3020 LED 晶片規格書 - 尺寸 3.0x2.0x0.8mm - 電壓 3.2V - 功率 0.2W - 白光背光 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

3020 系列是一款緊湊型、高效能的表面黏著元件 (SMD) LED，主要設計用於背光應用。此單晶片、0.2W 的白光 LED 在效率、可靠性和成本效益之間取得平衡，使其適用於需要穩定白光輸出的各種消費性電子產品、標誌和指示燈應用。

2. 技術參數詳解

2.1 絕對最大額定值

以下參數定義了 LED 的操作極限。超過這些數值可能會導致永久性損壞。

• 順向電流 (IF)：90 mA (連續)
• 順向脈衝電流 (IFP)：120 mA (脈衝寬度 ≤10ms，工作週期 ≤1/10)
• 功率消耗 (PD)：297 mW
• 操作溫度 (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)：230°C 或 260°C，持續 10 秒 (回流焊)

2.2 電氣與光學特性 (Ts=25°C)

這些是標準測試條件下的典型性能參數。

• 順向電壓 (VF)：3.2 V (典型值)，3.4 V (最大值) 於 IF=60mA 時
• 逆向電壓 (VR)：5 V
• 逆向電流 (IR)：10 μA (最大值)
• 視角 (2θ1/2)：110° (典型值)

3. 分級系統說明

為確保生產中的顏色和亮度一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。

3.1 光通量分級

對於顯色指數 (CRI) 80+ 的冷白光型號，光通量是在順向電流 60mA 下測量的。

• 代碼 C9：16 lm (最小值) 至 17 lm (最大值)
• 代碼 D1：17 lm (最小值) 至 18 lm (最大值)

光通量測量的容差為 ±7%。

3.2 順向電壓分級

LED 也會根據其在指定電流下的順向電壓降進行分級。

• 代碼 B：2.8 V 至 2.9 V
• 代碼 C：2.9 V 至 3.0 V
• 代碼 D：3.0 V 至 3.1 V
• 代碼 E：3.1 V 至 3.2 V
• 代碼 F：3.2 V 至 3.3 V
• 代碼 G：3.3 V 至 3.4 V

電壓測量的容差為 ±0.08V。

3.3 色度分級

本文件針對 10000-20000K 範圍內的色溫，在 CIE 1931 色度圖上定義了特定的色度區域（例如 Wa、Wb、Wc...）及其座標邊界 (x, y)。這確保了同一分級內的 LED 具有幾乎相同的感知顏色。允許的座標誤差為 ±0.005。

4. 性能曲線分析

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

I-V 曲線顯示了流經 LED 的電流與其兩端電壓之間的關係。它是非線性的，這是二極體的特性。典型的順向電壓 (Vf) 是在 60mA 下指定的。設計人員使用此曲線來選擇適當的限流電阻或設計恆流驅動器。

4.2 順向電流 vs. 相對光通量

此曲線說明了光輸出如何隨著順向電流增加而增加。雖然輸出隨電流增加而上升，但在較高電流下，由於熱效應增加，效率通常會降低。在建議的 60mA 或接近此值下操作，可確保在亮度和使用壽命之間取得最佳平衡。

4.3 接面溫度 vs. 相對光譜功率

此圖表展示了接面溫度對 LED 光譜輸出的影響。隨著溫度升高，光譜功率分佈可能會偏移，可能影響色點（尤其是白光 LED）和整體光輸出。適當的熱管理對於維持一致的性能至關重要。

4.4 相對光譜功率分佈

光譜曲線繪製了每個波長發射的光強度。對於此白光 LED，曲線顯示在藍色區域有一個寬峰（來自晶片的主要發射），並結合了來自螢光粉塗層的更寬的黃綠色區域。組合輸出產生白光。不同的相關色溫 (CCT)，如 2600-3700K（暖白光）、3700-5000K（中性白光）和 5000-10000K（冷白光），具有不同的光譜形狀。

5. 機械與封裝資訊

5.1 外型尺寸

LED 封裝的標稱尺寸為 3.0mm (長) x 2.0mm (寬) x 0.8mm (高)。提供了帶有公差值的詳細機械圖紙：.X 尺寸的公差為 ±0.10mm，.XX 尺寸的公差為 ±0.05mm。

5.2 焊墊佈局與鋼網設計

提供了詳細的焊墊佈局（佔位面積）和建議的鋼網開孔圖，以指導 PCB 設計和錫膏塗佈，從而實現最佳的焊接良率和可靠性。正確的焊墊設計對於回流焊過程中的自對準和牢固的機械結合至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 濕度敏感性與烘烤

根據 IPC/JEDEC J-STD-020C 標準，此 LED 系列被歸類為濕度敏感元件。如果原始的防潮袋被打開，且元件暴露在環境濕度中，則必須在回流焊前進行烘烤，以防止爆米花損壞。

• 烘烤條件：60°C，持續 24 小時。
• 烘烤後：在 1 小時內焊接，或儲存在乾燥環境中（相對濕度 <20%）。
• 請勿在超過 60°C 的溫度下烘烤。

6.2 儲存條件

• 未開封包裝袋：溫度 5-30°C，濕度 <85% RH。
• 已開封包裝袋：溫度 5-30°C，濕度 <60% RH。請儲存在帶有乾燥劑的密封容器或氮氣櫃中。
• 車間壽命：開袋後 12 小時內使用。

6.3 回流焊溫度曲線

提供了適用於無鉛和有鉛焊接製程的建議溫度曲線。所有溫度均指 LED 封裝體頂部表面的測量值。

• 無鉛製程曲線：峰值溫度通常為 230°C 或 260°C，並控制液相線以上時間 (TAL)。
• 有鉛製程曲線：較低的峰值溫度，並有相應的 TAL。

遵循這些曲線可防止熱衝擊，並確保可靠的焊點，而不會損壞 LED 的內部結構或矽膠封裝體。

7. 應用備註與設計考量

7.1 靜電放電 (ESD) 防護

白光 LED 對靜電放電敏感。ESD 可能導致立即失效（LED 損壞）或潛在損壞，從而導致亮度降低、色偏和使用壽命縮短。

防護措施：

• 使用接地的防靜電工作站和地板。
• 操作人員必須佩戴防靜電腕帶、手套和服裝。
• 使用離子風扇來中和靜電荷。
• 使用防靜電包裝和操作材料。
• 確保焊接設備正確接地。

7.2 電路設計

正確的電氣設計對於 LED 的性能和使用壽命至關重要。

• 驅動方式：強烈建議使用恆流驅動器而非恆壓源，以確保穩定的光輸出並保護 LED 免受電流尖峰影響。
• 電流限制：使用電壓源時，必須為每個 LED 串聯一個電阻以限制電流。首選的電路設計是每個串聯使用一個電阻，而不是在多個並聯串聯之間共用一個電阻，因為這可以提高電流匹配度和可靠性。
• 極性：組裝時務必注意正確的陽極/陰極極性，以防止逆向偏壓損壞。
• 上電順序：先將 LED 連接到驅動器輸出端，然後再為驅動器輸入端供電，以避免電壓瞬變。

7.3 操作注意事項

物理操作可能會損壞 LED。

• 避免手指接觸：請勿用裸手觸摸矽膠透鏡，因為油脂和濕氣會污染表面，降低光輸出。
• 避免鑷子擠壓：請勿用鑷子擠壓矽膠本體，因為這可能會壓碎引線鍵合或晶片，導致立即失效。
• 正確拾取：使用真空拾取工具，其吸嘴尺寸應與封裝內徑適當匹配，以避免壓到柔軟的矽膠。
• 避免掉落：掉落可能會彎曲引腳，使焊接困難並導致貼裝問題。
• 回流焊後：焊接後請勿將 PCB 直接堆疊在一起，因為這可能會刮傷透鏡並可能壓碎 LED。

8. 型號命名規則

產品命名規則允許精確識別 LED 特性：

格式：T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□

• 封裝代碼 (例如 34)：34 對應於 3020 封裝尺寸。其他代碼適用於 285、3014、3030、5050、3528 等。
• 晶片數量代碼："S" 表示單個小功率晶片（如本 0.2W 產品）。
• 顏色代碼："W" 用於冷白光 (>5000K)。其他代碼：L (暖白光)、C (中性白光)、R (紅色) 等。
• 光學代碼："00" 表示無主透鏡，"01" 表示帶透鏡。
• 光通量分級代碼：例如 C9、D1。
• 順向電壓分級代碼：例如 B、C、D、E、F、G。

9. 典型應用場景

3020 0.2W 白光 LED 非常適合需要薄型、均勻背光且亮度適中的應用。

• LCD 背光：用於家電、工業控制和汽車內飾中的中小型 LCD 顯示器的側光式或直下式背光模組。
• 標誌與裝飾照明：需要一致白光照射的導光板和立體字。
• 一般指示燈照明：電子設備中的狀態指示燈、面板照明和裝飾點綴。

10. 基於技術參數的常見問題

10.1 建議的操作電流是多少？

技術參數和分級數據是在 60mA 下指定的。這是建議的典型操作電流，以平衡亮度、效率和長期可靠性。不應超過 90mA 連續電流的絕對最大值。

10.2 為何焊接前需要烘烤？

LED 封裝會吸收空氣中的濕氣。在回流焊的快速加熱過程中，這些濕氣會瞬間汽化，產生內部壓力，可能導致封裝分層、矽膠開裂或引線鍵合斷裂，從而導致失效。烘烤可以去除這些吸收的濕氣。

10.3 如何為我的設計選擇正確的電壓分級？

選擇與您的驅動器輸出電壓範圍相符的電壓分級。在並聯配置中使用來自更嚴格電壓分級（例如，全部來自 "D" 級）的 LED，與混合使用不同順向電壓的分級相比，將實現更好的電流分配和更均勻的亮度。

10.4 可以直接用 3.3V 或 5V 電源驅動此 LED 嗎？

不行。順向電壓會變化（根據分級，從 2.8V 到 3.4V）。將其直接連接到像 3.3V 這樣的固定電壓源，可能會導致某些 LED（具有較低 Vf 的）電流過大，而其他 LED（具有較高 Vf 的）電流不足。您必須使用恆流驅動器，或根據特定電源電壓和 LED 順向電壓計算出的串聯限流電阻。