2820-SR2001M-AM LED 數據手冊 - SMD 封裝 2.8x2.0mm - 超紅光 632nm - 27lm @ 200mA - 汽車級

1. 產品概述

2820-SR2001M-AM系列係一款高性能、表面貼裝LED元件，專為要求嚴苛嘅汽車照明環境而設計。該器件屬於一個以緊湊2820封裝（2.8mm x 2.0mm）為特點嘅產品系列，喺光輸出、可靠性同外形尺寸之間提供出色平衡。其核心應用係汽車照明，喺惡劣條件下保持穩定性能至關重要。其主要優勢包括符合AEC-Q102等嚴格汽車認證標準、採用堅固結構以適應高可靠性焊接製程，以及針對熱管理進行優化嘅設計，確保喺工作溫度範圍內光輸出穩定。

1.1 核心特性與合規性

該 LED is packaged in a standard SMD (Surface Mount Device) format, facilitating automated assembly processes. It emits in the Super Red spectrum with a typical dominant wavelength of 632 nanometers. A primary performance metric is its typical luminous flux of 27 lumens when driven at a forward current of 200 milliamperes. 該 device offers a wide 120-degree viewing angle, providing broad illumination. It is designed with a degree of robustness against electrostatic discharge, rated for 2kV (Human Body Model). 該 component is rated MSL 2 (Moisture Sensitivity Level 2), indicating its shelf life and handling requirements before reflow soldering. Crucially, it is qualified according to the AEC-Q102 Rev A standard, which is the stress test qualification for discrete optoelectronic semiconductors in automotive applications. It also meets Sulfur Test Criteria Class A1, offering resistance to corrosive sulfur-containing atmospheres. 該 product is compliant with RoHS (Restriction of Hazardous Substances) and REACH regulations, and is manufactured to be Halogen Free, with bromine and chlorine content below specified limits (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. 技術參數分析

本節對數據表中定義的關鍵電氣、光學及熱參數提供詳細客觀的闡釋，並說明其對設計工程師的重要性。

2.1 光度與光學特性

主要光學特性為 Luminous Flux (Iv)，典型值為27流明，當正向電流（IF）為200mA時。在相同條件下，最小值和最大值分別指定為20流明和33流明。此範圍與稍後討論的分檔結構直接相關。 主波長（λd） 通常為632 nm，定義了Super Red光的感知顏色，範圍從627 nm到639 nm。 視角（φ） 指定為120度，此為光強度降至峰值一半時的全角。此寬廣視角有利於需要漫射或區域照明而非聚焦光束的應用。

2.2 電氣特性

該 正向電壓 (VF) 係驅動器設計嘅關鍵參數。喺200mA電流下，典型VF為2.3伏特，範圍由2.00V至2.75V。呢個差異需要進行適當嘅電壓分檔，以確保系統性能一致。 正向電流 (IF) 建議操作範圍為25mA至250mA，其中200mA為多數規格嘅測試條件。若超出250mA嘅絕對最大額定值，可能會導致永久損壞。該裝置 並非為反向操作而設計，即施加反向電壓可能導致即時故障；因此，若有可能出現反向偏壓，電路保護（例如並聯陣列中嘅串聯二極管）至關重要。

2.3 Thermal and Reliability Ratings

熱管理對LED嘅壽命同性能至關重要。 熱阻 由結點到焊點嘅熱阻由兩個數值表示：實際熱阻（Rth JS real）為18 K/W（典型值），同埋用電學方法得出嘅數值（Rth JS el）為12 K/W（典型值）。設計師應使用實際熱阻以獲得更準確嘅結點溫度計算。 接面溫度 (TJ) 不得超過150°C。該 工作溫度 (Topr) 工作溫度範圍為-40°C至+125°C，適用於汽車引擎蓋下及外部應用。 功耗 (Pd) 絕對最大值為687.5 mW。該器件可承受 浪湧電流 (IFM) of 1000 mA for very short pulses (t <= 10 μs, duty cycle 0.005), which is relevant for inrush or transient conditions. 該 maximum 回流焊接溫度 為 260°C 持續 30 秒，定義了組裝過程中的峰值溫度曲線。

3. 分級系統說明

為確保生產時顏色與亮度一致，LED會進行分級。2820-SR2001M-AM採用三維分級系統。

3.1 光通量分級

光通量分為三個檔位：E8 (20-23 lm)、E9 (23-27 lm) 及 F1 (27-33 lm)。零件編號中的「M」表示中等亮度級別，通常對應中央檔位 (E9)。設計師必須根據應用所需的最低光輸出選擇合適的檔位，並考慮 8% 的量測公差。

3.2 順向電壓分檔

正向電壓經過分級以協助電流匹配，尤其當LED並聯時。分級標準為：2022（2.00-2.25V）、2225（2.25-2.50V）及2527（2.50-2.75V）。在並聯配置中使用相同電壓分級的LED，有助確保更均勻的電流分佈及亮度。

3.3 主波長分級

色彩一致性透過主波長分級管理，以3nm為間隔分組：2730（627-630 nm）、3033（630-633 nm）、3336（633-636 nm）及3639（636-639 nm）。典型值632 nm屬於3033或3336分級。對於色彩匹配要求嚴格的應用，必須指定窄波長分級。

4. 性能曲線分析

數據表提供咗多幅圖表，展示器件喺唔同條件下嘅行為，對於穩健系統設計至關重要。

4.1 正向電流與正向電壓 (IV曲線)

圖表顯示了正向電流與正向電壓之間的指數關係。在200mA的典型工作點，電壓約為2.3V。這條曲線對於設計限流電路至關重要，無論是使用簡單電阻還是恆流驅動器。其斜率代表了LED的動態電阻。

4.2 相對光通量與正向電流

此圖表顯示，光輸出在一定範圍內隨電流呈超線性增長。雖然以更高電流驅動可產生更多光，但同時亦會產生更多熱量，從而可能降低效率及使用壽命。對本器件而言，200mA測試點在輸出與可靠性之間取得了良好平衡。

4.3 溫度依賴性圖表

三幅關鍵圖表顯示性能隨結溫變化嘅情況： 相對正向電壓 vs. 結溫 顯示VF隨溫度升高而線性下降（約為-2 mV/°C），可用於粗略嘅溫度感測。 相對光通量 vs. 結溫 顯示光輸出隨溫度上升而下降，此為所有LED嘅特性。需要有效嘅散熱設計以維持穩定亮度。 相對波長偏移與接面溫度關係 表示主波長會隨溫度輕微偏移（紅光LED通常為0.1 nm/°C），對大多數應用可忽略不計，但對色彩要求嚴格嘅應用可能相關。

4.4 順向電流降額曲線

此乃可靠性方面最關鍵的圖表之一。它顯示了最大允許順向電流與焊盤溫度的函數關係。隨著焊盤溫度升高，最大允許電流會線性下降。例如，在最高焊盤溫度125°C時，最大允許電流為250mA（絕對最大額定值）。為確保使用壽命長久，建議在遠低於此降額線的條件下運作。該曲線亦規定了25mA的最低工作電流。

4.5 允許脈衝處理能力

此圖表定義了在給定脈衝寬度（tp）和佔空比（D）下，最大允許的非重複性或重複性脈衝電流。它讓設計師能夠了解LED處理短暫、高電流脈衝的能力，這對於PWM調光或瞬態條件非常有用。曲線顯示，對於極短的脈衝（例如10 μs），電流可以顯著超過直流最大額定值。

4.6 光譜分佈與輻射模式

相對光譜分佈圖顯示喺632 nm附近有一個窄峰，呢個係高效率紅色LED嘅特徵。典型嘅輻射模式圖（提供嘅摘錄中未詳細說明但已參考）會說明光嘅空間分佈，確認120°視角具有Lambertian或類似模式。

5. Mechanical and Packaging Information

5.1 Mechanical Dimensions

該LED採用標準2820封裝外形。詳細尺寸圖已提供（參見第3節示意圖）。主要特徵包括整體長度和寬度（2.8mm x 2.0mm）、透鏡幾何形狀，以及陰極和陽極端子的位置。陰極通常以封裝上的缺口、切角或圓點等視覺標記來識別。非關鍵尺寸的公差為±0.1mm。

5.2 建議焊接焊盤佈局

第4節提供咗PCB嘅焊盤設計。跟從呢個建議嘅封裝係確保焊接可靠、熱傳導正常同防止迴流焊接時出現墓碑效應嘅關鍵。設計包括兩個電氣端子嘅焊盤同一個中央散熱焊盤。散熱焊盤對於將熱量從LED結點傳導到PCB銅箔（作為散熱器）至關重要。尺寸設計確保咗正確嘅焊錫角形成同元件對齊。

6. 焊接與組裝指引

6.1 迴流焊接溫度曲線

該 device is compatible with standard infrared or convection reflow soldering processes. 該 specified maximum condition is a peak temperature of 260°C for 30 seconds. A typical lead-free profile should be used, with preheat, soak, reflow, and cooling stages carefully controlled to avoid thermal shock and ensure proper solder joint formation. 該 MSL 2 rating means the component must be baked if exposed to ambient air for longer than its specified floor life (typically 1 year when stored at <10% RH and <30°C) before being subjected to reflow.

6.2 使用注意事項

一般處理注意事項適用：避免對鏡頭施加機械應力，使用適當的靜電放電控制措施進行防護（即使其額定值為2kV），並根據MSL等級存放在乾燥、受控的環境中。焊接時，確保散熱墊與PCB焊盤良好接觸，以最大化散熱效果。

7. Packaging and Ordering Information

7.1 Part Number Decoding

該零件編號 2820-SR2001M-AM 結構如下： 2820: 產品系列及封裝尺寸 (2.8mm x 2.0mm)。 SR: 超級紅色的顏色代碼。 200: 測試電流，單位為毫安 (200mA)。 1: 引線框架類型 (1 = 鍍金)。 M亮度等級 (M = 中等，對應特定光通量區間)。 AM標示汽車應用與認證資格。

7.2 顏色代碼參考

數據表包含一個全面的表格，將顏色符號對應到描述（例如，SR=超級紅，UR=紅，UG=綠，UB=藍，C=冷白，WW=暖白，PA=磷光體轉換琥珀色）。這有助於識別同一2820封裝系列中的其他型號。

7.3 封裝資訊

LED以帶裝及捲盤形式供應，適用於自動化貼片組裝。提供標準捲盤數量（例如每捲2000或4000件）及帶裝尺寸，以便正確配置組裝機的送料器。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用場景

主要應用是 automotive lighting。這包括： 外部信號系統：中央高位煞車燈（CHMSL）、後組合燈（煞車/尾燈/轉向燈）、側標誌燈。 內部照明儀錶板背光、開關照明、環境照明。 Advanced Driver Assistance Systems (ADAS)需要特定波長嘅感測器照明。其AEC-Q102認證、寬廣工作溫度範圍同埋抗硫特性，令佢適合用於呢啲嚴苛環境。

8.2 設計考量

熱管理：最關鍵的環節。使用熱阻（Rth JS real = 18 K/W）來計算晶片結溫相對於PCB溫度的升幅。確保PCB上有足夠的銅箔面積（散熱焊盤），並可考慮使用熱通孔連接至內層或背面銅箔，以保持焊盤溫度處於低位。請參考降額曲線。 電流驅動：使用恆流驅動器以確保光輸出穩定，尤其在溫度變化時。若使用串聯電阻，需考慮正向電壓分檔範圍及電源電壓容差。 光學：120°視角或需輔助光學元件（透鏡、導光管）來調節光束以適應特定應用。 ESD保護: 在處理和組裝過程中實施標準ESD預防措施。在電路中，若LED連接至長導線或嘈雜的汽車總線，請考慮使用瞬態電壓抑制。

9. Technical Comparison and Differentiation

雖然數據表中並無直接競爭對手比較，但可推斷此系列嘅主要差異化特點： 汽車級認證：符合 AEC-Q102 標準係與商業級 LED 嘅重要區別，涉及溫度循環、濕度、高溫操作壽命等嚴格壓力測試。 耐硫性: A1級硫測試標準對於汽車及工業應用至關重要，因為大氣中的硫會腐蝕銀基元件。 無鹵素: 符合許多OEM廠商要求的環境及安全標準。 熱性能: 與僅提供最大額定功率的元件相比，指定的熱阻值允許進行更精確的熱建模。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q: 我預期嘅實際亮度係幾多？
A: 典型值係200mA下27流明。不過，你必須根據你願意接受嘅最低級別（例如E8級別嘅20流明）嚟設計，以保證系統性能。具體級別供應情況請聯絡供應商。

Q: 我可以用PWM驅動呢款LED嚟調光嗎？
A: 係，LED好適合用PWM調光。要確保「開」脈衝期間嘅峰值電流唔超過你揀嘅頻率同佔空比對應「Permissible Pulse Handling Capability」圖表嘅額定值。建議頻率高過100Hz，避免出現可見閃爍。

Q: 點樣計算所需嘅散熱器？
A: 1) Determine your operating current (e.g., 200mA) and corresponding VF (e.g., 2.3V). Power = 0.2A * 2.3V = 0.46W. 2) Estimate or measure the expected PCB temperature (Ts) at the solder pad. 3) Use Rth JS real (18 K/W): ΔT_junction = Power * Rth = 0.46W * 18 K/W ≈ 8.3K. 4) Junction Temp Tj = Ts + ΔT_junction. Ensure Tj < 150°C and preferably < 100°C for long life. Use the derating curve to check if your current is safe at your estimated Ts.

Q: 限流電阻夠唔夠？
A: 對於電源電壓（Vcc）穩定、簡單且非關鍵的應用，可以使用電阻：R = (Vcc - VF_led) / I_F。請從最大VF分檔（2.75V）中選取VF值，以確保即使使用低VF LED，電流也不會超限。此方法效率低，且亮度會隨Vcc及LED VF變化。對於汽車應用，建議使用恆流驅動器。

11. 設計與使用案例分析

Scenario: 設計一個CHMSL（中央高位煞車燈）
設計師需要為一個CHMSL配置15個LED。要求：日間高亮度可見、顏色一致、在-40°C至+85°C環境溫度下可靠運作。
設計步驟： 1) 電氣: 選擇串聯配置（所有15顆LED串聯成一串）以確保電流一致。選用升壓恆流驅動器，提供約35V（15 * 2.3V）及200mA電流。2) 光學: 指定一個緊密的主導波長區間（例如3033或3336）及一個最低光通量區間（F1代表最高輸出），以確保色彩與亮度的一致性。3) 熱力: PCB為雙層板，頂層專門用於每個LED散熱焊盤下的大面積銅箔填充，並以粗走線連接。散熱過孔連接至底層銅平面。進行熱模擬以確保在最高環境溫度下，焊盤溫度維持在80°C以下，使結溫完全處於限值內。4) 佈局：採用建議嘅焊盤佈局。ESD保護二極管放置喺輸入電源線上。

12. 工作原理簡介

發光二極管（LEDs）係通過電致發光原理發光嘅半導體器件。當正向電壓施加喺p-n結兩端時，來自n型區域嘅電子會喺有源層同來自p型區域嘅電洞複合。呢種複合會以光子（光）嘅形式釋放能量。發出光嘅波長（顏色）取決於所用半導體材料嘅能帶隙。對於呢款超紅光LED，通常會使用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）等材料來實現632 nm波長。SMD封裝包裹住微型半導體芯片，提供機械保護，內置用於塑造光輸出嘅主透鏡，並通過引線框架提供熱同電嘅連接路徑。

13. 技術趨勢與背景

2820封裝代表咗業內一種成熟且廣泛採用嘅外形規格，喺光輸出、熱性能同電路板空間之間提供咗良好嘅平衡。汽車LED照明嘅趨勢包括： 效率提升：持續發展旨在提高每瓦流明（光效），從而減少電力負荷及散熱挑戰。 MiniaturizationSmart Lighting：將控制電子元件或多色晶片（RGB）集成至封裝內的趨勢正不斷增長。 更高可靠性標準: 汽車業標準如AEC-Q102持續演進，推動更長壽命預測及在更極端條件下的穩健性。此特定元件明確針對汽車應用並具抗硫特性，符合業界對元件能承受現代汽車日益嚴苛及長壽命要求的需求。