EMC3030 全彩LED 數據手冊 - 尺寸 3.0x3.0mm - 電壓 1.6-3.4V - 功率 0.468-0.648W - 英文技術文件

1. 產品概覽

EMC3030系列係一款高性能全彩表面貼裝LED，專為要求嚴格嘅照明應用而設計。呢款元件將紅、綠、藍（RGB）晶片集成喺緊湊嘅3.0mm x 3.0mm封裝內，透過加色混合原理實現豐富嘅色彩表現。其設計主要聚焦於提供高光輸出同效能，同時確保喺高驅動電流下仍能穩定運作。

核心優勢： 呢款LED嘅主要優勢在於其高流明輸出、適合高電流操作，以及低熱阻。呢啲特點令佢喺各種環境下都能保持穩定性能同長久使用壽命。

目標市場： 呢款LED專為需要鮮豔、動態或可調白色光嘅應用而設計。其主要目標市場係戶外照明同建築照明，呢啲領域對色彩效果、耐用性同能源效益至關重要。

2. 深入技術參數分析

本節對數據表中列出的關鍵技術參數提供詳細、客觀的闡釋。

2.1 電光特性

光通量輸出係喺標準測試電流（I_F）為150mA同環境溫度（T_a）為25°C嘅情況下量度。典型範圍如下：

• Red Chip: 22至28流明 (lm)
• Green Chip: 44至51流明
• Blue Chip: 7 至 12 流明

此等光通量數值適用 ±7% 嘅量度公差。白光混合色嘅相關色溫（CCT）係根據個別晶片嘅綜合輸出，由 CIE 1931 色度圖推算得出。

該器件具備寬廣視角（2θ_1/2) 為120度，此離軸角度的發光強度會降至峰值的一半。這確保了廣泛而均勻的光線分佈。

2.2 電氣參數

順向電壓 (V_F) 會因晶片顏色而異，當 I_F = 150mA 時：

• 紅色： 1.6V 至 2.6V (典型值)
• 綠色： 2.6V 至 3.4V (典型值)
• 藍色： 2.6V 至 3.4V (典型值)

正向電壓測量公差為±0.1V。所有晶片的反向電壓（V_R）額定值最高為5V，在此電壓下反向電流（I_R）低於10µA。該器件具有1000V（人體模型）的靜電放電（ESD）耐受能力。

2.3 熱特性及絕對最大額定值

超出此等限制操作LED可能導致永久損壞。

• 最大順向電流 (I_F): 所有顏色均為180mA（連續）。
• 最大脈衝正向電流 (I_FP): 250mA（脈衝寬度 ≤100µs，佔空比 ≤1/10）。
• 最大功耗 (P_D):
  • 紅：468 mW
  • 綠：648 mW
  • 藍色：648 mW
• 工作溫度 (T_opr): -40°C 至 +85°C。
• 儲存溫度 (T_stg): -40°C 至 +105°C。
• 熱阻 (R_{th j-sp}): 對於所有顏色嘅LED，喺I=150mA時，由LED結點到MCPCB焊點嘅熱阻通常係5°C/W。_F呢個低數值對於有效嘅熱管理至關重要。

應用中嘅總功耗絕對唔可以超過指定嘅P值，呢點對確保可靠性至關重要。_D 額定值以確保可靠性。

3. 分級系統說明

LED會根據關鍵性能參數進行分選（分級），以確保生產批次嘅一致性。分級工序喺I_F = 150mA 及 T_a = 25°C。

3.1 主波長分級

此定義了每顆晶片所發出光線的精確顏色。

• 紅色： 分入代碼 RB2 (615-620nm)、RC1 (620-625nm) 同 RC2 (625-630nm)。
• 綠色： 分入單一代碼 GC3，涵蓋範圍由 520nm 至 535nm，以 2.5nm 為間距（例如：520-522.5nm、522.5-525nm 等）。
• 藍色： 分入多個代碼：BB3 (450-452.5nm)、BB4 (452.5-455nm)，直至 BC6 (467.5-470nm)。

波長量測嘅公差為 ±1nm。

3.2 光通量分檔

LED會根據其光輸出進行分組。

• 紅色： Code DR0 (22-28 lm)
• 綠色： Code DG0 (44-51 lm)
• 藍色： Code DB0 (7-12 lm)

光通量測量嘅公差係 ±7%。

3.3 正向電壓分檔

此分級確保電路設計中的電氣相容性。電壓分級範圍由 AB2 (1.8-2.0V) 至 AF1 (3.2-3.4V)，量測容差為 ±0.1V。

4. 性能曲線分析

數據表中包含多幅圖表，用以說明LED在不同條件下的表現。理解這些圖表是實現最佳設計的關鍵。

• 正向電流與相對光強度關係圖（圖3）： 呢條曲線顯示光輸出點樣隨驅動電流增加。通常係非線性嘅，喺最大電流附近操作可能會降低效能同使用壽命。
• 正向電流對正向電壓（圖4）： 呢條IV曲線對驅動器設計好重要。正向電壓隨電流增加，而紅、綠、藍晶片之間嘅關係因半導體材料唔同而有少少差異。
• 環境溫度對相對光通量（圖5）： 此圖展示熱降額特性。當環境溫度上升時，光源輸出會下降。設計師必須考慮此因素，以確保在溫暖環境中維持穩定的亮度。
• 環境溫度與相對正向電壓關係圖（圖6）： 正向電壓通常隨溫度上升而下降。此特性對恆流驅動器的穩定性至關重要。
• 環境溫度與最大正向電流 (圖 7): 此降額曲線至關重要。它顯示隨著環境溫度升高，必須降低最大允許正向電流以防止過熱。例如，在85°C時，紅色晶片的最大電流約為136.4mA，而綠色/藍色晶片則分別約為93.7mA和90.9mA。
• Color Spectrum (Fig. 1) & Viewing Angle Distribution (Fig. 2): 呢啲圖表為LED嘅光譜輸出同光束圖案提供咗視覺參考。

5. 機械及封裝資料

5.1 封裝尺寸

該LED封裝於EMC3030表面貼裝封裝內。整體尺寸長度為3.0毫米，寬度為3.0毫米。詳細機械圖標明了LED晶片的確切位置、陰極/陽極標記以及透鏡結構。除非另有說明，尺寸的一般公差為±0.2毫米。

5.2 建議焊盤設計

本文件提供用於PCB設計的焊盤圖形（封裝外型）。遵循此推薦焊盤佈局對於實現可靠焊接、適當熱傳遞以及防止迴流焊時發生墓碑效應至關重要。焊盤尺寸的公差為±0.1毫米。

5.3 極性識別

封裝上包含標記，用以識別每粒顏色晶片嘅陰極（負極）端子。必須正確連接極性，以免損壞LED。

6. 焊接與組裝指引

6.1 回流焊接參數

該LED適用於無鉛回流焊接製程。所指定的溫度曲線至關重要：

• 封裝本體峰值溫度（T_p): 最高260°C。
• 高於液相線（T_L=217°C）之時間： 60至150秒。
• 處於峰值溫度5°C範圍內的時間： 最多30秒。
• 升溫速率 (T_L 至 T_p): 最高 3°C/秒。
• 降溫速率 (T_p 至 T_L): 最高 6°C/秒。
• 由 25°C 至峰值總時間： 最長為8分鐘。

嚴格遵循此溫度曲線可避免熱衝擊，防止LED封裝及內部焊線受損。

6.2 處理與儲存注意事項

LED對靜電放電(ESD)敏感。請使用適當的防靜電安全處理程序（防靜電手帶、導電墊）。在指定溫度範圍（-40°C至+105°C）內，儲存於乾燥、防靜電的環境中。焊接前避免接觸濕氣；如有需要，請遵循製造商的烘烤指引。

7. 包裝與訂購資料

7.1 捲帶包裝

LED以凸紋載帶包裝，捲繞於捲盤上，適用於自動化拾放組裝。每捲盤最多可容納5,000件。提供載帶尺寸圖，包括囊袋間距及捲盤直徑。每10個節距的累積公差為±0.25毫米。

7.2 零件編號系統

零件編號遵循一個結構化格式： T □□ □□ □ □ □ – □ □□ □□ □. 關鍵元素包括：

• 類型代碼： "3C" 適用於 3030 封裝。
• CCT/色碼： "CW" 代表 RGB（全彩色）。
• 串聯/並聯晶片數量、元件代碼、顏色代碼： 這些數字指定內部配置、分檔選擇（例如波長和光通量）以及其他產品變體。

必須查閱完整的分檔表，才能解讀特定型號的確切性能特徵。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 建築外牆照明： 為建築物營造動態變色效果。
• 戶外景觀照明： 以彩色燈光點亮小徑、樹木同水景。
• 標誌同顯示器背光照明： 適用於色彩鮮明、引人注目嘅標誌。
• 娛樂同舞台燈光： 適用於需要可編程色彩嘅場合。

8.2 關鍵設計考量

• 熱能管理： 此為影響壽命最關鍵嘅因素。應選用具備足夠散熱通孔嘅PCB，如有需要可外加散熱器，確保焊點溫度維持於安全範圍內，尤其喺高電流驅動或高環境溫度嘅情況下。
• 驅動電流： 應選用專為RGB LED設計嘅恆流驅動器。電流設定需根據所需亮度及熱降額曲線調整，切勿超出絕對最大額定值。
• 混色與控制： 為實現一致的白光或特定顏色，請使用脈衝寬度調變（PWM）獨立控制每顆晶片的強度。在控制演算法中考慮紅、綠、藍晶片的不同發光效能。
• 光學： 可能需要使用二次光學元件（透鏡、擴散片）以達到所需的光束角度及混色均勻度。

9. 技術比較與差異化

雖然數據表中沒有直接與競爭對手比較，但EMC3030的規格突顯了其競爭定位：

• vs. 較細封裝（例如：3528）： 3030封裝通常因散熱路徑較大及可能採用更大晶片尺寸，而具備更高功率處理能力及流明輸出。
• vs. 標準5050 RGB LEDs： 3030型號可能提供更為緊湊嘅解決方案，同時具備相近甚至更佳嘅性能，令高密度陣列或精細點距顯示屏能夠實現更高像素密度。
• 主要差異點： 指定嘅低熱阻（5°C/W）同高最大驅動電流（180mA）顯示設計針對熱性能進行優化，相比熱阻較高嘅元件，能夠持續維持高亮度運作。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q: 我可以同時以180mA驅動所有三個晶片（RGB）嗎？
A: 不可以。絕對最大功耗（P_D）絕不可超過。以180mA驅動紅色晶片（V_F~2.1V) 提供約378mW，低於其468mW嘅上限。不過，以180mA驅動綠色或藍色（V_F~3.0V) 提供約540mW，低於其648mW嘅上限。而 總 三者嘅總功耗約為1.46W，必須由PCB/散熱器散走。更重要嘅係，你必須參考降額曲線（圖7），佢會喺環境溫度較高時降低允許電流。

Q: 點解藍色晶片嘅光通量會低過紅色同綠色？
A: 呢個同人眼嘅敏感度（明視覺反應）有關。人眼對藍光（約450-470nm）最唔敏感。所以，藍色LED需要更高嘅輻射功率，先可以達到同綠色LED一樣嘅感知亮度（光通量），而綠色光正係人眼敏感度最高嘅波段。規格數值正係反映呢個生理現實。

Q: 我應該點樣為我嘅項目揀選正確嘅Bin Code？
A: 對於色彩要求嚴謹嘅應用（例如多個LED需要均勻白光），你必須指定嚴格嘅主波長（尤其係綠色同藍色）同正向電壓分檔。對於要求冇咁高嘅應用，較寬嘅分檔可能可以接受，而且成本效益更高。落單時務必查閱完整嘅分檔表。

11. 實用設計案例研究

場景： 設計一款可調白光（2700K至6500K）嘅戶外建築線性燈。

實施：

1. LED選擇： 使用 EMC3030 RGB LED。將紅、綠、藍輸出混合，以模擬沿黑體軌跡嘅各種白點。
2. 散熱設計： 燈具外殼為鋁材。PCB 採用金屬基板（MCPCB），以有效將熱量從 LED 焊點傳遞至燈具主體。已進行計算，確保喺最高環境溫度（例如 40°C）同驅動電流下，結溫保持低於 85°C。
3. 電氣設計： 採用具有三個獨立PWM通道的恆流LED驅動器。每顆晶片的電流設定為150mA，在亮度與效能之間取得良好平衡。已考慮正向電壓分檔，以確保驅動器的順向電壓足以應付生產中的所有單元。
4. 光學設計： 將一個奶白色嘅擴散罩放置喺LED陣列上面，將獨立嘅RGB光點混合成均勻、無眩光嘅線性光源。
5. 控制： 微控制器運行一個演算法，將所需嘅CCT值對應到R、G、B通道嘅特定PWM佔空比，此對應係根據所用LED嘅實際分檔進行校準。

12. 操作原理介紹

EMC3030 係一款多晶片LED。每粒晶片都係由唔同物料系統製成嘅半導體二極管：

• 紅色： 通常基於磷化鋁鎵銦 (AlGaInP)。
• Green & 藍色： 通常基於氮化銦鎵 (InGaN)。

當施加正向電壓時，電子和電洞在半導體的有源區域內復合，以光子（光）的形式釋放能量。光的特定波長（顏色）由半導體材料的帶隙能量決定。三原色（紅、綠、藍）在單一封裝內以加法方式混合。通過獨立控制每顆晶片的強度，可以產生包括各種白色光在內的廣闊色譜。

13. 技術趨勢

EMC3030等全彩LED嘅發展，係由照明行業多個持續趨勢所推動：

• 效能提升（流明/瓦）： 外延生長同芯片設計嘅持續改進，令每瓦電力嘅光輸出更高，從而提升能源效率。
• 色彩還原度同一致性嘅提升： 螢光粉技術（用於白光LED）嘅進步同更嚴格嘅分選流程，令色彩輸出更準確同一致，對建築同零售照明至關重要。
• 更高功率密度同更佳熱管理： 封裝設計正不斷演進，以更高效地散熱，從而在緊湊的外形尺寸中實現更高的驅動電流和持續的流明輸出。
• 與智能控制整合： LED越來越多地被設計成可與智能驅動器和IoT連接配對，從而實現動態色彩調節、定時控制及數據收集，以提供以人為本及節能的照明解決方案。
• 微型化： 儘管需要平衡散熱效能同光輸出，但精細間距直視LED顯示屏追求更細像素嘅趨勢持續。