2020 立方燈 紅色 LED 規格書 - 2.0x2.0x0.8mm - 2.3V - 0.115W - 粵語技術文件

1. 產品概覽

2020 立方燈係一款高可靠性嘅表面貼裝器件 (SMD) LED，主要為要求嚴格嘅汽車照明應用而設計。呢款元件屬於一個專為滿足嚴格汽車行業標準（包括 AEC-Q102 認證）而設計嘅產品系列。器件採用緊湊嘅 2020 封裝尺寸 (2.0mm x 2.0mm)，特點係發出紅光，適合用喺車輛內嘅各種信號燈、指示燈同埋內飾照明功能。佢嘅核心優勢包括適用於惡劣環境嘅堅固結構、符合環保法規 (RoHS、REACH、無鹵素)，以及喺寬廣嘅工作溫度範圍內保持穩定嘅性能。

2. 技術參數分析

2.1 光度與電氣特性

LED 嘅關鍵性能指標係喺 50mA 正向電流 (IF) 同埋 25°C 焊盤溫度嘅典型工作條件下定義嘅。典型光通量 (IV) 為 8 流明，最小值為 5 lm，最大值為 13 lm，測量公差為 8%。主波長 (λd) 通常為 616 nm，屬於紅光譜範圍，波長範圍從 612 nm 到 627 nm (±1nm 公差)。器件提供寬廣嘅 120° 視角 (φ)，公差為 ±5°，確保從偏軸位置都有良好嘅可見度。電氣方面，喺 50mA 電流下，典型正向電壓 (VF) 為 2.3V，範圍從 1.75V 到 2.75V (±0.05V 公差)。

2.2 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗可能導致永久損壞嘅應力極限。絕對最大正向電流 (IF) 為 75 mA。器件可以承受 ≤10 μs 脈衝、極低佔空比 (D=0.005) 嘅 400 mA 浪湧電流 (IFM)。最大功耗 (Pd) 為 206.25 mW。結溫 (TJ) 唔可以超過 150°C。工作同埋儲存溫度範圍指定為 -40°C 至 +125°C，確認咗佢適合汽車環境。LED 唔係為反向電壓操作而設計。佢嘅 ESD 敏感度 (HBM) 等級為 2 kV。

2.3 熱特性

熱管理對於 LED 性能同埋壽命至關重要。規格書指定咗兩個從結點到焊點嘅熱阻值：一個係實際熱阻 (Rth JS real)，為 36 K/W (最大 42 K/W)；另一個係電氣熱阻 (Rth JS el)，為 25 K/W (最大 29 K/W)。差異可能源於測量方法。正向電流降額曲線清楚顯示，當焊盤溫度升高超過 25°C 時，必須降低最大允許正向電流，以防止超過最大結溫。

3. 分檔系統說明

LED 會根據三個關鍵參數進行分檔，以確保生產批次嘅一致性同埋方便設計匹配。

3.1 光通量分檔

光通量分檔用代碼 E2 到 E5 表示。例如，E3 檔涵蓋 6 lm 到 8 lm 嘅光通量，而 E4 檔涵蓋 8 lm 到 10 lm。咁樣設計師就可以為佢哋嘅應用選擇具有特定亮度範圍嘅 LED。

3.2 正向電壓分檔

電壓分檔，代碼為 1720、2022、2225 同埋 2527，根據 LED 嘅正向壓降進行分類。例如，2022 檔包括 VF 介乎 2.0V 到 2.25V 之間嘅 LED。呢一點對於設計高效驅動電路同埋確保多 LED 陣列中電流均勻分佈至關重要。

3.3 主波長分檔

波長分檔，代碼從 1215 到 2427，根據 LED 嘅特定紅色色調進行分組。例如，1518 檔包括主波長介乎 615 nm 到 618 nm 之間嘅 LED。呢樣可以確保喺需要精確色調匹配嘅應用中保持顏色一致性。

4. 性能曲線分析

規格書提供咗幾張圖表，詳細說明咗唔同條件下嘅性能。

4.1 IV 曲線與相對光通量

正向電流 vs. 正向電壓圖顯示咗一個非線性關係，呢個係 LED 嘅典型特徵。電壓隨電流增加而增加。相對光通量 vs. 正向電流圖表明，光輸出隨電流增加而次線性增加，強調咗喺或接近推薦測試電流 (50mA) 下操作對於最佳效率嘅重要性。

4.2 溫度依賴性

相對正向電壓 vs. 結溫圖顯示，VF 隨溫度升高而線性下降（負溫度係數），呢個可以用於估算結溫。相對光通量 vs. 結溫圖表明，光輸出隨溫度升高而下降，呢個係熱設計嘅關鍵因素。主波長偏移 vs. 結溫圖顯示，波長隨溫度升高而正向偏移（向長波長方向）。

4.3 光譜分佈與脈衝處理能力

波長特性圖顯示喺紅光區域 (~616 nm) 有一個單一、窄嘅峰值，確認係單色光源。允許脈衝處理能力圖定義咗唔同脈衝寬度同埋佔空比下嘅最大允許浪湧電流，對於設計可能經歷瞬態條件嘅電路至關重要。

5. 機械與封裝信息

5.1 物理尺寸

機械圖紙指定咗 LED 封裝尺寸。主體尺寸為 2.0mm x 2.0mm，典型高度為 0.8mm。除非另有說明，公差一般為 ±0.1mm。圖紙包括透鏡形狀、散熱焊盤同埋電氣端子位置嘅詳細信息。

5.2 推薦焊盤佈局

另一張圖紙提供咗 PCB 設計嘅最佳焊盤佈局。佢詳細說明咗陽極、陰極同埋中央散熱焊盤嘅尺寸。遵循呢個佈局對於可靠焊接、良好嘅 PCB 熱傳導以及防止回流焊期間發生立碑現象至關重要。

5.3 極性識別

雖然提供嘅文本中無明確詳細說明，但 SMD LED 通常會喺封裝上或焊盤佈局圖中使用標記（例如點、凹口或唔同嘅焊盤尺寸/形狀）來指示陰極。設計師必須查閱完整嘅機械圖紙以獲取呢個關鍵信息。

6. 焊接與組裝指南

6.1 回流焊溫度曲線

器件嘅回流焊溫度額定值為 260°C 持續 30 秒。呢個係指焊點處嘅峰值溫度。必須遵循包含預熱、保溫、回流同埋冷卻階段嘅適當回流焊溫度曲線，以避免熱衝擊並確保可靠嘅焊點，同時唔損壞 LED 芯片或封裝。

6.2 使用注意事項

一般注意事項包括避免對透鏡施加機械應力、防止污染，以及對 ESD 敏感器件使用適當嘅處理程序。儲存條件與工作溫度範圍 (-40°C 至 +125°C) 一致，並處於低濕度環境中。濕度敏感等級 (MSL) 為 2 級，意味著封裝喺需要喺回流焊前烘烤之前，可以喺工廠車間條件下暴露長達一年。

7. 包裝與訂購信息

7.1 包裝信息

LED 以帶狀包裝 (Tape and Reel) 形式供應，用於自動化組裝。完整嘅包裝信息部分會指定包裝詳情（膠帶寬度、口袋尺寸、捲盤尺寸、每捲數量），確保與標準貼片設備兼容。

7.2 零件編號系統

零件編號 2020-UR050DL-AM 解碼如下：2020：產品系列/封裝尺寸。UR：顏色 (紅色)。050：測試電流 (50 mA)。D：引線框架類型 (金 + 白膠)。L：亮度等級 (低)。AM：汽車應用。呢個系統允許精確識別元件嘅特定屬性。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

主要應用係汽車照明。呢個包括內飾應用，例如儀表板指示燈、開關背光同埋氛圍燈。如果光學設計符合監管光度要求，佢亦可能適用於外部信號功能，例如中央高位剎車燈 (CHMSL) 或其他需要紅色信號嘅非前照燈應用。

8.2 設計考慮因素

驅動電路：必須使用恆流驅動器以確保穩定嘅光輸出並防止熱失控。驅動器必須設計喺絕對最大額定值內工作，並考慮高溫下嘅降額。
熱管理：PCB 必須設計成能夠有效地將熱量從 LED 嘅散熱焊盤傳導出去。呢個可能涉及使用散熱過孔、鋪銅，或者連接到更大嘅金屬芯或散熱器。
光學設計：可能需要二次光學元件（透鏡、導光板）來為特定應用塑造 120° 光束。
ESD 保護：雖然額定值為 2kV HBM，但喺 PCB 上加入基本嘅 ESD 保護係增強穩健性嘅良好做法。

9. 技術對比與差異化

與標準商用級 LED 相比，2020 立方燈 AM 變體嘅區別在於佢嘅汽車認證 (AEC-Q102)，呢個涉及溫度循環、濕度、高溫操作同埋其他應力嘅嚴格測試。佢仲具有耐硫性 (Class A1)，呢個喺含硫氣體可能腐蝕銀基元件嘅汽車環境中至關重要。寬廣嘅工作溫度範圍 (-40°C 至 +125°C) 同埋詳細嘅分檔結構進一步將佢區分為一款專為高可靠性、長壽命應用而設計嘅元件，呢啲應用中性能一致性至關重要。

10. 常見問題 (FAQs)

問：實際同埋電氣熱阻有咩區別？
答：實際熱阻 (Rth JS real) 可能係使用結點上嘅直接溫度感測方法測量嘅。電氣熱阻 (Rth JS el) 通常係使用正向電壓隨溫度嘅變化（K 因子法）計算得出嘅。電氣方法嘅值通常較低，因為佢可能無法捕捉所有熱路徑。為咗進行保守嘅熱設計，應該使用較高嘅實際值。

問：我可以用恆壓源驅動呢個 LED 嗎？
答：強烈唔建議。LED 係電流驅動器件。正向電壓嘅微小變化（由於溫度或分檔差異）會導致恆壓源下電流發生巨大變化，可能導致過流、過熱同埋故障。請務必使用恆流驅動器或帶有嚴格穩壓電源嘅限流電阻。

問：點解降額曲線上會有請勿使用低於 5mA 嘅電流嘅註釋？
答：喺極低電流下，LED 嘅光輸出會變得極度非線性同埋唔穩定。指定嘅光度同埋色度參數（光通量、主波長）僅保證喺或接近 50mA 測試電流時有效。低於 5mA 嘅操作可能會產生不可預測同埋唔一致嘅性能。

問：訂購時點樣解讀分檔代碼？
答：你喺一卷上收到嘅光通量分檔（例如 E4）、電壓分檔（例如 2022）同埋波長分檔（例如 1518）嘅特定組合，係由製造商嘅生產分佈決定嘅。對於關鍵嘅顏色或亮度匹配應用，你可能需要指定緊密分檔或匹配分檔要求，呢個可能會影響供應情況同埋成本。

11. 設計案例研究

場景：為汽車內飾門把手氛圍燈設計一個多 LED 陣列。
要求：均勻嘅紅光，喺 -40°C 至 85°C 嘅車廂溫度下亮度穩定，10 年使用壽命。
設計流程：
1. LED 選擇：選擇 2020-UR050DL-AM，因為佢符合 AEC-Q102、具有耐硫性同埋寬廣嘅溫度範圍。
2. 分檔：為確保顏色同埋亮度均勻性，要求使用相同或相鄰光通量同埋波長分檔嘅 LED（例如，全部來自光通量分檔 E3/E4 同埋波長分檔 1518）。
3. 電路設計：使用單個恆流驅動器 IC 為所有串聯嘅 LED 供電。串聯配置保證流經每個 LED 嘅電流相同，從而促進亮度均勻。驅動器電流設置為 50mA（典型值）或稍低（例如 45mA），以延長壽命並提供熱餘量。
4. 熱設計：PCB 係一塊雙層板，頂層有大面積鋪銅，通過多個散熱過孔連接到每個 LED 嘅散熱焊盤，再連到底層，底層充當散熱器。
5. 驗證：組件喺 25°C、85°C 同埋 -30°C 下測試光輸出均勻性。進行溫度循環測試以驗證焊點同埋元件可靠性。

12. 工作原理

呢個 LED 係一種基於 p-n 結嘅半導體器件。當施加超過結內建電勢（對於呢個紅色 LED 約為 1.75-2.75V）嘅正向電壓時，來自 n 型區域嘅電子同埋來自 p 型區域嘅空穴會注入穿過結。當呢啲電荷載流子喺半導體材料嘅有源區（紅色 LED 通常基於磷化鋁鎵銦 - AlGaInP）復合時，能量會以光子（光）嘅形式釋放。半導體層嘅特定成分決定咗發射光嘅波長（顏色）。環氧樹脂透鏡封裝芯片，提供機械保護，並塑造光輸出光束。

13. 技術趨勢

像 2020 立方燈呢類汽車 SMD LED 嘅趨勢係朝向更高效率（每瓦更多流明），從而降低功耗同埋減少熱負荷。改善顏色一致性同埋更緊密嘅分檔係美學應用嘅持續優先事項。同時亦推動喺日益惡劣嘅操作條件下（包括更高嘅結溫額定值）實現更高可靠性同埋更長壽命。此外，與智能控制（用於調光嘅脈衝寬度調製、可尋址 LED）嘅集成變得越來越普遍。基礎半導體材料同埋封裝技術持續發展以支持呢啲需求，包括芯片設計、熒光粉技術（用於白光同埋其他顏色）以及先進嘅模塑化合物嘅進步，以實現更好嘅熱性能同埋環境性能。