目錄
1. 產品概覽
呢份文件詳細說明咗2020立方體燈嘅規格，呢款係一款高亮度紅色表面貼裝器件（SMD）LED，主要為要求嚴格嘅汽車照明環境而設計。呢個元件嘅特點係其緊湊嘅2020尺寸、堅固嘅結構，以及為惡劣工作條件下嘅可靠性而調整嘅性能參數。佢嘅核心優勢包括符合嚴格嘅汽車認證標準、提供均勻照明嘅寬視角，以及符合環保認證。
主要目標市場係汽車行業，適用於各種內外信號燈功能。設計優先考慮長期穩定性、熱性能，以及對車輛應用中常見環境壓力嘅抵抗力。
2. 技術參數深入分析
2.1 光度與光學特性
LED嘅關鍵光度性能係喺標準測試電流140mA下定義嘅。典型光通量輸出為26流明（lm），考慮到生產分級，指定最小值為23 lm，最大值為39 lm。主波長通常為614 nm，屬於紅色光譜範圍，波長範圍從612 nm到627 nm。120度嘅寬視角（公差為±5°）確保咗寬廣嘅輻射模式，對於需要廣域照明或多角度可見性嘅應用非常有利。
2.2 電氣參數
喺140mA測試條件下，正向電壓（Vf）嘅典型值為2.2V，範圍從最小值1.75V到最大值2.75V。絕對最大連續正向電流額定值為250 mA。對於浪湧條件（脈衝寬度≤10 μs，佔空比0.005），器件可以承受高達1000 mA嘅浪湧電流（IFM）。必須注意，呢款LED唔係為反向偏壓操作而設計嘅。
2.3 熱力與可靠性規格
熱管理對於LED嘅壽命至關重要。結點到焊點嘅熱阻有兩個指定值：電氣方法結果為16-18 K/W，實際方法結果為23-26 K/W。最大允許結溫（Tj）為150°C。器件嘅工作溫度範圍額定為-40°C至+125°C，符合汽車使用所需嘅極端條件。佢具有額定為2 kV（人體模型）嘅靜電放電（ESD）保護。該元件亦符合無鉛回流焊接資格，峰值溫度為260°C，持續30秒。
3. 分級系統說明
為確保生產一致性，LED會根據性能分級。理解呢啲分級對於設計一致性至關重要。
3.1 光通量分級
LED根據佢哋喺140mA下嘅光輸出進行分組。主要分級包括E9（23-27 lm）、F1（27-33 lm）同F2（33-39 lm）。典型值26 lm屬於E9分級。
3.2 正向電壓分級
元件亦會根據其正向壓降進行分級。關鍵分級包括1720（1.75-2.0V）、2022（2.0-2.25V）、2225（2.25-2.5V）同2527（2.5-2.75V）。典型值2.2V對應於2022分級。
3.3 主波長分級
顏色（波長）通過分級嚴格控制，例如1215（612-615 nm）、1518（615-618 nm），直至2427（624-627 nm）。典型值614 nm屬於1215分級。
4. 性能曲線分析
4.1 IV曲線與相對光通量
正向電流與正向電壓圖顯示出典型嘅指數關係。相對光通量與正向電流曲線表明，光輸出隨電流增加而增加，但最終會飽和，並且喺超過建議值嘅較高電流下會降低效率同壽命。
4.2 溫度依賴性
相對光通量與結溫圖對於熱設計至關重要。佢顯示光輸出隨結溫升高而降低。主波長偏移與結溫圖表明，顏色會隨溫度升高而偏移（通常向更長波長偏移），喺對顏色敏感嘅應用中必須考慮呢一點。
4.3 光譜分佈與降額
相對光譜分佈圖確認咗窄帶紅光發射峰值。正向電流降額曲線要求隨著焊盤溫度升高而降低最大允許連續電流，以防止超過最大結溫。例如，喺焊盤溫度為125°C時，電流必須降額至250 mA。
5. 機械與封裝資料
該元件使用標準2020 SMD封裝（2.0mm x 2.0mm尺寸）。機械圖紙指定咗精確尺寸，包括總高度、引線框架細節同透鏡幾何形狀。除非另有說明，公差通常為±0.1mm。提供推薦嘅焊接焊盤佈局，以確保喺回流焊接同操作期間形成正確嘅焊點、熱傳遞同機械穩定性。極性由元件主體上嘅特定標記或引腳配置指示，放置時必須注意。
6. 焊接與組裝指引
該LED兼容標準無鉛回流焊接工藝。提供詳細嘅回流焊接曲線，指定關鍵參數：預熱斜率、浸潤時間同溫度、液相線以上時間（TAL）、峰值溫度（最高260°C，持續30秒）同冷卻速率。遵守呢個曲線對於防止熱衝擊、焊點缺陷或損壞LED封裝至關重要。一般預防措施包括喺處理過程中使用適當嘅ESD保護、避免對透鏡施加機械應力，以及確保焊接環境無硫等污染物。
7. 包裝與訂購資料
零件以標準卷帶包裝供應，適用於自動貼片機。包裝資料詳細說明咗卷盤尺寸、凹槽間距同方向。零件編號遵循特定結構：2020 - UR - 140 - D - M - AM.
- 2020：產品系列。
- UR：顏色（紅色）。
- 140：測試電流（單位mA）。
- D：引線框架類型（金 + 白膠）。
- M：亮度等級（中）。
- AM：汽車應用標識。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
主要應用係汽車照明。呢包括但不限於中央高位剎車燈（CHMSL）、後組合燈（尾燈/剎車燈）、側標誌燈同內飾環境照明。其AEC-Q102認證同寬溫度範圍使其適用於呢啲惡劣環境。
8.2 設計考慮因素
驅動電路：強烈建議使用恆流驅動器，以確保穩定嘅光輸出並防止熱失控，因為LED正向電壓具有負溫度係數。
熱管理：PCB佈局必須促進散熱。使用推薦嘅焊接焊盤設計，確保連接至散熱焊盤嘅足夠銅面積，並考慮整體系統熱路徑，以將焊盤溫度保持喺所需工作電流嘅安全範圍內。
光學設計：120°視角可能需要二次光學元件（透鏡、導光板）來為特定應用塑造光束。對於顏色敏感嘅用途，應評估波長隨溫度偏移嘅可能性。
9. 技術比較與差異
與通用商業級LED相比，呢款元件嘅主要區別在於其汽車級認證（AEC-Q102）、擴展嘅工作溫度範圍（-40°C至+125°C）以及特定可靠性測試（例如，硫測試A1級）。佢亦符合無鹵要求，呢一點對於汽車電子嘅環保同可靠性原因越來越重要。中等亮度水平（典型26 lm）同堅固結構嘅結合，為優先考慮可靠性而非極致亮度嘅應用提供咗平衡嘅解決方案。
10. 常見問題（基於技術參數）
問：我可以連續以250mA嘅絕對最大電流驅動呢款LED嗎？
答：唔一定。250mA額定值係特定條件下嘅絕對最大值。安全嘅連續工作電流取決於熱設計。你必須基於你測量或估計嘅焊盤溫度（Ts）使用正向電流降額曲線。例如，如果Ts係100°C，允許嘅最大連續電流會明顯低於250mA。
問：實際熱阻同電氣熱阻（Rth JS）有咩區別？
答：電氣方法使用LED對溫度敏感嘅電氣參數來估計結溫，而實際方法可能使用物理傳感器。實際方法值（23-26 K/W）通常被認為更保守，更適合用於熱設計計算。
問：規格書提到硫測試。點解呢個咁重要？
答：含硫氣氛（例如來自某些橡膠、墊片或工業環境）會腐蝕銀基引線框架，導致故障。硫測試A1級評級表明該器件已通過特定嘅抗硫腐蝕測試，呢一點對於封閉式汽車組件中嘅長期可靠性至關重要。
11. 實用設計案例分析
考慮使用呢款LED設計一個後剎車燈模組。10個LED串聯嘅集群需要一個能夠提供約22V（10 * 典型2.2V）再加餘量嘅140mA驅動器。PCB必須設計喺每個LED嘅散熱焊盤下方有熱通孔，連接到一個大嘅內部接地層以散熱。必須參考降額曲線：如果喺最壞環境下PCB靠近LED嘅溫度達到80°C，則必須檢查每個LED嘅最大允許電流，並可能從140mA降低，以確保結溫保持喺150°C以下。將使用光學模擬來排列LED並設計擴散器，以滿足汽車剎車燈所需嘅發光強度分佈同均勻性標準。
12. 工作原理簡介
呢款係基於半導體嘅發光二極管。當施加超過其特性正向電壓（Vf）嘅正向電壓時，電子同空穴喺半導體芯片嘅有源區內復合，以光子（光）嘅形式釋放能量。半導體嘅特定材料成分（可能基於AlInGaP用於紅光發射）決定咗發射光嘅主波長。SMD封裝包含用於電氣連接同熱傳導嘅引線框架、保護芯片並塑造光輸出嘅矽膠透鏡，以及提高光提取效率嘅白色反射腔。
13. 技術趨勢
汽車LED照明嘅趨勢繼續朝向更高效率（每瓦更多流明）、更大功率密度同更高可靠性發展。呢樣可以實現更細、更節能嘅照明模組。亦都關注先進功能，例如自適應駕駛光束（ADB）同光通信（Li-Fi），儘管呢啲通常需要更複雜嘅元件。對於標準信號功能，重點仍然係成本優化、高度可靠且經過認證嘅元件，例如本文描述嘅呢款，並持續改進高溫操作下嘅熱性能同壽命。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 點解重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出嘅光通量，越高越慳電。 | 直接決定燈具嘅能效等級同電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出嘅總光量，俗稱"光亮度"。 | 決定燈具夠唔夠光。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），例如120° | 光強降至一半時嘅角度，決定光束闊窄。 | 影響光照範圍同均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），例如2700K/6500K | 光嘅顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氣氛同適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色嘅能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，例如"5-step" | 顏色一致性嘅量化指標，步數越細顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色冇差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（納米），例如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應嘅波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED嘅色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出嘅光喺各波長嘅強度分佈。 | 影響顯色性同顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需嘅最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光嘅電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度同壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受嘅峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度同佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受嘅最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從芯片傳到焊點嘅阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），例如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED芯片內部嘅實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED嘅"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（例如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度嘅百分比。 | 表徵長期使用後嘅亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色嘅變化程度。 | 影響照明場景嘅顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致嘅封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護芯片並提供光學、熱學介面嘅外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 芯片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 芯片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、硅酸鹽、氮化物 | 覆蓋喺藍光芯片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 唔同螢光粉影響光效、色溫同顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面嘅光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度同配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼例如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼例如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落喺極細範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應嘅坐標範圍。 | 滿足唔同場景嘅色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 喺恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下嘅壽命。 | 提供科學嘅壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認嘅測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（例如鉛、汞）。 | 進入國際市場嘅准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品嘅能效同性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |