LTPA-2720ZCETU LED规格书 - 2.7x2.0mm封装 - 典型3.2V - 最大1.26W - 青色 - 中文技术文档

1. 产品概述

LTPA-2720ZCETU是一款属于2720系列的高功率发光二极管（LED）。该产品专为满足汽车电子系统的严苛要求而设计。器件采用InGaN（氮化铟镓）半导体材料，通过绿色透镜滤光，输出青色光。其显著特点是微型化的封装尺寸，适用于采用自动化组装工艺的印刷电路板（PCB）上空间受限的应用。

1.1 核心优势与目标市场

这款LED的主要优势在于其将高光输出与极小的外形尺寸相结合。其设计兼容标准自动化贴片设备，便于大批量生产。产品已预先处理以满足JEDEC湿度敏感等级2（MSL2）要求，确保在回流焊过程中的可靠性。其认证符合AEC-Q102标准，这是汽车应用分立光电器件关键的可靠性标准。目标市场主要是汽车配件应用，这些应用需要坚固、可靠且紧凑的照明解决方案。

2. 技术参数：深度客观解读

本节详细分析LED在规定条件下的工作极限和性能特征。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。不保证在或超过这些极限下工作。

• 功耗（P_D）：最大1.26瓦。这是封装在不超出最高结温的情况下，能够以热量形式耗散的总电功率。
• 正向电流（I_F）：最小5 mA，最大400 mA直流。器件需要最小电流才能有效开启。最大连续直流电流不应超过400 mA。
• 峰值脉冲电流（I_P）：在特定条件下（1/100占空比，0.1ms脉冲宽度）为750 mA。这允许短时的高电流脉冲，适用于脉冲亮度应用。
• ESD敏感度（V_HBM）：根据AEC-Q102-001标准，为8 kV（人体模型）。这表明其具有适用于汽车处理环境的稳健静电放电保护水平。
• 温度范围：结温（T_j）不得超过150°C。器件额定工作环境温度（T_opr）范围为-40°C至+125°C，存储温度范围（T_stg）相同。

2.2 电光特性（T_a=25°C， I_F=200mA）

这些是在标准测试条件下测得的典型性能参数。

• 光通量（Φ_V）：45 lm（最小值）至63 lm（最大值）。这是总的可见光输出。未指定典型值，表明性能通过分档系统管理。
• 视角（2θ_1/2）：典型值120度。这是光强为中心轴值一半时的全角，表明光束模式宽广。
• 色度坐标（Cx， Cy）：在CIE 1931色度图上，典型值为x=0.165， y=0.362，定义了青色色点。这些坐标的容差为±0.01。
• 正向电压（V_F）：在200mA下为2.8V（最小值）至3.6V（最大值）。任何给定单元相对于其分档值的容差为±0.1V。此参数对于驱动器设计和热管理至关重要。
• 反向电流（I_R）：在规定的测试电压下，最大10 μA。规格书明确指出，该器件并非为反向偏压操作而设计。

2.3 热特性

有效的热管理对于LED的性能和寿命至关重要。

• 热阻，结到焊点（R_th,J-S）：
  • 实际值（R_{th,J-S real}）：典型值13 °C/W。这代表了从半导体结到PCB上焊点的实际热路径。
  • 电学值（R_{th,J-S el}）：典型值9.1 °C/W。这是根据正向电压温度系数计算得出的值，用于原位温度估算。

热阻值越低越好，因为这意味着热量能更容易地从结区散出，从而在给定的驱动电流下获得更低的工作温度和更高的光输出。

3. 分档系统说明

为确保批量生产的一致性，LED被分类到不同的性能档位。LTPA-2720ZCETU采用三维分档系统：正向电压（V_F）、光通量（Φ_V）和颜色（色度）。一个完整的部件由类似D7/5J/C4的组合来指定。

3.1 正向电压（V_F）分档

分档定义在I_F= 200mA下。每个档位的容差为±0.1V。

• D7：2.8V 至 3.0V
• D8：3.0V 至 3.2V
• D9：3.2V 至 3.4V
• D10：3.4V 至 3.6V

3.2 光通量（Φ_V）分档

分档定义在I_F= 200mA下。每个档位的容差为±10%。

• 5J：45 lm 至 50 lm
• 6J：50 lm 至 56 lm
• 7J：56 lm 至 63 lm

3.3 颜色（色度）分档

颜色由CIE 1931色度图上的坐标定义，测试条件为I_F= 200mA。（x， y）坐标的容差为±0.01。规格书提供了由四边形区域定义的两个档位：

• C3档：由点（x,y）定义：（0.100， 0.335），（0.105， 0.375），（0.195， 0.358），（0.195， 0.335）。
• C4档：由点（x,y）定义：（0.105， 0.375），（0.110， 0.420），（0.195， 0.386），（0.195， 0.358）。

LTPA-2720ZCETU料号对应C4颜色档。

4. 性能曲线分析

规格书包含多幅描述关键参数关系的图表。这些对于电路设计和理解非标准条件下的性能至关重要。

4.1 正向电压 vs. 正向电流（I-V曲线）

此曲线显示了LED两端电压与流过电流之间的非线性关系。电压随电流增加而增加，但并非线性。此图对于选择限流电阻或设计恒流驱动器至关重要。

4.2 相对光通量 vs. 正向电流

此曲线展示了光输出如何随驱动电流增加。通常在较高电流下，由于效率下降和结温升高，会呈现亚线性关系。它有助于在考虑效率的同时，确定达到所需亮度水平的最佳驱动电流。

4.3 正向电流降额曲线

这是可靠性方面最关键的图表之一。它显示了最大允许连续正向电流与环境温度（T_a）的函数关系。随着环境温度升高，最大安全电流会降低，以防止结温超过其150°C的极限。设计者必须在此曲线下方操作。

4.4 相对光通量 vs. 结温

此图说明了热淬灭效应。随着LED结温（T_j）升高，其光输出会降低。该曲线以25°C时的输出为基准进行归一化。此信息对于热设计以保持亮度一致性至关重要。

4.5 色度坐标漂移 vs. 结温

此图显示了色度坐标（x和y）如何随结温变化而漂移。预期会有一些漂移，了解其幅度对于要求颜色输出稳定的应用非常重要。

4.6 电压漂移 vs. 结温

LED的正向电压具有负温度系数（随温度升高而降低）。此曲线量化了该漂移，可用于某些电路来估算或监测结温。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED采用行业标准的2720封装外形。关键尺寸包括本体尺寸约为2.7mm x 2.0mm。引脚镀金。除非另有说明，所有尺寸公差为±0.2mm。PCB焊盘设计应参考精确的机械图纸。

5.2 极性识别与焊盘布局

规格书包含针对红外或气相回流焊的推荐焊盘布局。此布局旨在确保可靠的焊点以及在组装过程中的正确对位。阴极（负极）端子通常由LED封装上的视觉标记指示，例如凹口或绿色色调。焊盘布局图清晰地显示了阳极和阴极焊盘。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

该器件兼容红外回流焊工艺。规格书参考了根据J-STD-020标准的无铅焊接温度曲线。该曲线的关键参数包括：

• 预热：逐渐升温以活化助焊剂并最小化热冲击。
• 保温（热稳定）：在稳定温度下保持一段时间，以确保电路板和元件均匀受热。
• 回流（液相线以上）：焊料熔化的峰值温度区域。峰值温度和液相线以上时间（TAL）至关重要，不得超过LED的最大额定值以避免损坏。
• 冷却：受控的冷却阶段，以形成可靠的焊点。

6.2 存储与操作注意事项

根据JEDEC J-STD-020标准，该LED的湿度敏感等级（MSL）为2级。

• 密封包装：当储存在带有干燥剂的原始防潮袋中时，应保持在≤30°C和≤70%相对湿度（RH）下，并在一年内使用。
• 已开封包装：一旦袋子打开，元件应储存在≤30°C和≤60% RH下。建议在打开袋子后的365天内完成回流焊工艺。
• 应用说明：规格书包含标准免责声明，指出该器件适用于普通电子设备。对于故障可能危及生命或健康的应用（航空、医疗等），需要进行额外的咨询和认证。

7. 包装与订购信息

7.1 编带与卷盘规格

LED以行业标准包装形式提供，用于自动化组装。

• 载带：8mm宽载带。
• 卷盘：7英寸（178mm）直径卷盘。
• 数量：每满盘2000片。
• 最小起订量（MOQ）：剩余数量为500片。
• 标准：包装符合ANSI/EIA-481规范。空位用盖带密封，最多允许连续两个缺失元件。

8. 应用建议与设计考量

8.1 典型应用场景

鉴于其AEC-Q102认证、高功率和小尺寸，这款LED非常适合除主大灯外的各种汽车照明功能。例如：

• 日间行车灯（DRL）模块
• 高位刹车灯（CHMSL）
• 车内氛围灯和仪表盘背光
• 外部迎宾灯、门把手灯或徽标照明
• 侧视镜中的信号灯

8.2 关键设计考量

1. 热管理：这是首要任务。功耗高达1.26W，PCB必须提供足够的热路径。使用热阻值（R_th,J-S）计算您设计的预期结温（T_j）：T_j= T_a+ (R_th× P_D）。确保T_j保持在150°C以下，最好更低，以最大化光输出和寿命。必要时使用散热过孔、大面积覆铜，甚至金属基板（MCPCB）。
2. 驱动电路：务必使用恒流驱动器，而非简单的带电阻的恒压源。这可以确保无论正向电压如何变化（由于分档或温度），都能获得稳定的光输出。驱动器必须额定适用于整个工作温度范围（-40°C至+125°C）。
3. 光学设计：120度视角提供了宽广的光束。对于需要聚焦的应用，需要次级光学元件（透镜、反射器）。在指定颜色要求时，需考虑初始颜色档（C4）及其随温度可能发生的漂移。
4. PCB布局：请精确遵循推荐的焊盘布局。确保焊盘之间有足够的间隙以防止焊锡桥接。焊盘设计同时影响焊点可靠性和热性能。

9. 技术对比与差异化

虽然规格书中没有直接的竞争对手对比，但可以推断出该产品的关键差异化点：

• 外形尺寸 vs. 功率：它在微型2720（2.7x2.0mm）封装中提供了高光通量（高达63 lm），实现了高功率密度。
• 汽车级认证：符合AEC-Q102标准以及MSL2预处理，是汽车级LED与商业级LED的关键区别。
• 青色光源：使用InGaN芯片配合绿色透镜产生青色光，是针对需要特定波长应用的具体解决方案，有别于使用荧光粉转换的白光LED。
• 全面的分档：三维分档（V_F、光通量、颜色）允许在系统层面进行严格的性能匹配，这对于汽车应用中整车的一致性非常重要。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

1. 问：我可以用3.3V电源和一个电阻来驱动这个LED吗？
   答：可能但不建议用于专业设计。正向电压范围从2.8V到3.6V。在3.3V下，来自D10档（3.4V-3.6V）的LED可能无法开启，而来自D7档（2.8V-3.0V）的LED电流会根据其精确的V_F值大幅变化，导致亮度不一致和潜在的过流风险。恒流驱动器是必不可少的。
2. 问：为什么LED发热时光输出会下降？
   答：这是由于"热淬灭"或"效率下降"，这是半导体LED的基本特性。温度升高会增加半导体内部的非辐射复合过程，从而降低内量子效率（产生的光子数与注入的电子数之比）。
3. 问：R_{th,J-S real}和R_{th,J-S el}?
   有什么区别？ R_答：th,J-S real_{是使用热测试方法直接测量得到的。R}th,J-S el
4. 是使用温度敏感参数（TSP）方法计算得出的，该方法依赖于正向电压随温度的变化。电学法常用于实际应用中的原位温度监测。
   问：ESD等级是8kV。我的电路板上还需要ESD保护吗？答：

8kV HBM等级表明其在组装过程中的处理具有很好的鲁棒性。然而，对于汽车应用，系统级ESD要求（例如ISO 10605）可能更为严格。通常在LED驱动线路上包含瞬态电压抑制（TVS）二极管或其他保护措施是审慎的做法，特别是如果这些线路连接到暴露于车辆电气环境的连接器。

11. 实际设计与使用案例
场景：设计一个日间行车灯（DRL）模块

1. 一位设计师正在为一辆汽车设计一个紧凑的DRL模块。空间有限，但需要高亮度以满足日间可见性要求。他们选择了LTPA-2720ZCETU，因为它能在小封装内提供高光通量。电气设计：
2. 他们设计了一个降压模式恒流驱动器，可以从车辆的12V电池提供350mA电流（低于400mA最大值），工作环境温度范围为-40°C至+105°C。热设计：_{模块外壳为铝制。PCB为双层板，底层有一个大面积裸露的铜焊盘，通过多个散热过孔连接到LED的热焊盘。使用R}th,J-S real_j <= 13°C/W和预期环境温度进行热仿真，以确保T
3. 120°C，从而获得长寿命。光学设计：
4. 在每个LED上方放置一个次级全内反射（TIR）透镜，将120度的宽光束准直成适合DRL的受控水平扇形光型。制造：

物料清单（BOM）指定了分档代码7J/D8/C4，以确保高亮度（7J：56-63 lm）、中档电压（D8：3.0-3.2V）以提高驱动器效率，以及一致的青色（C4）。组装商在自动化贴片机中使用提供的编带卷盘包装，并遵循J-STD-020回流焊温度曲线。

12. 原理简介

LTPA-2720ZCETU是一种半导体光源。其核心是由InGaN（氮化铟镓）材料制成的芯片。当施加正向电压时，电子和空穴被注入到半导体的有源区。当电子与空穴复合时，能量以光子（光粒子）的形式释放。InGaN合金的具体成分决定了发射光的波长（颜色）；在本例中，它产生青色/蓝绿色光谱的光。这种初级光通过内部的绿色透镜（封装透镜），该透镜可能吸收某些波长并透射其他波长，从而形成最终感知的青色。这种电致发光过程的效率受驱动电流和温度的影响，如性能曲线所示。

13. 发展趋势

• 像LTPA-2720ZCETU这样的LED的发展遵循几个明确的行业趋势：功率密度提升：
• 半导体外延和封装热设计的持续改进，使得更小的封装能够输出更高的光通量，从而实现更紧凑、更明亮的汽车照明系统。可靠性标准增强：
• 汽车需求正在推动比AEC-Q102更严格的认证标准，包括更长的寿命测试、更高的温度循环范围以及对硫和其他腐蚀性物质更强的耐受性。更严格的分档与颜色一致性：
• 随着LED被用于造型的集群（例如灯条），对极其严格的颜色和光通量分档（"超级分档"）的需求正在增加，以避免相邻LED之间出现可见差异。与驱动器和控制的集成：
• 存在向更集成解决方案发展的趋势，例如内置电流调节器的LED或可通过汽车总线（LIN， CAN）通信的智能LED驱动器，尽管本文描述的器件仍然是分立元件。关注光谱特性：