目錄
- 1. 產品概述
- 2. 技術參數深入解析
- 2.1 光度與電氣特性
- 2.2 絕對最大額定值與熱特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 光通量分級
- 3.2 順向電壓分級
- 3.3 色彩分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 IV 曲線與光通量 vs. 電流
- 4.2 溫度相依性
- 4.3 光譜分佈與輻射模式
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 建議焊接焊墊佈局
- 5.3 極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴流焊接溫度曲線
- 6.2 使用注意事項
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 包裝規格
- 7.2 料號與訂購代碼
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題解答（基於技術參數）
- 11. 實務設計案例研究
- 12. 技術原理介紹
- 13. 產業趨勢與發展
1. 產品概述
2820-PA3001M-AM 系列是一款高性能表面黏著元件（SMD）LED，專為嚴苛應用而設計，尤其適用於汽車照明領域。此 LED 採用螢光粉轉換技術，以產生獨特的琥珀色光輸出。其核心優勢包括緊湊的 2820 封裝尺寸、適用於汽車環境的堅固結構，以及符合嚴格的產業標準，如 AEC-Q102、RoHS、REACH 和無鹵素要求。主要目標市場是汽車外部與內部照明，其中可靠性、色彩一致性以及在各種熱條件下的性能至關重要。
2. 技術參數深入解析
2.1 光度與電氣特性
此 LED 的關鍵性能定義於 300 mA 的標準測試電流下。在此驅動電流下，典型光通量為 75 流明（lm），最小值為 60 lm，最大值為 90 lm。主波長由其色度座標定義，典型 CIE-x 為 0.575，CIE-y 為 0.418，使其明確位於光譜的琥珀色區域。順向電壓（Vf）典型值為 3.25 伏特，在 300 mA 下範圍為 2.75V 至 3.75V。此參數對於驅動器設計和熱管理計算至關重要。元件提供寬廣的 120 度視角，確保良好的空間光分佈。
2.2 絕對最大額定值與熱特性
為確保長期可靠性，元件不得在超出其絕對最大額定值的條件下運作。最大連續順向電流為 350 mA，脈衝 ≤10 μs 時的突波電流能力為 750 mA。最大功耗為 1225 mW。接面溫度（Tj）不得超過 150°C，工作溫度範圍為 -40°C 至 +125°C。熱管理是關鍵的設計考量；從接面到焊點的熱阻指定了兩個數值：電氣測量值（Rth JS el）為 15 K/W，實際測量值（Rth JS real）為 22 K/W。在應用中進行精確的熱模擬時，應使用較高的實際值。
3. 分級系統說明
LED 會根據關鍵參數進行分級，以確保一致性，這對於要求外觀和性能均勻的應用至關重要。
3.1 光通量分級
光通量分為 F6、F7 和 F8 等級，分別代表 60-70 lm、70-80 lm 和 80-90 lm 的最小到最大通量範圍。這允許設計師根據其特定應用所需的亮度等級來選擇 LED。
3.2 順向電壓分級
順向電壓進行分級，以協助電路設計並將具有相似電氣特性的 LED 分組。等級包括 2730（2.75V-3.00V）、3032（3.00V-3.25V）、3235（3.25V-3.50V）和 3537（3.50V-3.75V）。匹配 Vf 等級有助於在多 LED 陣列中實現更均勻的電流分配。
3.3 色彩分級
琥珀色在 CIE 1931 圖上的特定色度區域內受到嚴格控制。定義了兩個主要等級 YA 和 YB，並具有精確的座標邊界。YA 等級涵蓋較偏黃的琥珀色，而 YB 等級涵蓋較偏紅的琥珀色。提供的圖表和座標表允許設計師指定其應用所需的確切色點，確保多個元件或產品之間的視覺一致性。
4. 性能曲線分析
4.1 IV 曲線與光通量 vs. 電流
順向電流 vs. 順向電壓圖顯示出典型的指數關係。理解此曲線對於設計限流電路至關重要。相對光通量 vs. 順向電流圖顯示光輸出隨電流增加而增加，但在較高電流下開始顯示飽和及效率降低的跡象，強調了在建議條件下運作的重要性。
4.2 溫度相依性
LED 的性能受溫度影響顯著。相對光通量 vs. 接面溫度圖顯示，隨著接面溫度升高，光輸出明顯下降。例如，在 125°C 時，通量可能僅為 25°C 時值的 70-80%。順向電壓 vs. 接面溫度圖顯示負溫度係數，即 Vf 隨溫度升高而線性下降。此特性有時用於溫度感測。色度偏移 vs. 接面溫度圖顯示琥珀色點可能隨溫度輕微偏移，這是色彩關鍵應用的一個考量因素。
4.3 光譜分佈與輻射模式
相對光譜分佈圖確認了琥珀色，顯示在黃橙色區域有一個寬峰，藍色光譜的發射極少，正如螢光粉轉換 LED 所預期。輻射特性典型圖說明了空間強度分佈，確認了 120° 視角，其中強度在中心線 ±60° 處降至峰值的一半。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
LED 封裝於 2820 封裝中，長度為 2.8mm，寬度為 2.0mm。詳細的機械圖提供了所有關鍵尺寸，包括透鏡高度、焊墊尺寸和公差（通常為 ±0.1mm）。此資訊對於 PCB 焊墊設計和確保最終組裝中的適當間隙是必要的。
5.2 建議焊接焊墊佈局
專用圖顯示了最佳的 PCB 焊墊圖案設計。遵循此建議對於實現可靠的焊點、從 LED 的散熱焊墊到 PCB 的適當熱傳遞，以及防止迴流焊接期間的墓碑效應或錯位至關重要。設計通常包括一個用於散熱的中央散熱焊墊和兩個較小的陽極/陰極焊墊。
5.3 極性識別
規格書標示了元件本身的極性標記。放置時的正確方向對於 LED 功能至關重要。陰極通常有標記，常見方式包括凹口、綠色標記或不同的焊墊尺寸/形狀。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴流焊接溫度曲線
此元件適用於迴流焊接，峰值溫度為 260°C，最長 30 秒。通常會提供詳細的迴流曲線圖，顯示建議的預熱、均熱、迴流和冷卻階段。遵循此曲線可防止對 LED 封裝、焊點和內部晶片造成熱損壞。
6.2 使用注意事項
一般操作注意事項包括避免對透鏡施加機械應力、保護元件免受靜電放電（ESD 額定值為 8kV HBM）以及儲存在乾燥環境中（MSL 2）。此元件不設計用於反向電壓操作。順向電流降額曲線至關重要：隨著焊墊溫度升高，最大允許連續電流必須降低。例如，在焊墊溫度為 125°C 時，最大電流為 350 mA。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 包裝規格
LED 以捲帶包裝供應，用於自動化組裝。包裝資訊詳細說明了捲盤尺寸、帶寬、口袋間距以及元件在帶上的方向。此數據對於編程貼片機是必要的。
7.2 料號與訂購代碼
料號 2820-PA3001M-AM 遵循特定的結構，編碼了關鍵屬性，如封裝尺寸（2820）、顏色（PA 代表螢光粉琥珀色）、標稱電流（300mA）和其他內部代碼。訂購資訊闡明了如何指定所需的光通量（F 代碼）、順向電壓（V 代碼）和顏色（C 代碼）等級，以獲得確切所需的性能。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
主要應用是汽車照明。這包括日間行車燈（DRL）、方向燈、側邊標示燈、車內氣氛照明以及中央高位煞車燈（CHMSL）。其琥珀色和高可靠性使其成為安全關鍵信號功能的理想選擇。
8.2 設計考量
關鍵設計因素包括：
- 熱管理：使用在散熱焊墊下方具有足夠散熱孔的 PCB，可能連接到銅箔或散熱器，以保持低接面溫度並維持光輸出和壽命。
- 驅動電路：實施適合 LED Vf 範圍並能提供高達 350 mA 的恆流驅動器。考慮突波電流保護。
- 光學設計：120° 視角可能需要二次光學元件（透鏡、反射器）來為特定應用（如方向燈）塑形光束。
- 環境保護：對於外部應用，確保 LED 得到充分的防潮和防污染保護，通常透過塗覆保護漆或封裝在密封的燈具組件內。
9. 技術比較與差異化
與標準非汽車級琥珀色 LED 相比，2820-PA3001M-AM 系列提供明顯優勢：
- 汽車級認證（AEC-Q102）：它經過嚴格的溫度循環、濕度、高溫操作壽命（HTOL）和其他應力測試，確保在嚴苛的汽車環境中的可靠性。
- 耐硫性（Class A1）：經過測試和認證，可承受含硫大氣，這在某些地理區域或工業環境中是常見的失效模式。
- 無鹵素：符合限制溴和氯含量的環保法規。
- 一致的分級：對通量、電壓和色彩的嚴格分級確保了在多 LED 應用中的可預測性能和均勻外觀，這在商用級元件中較難保證。
10. 常見問題解答（基於技術參數）
問：此 LED 的實際功耗是多少？
答：在 300 mA 和 3.25V 的典型工作點，電功率為 0.975 瓦特。然而，1.225W 的最大功耗額定值考慮了總能量，包括非輻射（熱）部分。
問：如何解讀兩個不同的熱阻值（15 K/W 和 22 K/W）？
答：進行熱設計時請使用較高的值（22 K/W，Rth JS real）。較低的值（15 K/W）源自電氣測量方法，可能無法完全代表實際焊接應用中的熱路徑。
問：我可以用恆壓源驅動此 LED 嗎？
答：強烈不建議。LED 是電流驅動元件。順向電壓的微小變化（由於溫度或分級差異）在使用恆壓源時會導致電流大幅變化，可能導致熱失控和元件故障。請務必使用恆流驅動器。
問：規格書顯示了突波電流額定值。我可以用於脈衝操作嗎？
答：可以，適用於短脈衝。允許脈衝處理能力圖顯示了針對不同脈衝寬度（tp）和佔空比（D）的允許峰值電流（IFP）。例如，在 1% 的佔空比下，對於非常短的脈衝，允許的峰值電流遠高於 350 mA。
11. 實務設計案例研究
情境：設計一個使用 6 顆 LED 的汽車後方向燈組。
1. 目標規格：符合法規光度要求（強度、顏色）。
2. LED 選擇：選擇光通量等級 F7（70-80 lm）和色彩等級 YB 以獲得特定琥珀色調。選擇 Vf 等級 3032 以實現可預測的驅動器設計。
3. 熱設計：設計一個具有 2 盎司銅層的 PCB，並在每個 LED 的散熱焊墊正下方設置散熱孔陣列，連接到作為散熱器的大型背面銅平面。使用降額曲線確保在環境溫度 85°C 時焊墊溫度保持在 100°C 以下，以便進行完整的 300mA 驅動。
4. 電氣設計：使用一個能夠提供 1.8A（6 * 300mA）的單一恆流驅動器。將 6 顆 LED 串聯連接，確保通過每顆的電流相同，這要求驅動器輸出電壓 > 6 * 3.75V（最大 Vf）= 22.5V。
5. 光學/機械：設計一個帶有擴散透鏡的外殼，將來自 6 個獨立光源的光線混合成均勻的照明區域，並符合方向燈所需的視角要求。
12. 技術原理介紹
此 LED 是一款螢光粉轉換琥珀色（PCA）元件。它可能使用藍色或近紫外線半導體晶粒（晶片）。來自晶粒的原始光並不直接發射。相反，它激發沉積在晶粒上或周圍的一層螢光粉材料。此螢光粉吸收較高能量的藍光/紫外線光子，並在更寬的光譜範圍內重新發射較低能量的光子，主要在黃色、橙色和紅色區域。剩餘的未轉換藍光與螢光粉的黃紅色發射相結合，產生了感知的琥珀色。這種方法允許通過調整螢光粉成分和厚度來精確調諧色度座標，與直接的琥珀色半導體 LED 相比，在色彩一致性和穩定性方面具有優勢。
13. 產業趨勢與發展
汽車 LED 照明市場持續演變，有幾個明顯的趨勢影響著 2820 系列等元件：
- 效率提升（lm/W）：半導體磊晶、螢光粉效率和封裝設計的持續改進推動了更高的發光效率，允許更亮的燈光或更低的功耗。
- 微型化：雖然 2820 是標準封裝，但業界正推動更小、更高功率密度的封裝（例如 2016、1515），以實現更時尚、更緊湊的燈具設計。
- 增強可靠性和穩健性：像 AEC-Q102 這樣的標準正成為基準。進一步的發展重點在於提高對特定應力源的抵抗力，如靜電放電（ESD）、反向偏壓和惡劣的化學環境。
- 智慧與適應性照明：LED 正成為先進系統不可或缺的一部分，如適應性駕駛光束（ADB）和像素化頭燈。這推動了對具有更快開關能力和更嚴格光學控制的 LED 的需求，儘管 2820 更適合傳統的信號功能。
- 色彩調諧與擴展色域：對於車內氣氛照明，人們對多色或可調白光 LED 的興趣日益增長，超越了像此琥珀色裝置這樣的固定顏色 LED。
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 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，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，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
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點亮所需的最小電壓，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正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，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） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，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），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晶片內部的實際工作溫度。 | 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的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 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 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
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，確保顏色落在極小範圍內。 | 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，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
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 | 在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的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |