2820-SR3501H-AM 超红光LED规格书 - 尺寸2.8x2.0mm - 电压2.45V - 功率0.86W - 中文技术文档

1. 产品概述

2820-SR3501H-AM系列是一款专为严苛汽车照明应用设计的高亮度、表面贴装超红光LED。该器件属于旨在满足严格汽车级可靠性与性能标准的产品家族。其主要功能是为车辆内部的各种信号和照明功能提供可靠、高效且强烈的红光光源。

该LED的核心优势包括符合AEC-Q102标准，确保其在汽车环境中的鲁棒性，以及在标准驱动电流下典型光通量输出高达45流明。该器件具有120度的宽视角，适用于需要广角光分布的应用。它符合RoHS、REACH和无卤指令，体现了现代环境与安全法规的要求。

目标市场专指汽车照明，包括但不限于内饰氛围灯、高位刹车灯、后组合尾灯以及其他对鲜明红色和高可靠性至关重要的信号功能。

2. 技术参数深度解析

2.1 光度与光学特性

光度性能的核心是在350 mA驱动下，典型光通量（Φ_v）为45流明。此测量值容差为±8%，是在热焊盘稳定在25°C时测得的。主波长（λ_d）典型值为632 nm，定义了其超红光色点，指定范围为627 nm至639 nm，测量容差为±1 nm。空间光分布的特点是宽视角（2φ）为120度，容差为±5度。这种宽光束非常适合需要从不同角度获得良好可见性的应用。

2.2 电气特性

正向电压（V_F）是关键电气参数，在350 mA下典型值为2.45 V，范围从2.00 V到2.75 V，测量容差为±0.05 V。该器件的额定连续正向电流（I_F）最高可达500 mA，浪涌条件下（脉冲宽度≤10 μs，占空比0.005）绝对最大值为1500 mA。必须注意，此LED并非设计用于反向工作为PCB设计提供了专用的焊盘图形（封装）。此图形针对回流焊期间形成可靠的焊点以及从LED热焊盘到PCB的有效热传递进行了优化。遵循此推荐布局对于机械稳定性、电气性能以及最重要的热管理至关重要。焊盘设计包括裸露的热过孔或铜浇灌区域以充当散热器。

2.3 热特性

热管理对于LED的性能和寿命至关重要。结到焊点的热阻（R_thJS）通过两种方法指定：实际测量得出典型值12.8 K/W（最大16.2 K/W），电气测量得出典型值10 K/W（最大13 K/W）。最大允许结温（T_J）为150°C。该器件可在-40°C至+125°C的环境温度范围内工作和存储。尤其是在较高电流下工作时，适当的散热对于将结温维持在安全限值内至关重要。

2.4 可靠性与环境等级

该LED满足多项关键可靠性基准。其ESD敏感度等级为2 kV（人体模型，HBM），这是汽车元件的标准。它根据汽车应用中分立光电器件的全球标准AEC-Q102修订版A进行了认证。此外，它满足硫化物测试标准A1级，表明其能抵抗腐蚀性硫环境。该元件还符合RoHS、REACH标准，且无卤素（Br<900 ppm，Cl<900 ppm，Br+Cl<1500 ppm）。其湿度敏感等级（MSL）为2级。

3. 分档系统说明

为确保生产中的颜色和亮度一致性，LED被分选到不同的档位中。2820-SR3501H-AM采用三个独立的分档标准。

3.1 光通量分档

LED根据其在350 mA下的光输出进行分组。该系列的标准档位是F3，光通量范围为39 lm（最小）至45 lm（最大）。其他可用档位包括F4（45-52 lm）和F5（52-60 lm）。这使得设计人员可以选择适合其应用的亮度级别。

3.2 正向电压分档

对正向电压进行分档有助于电路设计和电源匹配。档位包括2022（2.00-2.25 V）、2225（2.25-2.50 V）和2527（2.50-2.75 V）。了解V_F档位有助于更准确地预测功耗和热负载。

3.3 主波长分档

颜色（主波长）通过分档进行严格控制。分组定义为2730（627-630 nm）、3033（630-633 nm）、3336（633-636 nm）和3639（636-639 nm）。这确保了阵列中各个LED之间的色差最小，这对于美学和信号应用至关重要。

4. 性能曲线分析

4.1 IV曲线与相对光通量

正向电流与正向电压的关系图显示了典型的指数关系。在350 mA时，典型V_F为2.45V。相对光通量与正向电流的关系曲线表明，在较低电流下光输出呈亚线性，随着电流增加变得更线性，在接近最大额定电流时趋于平缓。这突显了在推荐电流或其附近驱动LED以获得最佳效率的重要性。

4.2 温度依赖性

性能曲线清楚地显示了温度的影响。相对正向电压与结温的关系曲线具有负斜率，意味着V_F随温度升高而降低（红光LED通常为-2 mV/°C）。这可用于结温监测。相对光通量与结温的关系曲线显示，随着温度升高，光输出显著下降，这种现象称为热衰减。相对波长与结温的关系曲线表明，主波长随温度有轻微偏移（AlInGaP红光LED通常为0.03-0.05 nm/°C），对于这种材料体系来说通常很小。

4.3 正向电流降额与脉冲处理能力

正向电流降额曲线对于热设计至关重要。它显示了最大允许连续正向电流作为焊盘温度（T_S）的函数。在最高工作T_S125°C时，最大I_F为500 mA。在更高的焊盘温度下必须降低电流，以防止超过150°C的结温极限。允许脉冲处理能力图为脉冲操作提供指导，显示了在焊点温度为25°C时，对于给定脉冲宽度（t_FP）和占空比（D）所允许的峰值脉冲电流（I_p）。

4.4 光谱分布

相对光谱分布图证实了这款超红光LED的单色性。发射光集中在632 nm左右的窄带内，在蓝色或绿色区域几乎没有发射。这产生了高度饱和的红色，非常适合对颜色纯度有规定的汽车信号功能。

5. 机械与封装信息

5.1 物理尺寸

该LED采用2820表面贴装器件（SMD）封装。名称表示近似尺寸：长2.8 mm，宽2.0 mm。精确的机械图纸提供了详细尺寸，包括总高度、透镜几何形状和引线框架位置。除非另有说明，公差通常为±0.1 mm。该封装设计用于与自动贴片组装设备兼容。

5.2 推荐焊盘布局

A dedicated land pattern (footprint) is provided for PCB design. This pattern is optimized for reliable solder joint formation during reflow soldering and for effective heat transfer from the LED's thermal pad to the PCB. Adhering to this recommended layout is essential for mechanical stability, electrical performance, and most importantly, thermal management. The pad design includes exposed thermal vias or a copper pour to act as a heat sink.

5.3 极性标识

规格书的机械图纸标明了阳极和阴极端子。通常，封装上可能有标记，如凹口、圆点或倒角，以标识阴极。组装时必须注意正确的极性，因为反向连接将导致器件不工作并可能损坏。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

提供了详细回流焊温度曲线，以确保可靠连接而不损坏LED。该曲线规定了关键参数：预热斜率、浸润时间和温度、液相线以上时间（TAL）、峰值温度和冷却速率。绝对最高焊接温度为260°C，持续30秒。遵循此曲线对于避免热冲击、分层或焊点缺陷至关重要。

6.2 使用注意事项

一般注意事项包括：避免对透镜施加机械应力、防止光学表面污染、使用适当的ESD处理程序（因其额定值为2kV HBM），以及确保器件在使用前根据其MSL 2等级存储在干燥环境中。如降额曲线所示，LED不应在低于50 mA的电流下工作。

6.3 存储条件

元件应储存在其原始的防潮袋中，并放入干燥剂，温度在-40°C至+125°C之间，处于非腐蚀性环境。一旦袋子打开，MSL 2等级的元件必须在特定时间范围内（通常在<30°C/60% RH下为1年）完成组装，或根据制造商的说明进行重新烘烤，以去除吸收的湿气并防止回流焊期间的“爆米花”效应。

7. 包装与订购信息

7.1 包装规格

LED以编带盘装形式提供，这是自动SMD组装的标准。包装信息详细说明了卷盘尺寸、载带宽度、口袋间距和元件方向。这确保了与组装线上标准送料器系统的兼容性。

7.2 料号系统

料号2820-SR3501H-AM解读如下：

• 2820：产品系列和封装尺寸（2.8mm x 2.0mm）。
• SR：颜色（超红光）。
• 350：测试电流，单位毫安（350 mA）。
• 1：引线框架类型（1 = 镀金）。
• H：亮度等级（H = 高）。
• AM：指定为汽车应用等级。

此命名规则允许精确识别元件的关键属性。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

主要应用是汽车照明。具体用途包括：

• 外部信号：后尾灯、刹车灯、高位刹车灯、转向灯。
• 内部照明：仪表盘背光、开关照明、氛围灯、警告指示灯。

其AEC-Q102认证和抗硫性使其适用于恶劣的发动机舱内或外部位置，这些地方存在极端温度、湿度和化学品暴露问题。

8.2 设计考量

驱动电路：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。驱动器的设计应能适应V_F的档位范围。

热管理是设计中最关键的方面。PCB必须提供从LED焊盘到散热器或电路板接地层的充分热路径。使用提供的热阻（R_thJS）和降额曲线来计算必要的热设计，以在最坏情况下将T_J保持在150°C以下。

光学设计：120度的视角可能需要二次光学元件（透镜、导光条）来为特定应用（如创造均匀的发光外观或聚焦的信号）塑形光束。

9. 技术对比与差异化

与标准商用级红光LED相比，2820-SR3501H-AM系列为汽车应用提供了显著优势：

• 可靠性：AEC-Q102认证涉及严格的压力测试（高温工作寿命、温度循环、耐湿性等），远超商用规格。
• 扩展温度范围：-40°C至+125°C的工作范围对于汽车环境至关重要，而商用LED通常最高为+85°C。
• 颜色与光通量分档：更严格的分档确保了车辆照明组件中所有单元在外观和性能上的一致性。
• 抗硫性：符合A1级硫化物测试标准，可防止某些汽车环境（例如来自轮胎或某些密封件）中含硫气体的腐蚀。
• 可追溯性：汽车级元件通常在整个供应链中有更严格的可追溯性要求。

其主要差异化在于其对汽车生态系统经过认证的鲁棒性。

10. 常见问题解答 (FAQ)

问：我可以直接用12V汽车电池驱动这个LED吗？

答：不可以。LED需要恒流驱动器。直接连接到12V会导致灾难性的过流并立即失效。必须使用将电流调节到350 mA（或规格内其他所需水平）的驱动电路（线性或开关式）。

问：镀金引线框架（类型“1”）的目的是什么？

答：镀金提供了卓越的耐腐蚀性和长期优异的可焊性，这对于恶劣汽车环境中的长期可靠性非常重要。它还确保了稳定、低电阻的电气连接。

问：如何解读两个不同的热阻值（实际测量 vs. 电气测量）？

答：“实际”值（12.8 K/W）是使用热测试方法直接测量的。“电气”值（10 K/W）是根据温度敏感的正向电压特性推导出来的。为了保守的热设计，建议在计算中使用较高的“实际”值或指定的最大值（16.2 K/W）。

问：总是需要散热器吗？

答：这取决于驱动电流、环境温度和PCB设计。在满额500 mA电流和/或高环境温度下，有效的热路径（通过PCB到散热器或大面积铜区域）对于保持在结温限值内是绝对必要的。在较低电流和凉爽环境中，PCB本身可能就足够了。

11. 实际设计案例分析

场景：设计一个高位刹车灯（CHMSL）阵列。

设计人员需要使用10个LED创建一个CHMSL。目标是亮度与颜色均匀，从车辆的12V系统供电，最高焊点温度为100°C。

步骤：

1. 电气设计：选择一个能够提供总计约3.5A（10 x 350mA）的恒流驱动器。驱动器输出电压必须高于串联串中最大V_F的总和。对于10个串联的LED，V_F(max)=2.75V，驱动器需要>27.5V的输出。或者，使用带镇流电阻的并联串或单独的驱动器。
2. 热设计：使用降额曲线，在T_S=100°C时，最大连续I_F约为520 mA，因此350 mA是安全的。计算从结到环境所需的热阻抗：ΔT = T_J(max)- T_S= 150°C - 100°C = 50°C。每个LED的功率P_D≈ I_F* V_F= 0.35A * 2.45V = 0.8575W。所需R_thJA≤ ΔT / P_D= 50°C / 0.8575W ≈ 58.3 K/W。由于R_thJS约为12.8 K/W，PCB和环境必须提供R_thSA≤ 45.5 K/W。
3. 光学/机械：根据推荐的焊盘布局将LED放置在PCB上。设计一个导光条或扩散器，将来自10个分立光源的光混合成法规要求的单一、均匀的光条。
4. 分档：指定严格的光通量（例如F3或F4）和主波长（例如3033）档位，以确保所有10个LED紧密匹配。

12. 工作原理

2820-SR3501H-AM基于磷化铝铟镓（AlInGaP）半导体材料体系。当施加超过材料带隙能量的正向电压于p-n结时，电子和空穴被注入有源区。它们的复合以光子（光）的形式释放能量。AlInGaP层的特定成分经过设计，以产生波长集中在632 nm左右的光子，人眼将其感知为饱和的红色。环氧树脂透镜封装了半导体芯片，提供环境保护，并将发射光塑形为120度的视角。

13. 技术趋势

汽车LED照明（包括红色信号功能）的趋势是朝着更高效率（每瓦更多流明）、更高功率密度（更小封装、更高光输出）和增强可靠性发展。同时，也朝着集成智能LED驱动器（具有诊断和通信功能，例如通过LIN或CAN总线）发展。此外，推动标准化、可扩展的照明模块正在影响封装和光学设计。2820封装代表了一个成熟、可靠的平台，而更新的设计可能专注于芯片级封装（CSP）或集成多芯片模块，以实现更大的设计灵活性和性能。