2820系列红色LED规格书 - SMD封装 2.8x2.0mm - 典型电压2.4V - 光通量70lm @ 350mA - 车规级

1. 产品概述

2820系列是一款高亮度、表面贴装的红色LED，专为要求严苛的汽车照明应用而设计。该元件旨在满足严格的汽车行业标准，在紧凑的SMD封装中提供可靠的性能。其主要应用于汽车信号灯和内饰照明，这些应用对颜色输出的一致性、高可靠性和长使用寿命有严格要求。

该LED的核心优势包括其符合AEC-Q102修订版A的认证，确保满足汽车行业严格的质量和可靠性要求。同时，它也符合RoHS和REACH环保指令，且不含卤素，适用于现代注重生态的设计。该封装防潮等级为MSL 2，表明具有中等湿度敏感性，这是许多SMD元件的标准等级。

2. 技术参数详解

2.1 光电特性

关键性能指标是在正向电流（I_F）为350mA的标准测试条件下定义的。典型光通量为70流明（lm），最小值为60 lm，最大值为90 lm，测量容差为±8%。这一高光输出是在典型正向电压（V_F）为2.4伏的条件下实现的，电压范围从2.00V到2.75V（±0.05V容差）。主波长（λ_d）典型值为614纳米（nm），定义了其红色，范围从612 nm到624 nm（±1nm容差）。该器件提供120度的宽视角（φ），容差为±5°，可实现宽广且均匀的照明。

2.2 热特性与绝对最大额定值

热管理对于LED寿命至关重要。从结到焊点的热阻（R_{th JS}）通过两种方法规定：实际测量值为12.8 K/W（典型值），电气法测量值为10 K/W（典型值）。绝对最大额定值定义了工作极限：最大功耗（P_d）为1375 mW，最大连续正向电流（I_F）为500 mA，以及针对脉宽≤10 μs、占空比为0.005的脉冲，其浪涌电流（I_FM）为1500 mA。最高结温（T_J）为150°C，而工作和存储温度范围为-40°C至+125°C，适用于汽车环境。该器件可承受2 kV的ESD敏感度（HBM，R=1.5kΩ，C=100pF）以及260°C持续30秒的回流焊温度。

3. 分档系统说明

为确保生产中颜色和亮度的一致性，LED被分档。本产品采用三维分档系统。

3.1 光通量分档

LED根据其在350mA下的光输出进行分类：
• 档位 F6：60 lm（最小）至 70 lm（最大）
• 档位 F7：70 lm（最小）至 80 lm（最大）
• 档位 F8：80 lm（最小）至 90 lm（最大）

3.2 正向电压分档

LED根据其电气特性分档：
• 档位 2022：2.00V（最小）至 2.25V（最大）
• 档位 2225：2.25V（最小）至 2.50V（最大）
• 档位 2527：2.50V（最小）至 2.75V（最大）

3.3 主波长分档

LED根据其精确的红色色点分组：
• 组别 1215：612 nm（最小）至 615 nm（最大）
• 组别 1518：615 nm（最小）至 618 nm（最大）
• 组别 1821：618 nm（最小）至 621 nm（最大）
• 组别 2124：621 nm（最小）至 624 nm（最大）

所有分档测量均有指定的容差：光通量±8%，正向电压±0.05V，主波长±1nm，使用25ms电流脉冲进行测量。

4. 性能曲线分析

4.1 光谱分布与辐射模式

相对光谱分布图显示在红色区域约614 nm处有一个峰值，在其他光谱带发射极少，证实了纯正的红色。辐射模式图说明了光的典型空间分布，与120°视角规格相关联，其中在中心线±60°处强度降至一半。

4.2 电流-电压（I-V）与电流-光通量关系

正向电流与正向电压图显示了二极管的典型指数曲线。在350mA的典型工作点，电压约为2.4V。相对光通量与正向电流图显示光输出随电流呈亚线性增长，强调了恒流驱动对于稳定亮度的重要性。

4.3 温度依赖性

相对正向电压与结温图显示负温度系数；V_F随温度升高而降低，这对LED来说是典型的。相对光通量与结温图表明，光输出随结温升高而降低，突显了有效热管理对于维持亮度的关键需求。相对波长偏移与结温图显示主波长随温度有轻微偏移（通常几纳米），这对于颜色要求严格的应用很重要。

4.4 降额与脉冲处理能力

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。例如，在最高T_S为125°C时，最大I_F为500 mA。该图还规定了最小工作电流为50 mA。允许脉冲处理能力图定义了在25°C下，对于给定脉冲宽度（t_F）和占空比（D）所允许的峰值脉冲电流（I_p），适用于脉冲或多路复用驱动方案。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED采用表面贴装器件（SMD）封装，行业命名为2820，对应长度约2.8mm，宽度约2.0mm的近似尺寸。规格书中的详细机械图纸提供了所有关键尺寸，包括总高度、引脚间距和焊盘位置。除非另有说明，所有尺寸均以毫米为单位，标准公差为±0.1mm。

5.2 推荐焊盘布局

提供了专门的焊盘布局图以指导PCB设计。遵循此推荐的焊盘布局对于实现可靠的焊点、从散热焊盘进行适当的热量散发以及LED的正确对准至关重要。该图包括阻焊开窗和铜焊盘的尺寸，确保形成最佳的焊料圆角和机械稳定性。

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接工艺。规格书中包含一个回流焊温度曲线，规定了关键参数：最高峰值温度为260°C，该封装可承受此温度长达30秒。该曲线详细说明了预热、保温、回流和冷却阶段，以防止热冲击并确保可靠的焊接连接，同时不损坏LED芯片或封装。

6.2 使用注意事项

关键的处理和使用注意事项包括：避免对LED透镜施加机械应力；防止光学表面污染；由于具有2kV HBM等级，确保遵循适当的ESD处理程序；以及尊重湿度敏感性等级（MSL 2），如果在回流焊前防潮袋打开时间超过规定时间，需对元件进行烘烤。

7. 包装与订购信息

7.1 料号编码系统

料号2820-UR3501H-AM解码如下：
• 2820：产品系列和封装尺寸。
• UR：红色颜色代码。
• 350：测试电流（毫安），350mA。
• 1：引线框架类型（1 = 镀金）。
• H：亮度等级（H = 高）。
• AM：指定为汽车应用系列。

规格书还提供了2820平台其他可用颜色代码的完整列表（例如，UB代表蓝色，UG代表绿色，UA代表琥珀色，各种白色色温）。

7.2 包装规格

LED以编带和卷盘形式提供，兼容自动贴片组装设备。包装信息部分详细说明了卷盘尺寸、编带宽度、口袋间距以及元件在编带上的方向，这对于正确设置组装线至关重要。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

主要且明确的应用是汽车照明。这涵盖了广泛的用途：
• 外部信号灯：后组合灯（尾灯/刹车灯）、高位刹车灯（CHMSL）、侧标志灯。
• 内部照明：仪表盘背光、开关照明、氛围灯、阅读灯。
• 其AEC-Q102认证、宽温度范围和耐硫性（A1级）使其能够承受严酷的汽车环境，包括温度循环、振动和潜在的腐蚀性气氛。

8.2 设计考量

• 驱动电路：始终使用恒流驱动器以确保稳定的光输出并防止热失控。驱动电路设计时应考虑正向电压分档。
• 热管理：** 低热阻（10-13 K/W）是从结到焊点的。实际结温在很大程度上取决于PCB的热设计（铜面积、过孔、板材）。使用降额曲线，通过PCB设计足够的散热解决方案，以将T_J保持在安全范围内，尤其是在高环境温度下。
• 光学设计：120°视角适用于需要宽照明的应用。对于更聚焦的光线，则需要二次光学元件（透镜）。
• 耐硫性：A1级硫测试标准评级表明对含硫气氛具有一定程度的耐受性，这对于某些地理区域或工业环境中的应用是有益的，尽管主要针对汽车应用。

9. 技术对比与差异化

虽然市场上存在许多SMD红色LED，但这款2820系列通过其车规级认证（AEC-Q102）实现了差异化。这不仅仅是一个营销术语；它意味着该元件已通过汽车行业定义的一系列严格的压力测试，以确保在极端条件下的长期可靠性。与商用级LED相比，该系列在指定的-40°C至+125°C范围内保证性能，具有更高的浪涌电流耐受性，并有记录的耐硫性。高光通量（典型70lm）、宽视角以及这种可靠性组合，使其成为汽车设计师在元件失效率上不容妥协时的有力候选。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

问：这款LED的推荐工作电流是多少？
答：规格书以350mA为特性表征点，这被认为是典型工作点。它可以在50mA到其绝对最大值500mA连续电流之间工作，但亮度和效率会有所不同。如果在高环境温度下工作，请务必参考降额曲线。

问：如何理解光通量分档（F6, F7, F8）？
答：这允许您为您的应用选择亮度等级。例如，订购F7档位的LED可保证在标准测试条件下以350mA驱动时，LED将产生70至80流明的光通量。这确保了您最终产品亮度的一致性。

问：正向电压分档是2225。这对我的驱动设计意味着什么？
答：这意味着您的LED在350mA下的V_F将在2.25V至2.50V之间。您的恒流驱动器必须能够提供所需的电流，同时提供的电压等于或高于串联链中（考虑串联连接）的最大V_F加上驱动器本身所需的任何裕量。

问：是否需要散热器？
答：虽然LED本身没有附带的散热器，但有效的热管理是必不可少的。热量必须通过PCB从焊盘传导出去。对于全电流（350-500mA）工作或在高环境温度下，强烈建议使用具有大面积热铜（充当散热器）的PCB，以保持长期可靠性并防止光通量衰减。

11. 设计使用案例研究

场景：设计一款高亮度汽车刹车灯。
1. 需求：用于刹车灯的一组LED必须满足特定的光度强度法规，承受汽车温度循环（环境温度-40°C至85°C），并且寿命超过10,000小时。
2. 元件选择：选择2820-UR3501H-AM是因为其AEC-Q102认证、高光通量输出（典型70lm）以及在125°C结温下工作的能力。
3. 热设计：PCB设计采用顶层和底层均为2盎司铜层，并通过LED散热焊盘下的多个热过孔连接。进行了热仿真，以确保在最高车厢温度下连续刹车时，结温保持在110°C以下。
4. 电气设计：LED采用串并联配置排列。选择了一款降压模式恒流LED驱动IC，该IC能够处理输入电压范围（9-16V）并提供稳定的350mA输出，其电压额定值超过串联链中最大V_F（档位2527）的总和。
5. 结果：最终组件通过了所有汽车可靠性测试（温度循环、湿度、振动），并在车辆整个生命周期内提供一致、明亮的红光输出。

12. 工作原理

该器件是一种发光二极管（LED）。其工作原理基于半导体材料中的电致发光。当施加超过二极管阈值电压（对于此红色LED约为2.0V）的正向电压时，电子和空穴分别从n型和p型半导体层注入到有源区。这些载流子复合，以光子（光）的形式释放能量。发射光的特定波长（颜色），在本例中约为614 nm的红色，由LED芯片有源区所用半导体材料的带隙能量决定。然后，光通过封装环氧树脂透镜提取，该透镜的形状旨在实现所需的120度视角。

13. 技术趋势

用于汽车照明的LED发展遵循几个明显的趋势。持续推动更高的发光效率（每瓦更多流明）以减少电气负载并提高能源效率，这对电动汽车至关重要。改进的颜色一致性和稳定性在温度和寿命期间保持稳定仍然很重要，特别是随着基于摄像头的先进驾驶辅助系统（ADAS）的采用，这些系统必须可靠地检测信号灯。小型化持续进行，使得灯具设计更纤薄、更具风格。此外，智能功能的集成，例如自适应照明和通过光通信（Li-Fi），是一个新兴领域，尽管它通常涉及更复杂的封装模块，而不是像2820这样的分立LED。2820系列顺应了提供坚固、高性能分立元件的趋势，这些元件是这些先进照明系统的可靠构建模块。