LED 規格書 2820-C03501H-AM 系列 - 尺寸 2.8x2.0mm - 電壓 3.25V - 功率 1.14W - 白光 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

2820-C03501H-AM 系列係一款高亮度表面貼裝器件（SMD）LED，主要為要求嚴格嘅汽車照明應用而設計。佢採用緊湊嘅 2820 封裝（佔板面積 2.8mm x 2.0mm），並發出冷白光。呢個系列嘅一個關鍵特點係符合 AEC-Q102 Rev A 標準，呢個係汽車應用中離散光電半導體嘅應力測試認證。咁樣確保咗喺惡劣汽車環境條件下嘅可靠性。其他認證包括抗硫性（Class A1）、符合 RoHS、REACH 同無鹵素要求，令佢適合現代環保設計。

1.1 核心優勢

• 汽車級可靠性：AEC-Q102 認證確保喺極端溫度、濕度同機械應力下嘅性能。
• 高光輸出：喺 350 mA 驅動電流下，提供典型 110 流明嘅光通量，以其尺寸嚟講提供極佳嘅亮度。
• 寬視角：120 度視角提供寬闊且均勻嘅照明。
• 堅固結構：具備 8 kV ESD 保護（HBM）同濕度敏感等級（MSL）2 級，增強咗處理同組裝嘅穩健性。
• 環保合規：符合 RoHS、REACH 同無鹵素指令，支持綠色製造計劃。

1.2 目標市場

呢款 LED 系列嘅主要應用係汽車照明。呢個包括車內照明（頂燈、閱讀燈、氛圍燈）、車外信號燈（側標誌燈、需要細封裝高亮度嘅後組合燈），以及車內其他可能需要可靠、明亮白光光源嘅照明功能。

2. 深入技術參數分析

2.1 光度同電氣特性

關鍵操作參數定義喺典型正向電流（I_F）為 350 mA 同焊盤溫度為 25°C 嘅條件下。

• 光通量（I_V）：100 流明（最小）、110 流明（典型）、130 流明（最大）。測量公差為 ±8%。
• 正向電壓（V_F）：喺 350 mA 下為 3.00 V（最小）、3.25 V（典型）、3.75 V（最大）。測量公差為 ±0.05V。
• 視角（φ）：120 度（典型）。
• 色度座標（CIE）：x = 0.3227（典型），y = 0.3351（典型）。x 同 y 嘅公差均為 ±0.005，將其置於冷白光區域。
• 正向電流（I_F）：操作範圍從 50 mA 到 500 mA。

2.2 熱特性

有效嘅熱管理對於 LED 性能同壽命至關重要。

• 熱阻（R_{th JS}）：提供兩個數值：真實熱阻（結點到焊點）為 20 K/W（典型）至 22 K/W（最大），以及電氣熱阻為 16 K/W（最大）。真實熱阻係熱設計中計算結點溫度嘅關鍵參數。
• 結點溫度（T_J）：最大允許結點溫度為 150°C。

3. 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗可能導致器件永久損壞嘅極限。喺呢啲條件下操作唔保證正常。

• 功耗（P_d）：1750 mW
• 正向電流（I_F）：500 mA（連續）、1000 mA（浪湧，t<=10 μs，0.5% 佔空比）
• 反向電壓（V_R）：唔係為反向操作而設計。
• 操作及儲存溫度：-40°C 至 +125°C
• ESD 敏感度（HBM）：8 kV
• 回流焊溫度：峰值 260°C，最長 30 秒。

4. 分檔系統說明

LED 根據關鍵性能參數進行分檔，以確保批量生產嘅一致性。

4.1 光通量分檔

分檔根據測試條件（I_F=350mA，25°C 焊盤溫度）下嘅最小同最大光通量值定義。

• J1：100 流明 至 110 流明
• J2：110 流明 至 120 流明
• J3：120 流明 至 130 流明

4.2 正向電壓分檔

分檔根據測試電流下嘅正向電壓範圍定義。

• 3032：3.00 V 至 3.25 V
• 3235：3.25 V 至 3.50 V
• 3537：3.50 V 至 3.75 V

4.3 顏色（色度）分檔

規格書提供詳細嘅色度圖，定義咗冷白光嘅分檔（例如 56M、58M、61M、63M）。每個分檔係 CIE 1931 色度圖上嘅一個四邊形區域，由四組 (x, y) 座標定義。咁樣可以選擇顏色一致性極高嘅 LED，對於通常需要多個 LED 顏色匹配嘅汽車照明應用至關重要。

5. 性能曲線分析

圖表提供咗 LED 喺唔同操作條件下行為嘅重要見解。

5.1 光譜分佈

相對光譜分佈圖顯示藍光波長區域（約 450-460nm）有一個峰值，並帶有寬廣嘅熒光粉轉換黃光發射，從而產生冷白光。喺深紅或紅外區域無顯著輸出係白光熒光粉轉換 LED 嘅典型特徵。

5.2 正向電流 vs. 正向電壓（I-V 曲線）

呢個圖表顯示咗二極管典型嘅指數關係。喺 350 mA 時，正向電壓聚集喺典型值 3.25V 附近。設計師使用呢條曲線進行驅動器設計同功耗計算。

5.3 相對光通量 vs. 正向電流

光輸出隨電流增加而次線性增加。雖然以更高電流驅動會產生更多光，但亦會產生更多熱量，從而降低效率同壽命。圖表有助於選擇最佳操作點。

5.4 溫度依賴性

• 相對光通量 vs. 結點溫度：隨著結點溫度（T_J）升高，光輸出會降低。呢個圖表量化咗下降幅度，對於熱設計以保持穩定亮度至關重要。
• 相對正向電壓 vs. 結點溫度：正向電壓具有負溫度係數，隨著溫度升高而降低。喺某啲應用中，呢個可以用於間接溫度監測。
• 色度偏移 vs. 結點溫度及電流：呢啲圖表顯示咗白點（CIE x, y 座標）如何隨驅動電流同結點溫度嘅變化而偏移。偏移相對較小，但喺對顏色要求嚴格嘅應用中必須考慮。

5.5 正向電流降額曲線

呢係可靠操作嘅關鍵圖表。佢顯示最大允許連續正向電流作為焊盤溫度（T_S）嘅函數。隨著 T_S升高，最大允許電流必須降低，以防止結點溫度超過 150°C。例如，喺最高操作 T_S125°C 時，最大連續電流為 500 mA。

5.6 允許脈衝處理能力

呢個圖表定義咗脈衝操作嘅浪湧電流能力。佢顯示允許嘅峰值脈衝電流（I_F）作為脈衝寬度（t_p）嘅函數，適用於唔同佔空比（D）。佢允許喺短時間內使用高於 500 mA 直流最大值嘅電流，呢個對於像閃光燈或閃爍燈等應用非常有用。

6. 機械同封裝信息

6.1 機械尺寸

規格書包含 2820 SMD 封裝嘅詳細尺寸圖。關鍵尺寸包括主體尺寸為 2.8mm（長）x 2.0mm（寬）。圖紙指定咗陰極標記位置、透鏡幾何形狀同焊盤位置。除非另有說明，所有尺寸均以毫米為單位，標準公差為 ±0.1mm。

6.2 推薦焊接焊盤佈局

另一張圖提供咗 PCB 設計嘅推薦佔位面積。呢個包括電氣焊盤同中央散熱焊盤嘅尺寸同間距。遵循呢個佈局對於正確焊接、熱性能同機械穩定性至關重要。散熱焊盤對於將熱量從 LED 結點傳導到 PCB 至關重要。

7. 焊接同組裝指南

7.1 回流焊溫度曲線

呢款 LED 額定最高回流焊峰值溫度為 260°C，持續 30 秒。應遵循典型嘅回流焊曲線，包括預熱、保溫、回流同冷卻階段，確保溫度唔超過指定限制。濕度敏感等級（MSL）為 2，意味著器件必須喺工廠密封打開後一年內使用，如果暴露喺環境條件下超過其車間壽命，可能需要烘烤。

7.2 使用注意事項

• ESD 保護：雖然額定為 8 kV HBM，但喺處理同組裝期間仍應遵守標準 ESD 預防措施。
• 清潔：使用唔會損壞 LED 透鏡或封裝材料嘅適當清潔溶劑。
• 機械應力：避免對 LED 透鏡施加直接力或振動。
• 電流控制：始終使用恆流源驅動 LED，而唔係恆壓源，以確保穩定操作並防止熱失控。

8. 應用建議同設計考慮

8.1 典型應用場景

• 汽車內飾照明：頂置控制台燈、地圖閱讀燈、腳坑照明同氛圍燈條。
• 汽車外飾照明：日間行車燈（DRL）、側標誌燈、高位剎車燈（CHMSL）以及需要細封裝高亮度嘅車牌燈。

8.2 設計考慮

• 熱管理：呢係最關鍵嘅方面。使用熱阻（R_{th JS}= 20 K/W）同降額曲線來設計足夠嘅熱路徑。呢個涉及使用具有足夠銅面積嘅 PCB（強烈建議喺散熱焊盤下方使用熱通孔），對於高功率或高環境溫度應用，可能仲需要使用鋁基板（MCPCB）。
• 驅動器選擇：選擇一款汽車級 LED 驅動器，能夠從車輛電氣系統（通常為 12V 或 24V）提供穩定嘅 350 mA（或其他所需電流）。驅動器應包括針對汽車環境中常見嘅過壓、反極性同負載突降瞬變嘅保護。
• 光學設計：120° 視角適合漫射照明。對於聚焦光束，將需要二次光學器件（透鏡或反射器）。呢款 LED 嘅細小光源尺寸有利於光學控制。
• 顏色一致性：對於使用多個 LED 嘅應用，指定所需嘅顏色分檔（例如 61M）以確保整個組件嘅白色均勻。

9. 常見問題解答（基於技術參數）

9.1 典型功耗係幾多？

喺典型操作點 350 mA 同 3.25V 下，電功率輸入約為 1.14 瓦特（P = I_F* V_F= 0.35A * 3.25V）。

9.2 如何計算結點溫度？

結點溫度（T_J）可以使用公式估算：T_J= T_S+ (P_d* R_{th JS}），其中 T_S係測量到嘅焊盤溫度，P_d係功耗（以瓦特為單位），R_{th JS}係真實熱阻（20 K/W）。為確保可靠操作，T_J必須保持喺 150°C 以下，越低越有利於壽命。

9.3 我可以直接用 12V 電源驅動佢嗎？

No.直接將其連接到 12V 電源會因電流過大而立即損壞 LED。必須使用恆流 LED 驅動器或限流電路。

9.4 AEC-Q102 認證對我嘅設計意味住乜？

呢意味住 LED 組件已經通過咗一套模擬汽車環境條件（擴展溫度循環、高濕度偏壓、高溫儲存等）嘅嚴格應力測試。使用 AEC-Q102 認證組件可以簡化你嘅系統級認證過程，並顯著提高對照明模組長期可靠性嘅信心。

10. 實用設計案例研究

場景：為乘用車設計一個內飾頂燈。要求係均勻、明亮嘅白光照明。

設計步驟：

1. LED 選擇：選擇 2820-C03501H-AM 系列，因為其亮度、汽車級別同緊湊尺寸。
2. 數量與排列：根據所需嘅光照水平（流明），計算所需 LED 嘅數量。例如，需要 500 流明可能需要 5 個來自 J2 分檔（每個 110-120 流明）嘅 LED。佢哋會以線性或集群方式排列喺 PCB 上。
3. 熱設計：PCB 設計採用 2 盎司銅層。使用符合規格書推薦嘅專用散熱焊盤圖案，並帶有一系列熱通孔將其連接到底層嘅大面積銅箔作為散熱器。檢查降額曲線：如果車廂環境溫度可達 85°C，焊盤溫度（T_S）可能估計為 95°C。降額曲線顯示允許電流仍然高於 350 mA，因此設計喺熱方面係合理嘅。
4. 電氣設計：選擇一款汽車認證嘅降壓 LED 驅動器 IC，將車輛嘅 12V 電池電壓轉換為恆定 350 mA 輸出，用於串聯嘅 5 個 LED。串聯嘅總正向電壓約為 16.25V（5 * 3.25V），呢個喺典型降壓轉換器從 12V 輸入嘅工作範圍內。
5. 光學設計：喺 LED 陣列上方放置一個漫射透鏡或蓋板，利用每個 LED 嘅 120° 視角，將各個光源融合成均勻嘅面光源。

11. 工作原理

呢款 LED 係一款熒光粉轉換白光 LED。核心係一個半導體芯片，通常由氮化銦鎵（InGaN）製成，當正向偏置（電流流過）時會發出藍光。呢啲藍光部分被沉積喺芯片上或周圍嘅一層熒光粉材料（例如，摻鈰嘅釔鋁石榴石，YAG:Ce）吸收。熒光粉吸收一部分藍色光子，並喺黃色區域嘅寬廣光譜上重新發射光。剩餘藍光同轉換後黃光嘅組合被人眼感知為白光。確切嘅色調（如呢份規格書中嘅冷白光，或暖白光）由熒光粉層嘅成分同厚度決定。

12. 技術趨勢

汽車照明用 LED 嘅發展遵循幾個明顯趨勢：

• 提高發光效率（流明/瓦）：芯片設計、熒光粉效率同封裝熱管理嘅持續改進，導致每瓦電輸入產生更多光輸出，從而降低能耗同熱負荷。
• 更高功率密度及小型化：像 2820 封裝提供超過 100 流明嘅產品代表咗將更多性能塞入更細小佔板面積嘅趨勢，實現更時尚、更緊湊嘅照明設計。
• 增強可靠性同穩健性：像 AEC-Q102 咁樣嘅標準正成為基本要求。進一步嘅發展集中喺提高對特定汽車應力源（如含硫氣氛，呢份規格書中嘅硫測試 Class A1 已解決）同電偶腐蝕嘅抵抗力。
• 智能同自適應照明：雖然呢款係基本組件 LED，但行業正朝著集成模組發展，內置驅動器、控制器同通信接口（如 LIN 或 CAN），用於自適應前照燈系統（AFS）同動態內飾照明。
• 顏色調節同質量：重點係實現更高嘅顯色指數（CRI）值同更精確嘅色點控制（更緊嘅分檔），以提升汽車環境中嘅美學質量同安全性。