计考量

8.1 典型应用场景

• 背光：用于 LCD、标识和显示器的侧入式或直下式背光面板。
• 装饰照明：重点照明、轮廓照明和氛围照明。
• 通用照明：作为阵列集成到灯泡、灯管和面板中。
• 指示灯：电器和电子产品上的状态指示灯。

8.2 设计考量

• 电流驱动：使用恒流驱动器，而非恒压源，以获得稳定一致的光输出。推荐工作电流为 60mA。
• 热管理：尽管功率较低，但有效的散热对于维持光通量、颜色稳定性和长寿命至关重要。确保 PCB 有足够的散热过孔和铜箔面积连接到 LED 的散热焊盘（如有）或阴极焊盘。
• 光学设计：110 度视角提供了宽广、漫射的照明。对于聚焦光束，需要二次光学器件（透镜、反射器）。
• 电气布局：保持驱动走线短而宽，以最小化压降。在阵列中，尽可能考虑串联连接 LED 以确保电流相同，或使用带有限流电阻的并联串，并选择来自相同 V_F档位的 LED 以获得更好的电流平衡。

9. 技术对比与差异化

与 3528 等旧封装相比，3020 提供了更紧凑的尺寸，可能实现更高的设计密度。其单芯片、0.2W 的设计为需要比典型 0.1W LED 更多光但无法承受 0.5W 或 1W LED 热挑战的应用提供了良好的平衡。110 度的宽光束角是与窄角 LED 的关键区别，在许多应用中无需使用扩散器即可提供更均匀的照明。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 典型正向电压和最大正向电压有什么区别？

典型 V_F（3.2V）是大多数器件在测试条件下的预期值。最大 V_F（3.5V）是规格保证的上限。您的驱动电路必须设计成即使在 LED 的 V_F处于最大值时也能提供所需电流，尤其是在 LED 串联连接时。

10.2 我可以连续以 80mA 驱动此 LED 吗？

虽然 80mA 是绝对最大连续电流额定值，但在此极限下工作会产生更多热量，降低发光效率（lm/W），加速光衰，并可能缩短 LED 寿命。为获得最佳性能和可靠性，应使用推荐的 60mA 工作电流。

10.3 为什么需要烘烤？如何判断我的 LED 是否需要烘烤？

烘烤是为了去除塑料封装吸收的水分，防止在高温回流焊过程中损坏。打开密封的防潮袋后立即检查袋内的湿度指示卡。如果卡片显示已超过湿度暴露极限（例如，粉色圆点比参考色更深），或者袋子在潮湿环境中打开的时间超过了允许的车间寿命，则需要烘烤。

10.4 如何解读光通量档位代码（例如 D5）？

光通量代码（D5）对应给定 CCT 和 CRI 档位下，在 60mA 时的最小光通量值。例如，一个冷白光（5000-7000K）、CRI≥70、代码为 D5 的 LED，其最小光通量为 22 流明，典型最大值为 23 流明。您应基于最小值设计系统，以确保即使使用较低档位的器件也能满足性能目标。

11. 实际应用案例分析

场景：线性 LED 灯条设计。一位设计师正在使用 3020 LED 设计一个 24V、0.6 米长的灯条。针对特定的照度要求，他们计算出需要 60 颗 LED。为了从 24V 供电，他们决定采用 7 颗 LED 串联（7 * 3.2V_typ= 22.4V），为电流调节器留出余量。他们将创建 8 个并联的 7 串 LED 串（总共 56 颗 LED）。为确保亮度均匀，他们指定所有 LED 来自相同的 CCT 档位（例如，4000K 中性白光，档位 40M5）和严格的光通量档位（例如 D5）。他们还指定相同的 V_F档位（例如 F 档：3.2-3.3V）以改善 8 个并联串之间的电流平衡。PCB 设计采用 2 盎司铜层，并在 LED 焊盘下方设计散热过孔连接到铝基板以散热。组装说明规定，如果车间湿度高，则必须烘烤卷盘，然后使用推荐的温度曲线进行受控的回流焊工艺。

12. 工作原理简介

白光 LED 本质上是一种半导体二极管。当施加超过其带隙能量的正向电压时，电子和空穴在有源区（芯片）内复合，以光子的形式释放能量。对于基于 GaN 的芯片，这种初级发射通常在蓝色或紫外光谱。为了产生白光，部分初级光被沉积在芯片上或周围的荧光粉涂层（常用的是掺铈钇铝石榴石 - YAG:Ce）吸收。荧光粉将高能量的蓝光/紫外光子下转换为宽光谱的低能量黄光。来自芯片的剩余蓝光与来自荧光粉的转换黄光混合，在人眼看来就是白光。通过调整荧光粉的成分和厚度，可以实现从暖白光到冷白光的不同相关色温（CCT）。

13. 技术趋势与发展

像 3020 这样的 SMD LED 的总体趋势是朝着更高的发光效率（每瓦更多流明）、改进的显色性（更高的 CRI 和 R9 值以呈现红色）以及更好的颜色一致性（更严格的分档）发展。由于对更紧凑灯具的需求，业界也关注在更高工作温度下增强可靠性和寿命。此外，行业持续开发更坚固、更防潮的封装材料，以简化处理和组装过程。对“以人为本”照明的推动正在催生具有可调 CCT 和光谱优化的 LED，以支持昼夜节律。虽然本规格书描述的是标准白光 LED，但其底层封装技术是一个平台，可以适应这些不断发展的性能特性。