3020 中功率LED規格書 - 尺寸3.0x2.0mm - 電壓6.6V - 功率0.5W - 冷/中性/暖白光 - 粵語技術文檔

產品概覽

3020系列係一款為通用照明應用而設嘅中功率LED解決方案，喺光效、成本效益同可靠性之間取得最佳平衡。呢款LED採用熱增強環氧樹脂模塑化合物（EMC）封裝，設計喺緊湊嘅3.0mm x 2.0mm尺寸內提供穩定性能。該系列以高流明每瓦同高流明每美元比率為特點，對於注重成本但追求性能嘅照明設計嚟講係一個極具吸引力嘅選擇。

呢款產品嘅核心定位喺替換式同新建通用照明市場，包括室內同室外應用。其主要優勢源自EMC封裝材料，相比傳統塑膠，佢提供更優越嘅熱管理，允許更高嘅驅動電流同更長嘅使用壽命。LED嘅標稱功率為0.5W，但喺適當嘅熱條件下可驅動至0.8W，提供設計靈活性。

目標市場涵蓋廣泛嘅照明領域：替換項目中傳統白熾燈同螢光燈嘅直接替代品、住宅同商業通用照明嘅主要光源、標誌背光，以及對色彩質素同可靠性要求極高嘅建築或裝飾照明。

深入技術參數分析

光度與色彩特性

電光性能係喺標準測試條件下指定：環境溫度25°C、相對濕度60%、驅動電流80mA。產品系列提供從暖白光（2725K）到冷白光（7040K）嘅相關色溫（CCT）選項，詳見產品選擇表。所有型號均保持最低顯色指數（CRI或Ra）為80，確保通用照明有良好嘅色彩還原度。典型光通量值喺80mA時介乎54流明至66流明之間，視乎CCT分級而定。必須注意所述嘅測量公差：光通量為±7%，CRI為±2。CCT係根據CIE 1931色度圖得出。

電氣與熱力參數

關鍵電氣參數定義咗LED嘅工作範圍。典型正向電壓（VF）喺80mA時為6.6V，公差為±0.1V。絕對最大正向電流為120mA，脈衝電流（IFP）額定值為200mA（脈衝≤100µs，佔空比≤1/10）。最大功耗（PD）指定為816mW。反向電壓（VR）承受能力為5V。

熱力性能對可靠性至關重要。從結點到焊點嘅熱阻（RθJ-SP）典型值為21°C/W。此參數直接將工作結點溫度同電路板溫度聯繫起來。最大允許結點溫度（Tj）為115°C。器件具有110度嘅寬視角（2θ1/2），提供寬闊、均勻嘅光分佈。靜電放電（ESD）保護符合人體模型（HBM）高達1000V。

絕對最大額定值

遵守絕對最大額定值對器件可靠性係不容妥協嘅。超出呢啲限制可能會導致永久損壞。額定值包括：正向電流（IF）：120mA；脈衝正向電流（IFP）：200mA；功耗（PD）：816mW；反向電壓（VR）：5V；工作溫度（Topr）：-40°C至+85°C；儲存溫度（Tstg）：-40°C至+85°C；結點溫度（Tj）：115°C；焊接溫度（Tsld）：230°C或260°C持續10秒（視乎回流焊曲線而定）。

分級系統解說

色彩 / 色溫分級

LED會根據精確嘅色彩分級進行分類，以確保照明裝置內嘅一致性。色彩座標嘅分級結構遵循CIE 1931色度圖上嘅橢圓系統。每個分級（例如27M5、30M5）由中心點（x、y座標）、長半軸（a）、短半軸（b）同旋轉角度（Φ）定義。該系統符合能源之星計劃對2600K至7000K範圍嘅要求。色彩座標嘅測量不確定度為±0.007。呢種嚴格嘅分級可以最大限度地減少陣列中個別LED之間嘅可見色彩差異。

光通量分級

為咗管理亮度均勻性，LED亦會根據其喺80mA時嘅光通量輸出進行分級。光通量分為代碼（E7、E8、E9、F1），每個代表特定嘅流明範圍（例如E8：58-62 lm，E9：62-66 lm，F1：66-70 lm）。特定LED適用嘅光通量分級取決於其色彩分級。呢種二維分級（色彩同光通量）允許設計師選擇符合其應用色彩同亮度要求嘅LED。

正向電壓分級

正向電壓分為三個等級，以協助驅動器設計同並聯串中嘅電流匹配。等級包括：代碼C（5.5V - 6.0V）、代碼D（6.0V - 6.5V）同代碼E（6.5V - 7.0V），喺80mA下測量，公差為±0.1V。選擇來自同一電壓等級嘅LED有助於確保多LED系統中更均勻嘅電流分佈同熱力性能。

性能曲線分析

規格書提供咗幾個關鍵圖表供設計分析。相對光譜分佈圖顯示發射光譜，係典型嘅螢光粉轉換白光LED，具有藍色泵浦峰值同寬闊嘅黃色螢光粉發射。視角分佈圖確認咗類似朗伯體嘅發射模式，半角為110度。

正向電流特性至關重要。IF對相對光通量曲線顯示，光輸出隨電流增加而次線性增加，由於熱量增加同效率下降，通常喺較高電流時光效會降低。正向電壓對正向電流（IV）曲線對於驅動器設計必不可少，顯示二極管嘅指數V-I關係。

溫度特性對實際性能至關重要。環境溫度（Ta）對相對光通量圖表說明咗隨著環境（從而結點）溫度升高，光輸出會下降。Ta對正向電壓曲線顯示VF嘅負溫度係數。結點溫度圖表繪製Ta對相對光通量同正向電壓，進一步闡明呢啲熱依賴性。可能最重要嘅係，最大正向電流對環境溫度降額曲線規定咗喺升高嘅環境溫度下嘅最大安全工作電流，以防止超過115°C嘅Tj最大值。

CIE色度圖將色彩分級（27M5、30M5等）視覺化表示為黑體軌跡上嘅橢圓，為色彩選擇同分級邊界提供清晰參考。

機械與包裝資料

LED採用表面貼裝器件（SMD）封裝，尺寸約為長3.0mm、寬2.0mm。機械圖提供詳細尺寸，包括焊盤間距、元件高度同焊盤幾何形狀。所有尺寸均以毫米為單位，未定義公差為±0.2mm。圖紙以1:1比例呈現以供準確參考。封裝具有兩個陽極同兩個陰極端子，有助於形成堅固嘅焊點並改善到PCB嘅熱傳導。極性喺封裝本身清晰標記，通常帶有陰極指示器，例如凹口或綠色標記。

焊接與組裝指引

該元件適用於無鉛回流焊接工藝。最大焊接溫度指定為峰值230°C或260°C，持續10秒，視乎所用嘅特定回流焊曲線（例如SnAgCu焊料）。必須遵循建議嘅回流焊曲線，控制升溫同冷卻速率，以最大限度地減少熱衝擊並防止封裝破裂或分層。所提供內容中未明確說明濕度敏感等級（MSL），但對於EMC封裝，一般建議如果元件喺回流焊前長時間暴露於環境條件下，應進行烘烤以避免"爆米花"現象。儲存應喺指定嘅-40°C至+85°C溫度範圍內嘅乾燥、受控環境中進行。

應用建議

典型應用場景

• Retrofit Lamps: Ideal for LED bulbs and tubes designed to replace incandescent, halogen, or fluorescent lamps, leveraging its efficacy and cost structure.
• General Lighting: Suitable for downlights, panel lights, troffers, and other fixtures in residential, office, and commercial spaces.
• Signage and Backlighting: Effective for indoor and outdoor sign illumination due to its good color rendering and reliability.
• Architectural/Decorative Lighting: Can be used in coves, shelves, and accent lighting where consistent color and smooth beam are important.

設計考量

• Thermal Management: The 21°C/W thermal resistance necessitates an effective PCB thermal design. Use of metal-core PCBs (MCPCBs) or thermally enhanced FR4 with sufficient copper area is recommended to keep the solder point temperature low, thereby maintaining light output, color stability, and long-term reliability.
• Current Driving: While rated up to 120mA, operating at or below 80mA is typical for balancing efficacy, lifetime, and thermal load. Use a constant-current LED driver for stable operation.
• Optics: The 110-degree viewing angle is quite broad. Secondary optics (lenses, reflectors) may be required to achieve specific beam patterns.
• Binning Selection: For multi-LED fixtures, specify tight color and flux bins (e.g., within a single ellipse code) to ensure visual uniformity. Consider voltage binning if LEDs are placed in parallel strings.

技術比較與差異

同傳統PPA（聚鄰苯二甲酰胺）或PCT（聚對苯二甲酸環己烷二甲醇酯）封裝嘅中功率LED相比，呢款3020 EMC系列嘅關鍵區別在於其優越嘅熱力性能。EMC材料具有更高嘅導熱性，並且可以承受更高嘅結點溫度而不會變黃或降解。呢點允許：

• Higher Drive Capability: Ability to be driven at higher currents (up to 0.8W) while maintaining reliability.
• Improved Lumen Maintenance: Better resistance to lumen depreciation (L70, L90) over time due to reduced thermal stress on the phosphor and die.
• Longer Lifespan: The enhanced thermal path slows the rate of internal degradation mechanisms.
• Cost-Effectiveness: Provides a performance level closer to high-power LEDs but at a mid-power price point and with simpler drive requirements.

常見問題（基於技術參數）

Q: What is the actual power consumption at the typical operating point?
A: At the test condition of 80mA and a typical VF of 6.6V, the power consumption is 0.528W (80mA * 6.6V).

Q: How does light output change with temperature?
A: Luminous flux decreases as junction temperature increases. The derating curve (Fig. 6) quantifies this relationship. Proper heatsinking is essential to minimize output loss in warm environments.

Q: Can I drive this LED at 120mA continuously?
A: While 120mA is the absolute maximum rating, continuous operation at this current requires exceptional thermal management to keep the junction temperature below 115°C. For most designs, operating at or below 80-100mA is recommended for optimal lifetime and efficacy.

Q: What is the difference between the "Typ." and "Min." luminous flux values?
A: The "Typical" value represents the average or expected output for that bin. The "Minimum" value is the lowest output guaranteed for LEDs sorted into that specific flux bin code (e.g., E9). Designers should use the minimum value for conservative system lumen calculations.

Q: How do I interpret the color bin code, e.g., '30M5'?
A: The code defines a specific ellipse on the CIE chart. The first two digits often relate to the CCT (e.g., '30' approximates 3000K nominal), while the letter and number define the ellipse size and position relative to the black-body locus. Refer to Table 5 for the exact center coordinates and ellipse parameters.

設計與使用案例研究

Scenario: Designing a 1200lm LED Panel Light for Office Use.
A designer targets a 600mm x 600mm panel light with a neutral white color (4000K, CRI >80) and an efficacy of 100 lm/W. Using the 3020 LED from the 40M5 color bin with a typical flux of 66 lm at 80mA (0.528W), the single-LED efficacy is approximately 125 lm/W. To achieve 1200lm, approximately 19 LEDs are needed (1200 lm / 66 lm per LED). Allowing for system losses (optics, thermal), 24 LEDs might be used in a 6x4 array.

LED會安裝喺鋁基MCPCB上。總系統功率大約為24 * 0.528W = ~12.7W。會選擇一個輸出80mA、電壓範圍覆蓋24個串聯LED（24 * ~6.6V = ~158V）嘅恆流驅動器。會進行熱模擬，以確保MCPCB設計將LED焊點溫度保持得足夠低，從而在燈具嘅額定工作溫度下維持>90%嘅初始流明輸出。通過指定所有LED來自40M5色彩分級同單一光通量分級（例如F1），可以實現整個面板出色嘅色彩同亮度均勻性。

工作原理介紹

呢款係一款螢光粉轉換白光LED。基本工作原理涉及一個半導體芯片，通常由氮化銦鎵（InGaN）製成，當正向偏壓時會發出藍光（電致發光）。呢啲藍光部分被沉積喺芯片上嘅摻鈰釔鋁石榴石（YAG:Ce）螢光粉層吸收。螢光粉將一部分藍色光子下轉換為寬光譜嘅黃光。剩餘藍光同發出嘅黃光結合，產生白光嘅視覺感知。確切嘅相關色溫（CCT）通過改變螢光粉成分同厚度來控制。EMC封裝用於保護精細嘅半導體晶粒同螢光粉，提供機械結構，最重要嘅係，提供從結點到焊盤同印刷電路板嘅主要熱傳導路徑。

技術趨勢

中功率LED領域，特別係採用EMC封裝嘅，持續演變。喺呢款產品同更廣泛市場中觀察到嘅主要趨勢包括：

• Increased Efficacy: Ongoing improvements in internal quantum efficiency of the blue die and phosphor conversion efficiency drive higher lm/W outputs.
• Enhanced Color Quality: Beyond CRI (Ra), there is a focus on improving metrics like R9 (saturated red) and TM-30 (Rf, Rg) for better color rendition, especially in retail and museum lighting.
• Higher Power Density: Packages like the 3020 are being driven harder (e.g., 0.8W) while maintaining reliability, blurring the line between mid-power and high-power segments.
• Improved Thermal Materials: Development of EMC compounds with even higher thermal conductivity and better resistance to harsh environments (UV, humidity).
• Miniaturization and Integration: The drive for smaller, denser light sources for applications like automotive lighting and ultra-slim fixtures.
• Smart and Tunable Lighting: While this is a static white LED, the industry is moving towards LEDs that can dynamically adjust CCT and intensity, often requiring more complex multi-chip or phosphor designs.

3020 EMC LED完全符合呢啲趨勢，為當前一代通用照明解決方案提供一個熱力穩健、高效且具成本效益嘅平台。