3020 中功率LED規格書 - 尺寸3.0x2.0mm - 電壓3.4V - 功率0.5W - 冷/中性/暖白光 - 英文技術文件

產品概覽

3020系列係一款專為通用照明應用而設嘅高性能中功率LED解決方案。採用熱增強環氧樹脂模塑封裝 (EMC)，呢款LED喺光效、可靠性同成本效益之間取得極佳平衡。產品主要定位於燈具替換同通用照明市場，針對嗰啲每元光輸出同良好色彩質量都至關重要嘅應用。佢嘅核心優勢包括同級產品中最佳嘅每瓦流明同每元流明比率、能夠處理高達0.8W嘅堅固封裝，以及高達80或以上嘅顯色指數 (CRI)。目標市場涵蓋廣泛嘅照明解決方案，從傳統燈具嘅直接替換品到建築同裝飾照明。

深入技術參數分析

光度學與光學特性

電光性能係喺150mA正向電流 (IF) 同25°C環境溫度 (Ta) 嘅標準測試條件下指定。產品系列提供從暖白光 (2580K-3220K) 到冷白光 (5310K-7040K) 嘅相關色溫 (CCT)。對於典型嘅中性白光型號 (例如 T3450811C)，光通量最高可達68流明。一個關鍵特點係所有分級都保證最低顯色指數 (CRI 或 Ra) 為80，確保良好嘅色彩保真度。空間光分佈嘅特點係110度嘅寬視角 (2θ1/2)，提供均勻照明。需要注意指定嘅測量公差：光通量為±7%，CRI為±2。

電氣與熱參數

電氣特性定義咗操作邊界。典型正向電壓 (VF) 喺150mA時為3.4V，公差為±0.1V。絕對最大額定值對於可靠設計至關重要：最大連續正向電流 (IF) 為240mA，特定條件下允許脈衝電流 (IFP) 為300mA (脈衝寬度 ≤ 100µs，佔空比 ≤ 1/10)。最大功耗 (PD) 為816mW。低至21°C/W嘅熱阻 (Rth j-sp) (結點到焊點) 有助於熱管理，對於保持性能同壽命至關重要。最大允許結溫 (Tj) 為115°C。

分級系統說明

波長 / 色溫分級

LED顏色一致性係通過基於CIE 1931色度圖嘅精密分級結構控制。系統使用由中心點 (x, y坐標)、半長軸 (a)、半短軸 (b) 同旋轉角 (Φ) 定義嘅橢圓形分級。例如，中性白光嘅40M5分級中心位於 (0.3825, 0.3798)。2600K至7000K之間嘅色溫分級遵循Energy Star標準，確保需要均勻白光嘅應用具有緊密嘅顏色一致性。顏色坐標嘅測量不確定度為±0.007。

光通量分級

光輸出亦被分類為唔同分級以保證性能。每個顏色分級 (例如 27M5, 30M5) 進一步細分為由E7、E8、F1等代碼標識嘅光通量等級。例如，喺30M5顏色分級內，具有光通量代碼F1嘅LED喺150mA時嘅光通量將介乎66至70流明之間。咁樣設計師就可以根據特定應用需求選擇具有可預測光輸出嘅LED。

正向電壓分級

為咗幫助電路設計同電流匹配，特別係喺多LED陣列中，正向電壓被分為三個等級：代碼1 (2.8V - 3.0V)、代碼2 (3.0V - 3.2V) 同代碼3 (3.2V - 3.4V)。咁樣有助於更有效地預測電源需求同管理熱負載。

性能曲線分析

電流-電壓 (I-V) 與電流-光通量 (I-Φ) 特性

圖3說明咗正向電流同相對光通量之間嘅關係。輸出喺建議工作電流以下幾乎呈線性，顯示出良好嘅效率。圖4顯示咗正向電壓與電流曲線，呢個對於驅動器設計至關重要。電壓嘅正溫度係數係明顯嘅，即係話VF隨溫度升高而降低，呢個係LED嘅典型行為。

溫度依賴性

性能隨溫度變化係一個關鍵設計因素。圖6顯示相對光通量隨環境溫度 (Ta) 升高而降低，突顯咗熱管理對於保持光輸出嘅重要性。圖7展示咗正向電壓隨溫度升高而降低。圖8提供咗基於環境溫度嘅最大允許正向電流降額曲線，呢個對於確保唔同操作條件下嘅可靠性至關重要。

光譜與角度分佈

圖1提供咗相對光譜功率分佈，呢個定義咗色彩質量同CCT。圖2描繪咗視角分佈 (空間輻射模式)，確認咗用於均勻照明嘅110度寬光束角。

隨溫度變化嘅顏色偏移

圖5繪製咗CIE x, y色度坐標隨環境溫度升高 (從25°C到85°C) 嘅偏移。呢個信息對於要求顏色隨溫度穩定嘅應用至關重要。

焊接與組裝指引

呢款LED兼容無鉛回流焊接工藝。焊接溫度嘅絕對最大額定值為230°C或260°C，最長持續時間為10秒。必須遵循推薦嘅回流焊溫度曲線，以防止對EMC封裝同內部晶片造成熱損壞。操作溫度範圍為-40°C至+85°C，儲存溫度範圍相同。必須小心唔好喺操作期間超過絕對最大額定值，因為咁樣會對LED造成不可逆轉嘅損壞。

應用建議

典型應用場景

規格書指出咗幾個關鍵應用：替換傳統燈具 (如白熾燈或CFL)、通用室內外照明、室內/外標誌牌背光，以及建築/裝飾照明。高光效、良好CRI同寬光束角嘅結合使其適合呢啲多樣化用途。

設計考量

設計師必須密切注意熱管理。利用提供嘅熱阻值 (21°C/W)，必須計算適當嘅散熱，以喺最壞情況操作條件下將結溫保持在115°C以下。對於高環境溫度應用，必須遵循電流降額曲線 (圖8)。為咗恆定光輸出，建議使用恆流驅動器而非恆壓驅動器。設計多LED陣列時，考慮使用來自相同電壓同光通量分級嘅LED，以確保均勻亮度同電流分攤。

技術比較與差異化

同傳統塑料封裝中功率LED相比，EMC封裝提供顯著更好嘅熱性能，允許更高嘅驅動電流同功耗 (高達0.8W)，同時保持可靠性。呢個意味住類似尺寸封裝可以輸出更高流明。保證80+嘅CRI喺色彩質量重要嘅應用中提供競爭優勢，相比標準嘅低CRI產品。110度寬視角對於需要寬闊、均勻照明而無需二次光學器件嘅應用具有優勢。

常見問題 (基於技術參數)

Q: What is the maximum power I can drive this LED at?
A: The absolute maximum power dissipation is 816mW. However, the recommended operating condition is based on 0.5W nominal. Operating at higher power requires excellent thermal management to stay within the junction temperature limit.

Q: How do I interpret the luminous flux bins (E7, F1, etc.)?
A: These codes represent ranges of luminous output at 150mA. You must cross-reference the code with the specific color bin table (Table 6) to find the minimum and maximum lumen values for that group.

Q: Can I use a constant voltage source to drive this LED?
A: It is not recommended. LEDs are current-driven devices. A small change in forward voltage can cause a large change in current, potentially exceeding maximum ratings. Always use a constant current driver or a circuit that actively limits current.

Q: What is the impact of the ±7% flux tolerance?
A: This means the actual measured luminous flux of a production LED can vary by ±7% from the typical value listed in the datasheet. The binning system helps control this variation by grouping LEDs into tighter flux ranges.

實際使用案例

Scenario: Designing a 10W LED Bulb Retrofit
A designer aims to create an A19 bulb replacement using this 3020 LED. Targeting 800 lumens, they might use 16 LEDs driven at approximately 140mA each (slightly below the test current for better efficacy and thermal headroom). They would select LEDs from the same color bin (e.g., 40M5 for 4000K Neutral White) and a consistent flux bin (e.g., F1) to ensure color and brightness uniformity. The total forward voltage for 16 LEDs in series would be roughly 16 * 3.4V = 54.4V, dictating the driver specifications. A properly designed aluminum PCB with thermal vias would be necessary to sink the heat from the 10W total dissipation, keeping individual junction temperatures well below the 115°C maximum.

工作原理介紹

發光二極管 (LED) 係通過電致發光發光嘅半導體器件。當正向電壓施加喺p-n結兩端時，電子同空穴喺有源區複合，以光子形式釋放能量。發射光嘅波長 (顏色) 由所用半導體材料嘅帶隙能量決定。呢款LED中嘅白光通常係通過使用塗有熒光粉層嘅藍光發射半導體芯片產生。部分藍光被熒光粉轉換為更長波長 (黃色、紅色)，藍光同熒光粉轉換光嘅混合物對人眼呈現白色。EMC封裝用於保護半導體晶片同焊線，提供初級光學透鏡，最重要嘅係，提供一條有效嘅熱傳導路徑，將熱量從結點帶走。

技術趨勢

中功率LED領域繼續向更高光效 (每瓦流明) 同更高可靠性、更低成本嘅方向發展。關鍵趨勢包括採用更堅固嘅封裝材料，如EMC同陶瓷，以實現更高嘅工作溫度同電流，從而提高流明密度。持續推動改進熒光粉技術，以實現更高嘅顯色指數 (CRI) 值同批次間更一致嘅色彩質量。此外，喺單一封裝內集成多個晶片 (COB - 板上芯片或多晶片中功率) 係一種趨勢，旨在簡化組裝並降低高流明應用嘅系統成本。智能照明嘅推動亦影響緊LED設計，重點關注與調光協議同可調白光系統嘅兼容性。