目錄
- 1. 產品概覽
- 2. 技術參數深入分析
- 2.1 絕對最大額定值 (Ts=25°C)
- 2.2 電光特性 (Ts=25°C)
- 3. 分級系統說明
- 3.1 光通量分級
- 3.2 正向電壓分級
- 3.3 色度分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 正向電流 vs. 正向電壓 (I-V曲線)
- 4.2 正向電流 vs. 相對光通量
- 4.3 接面溫度 vs. 相對光譜功率
- 4.4 相對光譜功率分佈
- 5. 機械及封裝資料
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 焊盤圖案同埋鋼網設計
- 6. 焊接及組裝指引
- 6.1 濕度敏感性同埋烘烤
- 6.2 儲存條件
- 6.3 回流焊接溫度曲線
- 7. 靜電放電 (ESD) 保護
- 8. 應用及設計考慮
- 8.1 電路設計
- 8.2 處理注意事項
- 9. 產品命名規則
- 10. 典型應用場景
- 11. 技術比較及差異
- 12. 常見問題 (FAQ)
- 12.1 點解焊接前需要烘烤？
- 12.2 我可唔可以直接用3.3V電源驅動呢款LED？
- 12.3 唔同嘅分級代碼有咩用途？
- 12.4 熱管理有幾重要？
- 13. 設計案例研究
- 14. 工作原理
- 15. 技術趨勢
1. 產品概覽
3020系列係一款緊湊型、高性能嘅表面貼裝器件 (SMD) LED，專為通用照明應用而設計。呢款單晶片白光LED喺效率、可靠性同埋成本效益之間取得平衡，適合多種室內外照明解決方案。佢嘅主要優點包括標準3020封裝尺寸、穩定嘅光輸出，以及喺指定工作範圍內強勁嘅熱性能。
2. 技術參數深入分析
2.1 絕對最大額定值 (Ts=25°C)
以下參數定義咗LED嘅操作極限。超過呢啲數值可能會導致永久損壞。
- 正向電流 (IF)：90 mA (連續)
- 正向脈衝電流 (IFP)：120 mA (脈衝寬度 ≤ 10ms，佔空比 ≤ 1/10)
- 功耗 (PD)：297 mW
- 工作溫度 (Topr)：-40°C 至 +80°C
- 儲存溫度 (Tstg)：-40°C 至 +80°C
- 接面溫度 (Tj)：125°C
- 焊接溫度 (Tsld)：回流焊接溫度為230°C或260°C，最長10秒。
2.2 電光特性 (Ts=25°C)
呢啲係標準測試條件下嘅典型性能參數。
- 正向電壓 (VF)：3.2 V (典型值)，3.4 V (最大值) @ IF=60mA
- 反向電壓 (VR)：5 V
- 反向電流 (IR)：10 µA (最大值)
- 視角 (2θ1/2)：110° (典型值)
3. 分級系統說明
本產品採用全面嘅分級系統，以確保最終應用嘅顏色同埋性能一致性。
3.1 光通量分級
對於指定顏色（冷白光，顯色指數85，相關色溫 >5000K），光通量喺正向電流60mA下測量。分級定義如下：
- 代碼 C8：16 lm (最小) 至 17 lm (最大)
- 代碼 C9：17 lm (最小) 至 18 lm (最大)
- 代碼 D1：18 lm (最小) 至 19 lm (最大)
- 代碼 D2：19 lm (最小) 至 20 lm (最大)
光通量測量公差為 ±7%。
3.2 正向電壓分級
正向電壓分級有助於電流調節電路設計。
- 代碼 B：2.8 V (最小) 至 2.9 V (最大)
- 代碼 C：2.9 V (最小) 至 3.0 V (最大)
- 代碼 D：3.0 V (最小) 至 3.1 V (最大)
- 代碼 E：3.1 V (最小) 至 3.2 V (最大)
- 代碼 F：3.2 V (最小) 至 3.3 V (最大)
- 代碼 G：3.3 V (最小) 至 3.4 V (最大)
電壓測量公差為 ±0.08V。
3.3 色度分級
LED嘅顏色喺CIE 1931色度圖上嘅特定區域內定義。對於冷白光型號（相關色溫 >5000K，最高20000K），色度座標由定義嘅多邊形區域（例如規格書中列出嘅Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg1, Wh1）界定。咁樣可以確保發出嘅白光喺可接受嘅顏色範圍內。色度座標嘅允許偏差為 ±0.005。
顯色指數 (CRI) 公差為 ±2。
4. 性能曲線分析
4.1 正向電流 vs. 正向電壓 (I-V曲線)
I-V曲線係半導體二極管嘅特性。對於呢款LED，正向電壓隨電流非線性增加。喺典型工作電流60mA時，正向電壓約為3.2V。設計師必須使用限流電路，而唔係電壓源，以可靠驅動LED。
4.2 正向電流 vs. 相對光通量
光輸出隨正向電流增加，但最終會飽和，並且喺極高電流下會因熱效應而下降。曲線顯示，喺建議嘅60mA或以下操作可提供最佳效率同埋壽命。
4.3 接面溫度 vs. 相對光譜功率
隨住接面溫度 (Tj) 升高，光譜功率分佈可能會偏移。對於白光LED，呢個通常表現為相關色溫 (CCT) 嘅變化同埋光通量嘅潛在下降。通過適當嘅熱管理保持低接面溫度，對於顏色穩定性同埋光輸出維持至關重要。
4.4 相對光譜功率分佈
白光LED（通常係螢光粉轉換）嘅光譜曲線顯示，來自主要晶片嘅藍光區域有一個寬峰，而來自螢光粉嘅黃/紅光發射更寬。確切形狀隨CCT（例如2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K）而變化，較冷嘅CCT含有更多藍光成分，較暖嘅CCT含有更多黃/紅光成分。
5. 機械及封裝資料
5.1 封裝尺寸
LED遵循標準3020封裝尺寸：長度約3.0mm，寬度約2.0mm。規格書中提供咗帶公差（.X尺寸公差±0.10mm，.XX尺寸公差±0.05mm）嘅詳細尺寸圖，供PCB佈局參考。
5.2 焊盤圖案同埋鋼網設計
指定咗推薦嘅焊盤佈局同埋鋼網開口尺寸，以確保回流焊接期間形成可靠嘅焊點。遵循呢啲指引對於正確對齊、熱傳遞同埋機械穩定性非常重要。
6. 焊接及組裝指引
6.1 濕度敏感性同埋烘烤
根據IPC/JEDEC J-STD-020C標準，呢款3020 LED被歸類為濕度敏感器件。如果原裝防潮袋被打開，並且元件暴露喺環境濕度中，則必須喺回流焊接前進行烘烤，以防止"爆米花"損壞。
- 烘烤條件：60°C，24小時。
- 烘烤後：1小時內焊接，或儲存喺乾燥環境中（相對濕度 <20%）。
- 切勿喺高於60°C嘅溫度下烘烤。
6.2 儲存條件
- 未開封包裝袋：溫度5-30°C，濕度 <85%。
- 已開封包裝袋：12小時內使用。儲存於5-30°C，濕度 <60%，最好放喺帶乾燥劑嘅密封容器或氮氣櫃中。
- 如果暴露超過12小時，使用前需要烘烤（60°C/24h）。
6.3 回流焊接溫度曲線
提供兩種標準回流焊接曲線：
- 無鉛焊料：峰值溫度230°C或260°C，控制液相線以上時間 (TAL)。
- 含鉛焊料：相應嘅較低溫度曲線。
必須遵循推薦嘅升溫、保溫、回流同埋冷卻速率，以盡量減少對LED封裝同埋內部晶片嘅熱應力。
7. 靜電放電 (ESD) 保護
LED係易受ESD損壞嘅半導體器件，尤其係白光、綠光、藍光同埋紫光類型。
- 潛在損壞：ESD可能導致即時故障（LED損壞）或潛在損壞，導致亮度降低、顏色偏移或壽命縮短。
- 保護措施：
- 使用接地嘅防靜電工作站同埋地板。
- 操作員必須佩戴防靜電手環、手套同埋衣物。
- 使用離子風機，並確保焊接設備正確接地。
- 使用防靜電包裝材料。
8. 應用及設計考慮
8.1 電路設計
- 驅動方法：務必使用恆流驅動器。避免直接連接到電壓源。
- 限流：強烈建議即使使用恆流驅動器，亦為每串LED串聯一個電阻，以提供額外嘅電流穩定同埋保護。
- 極性：組裝時注意正確嘅陽極/陰極方向。
- 上電順序：測試時，先將驅動器輸出連接到LED，然後再為驅動器輸入供電，以避免電壓尖峰。
8.2 處理注意事項
不當處理可能導致物理同埋光學損壞：
- 避免手指接觸：唔好用手指直接觸摸矽膠透鏡，因為油脂同埋壓力會污染表面或損壞鍵合線/晶片。
- 避免鑷子擠壓：唔好用鑷子擠壓矽膠主體，咁樣可能會壓碎晶片或弄斷鍵合線。
- 使用正確吸嘴：對於貼片機，使用尺寸合適嘅真空吸嘴，避免壓入柔軟嘅矽膠中。
- 避免跌落：防止引腳變形。
- 組裝後：唔好將組裝好嘅PCB直接疊放喺一齊，咁樣會刮花透鏡並對元件施加壓力。
9. 產品命名規則
零件編號遵循特定編碼系統：T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□
關鍵代碼定義包括：
- 封裝代碼 (例如 34)：3020封裝尺寸。
- 晶片數量代碼 (例如 S)：'S' 代表單顆小功率晶片。
- 顏色代碼 (例如 W)：'W' 代表冷白光 (>5000K)。其他代碼：L (暖白光)，C (中性白光)，R (紅光) 等。
- 光學代碼 (例如 00)：'00' 代表無主透鏡。
- 光通量分級代碼 (例如 D1)：指定光輸出範圍。
- 正向電壓分級代碼 (例如 D)：指定Vf範圍。
10. 典型應用場景
由於其緊湊尺寸、良好效率同埋可靠性能，3020 0.2W白光LED非常適合用於：
- 背光：LCD顯示器、指示燈面板、標牌。
- 裝飾照明：燈帶、輪廓照明、重點照明。
- 通用照明：集成到燈泡、筒燈同埋面板燈中，其中使用多個LED組成陣列。
- 消費電子產品：狀態指示燈、鍵盤背光。
11. 技術比較及差異
同早期嘅3528等封裝相比，3020提供更緊湊嘅封裝尺寸，允許更高密度嘅PCB佈局，並且由於內部結構唔同，可能具有更好嘅熱管理。其0.2W額定功率介於極低功率指示燈LED同埋更高功率照明LED之間，為許多應用提供咗光輸出同埋功耗之間嘅良好折衷。針對光通量、電壓同埋色度嘅詳細分級系統，為設計師提供咗確保最終產品質量一致性所需嘅可預測性。
12. 常見問題 (FAQ)
12.1 點解焊接前需要烘烤？
LED封裝會吸收空氣中嘅水分。喺高溫回流焊接過程中，呢啲水分會迅速變成蒸汽，產生內部壓力，可能導致封裝分層或晶片破裂，從而導致故障。烘烤可以去除呢啲吸收嘅水分。
12.2 我可唔可以直接用3.3V電源驅動呢款LED？
唔可以。正向電壓會因分級同埋溫度而異。3.3V電源可能會喺低Vf分級中導致過大電流，從而導致過熱同埋故障。務必使用恆流驅動器或帶串聯限流電阻嘅電壓源。
12.3 唔同嘅分級代碼有咩用途？
分級確保一致性。通過選擇來自相同光通量同埋色度分級嘅LED，照明產品將具有均勻嘅亮度同埋顏色。從特定電壓分級中選擇可以簡化電流調節電路設計。
12.4 熱管理有幾重要？
非常重要。超過最大接面溫度 (125°C) 會急劇縮短LED嘅壽命並導致顏色偏移。PCB應設計成散熱片，並且喺沒有足夠冷卻嘅情況下，LED唔應該喺絕對最大電流下工作。
13. 設計案例研究
場景：設計用於建築重點照明嘅線性LED燈帶。
- 選擇：選擇3020 LED係因為其緊湊尺寸，允許每米安裝多個LED以實現平滑光線，並且其0.2W額定功率使燈帶總功率易於管理。
- 分級：指定使用單一光通量分級（例如D1）同埋色度分級嘅LED，以確保整條燈帶亮度同埋顏色一致。
- 電路：LED以串並聯方式排列。使用恆流驅動器，並根據規格書推薦電路（圖2），每條並聯支路串聯一個小電阻以進行額外嘅電流平衡同埋保護。
- 熱管理：燈帶使用鋁基PCB，以有效散發LED嘅熱量，使接面溫度喺連續工作期間遠低於最大額定值。
- 組裝：合約製造商嚴格遵循處理、儲存同埋回流焊接指引，以實現高嘅一次通過率。
14. 工作原理
白光LED通常由發出藍光嘅半導體晶片（通常基於InGaN）塗上黃色螢光粉組成。當電流通過晶片時，它會發出藍光。部分藍光被螢光粉吸收，然後重新發射為寬光譜嘅黃光。剩餘藍光同埋轉換後黃光嘅混合被人眼感知為白光。藍光同埋黃光嘅確切比例決定咗白光嘅相關色溫 (CCT)。
15. 技術趨勢
像3020呢類SMD LED嘅總體趨勢係朝向更高嘅發光效率（每瓦更多流明）、改進嘅顯色指數 (CRI) 以及批次間更好嘅顏色一致性。喺各種操作條件下嘅可靠性同埋壽命亦持續發展中。此外，封裝技術不斷演進，以允許從更小嘅封裝尺寸中實現更高功率密度同埋更好熱性能。仔細分級、濕度敏感性處理同埋ESD保護嘅原則，對於所有世代LED技術嘅質量同埋可靠性仍然至關重要。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 點解重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出嘅光通量，越高越慳電。 | 直接決定燈具嘅能效等級同電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出嘅總光量，俗稱"光亮度"。 | 決定燈具夠唔夠光。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），例如120° | 光強降至一半時嘅角度，決定光束闊窄。 | 影響光照範圍同均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），例如2700K/6500K | 光嘅顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氣氛同適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色嘅能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，例如"5-step" | 顏色一致性嘅量化指標，步數越細顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色冇差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（納米），例如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應嘅波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED嘅色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出嘅光喺各波長嘅強度分佈。 | 影響顯色性同顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需嘅最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光嘅電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度同壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受嘅峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度同佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受嘅最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從芯片傳到焊點嘅阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），例如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED芯片內部嘅實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED嘅"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（例如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度嘅百分比。 | 表徵長期使用後嘅亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色嘅變化程度。 | 影響照明場景嘅顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致嘅封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護芯片並提供光學、熱學介面嘅外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 芯片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 芯片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、硅酸鹽、氮化物 | 覆蓋喺藍光芯片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 唔同螢光粉影響光效、色溫同顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面嘅光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度同配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼例如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼例如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落喺極細範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應嘅坐標範圍。 | 滿足唔同場景嘅色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 喺恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下嘅壽命。 | 提供科學嘅壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認嘅測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（例如鉛、汞）。 | 進入國際市場嘅准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品嘅能效同性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |