LED 3030 中功率 EMC 封裝規格書 - 3.0x3.0x?mm - 電壓 6.8V - 功率 1.3W - 冷/自然/暖白光 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一系列採用 3030 尺寸與環氧樹脂模壓化合物（EMC）封裝之中功率 LED 的規格。此系列專為高效率與成本效益而設計，為廣泛的通用及裝飾照明應用提供了穩健的解決方案。相較於傳統塑膠材料，EMC 材料提供了卓越的熱管理能力，使其能在更高功率下可靠運作。

此產品線的核心優勢包括在中功率領域中名列前茅的每瓦流明與每元流明比值。其設計旨在彌合中功率與高功率應用之間的差距，最大功耗為 1.36W，建議最大驅動電流為 200mA。LED 提供從暖白光（2725K）到冷白光（6530K）的一系列相關色溫（CCT），所有色溫均具備最低 80 的顯色指數（CRI），確保照明空間擁有良好的色彩品質。

1.1 主要特色與優勢

• 熱增強型 EMC 封裝：封裝設計提供優異的散熱性能，有助於延長使用壽命並維持光輸出穩定性。
• 高功率能力：適用於高達 1.3W 的應用，模糊了中功率與高功率 LED 之間的界線。
• 高驅動電流：支援最大 200mA 的連續順向電流（IF），可實現更高的光通量輸出。
• 高色彩品質：所有 CCT 分檔均具備最低 80 的 CRI，提供準確且悅目的色彩表現。
• 無鉛且兼容迴焊製程：設計用於無鉛焊料與標準表面黏著技術（SMT）迴焊製程。

2. 技術參數分析

2.1 電光特性

主要性能數據是在 IF = 150mA 與 Ta = 25°C 的標準測試條件下量測。光通量輸出依色區而異，典型值範圍約為 119 流明至 131 流明。110 度的寬視角（2θ1/2）確保了廣泛且均勻的照明。在 150mA 下的順向電壓（VF）典型值為 6.8V，容差為 ±0.1V。請務必注意所提供的量測容差：光通量為 ±7%，CRI（Ra）為 ±2。

2.2 電氣與熱參數

絕對最大額定值定義了操作極限。最大連續順向電流為 200mA，在特定條件下（脈衝寬度 ≤ 100µs，工作週期 ≤ 1/10）允許 300mA 的脈衝順向電流（IFP）。最大功耗為 1360 mW。接面至焊點熱阻（Rth j-sp）為 14 °C/W，是熱管理設計的關鍵參數。元件可在 -40°C 至 +85°C 的溫度範圍內操作與儲存，最高接面溫度（Tj）為 115°C。

2.3 焊接規格

此 LED 適用於迴焊焊接。峰值焊接溫度不應超過 230°C 或 260°C，且在峰值溫度的暴露時間應限制在 10 秒內。遵守這些溫度曲線對於防止封裝損壞或內部元件劣化至關重要。

3. 分檔系統說明

為確保生產中的色彩與亮度一致性，LED 會依特性進行分檔。

3.1 色彩（CCT）分檔

本產品針對 2600K 至 7000K 之間的 CCT，採用符合 Energy Star 標準的分檔結構。定義了六個主要色區（27M5、30M5、40M5、50M5、57M6、65M6），每個對應特定的標稱 CCT 以及在 CIE 1931 色度圖上定義的橢圓區域。每個色區的中心座標（x, y）、橢圓半徑（a, b）和角度（Φ）均有精確規定，色座標量測不確定度為 ±0.007。

3.2 光通量分檔

在各個色彩分檔內，LED 會進一步根據其在 150mA 下的光通量輸出進行分級。光通量等級以代碼標示（例如 2C、2D、2E、2F、2G），每個代碼代表一個最小與最大光通量範圍。例如，在 27M5 色彩分檔中，代碼 2C 涵蓋 107-114 流明，2D 涵蓋 114-122 流明，2E 涵蓋 122-130 流明。這讓設計師能根據精確的亮度需求選擇元件。

3.3 順向電壓分檔

雖然提供的內容中未完整提取電壓分檔的詳細表格，但標準做法是根據 LED 在指定電流下的順向電壓（VF）進行分組。這有助於設計更一致的驅動電路，並管理陣列中的功率分配。

4. 性能曲線分析

4.1 IV 與光通量特性

圖 3 顯示了順向電流（IF）與相對光通量之間的關係。光通量隨電流增加而增加，但在較高電流下呈現次線性趨勢，這可能是由於熱效應增加與效率下降所致。圖 4 描繪了順向電壓（VF）與順向電流（IF）的關係，顯示了典型的二極體特性曲線。

4.2 溫度相依性

圖 6 與圖 7 說明了環境溫度（Ta）對性能的影響。隨著溫度升高，相對光通量下降（圖 6），而順向電壓也隨之下降（圖 7）。圖 5 顯示了色度座標（CIE x, y）隨溫度的變化，這對於需要穩定色點的應用至關重要。圖 8 對設計至關重要：它繪製了在兩種不同熱阻情境（Rj-a=35°C/W 與 45°C/W）下，最大允許順向電流與環境溫度的關係。此圖定義了隨著環境溫度升高，為將接面溫度維持在安全限度內，所需進行的電流降額。

4.3 光譜與角度分佈

圖 1 代表相對光譜功率分佈，定義了色彩品質。圖 2 顯示了視角分佈或輻射模式，確認了 110 度的光束角。

5. 應用指南

5.1 目標應用

• 替換燈具：可直接替換燈具中的傳統白熾燈、鹵素燈或 CFL 燈泡。
• 通用照明：適用於住宅、商業及工業空間的主要照明。
• 背光照明：適用於室內外標誌與顯示面板。
• 建築/裝飾照明：重點照明、燈槽及其他美觀照明裝置。

5.2 設計考量

熱管理：14 °C/W 的熱阻要求從焊墊到散熱器之間需有有效的熱傳導路徑。請使用圖 8 來決定您的應用在預期最高環境溫度下的適當驅動電流。超過最大額定值，特別是 Tj，將顯著降低使用壽命與可靠性。

電氣設計：驅動器選擇必須考量在 150mA 下 6.8V 的典型 VF。對於恆流驅動，請確保驅動器的電流輸出符合預期的操作點（例如，150mA 或更低以獲得更好的效率/壽命）。考慮順向電壓分檔以平衡並聯串中的電流。

光學設計：110 度的視角適合廣泛、擴散的照明。如需更聚焦的光束，則需要二次光學元件（透鏡）。

6. 技術比較與趨勢

此 3030 EMC LED 系列定位於競爭激烈的中功率市場。其關鍵差異在於使用 EMC 封裝，相較於許多中功率 LED 使用的標準 PPA 或 PCT 塑膠，EMC 通常提供更好的導熱性以及在高溫/紫外線照射下抗黃化的能力。這使其能在更高電流（高達 200mA）下驅動，同時保持可靠性，有效地提供了更高的功率密度。

LED 封裝的趨勢持續朝向改善熱性能並允許更小封裝實現更高光通量密度的材料與設計發展。對於中功率與高功率元件，EMC 與陶瓷封裝處於此趨勢的前沿。如本產品所強調的，對高流明/美元與流明/瓦的關注，仍然是推動大眾市場照明採用的主要動力。

7. 常見問題（FAQ）

問：在典型操作點下的實際功耗是多少？

答：在 IF=150mA 與 VF=6.8V（典型值）的測試條件下，電功率為 P = I*V = 0.15A * 6.8V = 1.02W。

問：我可以持續以 200mA 驅動此 LED 嗎？

答：可以，但您必須確保接面溫度（Tj）不超過 115°C。這需要極佳的熱管理（從接面到環境的低熱阻）。請參考圖 8，了解最大允許電流如何隨著環境溫度升高而降低。

問：色區代碼（例如 27M5）中的 "M5" 或 "M6" 是什麼意思？

答：這些代碼指的是由 ANSI C78.377 或 Energy Star 標準定義的 CIE 色度圖上的特定橢圓區域。數字（27、30 等）與標稱 CCT 相關（例如 2700K、3000K）。字母與數字（M5、M6）則定義了圍繞該標稱點的顏色容差橢圓的大小與位置。

問：與塑膠封裝相比，EMC 封裝對我的設計有何益處？

答：EMC 材料具有更高的導熱性，能讓 LED 晶片產生的熱量更有效地傳遞到電路板與散熱器。這使得在相同驅動電流下，操作接面溫度更低，從而延長使用壽命、維持更高的光輸出，並在散熱良好的設計中允許潛在的超額驅動。

8. 設計與應用案例範例

情境：設計一款 1200 流明的 LED 燈泡替換品（A19 型）

一個典型的 60W 白熾燈等效 LED 燈泡約產生 800 流明。要製造一個更亮的 100W 等效品（約 1600 流明），設計師可能會使用此 3030 LED。

設計計算：目標為 1600 流明，使用典型光通量為 124 流明的 LED（例如，來自 150mA 下的 30M5 分檔），大約需要 13 顆 LED（1600 / 124 ≈ 12.9）。這些 LED 將排列在燈泡內部的金屬基板（MCPCB）上以利散熱。將所有 13 顆 LED 串聯驅動需要約 13 * 6.8V = 88.4V 的驅動器輸出電壓，這電壓較高。更實際的做法可能是使用兩條並聯的 LED 串，每串 6-7 顆 LED，這需要一個電壓較低但能提供兩倍電流的驅動器。總功率約為 13 * 1.02W = 13.3W，展現了高光效。熱設計必須確保燈泡基座的溫度（即 LED 電路板的環境溫度）保持在圖 8 定義的限度內，以允許 150mA 的操作。