3030 白光 LED 規格 - 尺寸 3.00x3.00x0.55mm - 電壓 2.8-3.6V - 功率 ~1.5W - 英文技術文件

1. 描述

本文件提供一款高亮度白光LED元件的技術規格。該元件專為表面黏著技術(SMT)組裝而設計，採用業界標準的3030封裝尺寸。

1.1 概述

此白光LED採用藍光晶片與螢光粉技術製造以產生白光。元件封裝於EMC（環氧樹脂模壓化合物）封裝內，具有良好的熱穩定性和機械穩定性，確保可靠性能。

1.1.1 特性

• EMC封裝，增強可靠性。
• 極寬視角，適合廣泛照明。
• 完全相容於標準SMT組裝與迴焊製程。
• 以捲帶包裝供應，適用於自動化取放組裝。
• 濕度敏感等級 (MSL): 第3級。
• 符合RoHS環保指令。

1.1.2 應用

• 適用於LCD面板、電視及顯示器的背光。
• 適用於開關及符號的照明。
• 通用型光學指示器。
• 室內顯示應用。
• 管狀照明燈具。
• 通用照明用途。

1.2 封裝尺寸與機械外觀

此LED採用緊湊的3030封裝尺寸。主要機械尺寸如下：

• 封裝長度：3.00 公釐（公差 \u00b10.2mm）。
• 封裝寬度：3.00 公釐（公差 \u00b10.2mm）。
• 封裝高度：0.55 公釐（標稱值）。
• 鏡頭為圓頂形狀，直徑約為 2.6 公釐。
• 陽極與陰極焊盤位於封裝底部，並提供建議的PCB設計焊盤尺寸（每個焊盤為 2.26mm x 1.45mm，兩者間距為 0.69mm）。

所有尺寸單位均為公釐，除非另有說明，標準公差為 \u00b10.2mm。正確識別極性至關重要；封裝上包含視覺標記以區分陽極和陰極端子。

1.3 產品參數：電氣與光學特性

所有參數均在接面溫度 (T_J) 為 25°C 下指定。理解這些額定值對於可靠的電路設計與熱管理至關重要。

電氣與光學特性 (T_S=25°C)

典型工作條件下的關鍵性能指標：

• 順向電壓 (V_F)：在測試電流 500mA 下，範圍為 2.8V (最小值) 至 3.6V (最大值)。典型值落在此範圍內。
• 逆向電流 (I_R)：在逆向電壓 5V 下，最大值為 10 µA。
• 光通量 (Φ): 在500mA下，115流明（最小值）至180流明（最大值）。
• 視角 (2θ_1/2): 典型值120度，提供非常寬廣的光束模式。
• 熱阻 (R_THJ-S): 典型值12 °C/W，量測點為接面至焊點。

絕對最大額定值 (T_S=25°C)

這些額定值定義了可能導致永久損壞的極限。在操作中絕不應超過這些數值。

• 功率消耗 (P_D): 最大值 2160 mW。
• 連續順向電流 (I_F): 最大值 600 mA。
• 峰值順向電流 (I_FP): 最大值 900 mA，於脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）。
• 逆向電壓 (V_R): 最大值 5 V。
• 靜電放電 (ESD) HBM: 可承受高達2000V (HBM) 且良率超過90%，但在操作過程中仍需採取ESD防護措施。
• 工作溫度 (T_OPR): -10°C 至 +80°C。
• Storage Temperature & Humidity: 5°C 至 30°C，相對濕度 ≤60%。
• 最高接面溫度 (T_J): 115 °C。這是影響LED壽命的關鍵限制。

關鍵設計注意事項： 最大工作電流必須在量測實際工作時的封裝溫度後決定。接面溫度不得超過最高額定值115°C。必須注意總功耗（V_F x I_F）不得超過2160mW的絕對最大額定值。

1.4 產品分級系統

為確保生產應用中的色彩與亮度一致性，LED會根據在I_F = 500mA下量測的關鍵參數進行分級。

• 順向電壓 (V_F）分級：LED被分為八個等級（G1, G2, H1, H2, I1, I2, J1, J2），每個等級代表從2.8-2.9V到3.5-3.6V之間0.1V的步進。這讓設計師能為多LED陣列中的電流匹配，選擇電壓容差更嚴格的LED。
• 光通量（Φ）分級：LED會根據光通量分檔，標記為T115、T120、T125等，每個檔位代表從115-120流明開始，以5流明為間隔的範圍。這使得在應用中能夠精確控制總光輸出。

透過指定V_F 和\u03a6分檔的組合，工程師可以在最終產品中實現高度一致的性能。該規格書提供了順向電壓（\u00b10.1V）和光通量（\u00b15%）的量測公差註記。

1.5 光學特性與色度學

本文件參考了C.I.E. 1931色度圖，這是定義顏色的國際標準。對於白光LED，其顏色由該圖上的座標(x, y)定義。規格書包含一個分檔代碼表，列出了對應的目標CIE (x, y)座標範圍（例如，CIE-X1, CIE-Y1, CIE-X2, CIE-Y2）。這些色座標的典型量測公差為\u00b10.005。從相同或相鄰的顏色分檔中選擇LED，對於避免組裝件中個別LED之間出現可見的顏色差異（色偏）至關重要。

2. 封裝與訂購資訊

本產品以優化於大規模自動化生產的格式供貨。

2.1 封裝規格

LED以凸紋載帶包裝，捲繞於捲盤上交付。提供了載帶凹穴、捲盤直徑和軸心尺寸的詳細規格，以確保與標準SMT貼裝設備相容。同時定義了捲盤的標籤規格。包裝過程包含適合MSL 3等級的防潮措施，元件進一步裝入紙箱以供運輸和儲存。

2.1.6 可靠性測試

產品需經過一系列可靠性測試，以確保其在各種環境應力下的性能。規格書列出了測試項目與條件，通常包括高溫儲存、低溫儲存、溫度循環、耐濕性和耐焊熱性等測試。每項測試均定義了特定條件（例如：溫度、持續時間、循環次數）。

2.1.7 損壞準則

建立了明確的外觀與功能判定標準，用以判斷元件在可靠性測試或搬運後是否受損。這可能包括諸如封裝破裂、變色、引腳脫落或電氣/光學參數與初始值顯著偏離等標準。

3. SMT 迴流焊接指南

正確的焊接對於機械完整性與熱性能至關重要。本元件專為無鉛迴流焊接製程而設計。

本指南規定了迴流焊接溫度曲線。此曲線定義了關鍵參數，如預熱溫度與時間、升溫速率、峰值溫度、液相線以上時間以及冷卻速率。遵循此曲線可防止LED受到熱衝擊，從而避免內部應力、分層或早期失效。焊接期間本體最高溫度不得超過規定限值。

3.1.1 烙鐵使用（用於返工）

若需進行手動返修，必須採取特定預防措施。應控制烙鐵頭溫度，並將與LED端子的接觸時間降至最低（通常少於3秒），以防止過多熱量傳導至LED晶片，損壞晶片或內部接合。

3.1.2 修復流程

提供了一個建議的流程，用於移除和更換故障的LED。這通常涉及仔細對焊點加熱以移除舊元件、清潔焊墊、塗抹新的焊膏，然後放置新元件並按照標準溫度曲線進行迴焊。

3.1.3 一般注意事項

• 請勿對LED透鏡施加機械應力。
• 避免用手指或工具觸碰透鏡表面，以防污染。
• 確保PCB焊墊設計符合建議的焊錫圖案，以獲得可靠的焊錫圓角與正確的對位。

4. 操作與儲存注意事項

為維持品質與可靠性，需強調以下幾項操作注意事項：

• 靜電防護：儘管LED具有2000V HBM ESD等級，它仍是半導體元件。必須採用防靜電操作程序（例如接地工作站、靜電手環）以防止靜電放電造成損壞。
• 濕度敏感性: As an MSL Level 3 component, the package can absorb moisture from the air. If the sealed moisture barrier bag is opened or damaged, the components must be used within a specified time (typically 168 hours at <30\u00b0C/60% RH) or be rebaked according to the prescribed procedure before reflow soldering to prevent \"popcorning\" (package cracking due to vaporized moisture during reflow).
• 儲存條件：請依照規定儲存於陰涼乾燥的環境（5-30°C，相對濕度≤60%）。避免暴露於陽光直射、腐蝕性氣體或過多灰塵中。
• 清潔：若需進行焊後清潔，請使用經核准且與LED封裝材料相容的溶劑與方法。除非經確認對特定元件安全，否則應避免使用超音波清洗。

5. 應用指南與設計考量

5.1 設計中的熱管理

影響LED效能與壽命最關鍵的因素是管理接面溫度（T_J）。從接面到焊點的典型熱阻為12°C/W。計算T_J:

T_J = T_PCB + (R_THJ-S × 功率耗散

其中 T_PCB 是指 PCB 上焊盤處的溫度。設計人員必須確保 PCB 銅箔面積（散熱焊盤或平面）足夠，並可能需要額外的散熱措施，以使 T_J 遠低於最高 115°C，為確保使用壽命，最好保持在 85-100°C 以下。使用低於最大 600mA 的正向電流，是降低功率耗散與熱量產生的有效方法。

5.2 驅動電路設計

LED 是電流驅動元件。強烈建議使用恆流驅動器而非恆壓驅動器，以確保光輸出穩定並防止熱失控。驅動器設計應能將電流限制在所需水平（例如，標稱亮度為 500mA），同時考慮正向電壓的變化（2.8-3.6V）。對於多 LED 陣列，串聯連接有助於確保電流匹配，而並聯連接則需要謹慎選擇分檔或採用個別電流限制，以應對 V_F 的差異。

5.3 光學設計考量

120 度的視角使此 LED 適用於需要寬廣、漫射照明而非聚焦光斑的應用。在背光應用中，通常使用光學擴散片和導光板來均勻分佈光線。初始光通量及其隨時間逐漸衰減（光通維持率）必須納入系統整體光輸出要求的考量中。

5.4 典型應用電路

一個基本的應用電路包含一個恆流LED驅動IC，或者當使用電壓源供電時，一個與LED串聯的簡單限流電阻。串聯電阻值計算公式為 R = (V_Supply - V_F) / I_F。電阻的額定功率必須足夠（P = (I_F)² × R)。這種方法的效率低於開關式恆流驅動器，但對於簡單、低功耗的應用或許可以接受。對於500mA的工作電流，幾乎總是建議使用專用的LED驅動IC，以實現更高的效率、更好的控制和保護功能。