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3020中功率EMC封裝LED規格書 - 3.0x2.0mm - 電壓3.4V - 功率0.5W/0.8W - 冷/中/暖白光 - 中文技術文件

3020中功率EMC封裝LED完整技術規格書。涵蓋0.5W/0.8W、顯色指數≥80 LED的規格、性能曲線、分檔結構及應用指南。
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1. 產品概述

本文檔詳細闡述了採用先進EMC(環氧樹脂模塑料)封裝的3020系列中功率LED的技術規格與性能特徵。該系列專為通用照明應用設計,在光效、成本效益和可靠性之間實現了最佳平衡。

1.1 產品定位與核心優勢

3020 LED定位於中功率市場,主要面向對高性能與高性價比有嚴格要求的應用場景。其核心優勢源於其封裝技術和電氣設計。

1.2 目標市場與關鍵應用

3020 LED的多功能性使其適用於廣泛的照明應用。

2. 深入技術參數分析

所有參數均在標準測試條件下測量:正向電流(IF)= 150mA,環境溫度(Ta)= 25°C,相對濕度(RH)= 60%。

2.1 光電特性

定義LED光輸出與色彩的主要性能指標。

2.2 電氣與絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致永久損壞的操作極限。

2.3 熱特性

有效的熱管理對於性能和壽命至關重要。

3. 分檔系統說明

為確保生產中的顏色和亮度一致性,LED被分選到不同的檔位中。本系列採用多參數分檔系統。

3.1 色溫與色度分檔

本產品提供六個主要CCT分檔,從暖白到冷白,遵循能源之星針對2600K-7000K的分檔定義。

3.2 光通量分檔

在每個色度分檔內,LED根據其在150mA下的光輸出進一步分選。

3.3 正向電壓分檔

LED也根據其正向壓降進行分組,以簡化驅動設計並確保串聯連接時燈串行為一致。

4. 性能曲線分析

提供的圖表提供了LED在不同工作條件下行為的關鍵見解。

4.1 IV特性與相對光通量

圖3(IF與相對光通量): 顯示了驅動電流與光輸出之間的關係。光通量隨電流呈亞線性增長。雖然在更高電流(例如240mA)下驅動會產生更多的總光量,但由於熱損耗和電損耗增加,光效(每瓦流明)通常會降低。設計者必須在輸出要求與光效和熱負載之間取得平衡。

圖4(IF與VF): 說明了二極體的IV曲線。正向電壓隨電流增加而增加。該曲線對於計算任何工作點的功耗(PD = IF * VF)至關重要,功耗直接影響熱設計。

4.2 溫度依賴性

圖6(Ta與相對光通量): 展示了環境/焊點溫度升高對光輸出的負面影響。當溫度從25°C升高到85°C時,光通量可能下降約20-30%。這強調了有效的PCB熱設計和散熱器的必要性。

圖7(Ta與正向電壓): 顯示正向電壓隨溫度升高而線性下降(對於典型的InGaN LED,約為-2mV/°C)。此特性有時可用於結溫估算。

圖8(最大IF與環境溫度): 一條關鍵的降額曲線。必須隨著環境溫度的升高而降低最大允許連續正向電流,以防止超過最大接面溫度(115°C)。例如,在環境溫度為85°C時,最大允許電流遠低於240mA。

4.3 光譜與色度行為

圖1(光譜分布): 白光LED的典型光譜,由藍光晶片與螢光粉組合而成。該圖顯示了來自晶片的藍光峰值與更寬的黃光螢光粉發射。確切的形狀決定了CCT和CRI。

圖5(Ta與CIE x,y偏移): 繪製了在恆定電流下色度座標如何隨溫度變化。座標沿特定軌跡移動。理解這種偏移對於需要在溫度範圍內保持嚴格顏色穩定性的應用非常重要。

圖2(視角分佈): 確認了與110度視角相關的近朗伯發射模式,顯示了強度隨中心角度的變化。

5. 應用指南與設計考量

5.1 熱管理

這是確保效能與使用壽命的最重要因素。

5.2 電氣驅動

5.3 光學設計

5.4 焊接與操作

6. 技術對比與差異化

雖然規格書中未提供與特定競爭對手部件的直接並列比較,但可以推斷出這款3020 EMC封裝的關鍵差異化優勢:

7. 常見問題解答(基於技術參數)

問:我可以持續以最大電流240mA驅動這款LED嗎?
答:可以,但前提是您能保證結溫(Tj)保持在115°C以下。這需要卓越的熱管理(從結到環境的熱阻非常低)。對於大多數實際設計,建議在較低電流(如150mA)下工作,以獲得最佳光效和可靠性。

問:在典型工作點的實際功耗是多少?
答:在IF=150mA和VF=3.4V(典型值)下,電功率輸入為 P = 0.15A * 3.4V = 0.51W(510mW)。此值與最大功耗額定值(816mW)之間的差值即為熱設計餘量。

問:如何解讀分檔代碼「T3450811C-**AA,50M5,F1,2」?
答:這將指定一個中性白顏色(典型值5028K,分檔50M5)、光通量在F1範圍(150mA下66-70 lm)、正向電壓為代碼2(3.0V-3.2V)的LED。型號中的「**」可能代表特定的光通量/電壓代碼。

問:為什麼光輸出會隨溫度升高而降低?
答:兩個主要原因:1) 半導體晶片在較高溫度下的內部量子效率降低。2) 螢光粉層的轉換效率降低和可能的熱淬滅。有效的冷卻可以減輕這種下降。

問:是否需要散熱器?
答:对于任何运行在低电流以上(例如>60mA)或在密闭/封闭式灯具中的应用,散热器或具有优异热扩散性能的PCB对于管理结温是绝对必要的。

8. 工作原理簡介

3020 LED是一種基於半導體物理的固態光源。核心部件是由氮化銦鎵(InGaN)材料製成的晶片。當施加超過二極體閾值電壓的正向電壓時,電子和電洞在晶片的主動區內複合,以光子的形式釋放能量。在這款白光LED中,晶片主要發射藍光。一層螢光粉(通常是摻鈰的釔鋁石榴石YAG)沉積在晶片上。部分藍光被螢光粉吸收並重新發射為黃光。剩餘的藍光與轉換後的黃光相結合,產生了白光的視覺感知。藍光與黃光的精確比例以及特定的螢光粉成分決定了所發射白光的相关色温(CCT)和顯色特性(CRI)。EMC封裝的作用是保護精密的半導體晶片和螢光粉,提供機械穩定性,形成主光學透鏡,最重要的是,為高溫接面的熱量傳導提供有效路徑。

9. 技術趨勢

以3020等封裝為代表的中功率LED領域持續發展。與本產品相關的關鍵行業趨勢包括:

3020 EMC LED系列在這一不斷發展的格局中被定位為一款成熟、經濟高效且可靠的「主力軍」,以其堅實的技術基礎滿足通用照明的核心需求。

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 為什麼重要
光效(Luminous Efficacy) lm/W(流明/瓦) 每瓦電能所發出的光通量,數值越高代表越節能。 直接決定燈具的能效等級與電費成本。
光通量(Luminous Flux) lm(流明) 光源發出的總光量,俗稱「亮度」。 決定燈具夠不夠亮。
發光角度(Viewing Angle) °(度),如120° 光强降至一半时的角度,决定光束宽窄。 影响光照范围与均匀度。
色温(CCT) K(开尔文),如2700K/6500K 光的顏色冷暖,低值偏黃/暖,高值偏白/冷。 決定照明氛圍與適用場景。
顯色指數(CRI / Ra) 無單位,0–100 光源還原物體真實顏色的能力,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,如"5-step" 顏色一致性的量化指標,步數越小顏色越一致。 保證同一批燈具顏色無差異。
主波長(Dominant Wavelength) nm(奈米),如620nm(紅) 彩色LED顏色對應的波長值。 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。
光譜分佈(Spectral Distribution) 波長 vs. 強度曲線 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 影響顯色性與顏色品質。

二、電氣參數

術語 符號 通俗解釋 設計注意事項
正向電壓(Forward Voltage) Vf LED點亮所需的最小電壓,類似「啟動門檻」。 驅動電源電壓需≥Vf,多個LED串聯時電壓累加。
正向電流(Forward Current) If 使LED正常發光的電流值。 常採用恆流驅動,電流決定亮度與壽命。
最大脈衝電流(Pulse Current) Ifp 短時間內可承受的峰值電流,用於調光或閃光。 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制,否則會因過熱而損壞。
反向電壓(Reverse Voltage) Vr LED能承受的最大反向電壓,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) 熱量從晶片傳到焊點的阻力,數值越低散熱效果越好。 高熱阻需更強的散熱設計,否則結溫將會升高。
靜電放電耐受(ESD Immunity) V(HBM),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晶片內部的實際工作溫度。 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的"使用壽命"。
流明維持率(Lumen Maintenance) %(如70%) 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 表徵長期使用後的亮度保持能力。
色漂移(Color Shift) Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 使用過程中顏色的變化程度。 影響照明場景的顏色一致性。
熱老化(Thermal Aging) 材料性能下降 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 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 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 EMC耐熱性好、成本低;陶瓷散熱優、壽命長。
晶片結構 正裝、倒裝(Flip Chip) 晶片電極佈置方式。 倒裝散熱更好、光效更高,適用於高功率。
螢光粉塗層 YAG、矽酸鹽、氮化物 覆蓋在藍光晶片上,部分轉化為黃/紅光,混合成白光。 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。
透鏡/光學設計 平面、微透鏡、全反射 封裝表面的光學結構,控制光線分佈。 決定發光角度與配光曲線。

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 代碼如 6W、6X 依正向電壓範圍分組。 便於驅動電源匹配,提升系統效率。
色區分檔 5-step MacAdam橢圓 按顏色座標分組,確保顏色落在極小範圍內。 確保顏色一致性,避免同一燈具內出現顏色不均勻的情況。
色溫分檔 2700K、3000K等 按色溫分組,每組有對應的座標範圍。 滿足不同場景的色溫需求。

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 在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的壽命。 提供科學的壽命預測。
IESNA標準 照明工程學會標準 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 行業公認的測試依據。
RoHS / REACH 環保認證 確保產品不含有害物質(如鉛、汞)。 進入國際市場的准入條件。
ENERGY STAR / DLC 能效認證 針對照明產品的能效與性能認證。 常用於政府採購、補貼項目,提升市場競爭力。

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 為什麼重要
光效(Luminous Efficacy) lm/W(流明/瓦) 每瓦電能所發出的光通量,數值越高代表越節能。 直接決定燈具的能效等級與電費成本。
光通量(Luminous Flux) lm(流明) 光源發出的總光量,俗稱「亮度」。 決定燈具夠不夠亮。
發光角度(Viewing Angle) °(度),如120° 光强降至一半时的角度,决定光束宽窄。 影响光照范围与均匀度。
色温(CCT) K(开尔文),如2700K/6500K 光的顏色冷暖,低值偏黃/暖,高值偏白/冷。 決定照明氛圍與適用場景。
顯色指數(CRI / Ra) 無單位,0–100 光源還原物體真實顏色的能力,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,如"5-step" 顏色一致性的量化指標,步數越小顏色越一致。 保證同一批燈具顏色無差異。
主波長(Dominant Wavelength) nm(奈米),如620nm(紅) 彩色LED顏色對應的波長值。 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。
光譜分佈(Spectral Distribution) 波長 vs. 強度曲線 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 影響顯色性與顏色品質。

二、電氣參數

術語 符號 通俗解釋 設計注意事項
正向電壓(Forward Voltage) Vf LED點亮所需的最小電壓,類似「啟動門檻」。 驅動電源電壓需≥Vf,多個LED串聯時電壓累加。
正向電流(Forward Current) If 使LED正常發光的電流值。 常採用恆流驅動,電流決定亮度與壽命。
最大脈衝電流(Pulse Current) Ifp 短時間內可承受的峰值電流,用於調光或閃光。 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制,否則會因過熱而損壞。
反向電壓(Reverse Voltage) Vr LED能承受的最大反向電壓,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) 熱量從晶片傳到焊點的阻力,數值越低散熱效果越好。 高熱阻需更強的散熱設計,否則結溫將會升高。
靜電放電耐受(ESD Immunity) V(HBM),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晶片內部的實際工作溫度。 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的"使用壽命"。
流明維持率(Lumen Maintenance) %(如70%) 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 表徵長期使用後的亮度保持能力。
色漂移(Color Shift) Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 使用過程中顏色的變化程度。 影響照明場景的顏色一致性。
熱老化(Thermal Aging) 材料性能下降 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 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 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 EMC耐熱性好、成本低;陶瓷散熱優、壽命長。
晶片結構 正裝、倒裝(Flip Chip) 晶片電極佈置方式。 倒裝散熱更好、光效更高,適用於高功率。
螢光粉塗層 YAG、矽酸鹽、氮化物 覆蓋在藍光晶片上,部分轉化為黃/紅光,混合成白光。 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。
透鏡/光學設計 平面、微透鏡、全反射 封裝表面的光學結構,控制光線分佈。 決定發光角度與配光曲線。

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 代碼如 6W、6X 依正向電壓範圍分組。 便於驅動電源匹配,提升系統效率。
色區分檔 5-step MacAdam橢圓 按顏色座標分組,確保顏色落在極小範圍內。 確保顏色一致性,避免同一燈具內出現顏色不均勻的情況。
色溫分檔 2700K、3000K等 按色溫分組,每組有對應的座標範圍。 滿足不同場景的色溫需求。

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 在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的壽命。 提供科學的壽命預測。
IESNA標準 照明工程學會標準 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 行業公認的測試依據。
RoHS / REACH 環保認證 確保產品不含有害物質(如鉛、汞)。 進入國際市場的准入條件。
ENERGY STAR / DLC 能效認證 針對照明產品的能效與性能認證。 常用於政府採購、補貼項目,提升市場競爭力。