LED 3030 中功率系列規格書 - 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

本文件詳細說明 3030 系列中功率 LED 元件的規格。此系列專為通用照明應用設計，採用熱增強型環氧樹脂模塑料 (EMC) 封裝，在發光效率、成本效益與可靠性之間取得最佳平衡。該系列的特點是其 3.0mm x 3.0mm 的佔位面積，並可於最高 1.3W 的功率等級下運作，定位介於傳統中功率與入門級高功率 LED 之間。

1.1 核心優勢與定位

此 LED 系列的主要價值主張，在於實現了中功率 LED 類別中最佳的每瓦流明 (lm/W) 與每元流明 (lm/$) 比值之一。相較於標準的 PPA 或 PCT 塑料封裝，EMC 封裝提供了更優異的熱管理能力，允許更高的驅動電流並改善長期流明維持率。本產品適用於無鉛迴焊製程，符合現代環保製造標準。

1.2 目標應用

此多功能 LED 系列專為廣泛的照明解決方案而設計。主要應用領域包括：旨在取代傳統白熾燈或螢光燈源的改裝燈具、住宅與商業空間的通用環境照明、室內外標誌的背光照明，以及同時注重性能與美學色彩品質的建築或裝飾性照明。

2. 深入技術參數分析

除非另有說明，所有參數均在 Ta = 25°C 及 60% 相對濕度的標準測試條件下量測。

2.1 電光特性

光度性能定義於順向電流 (I_F) 為 150mA 時。本系列提供從暖白光 (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 的演色性指數 (CRI 或 Ra)。典型光通量值依 CCT 分檔而異，在 150mA 下約從 107 流明到 120 流明。請務必注意所述量測公差：光通量為 ±7%，演色性指數為 ±2。主視角 (2Θ1/2) 為 110 度，提供適合一般照明的寬廣光束分佈。

2.2 電氣與熱參數

在 150mA 下，典型順向電壓 (V_F) 為 6.8V，公差為 ±0.1V。絕對最大順向電流為 200mA DC，在特定條件下（脈衝寬度 ≤ 100µs，工作週期 ≤ 1/10）允許脈衝順向電流 (I_FP) 達 300mA。最大功耗為 1360 mW。一個關鍵的熱參數是接面至焊點熱阻 (R_{th j-sp})，典型值為 17 °C/W。此低熱阻是 EMC 封裝的直接優勢，能有效將熱量從 LED 接面傳導出去。

2.3 絕對最大額定值

超出這些限制操作元件可能導致永久性損壞。關鍵額定值包括：順向電流：200 mA；逆向電壓：5 V；接面溫度：115 °C；操作溫度範圍：-40 至 +85 °C；儲存溫度範圍：-40 至 +85 °C。焊接溫度曲線不得超過 230°C 或 260°C 超過 10 秒。

3. 分檔系統說明

為確保生產中的色彩與亮度一致性，LED 會進行分檔篩選。

3.1 色彩 (CCT) 分檔

本產品在 CIE 1931 色度圖上採用橢圓形分檔結構，符合 Energy Star 對 2600K 至 7000K 範圍的要求。定義了六個主要色碼（例如 27M5, 30M5...65M6），每個色碼均有其中心座標 (x, y)、半長軸 (a)、半短軸 (b) 和角度 (Φ)。色座標的量測不確定度為 ±0.007。此嚴謹的分檔確保單一燈具內的視覺色差最小化。

3.2 光通量分檔

在每個色彩分檔內，LED 會根據其在 150mA 下的光通量輸出進一步分級。定義了多個光通量等級（例如 2A, 2B, 2C, 2D, 2E），每個等級涵蓋特定的流明範圍（例如 94-100 流明, 100-107 流明等）。這讓設計師能選擇符合其應用精確亮度要求的分檔。

3.3 順向電壓分檔

LED 也會根據其在測試電流下的順向電壓降進行分檔。雖然具體的電壓代碼值與範圍詳列於規格書表格中，但此分檔有助於設計更高效且一致的驅動電路，特別是在多顆 LED 串聯的應用中。

4. 性能曲線分析

4.1 IV 特性與相對光通量

圖 3 顯示了順向電流與相對光通量之間的關係。輸出在達到最大額定電流前相對呈線性，但設計師應注意，由於熱負載增加與效率下降，發光效率 (lm/W) 通常在較高電流下會降低。圖 4 說明了順向電壓與電流的關係曲線，這對於驅動器設計以確保適當的電壓順應性至關重要。

4.2 溫度相依性

圖 6 與圖 7 展示了環境溫度 (T_a) 對性能的影響。光輸出隨著溫度升高而降低，這是所有 LED 的特性。相反地，順向電壓則隨溫度上升而下降。圖 5 顯示了色度座標 (CIE x, y) 隨溫度的偏移，這對於要求穩定色點的應用至關重要。圖 8 提供了一個關鍵的設計圖表：針對兩種不同熱阻情境 (R_j-a=35°C/W 與 45°C/W)，最大允許順向電流與環境溫度的關係圖。此圖表對於決定實際熱環境下的安全工作電流至關重要。

4.3 光譜與角度分佈

圖 1 呈現了典型的光譜功率分佈，顯示了具有螢光粉塗層的藍光激發 LED 所產生的寬廣螢光粉轉換白光光譜特性。圖 2 描繪了空間強度分佈（視角圖案），確認了由 110 度視角所指示的類朗伯寬光束圖案。

5. 應用指南與設計考量

5.1 熱管理

有效的散熱對於性能與壽命至關重要。儘管 R_{th j-sp} 很低，但從焊點到環境的熱路徑 (R_{th sp-a}) 必須透過適當的 PCB 設計（使用散熱孔、足夠的銅箔面積）與系統層級的散熱來最小化。請參考圖 8，根據估計的 T_a 與系統 R_j-a.

來降低操作電流。

5.2 電氣驅動_F強烈建議使用定電流驅動器以確保穩定的光輸出與色彩。驅動器應設計在絕對最大額定值內運作，並考量電壓分檔以及溫度對 V

的影響。對於接近最大電流的設計，需權衡更高的光輸出與降低的效率/壽命之間的取捨。

5.3 光學整合

110 度的視角使這些 LED 適合需要寬廣、擴散照明而無需二次光學元件的應用。對於指向性照明，則必須選擇適當的透鏡或反射器。一致的色彩與光通量分檔使得多顆 LED 陣列的外觀能夠均勻。

6. 焊接與處理

本元件相容於標準無鉛迴焊溫度曲線。峰值焊接溫度不得超過 230°C 或 260°C，高於 217°C 的暴露時間限制為 60 秒，峰值溫度下的時間限制為 10 秒。處理時應遵守標準的靜電放電 (ESD) 預防措施，因為本元件的 ESD 耐受電壓為 1000V（人體放電模型）。

7. 技術比較與差異化

本系列的關鍵差異點在於在 3030 中功率外形尺寸中使用了 EMC 封裝。相較於標準塑料封裝 (PPA/PCT)，EMC 提供顯著更高的導熱性以及對高溫和紫外線照射的耐受性，從而帶來產品壽命期內更好的流明維持率與色彩穩定性。這使得此 LED 能夠以比典型中功率 LED 更高的電流（最高 200mA）驅動，在維持中功率平台的成本與光學優勢的同時，彌合了與更高功率元件之間的差距。

8. 常見問題解答（基於技術參數）

問：在典型工作點下的實際功耗是多少？_F答：在 I_F= 150mA 且 V

= 6.8V 時，典型電功率為 150mA * 6.8V = 1.02W。

問：如何為我的專案選擇正確的 CCT 和光通量分檔？

答：根據所需的氛圍選擇 CCT（例如 3000K 暖白光、4000K 自然白光、6500K 冷白光）。根據每顆 LED 的目標流明輸出，參考分檔表與量測公差來選擇光通量分檔。對於均勻陣列，請指定單一嚴格的色彩與光通量分檔。

問：我可以持續以 200mA 驅動這顆 LED 嗎？_{答：可以，但前提是接面溫度必須遠低於其最大值 115°C。這需要極佳的熱管理。請參考圖 8；在環境溫度 85°C 下，對於 R}j-a

=45°C/W 的系統，最大允許電流僅約 89mA。因此，只有在散熱極佳、環境溫度低的環境中，以 200mA 驅動才是可行的。

9. 設計與使用案例範例

情境：設計一個 1200 流明的 LED 燈泡替換品 (A19)。

目標：1200 流明，2700K CCT，120V AC 輸入。

1. 設計步驟：LED 選擇：

2. 選擇 T3C27821C-**AA 型號 (2725K CCT)。選擇高光通量分檔（例如 2D 或 2E）以獲得每顆 LED 的最大輸出。數量計算：

3. 假設每顆 LED 115 流明（來自 2D 分檔的典型值），大約需要 1200 流明 / 115 流明/顆 ≈ 11 顆 LED。電氣設計：

4. 將 11 顆 LED 配置為串聯。在 150mA 下的總順向電壓約為 ~11 * 6.8V = 74.8V。選擇一個輸出符合 74.8V、150mA 的隔離式定電流 LED 驅動器。熱設計：

5. 總功耗約為 ~1.02W/顆 * 11 顆 = 11.22W。其中很大一部分是熱量。燈泡必須包含鋁製散熱器或類似裝置，以將 LED 焊點溫度維持在圖 8 的降額曲線以下，確保長壽命與穩定的光輸出。光學設計：

寬廣的 110 度光束角對於全向性燈泡應用可能已足夠。將使用擴散罩將多個點光源融合成均勻的光暈。

10. 技術原理與趨勢

10.1 工作原理

這是一種螢光粉轉換型白光 LED。核心半導體元件是發藍光的氮化銦鎵 (InGaN) 二極體。部分藍光被摻鈰的釔鋁石榴石 (YAG:Ce) 螢光粉塗層吸收，並重新發射為寬頻譜的黃光。剩餘的藍光與轉換後的黃光結合，產生了白光的視覺感知。藍光與黃光的比例由螢光粉成分與厚度控制，決定了相關色溫 (CCT)。

10.2 產業趨勢