LED 3030 中功率LED规格书 - 尺寸3.0x3.0mm - 电压3.1V - 功率0.5W - 冷白光6000K

1. 产品概述

本文档详细介绍了采用环氧树脂模塑料（EMC）封装的3030规格中功率LED的技术规格。该产品旨在中功率细分市场中，实现光效（lm/W）与成本效益（lm/$）之间的最佳平衡。其设计适用于需要可靠性能和高品质光输出的应用场景。

1.1 核心优势与目标市场

本系列LED的主要优势包括其增强散热的EMC封装设计，该设计改善了散热性能和长期可靠性。它弥合了中功率与高功率应用之间的差距，可处理高达0.8W的功率。其最大驱动电流为240mA，最小显色指数（CRI）为70，适用于对色彩质量有要求的应用。该器件兼容无铅回流焊工艺。一个明确的关键目标应用是日间行车灯（DRL）。

2. 技术参数分析

除非另有说明，所有测量均在正向电流（IF）= 150mA、环境温度（Ta）= 25°C、相对湿度（RH）= 60%的标准测试条件下进行。

2.1 光度与颜色特性

冷白光型号的相关色温（CCT）范围为5300K至6488K，典型值为6018K。最小显色指数（Ra）为70，典型值为71.5。光通量输出的测量容差为±7%，而显色指数的测量容差为±2。色温基于CIE 1931色度图计算得出。需要注意的是，流明维持率表仅供参考。

2.2 电气与热学参数

在150mA电流下，正向电压（VF）典型值为3.1V，范围从2.8V（最小值）到3.4V（最大值）。反向电压（VR）为5V时，最大反向电流（IR）为10 µA。视角（2θ½）定义为光强降至峰值一半时的离轴角度，典型值为120°。从结到焊点的热阻（Rth j-sp）典型值为11 °C/W。该器件的抗静电放电（ESD）能力为2000V。

2.3 绝对最大额定值

超出这些极限操作可能导致器件永久性损坏。绝对最大额定值为：连续正向电流（IF）：240 mA；脉冲正向电流（IFP）：300 mA（脉冲宽度 ≤ 100µs，占空比 ≤ 1/10）；功耗（PD）：816 mW；反向电压（VR）：5 V；工作温度（Topr）：-40°C 至 +105°C；存储温度（Tstg）：-40°C 至 +105°C；结温（Tj）：125 °C；焊接温度（Tsld）：230°C 或 260°C，持续10秒。必须注意确保功耗不超过绝对最大额定值。

3. 性能曲线分析

3.1 光谱与角度分布

相对光谱功率分布图（图1）定义了冷白光LED的颜色特性。视角分布图（图2）显示了典型的120°光束角，证实了此类封装常见的朗伯或近朗伯发射特性。

3.2 正向电流特性

正向电流与相对光通量的关系曲线（图3）显示，光输出随电流增加而增加，但在较高电流下，由于热效应最终会饱和并衰减。正向电压与正向电流的关系曲线（图4）展示了二极管的典型指数特性，VF随IF呈对数增长。

3.3 温度依赖性

CIE色度坐标（x, y）随环境温度的变化（图5）对于颜色要求严格的应用至关重要，它显示了白点可能如何漂移。相对光通量随环境温度升高而降低（图6），这是热管理设计的关键考量因素。同样，正向电压通常随温度升高而降低（图7）。

3.4 降额与最大电流

图8展示了两组不同的结到环境热阻（Rth j-a）值（30°C/W 和 35°C/W）下，最大允许正向电流随环境温度变化的函数关系。此图对于确定特定热环境下的安全工作电流至关重要。例如，在环境温度为85°C、Rth j-a=35°C/W的条件下，最大电流相比240mA的绝对最大值有显著降额。

4. 色区结构

为确保应用中的颜色一致性，LED根据其色度坐标被分选到不同的色区中。图9显示了带有定义色区结构的CIE 1931色度图。表5提供了色区代码的详细说明。颜色坐标的测量不确定度为±0.007。所有分选均在标准条件（IF=150mA，Ta=25°C）下进行。

5. 应用指南与设计考量

5.1 典型应用场景

凭借其在效率、成本和质量方面的平衡，此LED非常适合各种通用照明应用。规格书特别提到了日间行车灯（DRL）。其他潜在应用包括室内照明（灯泡、灯管、面板）、建筑照明、标识以及需要冷白色温的显示器背光。

5.2 热管理

有效的热管理对于实现额定性能和延长寿命至关重要。从结到焊点的典型热阻为11 °C/W，这意味着PCB设计必须提供一条通往环境的低热阻抗路径。对于大电流或高环境温度工作，建议使用适当的热过孔、铜箔面积，并可能采用金属基板（MCPCB）。务必参考降额曲线（图8）来选择适当的驱动电流。

5.3 电气驱动考量

强烈建议使用恒流驱动器而非恒压源，以确保稳定的光输出并防止热失控。所选驱动器应在指定的电流范围内工作（最高240mA连续电流）。驱动器的顺从电压必须考虑正向电压的变化范围（2.8V至3.4V）。对于脉冲工作（IFP），必须严格遵守脉冲宽度（≤100µs）和占空比（≤1/10）的限制。

5.4 焊接与操作

该器件兼容无铅回流焊工艺曲线。最高焊接温度为230°C或260°C，持续10秒。应遵循IPC/JEDEC J-STD-020标准关于湿敏度和回流焊曲线的指南。在操作和组装过程中，必须遵守标准的ESD预防措施，因为该器件的额定值为2000V HBM。

6. 对比与差异化

与传统塑料封装的中功率LED相比，EMC封装提供了更优越的热性能和抗紫外线黄变能力，从而带来更好的流明维持率和更长的使用寿命。3030封装尺寸比更小的封装（如2835）提供了更大的散热焊盘，允许更高的功耗（高达0.8W），同时保持适中的外形尺寸。指定的70+显色指数比许多标准中功率LED提供了更好的色彩质量，使其适用于需要考虑色彩还原的应用。

7. 常见问题解答 (FAQ)

Q: What is the main advantage of the EMC package?
A: The EMC package provides enhanced thermal conductivity compared to standard PPA plastic, leading to lower junction temperature, higher maximum drive current capability, and improved long-term reliability and lumen maintenance.

Q: How do I interpret the derating curve (Fig. 8)?
A: The curve shows the maximum continuous current you can safely apply at a given ambient temperature for a specific thermal resistance (Rth j-a) of your system. You must know your system's effective Rth j-a to use the correct curve. Exceeding these limits risks overheating and premature failure.

Q: Can I drive this LED at 240mA continuously?
A: You can only drive it at 240mA if the junction temperature is kept at or below 125°C. In most practical applications, especially at higher ambient temperatures, the current will need to be derated according to Fig. 8 to stay within the Tj limit.

Q: What is the purpose of the color binning?
A: Manufacturing variations cause slight differences in chromaticity between individual LEDs. Binning groups LEDs with very similar color coordinates together. Using LEDs from the same or adjacent bins in a fixture ensures uniform white color appearance without visible color differences (color mismatch).

8. 工作原理与行业趋势

8.1 基本工作原理

这是一种基于半导体二极管的固态光源。当施加超过二极管阈值电压的正向电压时，电子和空穴在半导体芯片（对于蓝光/白光LED，通常基于InGaN）的有源区内复合，以光子（光）的形式释放能量。冷白光是由蓝光LED芯片和荧光粉涂层的组合产生的。芯片发出的蓝光激发黄色（有时是红/绿色）荧光粉，蓝光和黄光的混合光被人眼感知为白光。

8.2 行业趋势

中功率LED细分市场，特别是3030和2835等封装类型，凭借其优异的性价比，在通用照明领域持续占据主导地位。行业趋势包括：通过芯片和荧光粉技术的进步持续提高光效（lm/W）；推动更高的显色指数和更好的颜色一致性（更严格的色区分选）；以及开发具有更低热阻的封装，以便在相同封装尺寸下实现更高的驱动电流和功率密度。从标准塑料转向EMC和其他高性能封装材料，是提升苛刻应用可靠性的明确趋势。