XI3030P 中功率贴片LED规格书 - 3.0x3.0mm - 最大2.9V - 65mA - 白光 - 中文技术文档

1. 产品概述

XI3030P是一款采用PLCC-2（塑料引线芯片载体）封装的表面贴装器件（SMD）中功率LED。它被设计为顶视白光LED，集高光效、优异的显色性和紧凑外形于一体。其主要设计目标是为广泛的照明应用提供高能效和可靠的性能。

1.1 核心优势

该LED封装的主要优势包括：

• 高光效：在65mA和5000K色温下，典型光效可达225 lm/W，有助于降低能耗。
• 高显色指数（CRI）：提供最低80（Ra）的显色指数，可选高达90的型号，确保准确悦目的色彩还原。
• 宽视角：典型视角（2θ1/2）为120度，提供均匀且宽广的照明。
• 紧凑外形：小巧的3.0mm x 3.0mm占位面积，允许灵活且密集的PCB布局设计。
• 环保合规：产品无铅，符合RoHS、欧盟REACH及无卤标准（Br<900ppm， Cl<900ppm， Br+Cl<1500ppm）。

1.2 目标市场与应用

此LED是各种需要在性能、效率和成本之间取得平衡的照明应用的理想解决方案。主要应用领域包括：

• 通用照明：适用于住宅、商业和工业环境照明灯具。
• 装饰与娱乐照明：凭借其良好的色彩品质，可用于重点照明、建筑照明和舞台照明。
• 指示灯与背光：适用于背光、标识和状态指示灯。
• 开关指示灯：可集成到带照明的开关和控制面板中。

2. 深入技术参数分析

本节对规格书中定义的关键技术参数进行详细、客观的解读。

2.1 光电特性

主要性能指标在标准测试条件下定义（焊点温度 = 25°C，正向电流 IF = 65mA）。

• 光通量（Φ）：最小光通量因产品型号而异，根据相关色温（CCT）从37 lm到39 lm不等。适用公差为±11%。
• 正向电压（VF）：最大正向电压规定为2.9V，典型公差为±0.1V。较低的VF有助于提高系统效率。
• 显色指数（CRI/Ra）：标准系列的最低Ra为80，公差严格控制在±2以内，确保不同生产批次间色彩质量的一致性。
• 视角（2θ1/2）：典型值为120度，这被认为是宽视角，适用于需要漫射光分布的应用。
• 光效：在65mA和5000K色温下测得的典型光效为225 lm/W。这是衡量能效的关键指标。
• 反向电流（IR）：在反向电压（VR）为5V时，最大反向电流为50 µA，表明了二极管的漏电特性。

2.2 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的极限。操作应始终保持在极限范围内。

• 正向电流（IF）：180 mA（连续）。
• 峰值正向电流（IFP）：300 mA，仅在脉冲条件下允许（占空比1/10，脉冲宽度10ms）。
• 功耗（Pd）：580 mW。
• 工作与存储温度：-40°C 至 +85°C（工作），-40°C 至 +100°C（存储）。
• 热阻（RθJ-S）：结到焊点的热阻为21 °C/W。此参数对于热管理设计至关重要。
• 结温（Tj）：最大允许结温为115°C。
• 焊接温度：回流焊：最高260°C，持续10秒。手工焊：最高350°C，持续3秒。

重要提示：该器件对静电放电（ESD）敏感。在组装和操作过程中必须遵守适当的ESD处理预防措施。

3. 分档系统说明

产品采用全面的分档系统以确保电学和光学特性的一致性。产品编号解释了分档代码。

3.1 产品编号解码

示例：XI3030P/KKX-5M403929U6/2T

• XI3030P：封装系列和尺寸（3.0mm x 3.0mm）。
• KKX-5M：内部系列代码。
• 第一个‘XX’（40）：代表相关色温（CCT）。‘40’ = 4000K。
• 第二个‘XX’（39）：代表最小光通量分档代码。‘39’ = 39 lm（最小值）。
• 第三个‘XX’（29）：代表最大正向电压分档代码。‘29’对应VF最大值为2.9V。
• U6：正向电流指数，表示工作电流为65mA。
• 2T：附加产品型号代码。

3.2 显色指数（CRI）分档

规格书提供了一个将单字母符号映射到最小CRI值的表格：

• M: CRI 60， N: 65， L: 70， Q: 75， K: 80， P: 85， H: 90。

标准量产列表包含CRI为80（符号K）的型号。

3.3 光通量分档

光通量根据CCT进行分档。例如：

• 3000K：分档代码 37L2（37-39 lm）， 39L2（39-41 lm）， 41L2（41-43 lm）。
• 4000K/5000K/5700K：分档代码 39L2（39-41 lm）， 41L2（41-43 lm）， 43L2（43-45 lm）。
• 6500K：分档代码 38L2（38-40 lm）， 40L2（40-42 lm）， 42L2（42-44 lm）。

所有分档在标称光通量值上均有±11%的公差。

3.4 正向电压分档

正向电压在代码‘2629’下分组，包含三个子分档：

• 26A: 2.6V - 2.7V
• 27A: 2.7V - 2.8V
• 28A: 2.8V - 2.9V（最大值）

分档限值适用±0.1V的公差。

3.5 色度分档（麦克亚当椭圆）

LED的色点（色度坐标）被控制在CIE 1931图上的特定椭圆内，以确保色彩一致性。

• 麦克亚当3步：更严格的色彩控制，意味着在标准条件下，人眼几乎无法区分位于3步椭圆内的LED之间的颜色差异。
• 麦克亚当5步：标准色彩控制，适用于大多数可接受轻微颜色变化的一般照明应用。

规格书提供了3000K、4000K、5000K、5700K和6500K色温下，针对3步和5步分档的中心坐标（Cx， Cy）和椭圆参数（a， b， theta）。色度坐标的公差为±0.01。

4. 性能曲线分析

典型曲线揭示了LED在不同工作条件下的行为特性。

4.1 正向电压 vs. 结温（图1）

正向电压（VF）具有负温度系数。当结温（Tj）从25°C升高到115°C时，VF线性下降约0.2V。这一特性对于恒流驱动器设计和热补偿考虑非常重要。

4.2 相对发光强度 vs. 正向电流（图2）

光输出与电流呈亚线性关系。虽然输出随电流增加而增加，但由于热效应和效率下降，光效（流明每瓦）通常在较高电流下会降低。在推荐的65mA下工作可确保最佳光效和寿命。

4.3 相对光通量 vs. 结温（图3）

光输出随结温升高而降低。曲线显示，在Tj为100°C时，相对光通量约为其在25°C时值的85%。有效的热管理（低RθJ-A）对于维持光输出和寿命至关重要。

4.4 正向电流 vs. 正向电压（IV曲线）（图4）

此图显示了二极管电流与电压之间典型的指数关系。这对于选择合适的驱动方式（LED必须使用恒流驱动）至关重要。

4.5 最大驱动电流 vs. 焊点温度（图5）

此降额曲线表明，最大允许正向电流随焊点温度升高而降低。这是确保LED在所有环境条件下均在其安全工作区（SOA）内运行的关键设计规则。

4.6 辐射模式（图6）

极坐标图证实了其宽泛的、类似朗伯体的发射模式，典型视角为120°。在宽广的中心区域内，光强相当均匀。

4.7 光谱分布

光谱功率分布图（文中未详述但提及）将显示一个较宽的蓝色泵浦LED峰值和一个更宽的荧光粉转换黄色发射峰，这是白光荧光粉转换LED的特征。确切的形状决定了CCT和CRI。

5. 焊接与组装指南

5.1 回流焊参数

该LED兼容标准的红外或对流回流工艺。关键参数是峰值焊接温度，不得超过260°C超过10秒。建议采用标准的无铅回流曲线（例如JEDEC J-STD-020）。需要精确控制以避免对塑料封装和内部芯片贴装造成热损伤。

5.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，烙铁头温度应控制在最高350°C，并且与每个焊盘的接触时间必须限制在3秒或更短，以防止过热。

5.3 存储条件

LED应储存在其原始的防潮袋中（如果归类为湿敏器件），环境温度在-40°C至+100°C之间且湿度较低。如果适用，请遵循处理湿敏器件（MSD）的标准IPC/JEDEC指南。

6. 应用设计考量

6.1 驱动器选择

恒流驱动器是必需的。推荐工作电流为65mA。应根据所需的串联电压（LED VF之和）选择驱动器，并且必须包含适当的保护功能，如过流、过压和开路/短路保护。在一些精密应用中，驱动器的反馈环路设计应考虑负的VF温度系数。

6.2 热管理

由于结到焊点的热阻（RθJ-S）为21°C/W，有效的散热是必要的，尤其是在接近或达到最大额定值运行时。PCB应具有足够的热过孔和连接到LED散热焊盘（如果封装中有）的铜区域以散热。不应超过115°C的最大结温。使用公式：Tj = Ts + (RθJ-S * Pd)，其中Ts是焊点温度，Pd是功耗（VF * IF）。

6.3 光学设计

120°的宽视角使该LED适用于需要漫射、均匀照明而无需二次光学器件的应用。对于聚焦光束，必须根据LED的发射模式和物理尺寸设计合适的一次光学器件（透镜或反射器）。

7. 技术对比与差异化

虽然规格书中未提供与其他产品的直接并列比较，但基于其规格，XI3030P的关键差异化特征包括：

• 光效与显色性的平衡：在CRI 80下达到225 lm/W的典型光效，提供了良好的平衡，而一些竞争对手可能在较低CRI下提供更高光效，反之亦然。
• 全面的分档：详细的光通量、电压和色度（3步/5步麦克亚当椭圆）分档，与分档较宽松的产品相比，允许更严格的系统设计，并在多LED灯具中实现更好的色彩一致性。
• 稳健的最大额定值：相对较高的最大结温（115°C）和功耗（580mW）在热挑战性环境中提供了更宽的安全裕度和设计灵活性。
• 环保合规：完全符合现代环保标准（RoHS、REACH、无卤）是基本要求，但明确列为一项特性。

8. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1：我可以用150mA驱动此LED以获得更高输出吗？

A：不可以。绝对最大连续正向电流为180mA，但推荐工作条件是65mA。在150mA下工作会显著增加结温，降低光效，加速光衰，并可能导致保修失效。请始终按推荐电流进行设计。

Q2：3步和5步麦克亚当椭圆分档有什么区别？

A：3步椭圆代表更严格的色彩控制，大多数观察者几乎无法区分其颜色差异。5步椭圆允许稍多的颜色变化，在并列比较时可能被察觉，但对许多应用来说是可接受的。选择取决于最终产品对色彩均匀性的要求。

Q3：如何计算所需的散热器？

A：您需要确定目标焊点温度（Ts）。使用公式 Tj = Ts + (RθJ-S * Pd)，将Tj设置为低于115°C的安全值（例如105°C）。计算Pd为 VF * IF（例如 2.9V * 0.065A = 0.1885W）。然后，Ts_max = Tj_max - (21°C/W * 0.1885W) ≈ 105°C - 4°C ≈ 101°C。PCB和系统的热设计必须确保焊点温度低于此计算出的Ts_max。

Q4：恒压电源适用吗？

A：不适用。LED是电流驱动器件。在恒压源下，正向电压的微小变化（由于温度或分档差异）会导致电流发生巨大变化，可能引发热失控和故障。请始终使用恒流驱动器或限流电路。

9. 设计与使用案例研究

场景：为办公室环境照明设计一款线性LED灯具。

• 要求：中性白光（4000K），良好的显色性（CRI >80），高效率，并在2米长度上实现均匀照明。
• 器件选型：选择XI3030P/KKX-5M403929U6/2T，因其具有4000K色温、CRI 80和高光效。
• 热设计：灯具使用导热系数为1-2 W/mK的铝基板（MCPCB）。计算每颗LED功耗约为0.19W。将100颗LED均匀分布在2米长的铝型材（作为散热器）上，热仿真确认在25°C环境温度下，结温保持在90°C以下。
• 电气设计：LED以20颗为一串串联（总VF最大值约58V）。选择输出为65mA、电压范围覆盖58V的恒流驱动器。包含过压保护。
• 光学设计：利用LED 120°的宽光束角，结合在计算距离处放置的乳白色聚碳酸酯扩散板，实现了所需的无可见光斑的均匀照明，满足办公室照明标准。

10. 技术原理介绍

XI3030P是一款荧光粉转换白光LED。其基本原理涉及一个半导体芯片（通常由氮化铟镓（InGaN）制成），在正向偏置时发出蓝光（电致发光）。这部分蓝光被沉积在芯片上或周围的荧光粉层（例如YAG:Ce）部分吸收。荧光粉将一部分蓝光光子下转换到黄光和红光区域的宽光谱中。剩余的蓝光与荧光粉发出的黄/红光混合，被人眼感知为白光。蓝光与黄光的精确比例以及荧光粉成分决定了所发射白光的相关色温（CCT）和显色指数（CRI）。

11. 行业趋势

以XI3030P等封装为代表的中功率LED领域持续发展。客观的行业趋势包括：

• 光效提升：蓝光芯片的内量子效率（IQE）、荧光粉转换效率以及封装的光提取效率的持续改进推动光效不断提高。
• 色彩品质增强：对更高CRI（90+）和改善色彩一致性（更严格的麦克亚当椭圆）的需求日益增长，尤其是在商业和零售照明领域。
• 可靠性与寿命改善：封装材料（模塑料、基板）和制造工艺的进步旨在减少光衰并增加工作寿命（L90）。
• 小型化与集成化：虽然3030是标准尺寸，但趋势是向更小封装尺寸发展，同时保持相当或更好的性能，以及集成多个LED和驱动器的模块。
• 智能与可调光：LED与控制电子器件的集成日益增多，以实现调光、色温调节（CCT可调）以及基于物联网的照明系统的连接功能。

XI3030P凭借其均衡的性能和合规性，定位于这一更广泛的趋势之中，即朝着更高效、更可靠、更智能的固态照明解决方案发展。