3030 中功率 LED 規格書 - 尺寸 3.0x3.0mm - 電壓 5.0-5.4V - 功率 1.2W - 冷白/中性白/暖白 - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一系列採用3030封裝尺寸（3.0mm x 3.0mm）與先進EMC（環氧樹脂模塑化合物）封裝技術的中功率LED規格。此系列旨在實現發光效率、可靠性與成本效益的最佳平衡，使其成為中功率領域的領先選擇。其核心設計理念聚焦於熱管理與光學性能，使其可在最高1.5W的功率下運作。

此LED系列的主要目標市場包括：旨在替換傳統白熾燈或螢光燈的改裝照明解決方案、住宅與商業空間的通用照明、室內外標誌的背光照明，以及對性能與美學品質均有極高要求的建築或裝飾照明應用。

2. 深度技術參數分析

2.1 電光特性

所有測量均以正向電流（I_F) 25mA 及環境溫度 (T_a) 25°C 環境下相對濕度 60%。本產品線提供一系列相關色溫（CCT），從暖白光（2725K）到冷白光（6530K），滿足多元照明需求。最低顯色指數（CRI 或 R_a) 80的顯色指數確保在一般照明應用中具有良好的色彩保真度。

光通量輸出依色區與光通量等級進行分類。在25mA測試條件下，典型光通量值約介於122流明至156流明之間，具體數值取決於相關色溫（CCT）與光通量分級。必須特別注意標示的測量容差：光通量為±7%，顯色指數（CRI）為±2。正向電壓（V_F) 在25mA下通常介於5.0V至5.4V之間，指定的測量容差為±0.5V。

2.2 電氣與熱參數

絕對最大額定值定義了確保可靠性能的操作邊界。最大連續順向電流 (I_F) 為30mA，而脈衝順向電流 (I_FP) 為 40mA，此數值僅在特定條件下允許（脈衝寬度 ≤ 100µs，工作週期 ≤ 1/10）。最大功率損耗 (P_D) 為 1.5W。超過這些額定值可能導致永久性性能衰退或故障。

熱管理是 EMC 封裝的一項關鍵優勢。從接面到焊點的熱阻 (R_{th j-sp}) 在典型值11 °C/W下指定。此低熱阻有助於熱量從LED晶片高效傳輸至印刷電路板（PCB），從而幫助維持較低的接面溫度（T_j），這對於長期的流明維持率與可靠性至關重要。最大允許接面溫度為115°C。

3. Binning System 說明

3.1 色溫 (CCT) 分檔

LED 會根據其在 CIE 1931 色度圖上的色度座標，被精細地分選到精確的色溫分級中。針對 2600K 至 7000K 的色溫分級結構遵循 Energy Star 標準，確保顏色在定義的區域內保持一致。每個色碼（例如 27M5, 30M5）對應一個特定的中心點（x, y 座標）以及一個由長短軸（a, b）和角度（φ）定義的橢圓形公差區域。色度座標的測量不確定度為 ±0.007。

3.2 光通量分檔

除了顏色之外，LED還會根據其在標準測試電流下的光通量輸出進行進一步分類。通量等級以代碼標示（例如 2E、2F、2G、2H），每個代碼代表一個特定的流明範圍（例如 122-130 lm、130-139 lm）。這種二維分檔（顏色與通量）讓設計師能夠選擇同時符合其應用之色度與亮度要求的元件，確保最終照明產品的一致性。

3.3 順向電壓分檔

順向電壓亦會進行分類，以輔助電路設計，特別是在涉及多個LED串聯的應用中。電壓分級由代碼（例如1、2）定義，並具有指定的最小與最大電壓範圍（例如4.6-4.8V、4.8-5.0V）。匹配V_F 分級有助於實現更均勻的電流分佈並簡化驅動器設計。

4. 性能曲線分析

4.1 IV 與光通量特性

圖3 說明了正向電流與相對光通量之間的關係。其輸出呈次線性；將電流增加至建議的25-30mA範圍以上，所獲得的光輸出增益將遞減，同時會顯著增加裝置的發熱量與應力。圖4 顯示了正向電壓與電流的關係曲線，這對於設計適當的限流電路至關重要。

4.2 溫度依賴性

LED的性能對溫度高度敏感。圖6顯示，相對光通量隨著環境溫度（T_a）的升高而降低。圖7顯示，正向電壓通常隨溫度升高而下降。圖5詳細說明了色度座標（CIE x, y）隨溫度的變化，這對於需要在不同工作條件下保持穩定色點的應用至關重要。圖8對於熱設計至關重要，它顯示了在兩種不同的結點至環境熱阻情境（35°C/W 和 55°C/W）下，最大允許正向電流隨環境溫度變化的降額曲線。

4.3 光譜與視角分佈

圖1提供了相對光譜功率分佈，這定義了光源的色彩品質。圖2描繪了空間輻射模式（視角分佈）。典型的視角（2θ_1/2），即強度為峰值一半處，為110度，顯示出寬廣、類似朗伯體的發射模式，適用於一般漫射照明。

5. 組裝與操作指南

5.1 迴焊製程

這些LED相容於無鉛迴焊製程。如絕對最大額定值所規定，最高焊接溫度曲線在10秒內不得超過230°C或260°C。必須遵循製造商提供的建議迴焊曲線，以防止熱衝擊或對EMC封裝及內部晶片黏著造成損壞。

5.2 儲存與操作

建議的儲存溫度範圍為 -40°C 至 +85°C。為防止吸濕導致迴焊時產生爆米花現象，LED應儲存在乾燥環境中，通常為帶有乾燥劑的密封防潮袋中。處理時應遵守標準的ESD（靜電放電）預防措施，因為此元件的ESD耐受電壓為1000V（人體模型）。

6. 應用說明與設計考量

6.1 熱管理

有效的散熱是實現額定性能與使用壽命唯一最重要的因素。僅有在PCB與系統設計有助於散熱時，低至11°C/W的接面至焊點熱阻才會發揮效用。對於在最大電流/功率或接近最大電流/功率下運作的應用，強烈建議使用金屬核心PCB（MCPCB）或具有足夠散熱通孔的電路板。必須使用降額曲線（圖8）來確定應用在實際熱環境下的安全工作電流。

6.2 電氣驅動

為確保可靠運行，必須使用恆流驅動器。驅動器設計應能提供最高30mA的穩定電流，並需考量順向電壓分檔及其負溫度係數。在採用多顆LED串聯的設計中，須考慮電壓分檔以確保串聯總電壓在驅動器的輸出範圍內。由於V_F 存在差異，通常不建議在沒有額外平衡電路的情況下採用並聯連接。

6.3 光學整合

110度的寬廣視角使這些LED適合需要寬廣、均勻照明而無需二次光學元件的應用。對於定向照明，可以使用適當的一次光學元件（透鏡）或反射器。高顯色指數（≥80）使其非常適合零售照明、任務照明以及其他需要準確色彩感知的環境。

7. 技術比較與優勢

此3030 EMC系列的關鍵差異化優勢在於其封裝技術。相較於傳統的PPA（聚鄰苯二甲酰胺）或PCT塑料，EMC材料具有更優異的導熱性、更高的耐溫性，以及更好的抗紫外線和熱老化黃變與劣化能力。這意味著LED在整個使用壽命期間能提供更穩定的光學性能，在光通量輸出和色點維持方面均優於塑料封裝的替代方案。

堅固的EMC封裝、高光效以及精確的多維分檔相結合，為要求高可靠性、長壽命和一致品質的應用（如商業照明燈具和戶外標誌）提供了顯著優勢。

8. 常見問題 (FAQs)

Q: 在典型工作點下的實際功耗是多少？
A: 在測試條件 I_F=25mA 和 V_F=5.4V (典型最大值)，功率為 25mA * 5.4V = 135mW。「1.2W 系列」的標示是指其能力和熱封裝額定值，而非標準工作點。

Q: 如果我以 30mA 而非 25mA 驅動 LED，其光通量會如何變化？
A: 請參閱圖 3。相對光通量隨電流增加而增加，但並非線性關係。以 30mA 驅動將產生更多光輸出，但也會產生顯著更多的熱量。根據圖 8 的降額曲線，您必須透過實施優良的熱管理，確保接面溫度維持在 115°C 以下。

Q: 我可以將這些 LED 用於戶外應用嗎？
A: 可以，EMC封裝具有良好的環境耐受性。然而，用於戶外時，整個燈具必須妥善密封，並設計用於處理冷凝和環境應力。其工作溫度範圍為-40°C至+85°C，支援大多數戶外條件。

Q: 為什麼正向電壓容差±0.5V很重要？
A: 此容差會影響電源供應的設計，尤其是在將多個LED串聯連接時。驅動器必須能適應該串聯電路可能出現的總電壓範圍。選用來自相同電壓分檔（表7）的LED可以簡化驅動器設計並提升系統效率。

9. 設計與使用案例研究

情境：為辦公室使用設計一款1200流明的LED平板燈。
A designer aims to create a 600mm x 600mm LED panel light with a neutral white color (4000K, CRI>80) and an output of 1200 lumens.

元件選擇： 設計師選用 T3C40821C-**AA 型號（中性白，典型值 3985K）。根據表 6，對於 40M5 色容差區間，2H 光通量等級在 25mA 下可提供 148-156 流明。選用典型值 152 流明進行計算。

數量計算： 要達到1200流明，大約需要1200流明 / 每顆LED 152流明 ≈ 8顆LED，每顆工作電流為25mA。

Thermal & Electrical Design: 這8顆LED將排列在鋁基板上。在25mA電流及典型工作電壓_F (5.2V)下的總功率為：8 * (0.025A * 5.2V) = 1.04W。熱設計必須確保LED焊點溫度足夠低，以維持接面溫度低於115°C，並利用熱阻R_{th j-sp} 為11°C/W。選擇了一個恆流驅動器，輸出25mA，電壓順應範圍涵蓋8 * V。_F （考慮到區段2：4.8-5.0V）被選中。

結果： 此設計利用LED的高光效和EMC熱性能，打造出可靠、高效且均勻的辦公室照明燈具。

10. 技術原理與趨勢

10.1 運作原理

這些LED基於半導體技術。當在p-n接面施加正向電壓時，電子和電洞重新結合，以光子（光）的形式釋放能量。半導體層的特定材料和結構決定了發射光的波長（顏色）。在發藍光的晶片上塗覆螢光粉塗層，將一部分藍光轉換為更長的波長，從而產生具有所需CCT和CRI的寬頻譜白光。

10.2 產業趨勢

中功率LED領域持續朝著更高光效（每瓦流明）及在具競爭力的成本點上提升可靠性的方向發展。關鍵趨勢包括廣泛採用EMC及其他類陶瓷封裝材料，以實現更好的熱性能與使用壽命。業界亦高度重視提升色彩品質與一致性，更嚴格的分檔標準與更高CRI選項已成為常態。此外，驅動器整合與智慧可控性對新一代照明系統日益重要。3030 EMC平台代表了這些持續進行的產業發展中一個成熟且優化的解決方案。