2020立方体灯珠红色LED规格书 - 2.0x2.0x0.8mm - 2.3V - 0.115W

1. 产品概述

2020立方体灯珠是一款高可靠性表面贴装器件（SMD）LED，主要设计用于严苛的汽车照明应用。该器件属于旨在满足严格汽车行业标准（包括AEC-Q102认证）的产品系列。其采用紧凑的2020封装尺寸（2.0mm x 2.0mm），以红光发射为特征，适用于车辆内部的各种信号灯、指示灯和氛围灯功能。其核心优势包括：为恶劣环境设计的坚固结构、符合环保法规（RoHS、REACH、无卤素），以及在宽广工作温度范围内保持一致的性能。

2. 技术参数分析

2.1 光度与电气特性

LED的关键性能指标是在50mA正向电流（IF）和25°C焊盘温度的典型工作条件下定义的。典型光通量（IV）为8流明，最小5流明，最大13流明，测量公差为8%。主波长（λd）典型值为616纳米，位于红光光谱范围，波长范围从612纳米到627纳米（±1纳米公差）。器件提供宽广的120°视角（φ），公差为±5°，确保在离轴位置也有良好的可见性。电气方面，在50mA电流下，典型正向电压（VF）为2.3V，范围从1.75V到2.75V（±0.05V公差）。

2.2 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致永久损坏的应力极限。绝对最大正向电流（IF）为75 mA。器件可承受≤10 μs脉冲宽度、极低占空比（D=0.005）的400 mA浪涌电流（IFM）。最大功耗（Pd）为206.25 mW。结温（TJ）不得超过150°C。工作与存储温度范围规定为-40°C至+125°C，证实了其适用于汽车环境。该LED并非为反向电压工作而设计。其ESD敏感度（人体模型）等级为2 kV。

2.3 热特性

热管理对于LED的性能和寿命至关重要。规格书规定了从结到焊点的两个热阻值："实际"热阻（Rth JS real）为36 K/W（最大42 K/W）和"电气"热阻（Rth JS el）为25 K/W（最大29 K/W）。差异可能源于测量方法。正向电流降额曲线清晰地表明，当焊盘温度超过25°C时，必须降低最大允许正向电流，以防止超过最高结温。

3. 分档系统说明

为确保生产批次的一致性和设计匹配，LED根据三个关键参数进行分档。

3.1 光通量分档

光通量档位用代码E2至E5表示。例如，E3档涵盖6流明至8流明的光通量，而E4档涵盖8流明至10流明。这使得设计人员可以根据其应用选择特定亮度范围的LED。

3.2 正向电压分档

电压档位编码为1720、2022、2225和2527，根据LED的正向压降进行分类。例如，2022档包含VF在2.0V至2.25V之间的LED。这对于设计高效的驱动电路以及确保多LED阵列中的电流均匀分布至关重要。

3.3 主波长分档

波长档位编码从1215到2427，根据LED特定的红色色调进行分组。例如，1518档包含主波长在615纳米至618纳米之间的LED。这确保了在需要精确色调匹配的应用中的颜色一致性。

4. 性能曲线分析

规格书提供了几张详细说明不同条件下性能的图表。

4.1 IV曲线与相对光通量

正向电流与正向电压图显示了典型的LED非线性关系。电压随电流增加而增加。相对光通量与正向电流图表明，光输出随电流增加呈亚线性增长，强调了在推荐测试电流（50mA）或接近该电流下工作以获得最佳效率的重要性。

4.2 温度依赖性

相对正向电压与结温图显示，VF随温度升高而线性下降（负温度系数），这可用于结温估算。相对光通量与结温图表明，光输出随温度升高而下降，这是热设计的关键因素。主波长漂移与结温图显示，波长随温度升高正向漂移（向更长波长方向）。

4.3 光谱分布与脉冲处理能力

波长特性图显示在红色区域（约616纳米）有一个单一、狭窄的峰值，证实其为单色光源。允许脉冲处理能力图定义了针对不同脉冲宽度和占空比的最大允许浪涌电流，这对于设计可能经历瞬态条件的电路至关重要。

5. 机械与封装信息

5.1 物理尺寸

机械图纸规定了LED封装尺寸。主体尺寸为2.0mm x 2.0mm，典型高度为0.8mm。除非另有说明，公差通常为±0.1mm。图纸包括透镜形状、散热焊盘和电气端子位置的详细信息。

5.2 推荐焊盘布局

另一张图纸提供了PCB设计的最佳焊盘布局。它详细说明了阳极、阴极和中央散热焊盘的尺寸。遵循此布局对于实现可靠的焊接、良好的PCB导热性以及防止回流焊时立碑现象至关重要。

5.3 极性识别

虽然提供的文本中没有明确详述，但SMD LED通常在封装上或焊盘布局图中使用标记（如圆点、缺口或不同的焊盘尺寸/形状）来指示阴极。设计人员必须查阅完整的机械图纸以获取此关键信息。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

该器件额定回流焊温度为260°C，持续30秒。这是指焊点处的峰值温度。必须遵循包含预热、保温、回流和冷却阶段的正确回流焊温度曲线，以避免热冲击，确保可靠的焊点，同时不损坏LED芯片或封装。

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、防止污染，以及对ESD敏感器件使用适当的操作程序。存储条件与工作温度范围（-40°C至+125°C）一致，且应在低湿度环境中。潮湿敏感度等级（MSL）为2级，意味着封装在回流焊前可在工厂车间条件下暴露长达一年，之后才需要烘烤。

7. 包装与订购信息

7.1 包装信息

LED以编带盘装形式提供，用于自动化组装。完整的包装信息部分会详细说明包装细节（编带宽度、凹槽尺寸、卷盘尺寸、每卷数量），以确保与标准贴片设备的兼容性。

7.2 料号系统

料号2020-UR050DL-AM解码如下：2020：产品系列/封装尺寸。UR：颜色（红色）。050：测试电流（50 mA）。D：引线框架类型（金+白胶）。L：亮度等级（低）。AM：汽车应用。此系统允许精确识别器件的具体属性。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

主要应用是汽车照明。这包括内饰应用，如仪表盘指示灯、开关背光灯和环境氛围灯。如果光学设计符合法规光度要求，它也可能适用于外部信号功能，如高位刹车灯（CHMSL）或其他需要红色信号的非前照灯应用。

8.2 设计考量

驱动电路：必须使用恒流驱动器以确保稳定的光输出并防止热失控。驱动器设计必须在绝对最大额定值范围内工作，并考虑高温下的降额。
热管理：PCB设计必须能有效地将热量从LED的散热焊盘传导出去。这可能涉及使用散热过孔、大面积覆铜或连接到更大的金属基板或散热器。
光学设计：可能需要次级光学元件（透镜、导光条）来为特定应用塑造120°的光束。
ESD保护：虽然额定为2kV HBM，但在PCB上加入基本的ESD保护是提高鲁棒性的良好实践。

9. 技术对比与差异化

与标准商用级LED相比，2020立方体灯珠AM型号的差异化在于其汽车级认证（AEC-Q102），这涉及对温度循环、湿度、高温工作和其他应力的严格测试。它还具备抗硫性（A1级），这在含硫气体可能腐蚀银基元件的汽车环境中至关重要。宽广的工作温度范围（-40°C至+125°C）和详细的分档结构进一步使其区别于为高可靠性、长寿命应用设计的元件，在这些应用中性能一致性至关重要。

10. 常见问题解答（FAQ）

问："实际"热阻和"电气"热阻有什么区别？
答："实际"热阻（Rth JS real）可能是在结上使用直接温度传感方法测量的。"电气"热阻（Rth JS el）通常是利用正向电压随温度的变化（K因子法）计算得出的。电气方法测得的值通常较低，因为它可能无法捕捉所有热路径。为了进行保守的热设计，应使用较高的"实际"值。

问：我可以用恒压源驱动这个LED吗？
答：强烈不建议这样做。LED是电流驱动器件。正向电压的微小变化（由于温度或分档差异）在使用恒压源时会导致电流发生巨大变化，可能导致过流、过热和故障。务必使用恒流驱动器或带有严格稳压电源的限流电阻。

问：为什么降额曲线上有"请勿使用低于5mA的电流"的注释？
答：在极低电流下，LED的光输出会变得极不稳定且非线性。指定的光度和色度参数（光通量、主波长）仅在测试电流50mA或接近该电流时才得到保证。在5mA以下工作可能导致不可预测且不一致的性能。

问：订购时如何解读分档代码？
答：您在一卷上收到的光通量档（如E4）、电压档（如2022）和波长档（如1518）的具体组合由制造商的生产分布决定。对于关键的色彩或亮度匹配应用，您可能需要指定"窄档"或"匹配档"要求，这可能会影响供货和成本。

11. 设计案例研究

场景：为汽车内饰门把手氛围灯设计一个多LED阵列。
要求：均匀的红色辉光，在-40°C至85°C的车厢温度下亮度稳定，10年使用寿命。
设计流程：
1. LED选型：选择2020-UR050DL-AM是因为其符合AEC-Q102标准、抗硫性以及宽广的温度范围。
2. 分档：为确保颜色和亮度均匀性，要求使用来自相同或相邻光通量档和波长档的LED（例如，全部来自光通量档E3/E4和波长档1518）。
3. 电路设计：使用单个恒流驱动IC为所有串联的LED供电。串联配置保证了通过每个LED的电流相同，从而促进亮度均匀。驱动电流设置为50mA（典型值）或略低（例如45mA），以延长寿命并提供热裕量。
4. 热设计：PCB为双层板，顶层大面积覆铜通过多个散热过孔连接到每个LED的散热焊盘，底层作为散热器。
5. 验证：在25°C、85°C和-30°C下测试组件的发光均匀性。进行温度循环测试以验证焊点和元件的可靠性。

12. 工作原理

该LED是一种基于PN结的半导体器件。当施加超过结内建电势（对于此红色LED约为1.75-2.75V）的正向电压时，来自N型区的电子和来自P型区的空穴被注入到结区。当这些载流子在半导体材料的有源区（对于红色LED通常基于铝镓铟磷 - AlGaInP）复合时，能量以光子（光）的形式释放。半导体层的特定成分决定了发射光的波长（颜色）。环氧树脂透镜封装芯片，提供机械保护，并塑造光输出光束。

13. 技术趋势

像2020立方体灯珠这样的汽车SMD LED的趋势是朝向更高效率（每瓦更多流明），从而降低功耗和热负荷。改进的颜色一致性和更严格的分档是美学应用的持续重点。同时，在日益严苛的工作条件下（包括更高的结温额定值），追求更高的可靠性和更长的寿命。此外，与智能控制（用于调光的脉宽调制、可寻址LED）的集成正变得越来越普遍。底层的半导体材料和封装技术不断发展以满足这些需求，包括芯片设计、荧光粉技术（用于白光和其他颜色）以及用于更好热和环境性能的先进模塑化合物的进步。

LED规格术语详解

LED技术术语完整解释

一、光电性能核心指标

术语	单位/表示	通俗解释	为什么重要
光效（Luminous Efficacy）	lm/W（流明/瓦）	每瓦电能发出的光通量，越高越节能。	直接决定灯具的能效等级与电费成本。
光通量（Luminous Flux）	lm（流明）	光源发出的总光量，俗称"亮度"。	决定灯具够不够亮。
发光角度（Viewing Angle）	°（度），如120°	光强降至一半时的角度，决定光束宽窄。	影响光照范围与均匀度。
色温（CCT）	K（开尔文），如2700K/6500K	光的颜色冷暖，低值偏黄/暖，高值偏白/冷。	决定照明氛围与适用场景。
显色指数（CRI / Ra）	无单位，0–100	光源还原物体真实颜色的能力，Ra≥80为佳。	影响色彩真实性，用于商场、美术馆等高要求场所。
色容差（SDCM）	麦克亚当椭圆步数，如"5-step"	颜色一致性的量化指标，步数越小颜色越一致。	保证同一批灯具颜色无差异。
主波长（Dominant Wavelength）	nm（纳米），如620nm（红）	彩色LED颜色对应的波长值。	决定红、黄、绿等单色LED的色相。
光谱分布（Spectral Distribution）	波长 vs. 强度曲线	显示LED发出的光在各波长的强度分布。	影响显色性与颜色品质。

二、电气参数

术语	符号	通俗解释	设计注意事项
正向电压（Forward Voltage）	Vf	LED点亮所需的最小电压，类似"启动门槛"。	驱动电源电压需≥Vf，多个LED串联时电压累加。
正向电流（Forward Current）	If	使LED正常发光的电流值。	常采用恒流驱动，电流决定亮度与寿命。
最大脉冲电流（Pulse Current）	Ifp	短时间内可承受的峰值电流，用于调光或闪光。	脉冲宽度与占空比需严格控制，否则过热损坏。
反向电压（Reverse Voltage）	Vr	LED能承受的最大反向电压，超过则可能击穿。	电路中需防止反接或电压冲击。
热阻（Thermal Resistance）	Rth（°C/W）	热量从芯片传到焊点的阻力，值越低散热越好。	高热阻需更强散热设计，否则结温升高。
静电放电耐受（ESD Immunity）	V（HBM），如1000V	抗静电打击能力，值越高越不易被静电损坏。	生产中需做好防静电措施，尤其高灵敏度LED。

三、热管理与可靠性

术语	关键指标	通俗解释	影响
结温（Junction Temperature）	Tj（°C）	LED芯片内部的实际工作温度。	每降低10°C，寿命可能延长一倍；过高导致光衰、色漂移。
光衰（Lumen Depreciation）	L70 / L80（小时）	亮度降至初始值70%或80%所需时间。	直接定义LED的"使用寿命"。
流明维持率（Lumen Maintenance）	%（如70%）	使用一段时间后剩余亮度的百分比。	表征长期使用后的亮度保持能力。
色漂移（Color Shift）	Δu′v′ 或麦克亚当椭圆	使用过程中颜色的变化程度。	影响照明场景的颜色一致性。
热老化（Thermal Aging）	材料性能下降	因长期高温导致的封装材料劣化。	可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。

四、封装与材料

术语	常见类型	通俗解释	特点与应用
封装类型	EMC、PPA、陶瓷	保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。	EMC耐热好、成本低；陶瓷散热优、寿命长。
芯片结构	正装、倒装（Flip Chip）	芯片电极布置方式。	倒装散热更好、光效更高，适用于高功率。
荧光粉涂层	YAG、硅酸盐、氮化物	覆盖在蓝光芯片上，部分转化为黄/红光，混合成白光。	不同荧光粉影响光效、色温与显色性。
透镜/光学设计	平面、微透镜、全反射	封装表面的光学结构，控制光线分布。	决定发光角度与配光曲线。

五、质量控制与分档

术语	分档内容	通俗解释	目的
光通量分档	代码如 2G、2H	按亮度高低分组，每组有最小/最大流明值。	确保同一批产品亮度一致。
电压分档	代码如 6W、6X	按正向电压范围分组。	便于驱动电源匹配，提高系统效率。
色区分档	5-step MacAdam椭圆	按颜色坐标分组，确保颜色落在极小范围内。	保证颜色一致性，避免同一灯具内颜色不均。
色温分档	2700K、3000K等	按色温分组，每组有对应的坐标范围。	满足不同场景的色温需求。

六、测试与认证

术语	标准/测试	通俗解释	意义
LM-80	流明维持测试	在恒温条件下长期点亮，记录亮度衰减数据。	用于推算LED寿命（结合TM-21）。
TM-21	寿命推演标准	基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。	提供科学的寿命预测。
IESNA标准	照明工程学会标准	涵盖光学、电气、热学测试方法。	行业公认的测试依据。
RoHS / REACH	环保认证	确保产品不含有害物质（如铅、汞）。	进入国际市场的准入条件。
ENERGY STAR / DLC	能效认证	针对照明产品的能效与性能认证。	常用于政府采购、补贴项目，提升市场竞争力。

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