2820-UY2001M-AM 黄色LED规格书 - SMD封装 2.8x2.0mm - 正向电压2.4V - 光通量33流明 - 车规级

1. 产品概述

2820-UY2001M-AM系列是一款高可靠性、表面贴装的LED元件，专为严苛的汽车照明应用而设计。该器件以其紧凑的2820 SMD封装尺寸为特点，在200mA标准工作电流下可提供33流明的典型光通量。其主要光输出位于黄色光谱，主波长中心约为589nm。该产品的关键差异化优势在于其符合汽车应用中分立光电器件严格的AEC-Q102 Rev A认证标准，确保在汽车行业典型的恶劣环境条件下仍能保持优异的性能和长久的使用寿命。此外，该产品还符合RoHS、REACH及无卤素制造标准，使其成为现代环保设计的理想选择。

1.1 核心优势与目标市场

该LED系列的核心优势源于其车规级的坚固性和优化的光度性能。该器件具有高达2KV（人体模型）的静电放电（ESD）耐受能力，提升了其处理和组装的可靠性。其120度的宽视角提供了出色的空间光分布，这对于需要均匀亮度的应用至关重要，例如内饰氛围灯、仪表盘照明以及外部信号灯。其主要目标市场是汽车领域，包括为乘用车、商用卡车和摩托车开发照明模块的一级供应商和原始设备制造商。其可靠性规格也使其适用于其他高可靠性市场，例如工业指示灯和户外标识，这些应用对长期性能要求极高。

2. 深入技术参数分析

透彻理解电气、光学和热学参数对于正确的电路设计和系统集成至关重要。

2.1 光度与光学特性

核心光度参数是光通量（Φ_v），在I_F= 200mA时，其典型值为33流明。最小值和最大值分别为27流明和45流明，测量容差为±8%。主波长（λ_d）典型值为589nm，范围从585nm到594nm，容差严格控制在±1nm。这使其发光颜色明确位于黄色区域。空间光分布由120度的宽视角定义，该角度在半强度点（即光强为峰值50%的位置）测量。此参数的容差为±5°。

2.2 电气特性

正向电压（V_F）是电源设计和热管理的关键参数。在200mA的典型工作电流下，V_F为2.4V，范围从2.00V到2.75V（容差±0.05V）。推荐的连续正向电流（I_F）为200mA，绝对最大额定值为250mA。对于浪涌条件，该器件可承受峰值电流（I_FM）为1000mA，脉冲宽度≤10μs，且占空比极低（D=0.005）。需要注意的是，此LED并非设计用于反向偏压工作。

2.3 热学特性

有效的散热对于LED的性能和寿命至关重要。从半导体结到焊点的热阻（R_thJS）提供了两个值：32 K/W（典型值，实际测量）和28 K/W（典型值，电气测量）。最大允许结温（T_J）为150°C。该器件的额定工作温度范围（T_opr）为-40°C至+125°C，这是汽车元件的标准范围。最大功耗（P_d）额定值为687.5 mW。

3. 分档系统说明

为确保生产中的颜色和亮度一致性，LED会进行分档。2820-UY2001M-AM系列采用三维分档系统。

3.1 光通量分档

光通量分为三个档位：F1（27-33流明）、F2（33-39流明）和F3（39-45流明）。型号后缀“M”表示中等亮度等级，通常对应F1档或F2档的低端。

3.2 正向电压分档

正向电压分档有助于多LED阵列的电流匹配。档位包括：2022（2.00-2.25V）、2225（2.25-2.50V）和2527（2.50-2.75V）。

3.3 主波长分档

主波长分档确保颜色均匀性：8588（585-588nm）、8891（588-591nm）和9194（591-594nm）。“UY”颜色代码表示黄色组，涵盖这些档位。

4. 性能曲线分析

规格书提供了几个对于预测非标准条件下性能至关重要的图表。

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型二极管特性。在200mA时，电压集中在2.4V左右。相对光通量与正向电流的关系图呈亚线性；光通量随电流增加而增加，但在较高电流下，由于热效应和效率下降，开始趋于饱和。

4.2 温度依赖性

相对正向电压与结温的关系图显示负温度系数；V_F随温度升高而线性下降（约-2 mV/°C）。这可用于估算结温。相对光通量与结温的关系图显示，随着温度升高，光输出显著下降。在125°C时，光通量仅为25°C时值的约60-70%，这突显了有效热管理的极端重要性。相对波长与结温的关系图表明，随着温度升高，波长有轻微的红移（波长增加）。

4.3 光谱分布与降额

相对光谱分布图确认了单色黄光发射峰位于约589nm，且不需要的光谱成分极少。正向电流降额曲线规定了基于焊盘温度（T_S）的最大允许连续电流。在最高T_S125°C时，电流必须降额至250mA（绝对最大值）。为确保可靠运行，建议工作电流远低于此限值。

4.4 脉冲处理能力

允许脉冲处理图定义了对于给定脉冲宽度（t_FP）和占空比（D）所允许的峰值脉冲电流（I_p）。对于极短的脉冲（例如10μs），电流可以远超直流最大值。这与PWM调光应用相关。

5. 机械与封装信息

5.1 物理尺寸

该LED采用2820 SMD封装。标称尺寸为长2.8mm，宽2.0mm。精确的高度和详细的尺寸图，包括透镜形状和引线框架位置，均在机械图纸中提供，除非另有说明，标准公差为±0.1mm。

5.2 推荐焊盘布局

推荐使用焊盘图形设计，以确保可靠的焊接和最佳的热性能。该布局包括两个电气阳极/阴极的焊盘以及一个用于散热的中夹热焊盘。遵循此封装尺寸对于机械稳定性以及将热量从LED的热焊盘传导至PCB至关重要。

5.3 极性标识

器件的极性（阳极和阴极）有标记，通常通过凹口、圆点或切角等视觉指示器表示。规格书的机械图纸会具体说明此标记。组装时必须注意正确的极性，以防损坏。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

该元件兼容标准的红外或对流回流焊工艺。最高峰值焊接温度不应超过260°C，且高于260°C的时间应限制在最多30秒。适用于无铅（SnAgCu）焊料的标准升温、预热、回流和冷却曲线。其湿度敏感等级（MSL）为2级，意味着该器件在焊接前最多可在工厂车间条件下暴露一年而无需烘烤。

6.2 使用注意事项

主要注意事项包括：避免施加反向电压。使用限流电路；不要直接由电压源驱动。在组装过程中实施适当的ESD处理程序。确保热焊盘正确焊接至PCB的铜箔区域以实现有效散热。切勿超过电流、电压或温度的绝对最大额定值。

6.3 存储条件

存储温度范围（T_stg）为-40°C至+125°C。对于超过MSL-2车间寿命的长期存储，应将器件存放在干燥环境中或带有干燥剂的防潮袋中。

7. 包装与订购信息

7.1 包装规格

LED以编带盘卷形式提供，适用于自动贴片组装。包装信息详细说明了卷盘尺寸、载带宽度、口袋间距以及元件在载带上的方向。

7.2 型号命名系统

型号2820-UY2001M-AM解析如下：

• 2820：产品系列和封装尺寸（2.8mm x 2.0mm）。
• UY：颜色（黄色）。
• 200：测试电流，单位为毫安（200mA）。
• 1：引线框架类型（1 = 镀金）。
• M：亮度等级（M = 中等）。
• AM：指定为汽车应用等级。

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：

• 内饰照明：仪表盘背光、开关照明、脚坑灯、氛围灯。
• 外部信号灯：高位刹车灯（CHMSL）、侧标志灯、转向信号指示灯（通常与其他颜色或透镜组合使用）。
• 显示背光：仪表盘图标、信息娱乐系统按钮。

8.2 设计考量

热管理：这是最关键的一环。使用在热焊盘下方有足够散热过孔的PCB，并将其连接到内部接地层或专用散热器。使用R_thJS和功耗（P_d= V_F* I_F）计算预期结温。为使寿命长久，应将T_J保持在远低于150°C的水平。
驱动电路：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。驱动器应能适应汽车电压范围（通常为9-16V，并考虑负载突降瞬变）。考虑使用PWM调光进行亮度控制，并参考其脉冲处理能力。
光学设计：120°的视角可能需要次级光学元件（透镜、导光板）来为指示灯等特定应用塑形光束。

9. 技术对比与差异化

与标准商用级黄色LED相比，2820-UY2001M-AM系列具有显著优势：

• 符合AEC-Q102标准：这是关键差异化因素，涉及对温度循环、湿度、高温工作寿命（HTOL）等消费者级器件不需要的严苛应力测试。
• 扩展的温度范围：-40°C至+125°C的工作范围对于汽车发动机舱或外部应用至关重要。
• 耐硫性：规格书规定了硫化物测试标准A1级，表明其能抵抗某些汽车和工业环境中存在的腐蚀性气氛。
• 受控的分档：对光通量、电压和波长更严格的分档确保了汽车照明模块更好的颜色和亮度匹配一致性，这在汽车照明中至关重要。

10. 常见问题解答（FAQ）

Q1：在200mA时，典型正向电压是多少？
A1：典型正向电压（V_F）为2.4伏，根据电压档位不同，范围从2.00V到2.75V。

Q2：我可以用3.3V电源驱动这个LED吗？
A2：不能直接驱动。由于V_F约为2.4V，需要一个串联限流电阻，或者更推荐使用一个恒流驱动器，以便从3.3V电源轨将电流设定为200mA。简单的电阻计算公式为 R = (V_电源- V_F) / I_F.

Q3：在高温下，光输出会下降多少？
A3：参考性能曲线图，当结温达到125°C时，相对光通量会下降到其25°C时值的约60-70%。这强调了优秀热设计的必要性。

Q4：这款LED适合PWM调光吗？
A4：是的，它适合。应参考允许脉冲处理图，以确保PWM方案中使用的峰值电流和脉冲宽度不超过安全工作区。典型的PWM频率在几百赫兹到几千赫兹之间。

Q5：后缀“AM”是什么意思？
A5：后缀“AM”明确表示该元件已通过认证并适用于汽车应用，符合相关行业标准（AEC-Q102）。

11. 实际设计案例研究

场景：为需要均匀黄色照明的汽车内饰氛围灯条设计一个多LED阵列。
设计步骤：
1. 电气设计：确定阵列配置（串联/并联）。为获得均匀电流，串联方式最佳。如果使用12V电源，最多可将4个LED（4 * 2.4V = 9.6V）串联，并配以限流电阻或线性恒流驱动器。对于更多LED，推荐使用开关型恒流驱动器。
2. 热设计：计算总功耗：4个LED * (2.4V * 0.2A) = 1.92W。设计PCB时，在LED热焊盘所在的层设置大面积铜箔，并使用多个散热过孔将热量传导至其他层。
3. 光学/机械：以一定的间距放置LED，结合其120°的光束角，形成无缝的光线。一个漫射罩将有助于融合单个LED的光斑。
4. 元件选型：在采购订单中指定精确的分档代码（例如，光通量选F1档，波长选8891档），以确保整个生产批次中颜色和亮度的一致性。

12. 工作原理

此LED是一种半导体光子器件。当在阳极和阴极之间施加超过其带隙能量的正向电压时，电子和空穴在半导体芯片的有源区（对于黄光，通常基于InGaN或AlInGaP等材料）复合。此复合过程以光子（光）的形式释放能量。发射光的特定波长（颜色）由半导体材料的带隙能量决定。然后，光通过封装的环氧树脂或硅胶透镜提取出来，透镜还提供环境保护并决定了视角。

13. 技术趋势

此类汽车LED系列的发展趋势包括：
更高效率（流明/瓦）：持续的材料和封装改进旨在提供每瓦更多的流明，从而减少电气负载和热管理挑战。
更高的功率密度：更小的封装提供更高的光通量，使得照明设计更紧凑、更具风格化。
增强的可靠性和测试：更严格的AEC认证，并针对新出现的失效模式（例如，更强的耐硫性）引入新的测试。
集成化解决方案：集成驱动器、控制器和通信接口（LIN， CAN）的LED模块日益增长，而非分立元件。虽然此部件是分立发光器，但它也适用于这些先进模块的更广泛生态系统。