XI3030-PA3501H-AM LED 数据手册 - 3.0x3.0x?毫米 - 3.1伏 - 1.085瓦 - 琥珀色 - 英文技术文档

产品概述

XI3030-PA3501H-AM是一款高性能表面贴装器件（SMD）LED，主要设计用于要求严苛的汽车外部照明应用。它采用荧光粉转换技术，以产生稳定的琥珀色光输出。该器件基于EMC（环氧树脂模塑料）封装平台构建，与标准塑料封装相比，提供了更高的可靠性和热性能。其核心优势包括：在350mA标准驱动电流下具有83流明的高典型光通量、120度的宽视角以实现出色的光分布，以及通过严苛的汽车分立光电器件标准AEC-Q102认证的坚固结构。其目标市场明确聚焦于汽车照明设计师和制造商，特别是转向灯及其他外部信号功能等对可靠性、颜色一致性和亮度要求极高的应用。

深度技术参数分析

2.1 光电特性与电气特性

关键工作参数是在正向电流 (I_F) 为350mA的标准测试条件下定义的。典型光通量 (I_V) 为83流明，规定最小值为70 lm，最大值为100 lm，测量容差为8%。正向电压 (V_F在此电流下，正向电压通常为3.1V，范围在2.5V至3.5V之间。该参数对热管理和驱动器设计至关重要。其主要色度坐标为CIE x = 0.575和CIE y = 0.415，使其明确位于琥珀色光谱区域，容差为±0.005。视角定义为光强降至峰值一半时的角度，为完整的120度。

2.2 绝对最大额定值与热管理

为确保长期可靠性，器件不得在超出其绝对最大额定值的条件下工作。最大连续正向电流为500 mA。最大功耗（P_d）额定值为1750 mW。结温（T_j绝对不得超过150°C。规定的工作环境温度范围为-40°C至+125°C。热管理是一个关键的设计考量因素。数据手册提供了两个热阻值：一个是真实热阻（R_{th JS real}）为12.9 K/W，另一个是电气热阻（R_{th JS el}从结到焊点测得的两个热阻值分别为 10.8 K/W（电气法）和 15.0 K/W（物理法）。较低的电气法热阻值通常用于设计计算，因为它源自温度敏感电参数（TSEP）法。适当的散热对于将结温维持在安全限值内至关重要，尤其是在较高驱动电流下。

2.3 可靠性与鲁棒性规格

该LED专为恶劣环境设计。它具有高达8 kV（人体模型）的静电放电（ESD）保护能力，这对于组装过程中的操作至关重要。它符合RoHS和REACH环保指令。此外，它具有硫磺稳健性，这是汽车应用中的关键特性，因为来自尾气和其他来源的含硫气体会腐蚀镀银部件。其湿度敏感等级（MSL）为2级，这意味着在需要回流焊前进行烘烤前，它可以在≤30°C/60% RH条件下储存长达一年。

3. 性能曲线分析

3.1 正向电流与正向电压关系（IV曲线）

IV曲线显示了正向电流与正向电压之间的关系。它是非线性的，这是二极管的典型特征。在350mA电流下，电压集中在3.1V左右。设计人员利用此曲线来选择合适的限流电路并估算功耗（V_F * I_F）。

3.2 相对光通量与正向电流关系

该图表说明了光输出如何随驱动电流变化。虽然输出随电流增加而提升，但并非完全线性，且在高电流下效率通常会因热效应加剧和效率下降而降低。该曲线有助于设计者在期望亮度与效率及热负载之间取得平衡。

3.3 相对光通量与结温关系

这是应用设计中最关键的图表之一。它显示了光输出随结温升高而下降的情况。LED光效与温度呈反比关系。对于XI3030，光输出随T_j 当温度超过25°C时，亮度会下降。有效的热设计对于在整个工作温度范围内保持亮度稳定至关重要，尤其是在高温的汽车环境中。

3.4 色度偏移 vs. 电流与温度

两张图详细展示了色坐标（ΔCIE x, ΔCIE y）的偏移。一张图显示了在恒定温度下偏移随正向电流的变化，另一张图显示了在恒定电流（350mA）下偏移随结温的变化。这些偏移通常很小，但在要求严格颜色一致性的应用中必须予以考虑。琥珀色的色点相对稳定，但设计人员应验证偏移是否在其特定应用的可接受范围内。

3.5 正向电流降额曲线

该曲线规定了基于焊盘测量温度的最大允许连续正向电流。随着焊盘温度升高，最大安全电流会降低。例如，在最高额定焊盘温度125°C时，最大允许连续电流为500mA。不建议在低于50mA的电流下工作。此图对于确定最终应用中的安全工作条件至关重要。

3.6 允许脉冲处理能力

此图定义了LED处理超过最大直流额定值的短时电流脉冲的能力。它针对不同占空比（D），绘制了脉冲电流（I_F）与脉冲时间（t_p）的关系。对于低占空比下的极短脉冲（例如，微秒级），LED可以承受远高于500mA的电流。这与有时用于信号传输的脉冲操作方案相关。

3.7 光谱分布

相对光谱功率分布图显示了不同波长下的发光强度。作为一款荧光粉转换型琥珀色LED，其光谱通常会在蓝光或近紫外泵浦LED处呈现一个主峰，并在荧光粉产生的黄/琥珀色区域呈现一个更宽的次峰。确切的光谱形状决定了感知颜色和显色指数（CRI），尽管CRI对于信号照明而言不那么关键。

4. Binning System Explanation

该数据手册概述了一种根据LED的光度和色度性能对其进行分类的分档结构，以确保同一生产批次内的一致性。

4.1 光通量分档

光通量使用字母数字代码（例如 E1、F2、J5、K3）进行分档。每个档位定义了以流明为单位的最小和最大光通量范围。例如，F6 档覆盖 60 至 70 流明，而 K1 档覆盖 225 至 250 流明。XI3030-PA3501H-AM 的典型值为 83 流明，将归入特定的光通量档位（可能在 F7 至 F8 或 J1 范围附近，但提供的节选中未指定此部件号的确切档位）。这使得设计人员能够选择具有保证最低亮度的器件。

4.2 色彩分档

颜色根据ECE（欧洲经济委员会）荧光粉黄色分档结构进行分档。提供的图表显示了两个主要档位：YA和YB，由CIE 1931色度图上的四边形区域定义。此LED的目标坐标（x=0.575，y=0.415）位于或接近YB档位。分档确保同一批次中的所有LED都在严格控制的颜色区域内发光，这对于多个LED一起使用且必须完美匹配的汽车应用至关重要。

5. 机械、组装与封装信息

5.1 机械尺寸与极性

该LED采用标准3030封装尺寸（约3.0mm x 3.0mm）。具体高度及带公差的详细尺寸图可在“机械尺寸”章节中查阅。元件封装上通常会有极性标记，例如阴极指示标识（如凹口、圆点或绿色标记）。贴装时确保方向正确对器件正常工作至关重要。

5.2 推荐焊盘布局

本文档提供了用于PCB设计的推荐焊盘图案（封装尺寸）。这包括散热焊盘和电气接触焊盘的尺寸与形状。遵循此建议可确保形成良好的焊点、实现到PCB的有效热传递，并防止立碑或其他组装缺陷。

5.3 回流焊温度曲线

该器件适用于峰值温度为260°C、持续时间不超过30秒的回流焊接。建议采用特定的回流焊接温度曲线（时间与温度的关系），通常遵循IPC/JEDEC J-STD-020标准中针对MSL2组件的指导原则。该曲线包括预热、恒温、回流（包含液相线以上时间TAL和峰值温度）以及冷却阶段。遵循此温度曲线可防止LED封装和内部芯片受到热损伤。

5.4 包装信息

LED采用卷带包装供货，适用于自动化贴片组装。包装细节包括卷盘尺寸、载带宽度、料袋间距以及元件在载带上的方向。这些信息对于配置组装设备是必需的。

6. 应用指南与设计考量

6.1 主要应用：汽车外部照明

其主要且明确说明的应用是汽车外部照明，并以转向灯（转向信号灯）作为具体示例。其AEC-Q102认证、宽工作温度范围、耐硫性以及高亮度特性，使其也适用于其他需要琥珀色的外部功能，如日间行车灯（DRL）、位置灯和侧标志灯。

6.2 驱动电路设计

LED是电流驱动器件。必须使用恒流驱动器以确保稳定的光输出并防止热失控。驱动器的设计应能提供所需电流（例如，典型规格为350mA），同时遵循绝对最大额定值以及基于应用热环境的电流降额曲线。必须在驱动器的顺从电压中考虑正向电压变化（2.5V至3.5V）。

6.3 热管理设计

这一点再怎么强调也不为过。PCB必须被设计成散热器。这需要在LED的散热焊盘下方使用具有足够数量散热通孔的电路板，并将其连接到内部接地层或专用的铜箔区域。在高功率或高环境温度的应用中，可能需要额外的外部散热器。其目标是通过公式 T_j = T_sp + (R_θJS × P_D) 来最小化从焊盘温度 (T_sp) 到结温 (T_j) 的温升。_s)_j) 到结温 (T_j = T_s + (R_{th JS} * 功率)。功率计算公式为 V_F * I_F.

6.4 光学设计

120度视角是一种朗伯或近朗伯发射模式。在汽车照明中，几乎总是使用二次光学元件（透镜、反射器）来根据法规标准（例如ECE、SAE）塑造光束。光学设计师必须考虑LED的空间强度分布、尺寸和颜色均匀性。

6.5 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，防止透镜表面污染，采用防静电处理程序，并确保焊接工艺不超过规定的温度曲线。应根据MSL2等级，将产品储存在干燥、受控的环境中。

7. 订购信息与部件号解码

料号 XI3030-PA3501H-AM 可能遵循公司特定的编码系统。一种典型的解析方式可能为： XI (系列/平台), 3030 (封装尺寸), PA (磷光转换琥珀色), 3501 （可能与光通量/色容差分级或驱动电流有关）， H （可能表示高亮度或特殊特性）， AM （可能为琥珀色）。“订购信息”部分将详述所有可用选项（例如，不同的光通量分级、色容差分级、编带包装规格）以及如何在订单代码中指定它们。

8. 技术对比与差异化分析

虽然直接对比需要竞争对手的数据，但可以从其规格参数推断出这款LED的关键差异化优势： EMC Package: 与标准PPA（聚邻苯二甲酰胺）或PCT塑料相比，在高温汽车环境中尤其具有更优异的热性能和长期可靠性（抗黄变、防潮）。 AEC-Q102认证： 这是汽车级LED的强制性要求，涉及温度循环、湿度、高温运行和耐焊接热等严格应力测试。并非所有3030 LED都具备此认证。 耐硫性： 对于暴露于腐蚀性环境中的汽车和工业应用而言，这是一个关键的差异化特性。 高光通量密度： 3030封装实现83流明的光输出，代表了一种高效解决方案，可在特定光输出要求下实现更小的光学器件尺寸或更低的功耗。

9. 基于技术参数的常见问题解答 (FAQ)

问：我可以让这个LED持续工作在500mA电流下吗？
答：可以，但前提是您能保证焊盘温度维持在25°C或以下（参见降额曲线）。在实际应用中，如果环境温度较高，您必须对电流进行降额。在更典型的85°C焊盘温度下，允许的最大电流会显著降低。请务必使用降额曲线进行设计。

问：实际热阻与电气热阻有何区别？
答：实际热阻（12.9 K/W）是通过物理温度传感器测量得出的。电气热阻（10.8 K/W）则是根据正向电压随温度的变化计算得出，这种方法可能更精确，但对测量条件较为敏感。为进行保守设计，请使用较高的数值（12.9 K/W）。

问：琥珀色在不同温度和电流下的稳定性如何？
所提供的图表显示了这种偏移。在整个工作范围内，ΔCIE x和y值相对较小。对于大多数汽车信号应用，这种偏移是可接受的，且在法规规定的颜色边界内。对于色彩要求极其严格的应用，应在极端工作条件下对系统进行特性表征。

LED是否需要加装透镜或硅胶罩？
虽然LED本身带有主透镜，但大多数汽车外部应用需要次级光学元件进行光束整形并满足光度法规要求。此外，通常会使用次级硅胶透镜或灌封胶来提供额外的环境保护（防水、防尘、防化学品）并增强光提取效率。

10. 操作原理与技术趋势

10.1 基本操作原理

这是一种荧光粉转换型琥珀色LED。其核心是一个半导体芯片（通常基于InGaN），在正向偏置时会发出蓝光或近紫外光谱。这种初级光并不直接发射。相反，它会照射封装内部沉积的一层荧光粉材料。荧光粉吸收高能量的蓝光/紫外光子，并以更长、更低能量的波长重新发射光，主要在黄/琥珀色区域。任何未转换的蓝光与宽谱的黄色荧光粉发射光相结合，便产生了人眼感知的琥珀色。确切的荧光粉成分决定了精确的色坐标（x=0.575, y=0.415）。

10.2 行业趋势

汽车LED照明市场呈现以下趋势： 更高光效（流明/瓦）： 降低车辆电气负载。 提升功率密度： 更小的封装提供更亮的光线，实现更简洁的灯具设计。 增强可靠性： 在更严苛的条件下实现更长寿命，这得益于EMC等封装技术的推动。 智能照明： 与传感器及控制系统集成，实现自适应远光灯（ADB）和通信功能（如Li-Fi，但本产品不包含此功能）。 色彩调谐： 虽然这是一款固定颜色的LED，但内饰和自适应外部照明领域存在向多色或可调白光LED发展的趋势。XI3030-PA3501H-AM符合高可靠性、高效率和卓越性能的发展趋势，其坚固的封装形式也适应了不断演进的汽车应用环境。