目錄
- 1. 產品概覽
- 2. 技術參數深入分析
- 2.1 光度與電氣特性
- 2.2 熱特性與絕對最大額定值
- 3. 分級系統說明
- 3.1 光通量分級
- 3.2 正向電壓分級
- 3.3 主波長分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 光譜分佈與輻射模式
- 4.2 電流-電壓 (I-V) 及電流-光通量關係
- 4.3 溫度依賴性
- 4.4 降額與脈衝處理能力
- 5. 機械與封裝資料
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 建議焊盤佈局
- 6. 焊接與組裝指引
- 6.1 回流焊溫度曲線
- 6.2 使用注意事項
- 7. 包裝與訂購資料
- 7.1 零件編號系統
- 7.2 包裝規格
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考慮因素
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題 (基於技術參數)
- 11. 設計與使用案例分析
- 12. 工作原理
- 13. 技術趨勢
1. 產品概覽
2820 系列係一款專為要求嚴格嘅汽車照明應用而設計嘅高亮度、表面貼裝紅色 LED。呢個元件符合嚴格嘅汽車行業標準，喺緊湊嘅 SMD 封裝中提供可靠性能。其主要應用於汽車信號燈同內飾照明，呢啲場合對顏色輸出一致性、高可靠性同長使用壽命有至關重要嘅要求。
呢款 LED 嘅核心優勢包括根據 AEC-Q102 Revision A 進行認證，確保滿足汽車行業嚴格嘅質量同可靠性要求。佢亦符合 RoHS 同 REACH 環保指令，並且不含鹵素，適合現代注重環保嘅設計。封裝嘅濕度敏感等級 (MSL) 為 2 級，表示中等濕度敏感性，呢個係好多 SMD 元件嘅標準。
2. 技術參數深入分析
2.1 光度與電氣特性
關鍵性能指標喺標準測試條件下定義，即正向電流 (IF) 為 350mA。典型光通量為 70 流明 (lm)，最小值為 60 lm，最大值為 90 lm，測量公差為 ±8%。呢個高輸出係喺典型正向電壓 (VF) 為 2.4 伏特嘅情況下實現嘅，範圍從 2.00V 到 2.75V (±0.05V 公差)。主波長 (λd) 通常為 614 納米 (nm)，定義咗其紅色，範圍從 612 nm 到 624 nm (±1nm 公差)。該器件提供寬廣嘅 120 度視角 (φ)，公差為 ±5°，提供寬闊且均勻嘅照明。
2.2 熱特性與絕對最大額定值
熱管理對於 LED 壽命至關重要。從結點到焊點嘅熱阻 (Rth JS) 通過兩種方法指定：實際測量值為 12.8 K/W (典型值)，電氣方法測量值為 10 K/W (典型值)。絕對最大額定值定義咗操作極限：最大功耗 (Pd) 為 1375 mW，最大連續正向電流 (IF) 為 500 mA，以及用於脈衝 ≤10 μs、佔空比 0.005 嘅浪湧電流 (IFM) 為 1500 mA。最高結溫 (TJ) 為 150°C，而工作同儲存溫度範圍為 -40°C 至 +125°C，適合汽車環境。該器件可承受 2 kV (HBM, R=1.5kΩ, C=100pF) 嘅 ESD 敏感度，以及 260°C 持續 30 秒嘅回流焊溫度。
3. 分級系統說明
為確保生產中顏色同亮度嘅一致性，LED 會被分級。呢款產品採用三維分級系統。
3.1 光通量分級
LED 根據其喺 350mA 下嘅光輸出進行分類：
• 分級 F6：60 lm (最小) 至 70 lm (最大)
• 分級 F7：70 lm (最小) 至 80 lm (最大)
• 分級 F8：80 lm (最小) 至 90 lm (最大)
3.2 正向電壓分級
LED 根據其電氣特性進行分類：
• 分級 2022：2.00V (最小) 至 2.25V (最大)
• 分級 2225：2.25V (最小) 至 2.50V (最大)
• 分級 2527：2.50V (最小) 至 2.75V (最大)
3.3 主波長分級
LED 根據其精確嘅紅色色點進行分組：
• 組別 1215：612 nm (最小) 至 615 nm (最大)
• 組別 1518：615 nm (最小) 至 618 nm (最大)
• 組別 1821：618 nm (最小) 至 621 nm (最大)
• 組別 2124：621 nm (最小) 至 624 nm (最大)
所有分級測量都有指定公差：光通量為 ±8%，正向電壓為 ±0.05V，主波長為 ±1nm，使用 25ms 電流脈衝進行測量。
4. 性能曲線分析
4.1 光譜分佈與輻射模式
相對光譜分佈圖顯示喺紅色區域 (約 614 nm) 有一個峰值，其他光譜波段嘅發射極少，證實咗純正嘅紅色。輻射模式圖說明咗光嘅典型空間分佈，與 120° 視角規格相關，其中強度喺中心線 ±60° 處下降至一半。
4.2 電流-電壓 (I-V) 及電流-光通量關係
正向電流與正向電壓圖顯示出二極管嘅典型指數曲線。喺典型工作點 350mA 處，電壓約為 2.4V。相對光通量與正向電流圖顯示光輸出隨電流增加而次線性增加，強調咗恆流驅動對於穩定亮度嘅重要性。
4.3 溫度依賴性
\p相對正向電壓與結溫圖顯示負溫度係數；VF隨溫度升高而降低，呢個係 LED 嘅典型特性。相對光通量與結溫圖表明光輸出隨結溫升高而降低，凸顯咗有效熱管理對於保持亮度嘅至關重要性。相對波長偏移與結溫圖顯示主波長隨溫度有輕微偏移 (通常為幾納米)，呢個對於顏色要求嚴格嘅應用非常重要。
4.4 降額與脈衝處理能力
正向電流降額曲線規定咗基於焊盤溫度 (TS) 嘅最大允許連續電流。例如，喺最高 TS125°C 時，最大 IF為 500 mA。該圖亦指定咗最小工作電流為 50 mA。允許脈衝處理能力圖定義咗喺 25°C 下，對於給定脈衝寬度 (tF) 同佔空比 (D) 所允許嘅峰值脈衝電流 (Ip)，對於脈衝或多路復用驅動方案非常有用。
5. 機械與封裝資料
5.1 封裝尺寸
該 LED 採用表面貼裝器件 (SMD) 封裝，行業指定為 2820，對應長度約 2.8mm，寬度約 2.0mm。規格書中嘅詳細機械圖提供咗所有關鍵尺寸，包括總高度、引腳間距同焊盤位置。除非另有說明，所有尺寸均以毫米為單位，標準公差為 ±0.1mm。
5.2 建議焊盤佈局
提供專用嘅焊盤圖案圖以指導 PCB 設計。遵循呢個建議嘅焊盤佈局對於實現可靠嘅焊點、從散熱焊盤進行適當嘅散熱以及 LED 嘅正確對齊至關重要。該圖包括阻焊層開口同銅焊盤嘅尺寸，確保最佳嘅焊腳形成同機械穩定性。
6. 焊接與組裝指引
6.1 回流焊溫度曲線
該元件兼容標準紅外線或對流回流焊工藝。規格書包含一個回流焊溫度曲線，指定咗關鍵參數：最高峰值溫度為 260°C，封裝可承受長達 30 秒。該曲線詳細說明咗預熱、保溫、回流同冷卻階段，以防止熱衝擊並確保可靠嘅焊接連接，同時唔損壞 LED 芯片或封裝。
6.2 使用注意事項
關鍵嘅處理同使用注意事項包括：避免對 LED 透鏡施加機械應力；防止光學表面污染；由於其 2kV HBM 等級，確保遵循適當嘅 ESD 處理程序；以及尊重濕度敏感等級 (MSL 2)，如果防潮袋喺回流焊前打開時間超過指定時間，則需要烘烤元件。
7. 包裝與訂購資料
7.1 零件編號系統
零件編號 2820-UR3501H-AM 解碼如下：
• 2820：產品系列同封裝尺寸。
• UR：紅色嘅顏色代碼。
• 350：測試電流 (毫安) (350mA)。
• 1：引線框架類型 (1 = 鍍金)。
• H：亮度等級 (H = 高)。
• AM：指定汽車應用系列。
規格書亦提供咗 2820 平台其他可用顏色代碼 (例如，UB 代表藍色，UG 代表綠色，UA 代表琥珀色，各種白色色溫) 嘅完整列表。
7.2 包裝規格
LED 以帶狀包裝供應，兼容自動貼片組裝設備。包裝資料部分詳細說明咗捲盤尺寸、帶寬、口袋間距以及元件喺帶上嘅方向，呢啲對於正確設置組裝線至關重要。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
主要同指定嘅應用係汽車照明。呢個涵蓋咗廣泛嘅用途：
• 外部信號燈：後組合燈 (尾燈/煞車燈)、高位煞車燈 (CHMSL)、側標誌燈。
• 內部照明：儀表板背光、開關照明、氛圍燈、閱讀燈。
• 其 AEC-Q102 認證、寬溫度範圍同抗硫性 (A1 級) 使其能夠承受惡劣嘅汽車環境，包括溫度循環、振動同潛在嘅腐蝕性氣氛。
8.2 設計考慮因素
• 驅動電路：始終使用恆流驅動器以確保穩定嘅光輸出並防止熱失控。驅動器設計應考慮正向電壓分級。
• 熱管理：** 低熱阻 (10-13 K/W) 係從結點到焊點。實際結溫很大程度上取決於 PCB 嘅熱設計 (銅面積、過孔、板材)。使用降額曲線通過 PCB 設計足夠嘅散熱解決方案，以保持 TJ喺安全限度內，特別係喺高環境溫度下。
• 光學設計：120° 視角對於需要寬廣照明嘅應用非常有用。對於更聚焦嘅光線，則需要二次光學元件 (透鏡)。
• 抗硫性：A1 級硫測試標準評級表明對含硫氣氛有一定程度嘅抵抗力，呢個對於某些地理區域或工業環境中嘅應用有益，儘管主要針對汽車應用。
9. 技術比較與差異化
雖然市面上有好多 SMD 紅色 LED，但呢款 2820 系列通過其汽車級認證 (AEC-Q102)實現差異化。呢個唔只係一個營銷術語；佢意味著該元件已通過汽車行業定義嘅一系列嚴格壓力測試，以確保喺極端條件下嘅長期可靠性。與商用級 LED 相比，該系列保證喺指定嘅 -40°C 至 +125°C 範圍內嘅性能、更高嘅浪湧電流耐受性同有記錄嘅抗硫性。高光通量 (典型 70lm)、寬視角同呢個可靠性套件嘅結合，使其成為唔能妥協於元件故障率嘅汽車設計師嘅理想選擇。
10. 常見問題 (基於技術參數)
問：呢款 LED 嘅建議工作電流係幾多？
答：規格書喺 350mA 下描述性能，呢個被視為典型工作點。佢可以喺 50mA 到其絕對最大值 500mA 連續電流下工作，但亮度同效率會有所不同。如果喺高環境溫度下工作，請務必參考降額曲線。
問：我應該點樣理解光通量分級 (F6, F7, F8)？
答：呢個允許您為您嘅應用選擇亮度等級。例如，訂購 F7 分級嘅 LED 保證喺標準測試條件下以 350mA 驅動時，會產生 70 到 80 流明之間嘅光通量。呢個確保您最終產品亮度嘅一致性。
問：正向電壓分級係 2225。呢個對我嘅驅動器設計意味住咩？
答：意味住您嘅 LED 嘅 VF喺 350mA 時將介於 2.25V 同 2.50V 之間。您嘅恆流驅動器必須能夠提供所需電流，同時提供等於或高於串聯鏈中最大 VF (考慮串聯連接) 嘅電壓，再加上驅動器本身嘅任何餘量。
問：係咪需要散熱器？
答：雖然 LED 本身冇附帶散熱器，但有效嘅熱管理係必不可少嘅。熱量必須通過 PCB 從焊盤傳導出去。對於全電流 (350-500mA) 或高環境溫度下嘅操作，強烈建議使用具有顯著熱銅面積 (充當散熱器) 嘅 PCB，以保持長期可靠性並防止光通量衰減。
11. 設計與使用案例分析
場景：設計一個高亮度汽車煞車燈。
1. 要求：用於煞車燈嘅一組 LED 必須滿足特定光度強度法規，承受汽車溫度循環 (-40°C 至 85°C 環境溫度)，並且使用壽命超過 10,000 小時。
2. 元件選擇：選擇 2820-UR3501H-AM，因為其 AEC-Q102 認證、高光通量輸出 (典型 70lm) 以及能夠喺 125°C 結溫下工作。
3. 熱設計：PCB 設計為頂層同底層使用 2 盎司銅層，並通過 LED 散熱焊盤下方嘅多個熱過孔連接。進行熱模擬以確保喺最高車廂溫度下連續踩煞車時，結溫保持喺 110°C 以下。
4. 電氣設計：LED 以串並聯配置排列。選擇一個降壓模式恆流 LED 驅動器 IC，該 IC 可以處理輸入電壓範圍 (9-16V) 並提供穩定嘅 350mA 輸出，其額定電壓超過串聯鏈中最大 VF (分級 2527) 嘅總和。
5. 結果：最終組件通過所有汽車可靠性測試 (溫度循環、濕度、振動)，並喺車輛整個使用壽命期間提供一致、明亮嘅紅光輸出。
12. 工作原理
該器件係一個發光二極管 (LED)。其工作原理基於半導體材料中嘅電致發光。當施加超過二極管閾值電壓 (對於呢款紅色 LED 約為 2.0V) 嘅正向電壓時，電子同空穴分別從 n 型同 p 型半導體層注入到有源區。呢啲電荷載流子復合，以光子 (光) 嘅形式釋放能量。發射光嘅特定波長 (顏色)，喺呢個情況下係約 614 nm 嘅紅色，由 LED 芯片有源區中使用嘅半導體材料嘅帶隙能量決定。然後光通過封裝嘅環氧樹脂透鏡提取，透鏡形狀設計用於實現所需嘅 120 度視角。
13. 技術趨勢
汽車照明用 LED 嘅發展遵循幾個明顯趨勢。持續推動更高嘅發光效率(每瓦更多流明) 以減少電氣負載並提高能源效率，呢個對於電動汽車至關重要。改善顏色一致性同穩定性隨溫度同使用壽命嘅變化仍然非常重要，特別係隨著採用基於攝像頭嘅高級駕駛輔助系統 (ADAS)，該系統必須可靠地檢測信號燈。小型化持續進行，允許更纖薄、更具風格嘅燈具設計。此外，智能功能嘅集成，例如自適應照明同通過光進行通信 (Li-Fi)，係一個新興領域，儘管佢通常涉及更複雜嘅封裝模組，而唔係像 2820 咁樣嘅分立 LED。2820 系列符合提供堅固、高性能分立元件嘅趨勢，呢啲元件作為呢啲先進照明系統嘅可靠構建模塊。
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。 |