XI3030-PA3501H-AM LED 資料手冊 - 3.0x3.0x?mm - 3.1V - 1.085W - 琥珀色 - 英文技術文件

1. 產品概述

XI3030-PA3501H-AM 是一款高性能表面黏著元件（SMD）LED，主要設計用於要求嚴苛的汽車外部照明應用。它採用螢光粉轉換技術以產生穩定的琥珀色光輸出。該元件基於EMC（環氧樹脂模塑封裝）封裝平台，與標準塑膠封裝相比，提供了更高的可靠性和熱性能。其核心優勢包括：在標準驅動電流350mA下具有83流明的高典型光通量、120度的寬視角以實現優異的光分佈，以及通過嚴格的汽車分立光電元件標準AEC-Q102認證的堅固結構。其目標市場明確聚焦於汽車照明設計師和製造商，特別是針對方向燈及其他外部信號功能等應用，這些應用對可靠性、顏色一致性和亮度至關重要。

2. 深度技術參數分析

2.1 光度與電氣特性

關鍵操作參數定義於標準測試條件下，其順向電流 (I_F) 為 350mA。典型光通量 (I_V) 為 83 流明，指定最小值為 70 lm，最大值為 100 lm，並考量了 8% 的量測公差。順向電壓 (V_F在此電流下，正向電壓通常為3.1V，範圍介於最低2.5V至最高3.5V之間。此參數對於熱管理和驅動器設計至關重要。其主要色度座標為CIE x = 0.575與CIE y = 0.415，使其明確位於光譜的琥珀色區域，容差為±0.005。視角定義為發光強度降至峰值一半時的角度，為完整的120度。

2.2 絕對最大額定值與熱管理

為確保長期可靠性，裝置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500 mA。最大功率耗散（P_d）額定值為1750 mW。接面溫度（T_j) 絕對不得超過150°C。其工作環境溫度範圍規定為-40°C至+125°C。熱管理是關鍵的設計考量。數據手冊提供了兩個熱阻值：一個是實際熱阻（R_{th JS real}）為12.9 K/W，另一個是電氣熱阻（R_{th JS el}兩者均從接面到焊點量測，其值分別為 0.9 K/W 與 10.8 K/W。較低的電性值通常用於設計計算，因為它是根據溫度敏感電參數 (TSEP) 方法得出的。適當的散熱對於將接面溫度維持在安全範圍內至關重要，尤其是在較高的驅動電流下。

2.3 可靠性與穩健性規格

此 LED 專為惡劣環境設計。其具備高達 8 kV（人體放電模型）的靜電放電 (ESD) 保護，這對於組裝過程中的操作至關重要。它符合 RoHS 和 REACH 環境指令。此外，它具有硫磺耐受性，這是一項對於汽車應用至關重要的特性，因為來自廢氣和其他來源的含硫氣體可能腐蝕鍍銀元件。其濕度敏感等級 (MSL) 為 2 級，表示在需要進行回焊前烘烤之前，可在 ≤30°C/60% RH 條件下儲存長達一年。

3. 性能曲線分析

3.1 順向電流 vs. 順向電壓 (IV曲線)

IV曲線顯示了正向電流與正向電壓之間的關係。這是二極體典型的非線性特性。在350mA時，電壓約為3.1V。設計人員利用此曲線來選擇合適的限流電路，並估算功耗（V_F * I_F）。

3.2 相對光通量 vs. 順向電流

此圖表說明光輸出如何隨驅動電流變化。雖然輸出會隨電流增加，但並非完全線性，且在高電流下效率通常會因熱效應增強和效率下降而降低。這條曲線有助於設計師在期望亮度與效率及熱負載之間取得平衡。

3.3 相對光通量 vs. 接面溫度

這是應用設計中最關鍵的圖表之一。它顯示了光輸出如何隨接面溫度升高而下降。LED 光效與溫度呈反比關係。對於 XI3030，光輸出會隨 T_j 當溫度超過25°C時，亮度會下降。有效的熱設計對於在整個工作溫度範圍內（特別是在高溫的汽車環境中）保持一致的亮度至關重要。

3.4 色度偏移 vs. 電流與溫度

兩張圖詳細說明了色座標的偏移（ΔCIE x, ΔCIE y）。一張圖顯示在恆定溫度下，偏移與正向電流的關係；另一張圖顯示在恆定電流（350mA）下，偏移與接面溫度的關係。這些偏移通常很小，但在要求嚴格顏色一致性的應用中必須予以考慮。琥珀色的色點相對穩定，但設計師應確認偏移在特定應用中保持在可接受的範圍內。

3.5 順向電流降額曲線

此曲線根據在焊墊上測得的溫度，規定了最大允許的連續順向電流。隨著焊墊溫度升高，最大安全電流會降低。例如，在額定最高焊墊溫度125°C時，最大允許連續電流為500mA。不建議在低於50mA的條件下工作。此圖表對於確定最終應用中的安全工作條件至關重要。

3.6 允許脈衝處理能力

此圖表定義了LED處理超過最大直流額定值的短時電流脈衝之能力。它繪製了不同工作週期（D）下，脈衝電流（I_F）與脈衝時間（t_p）的關係。對於低工作週期下的極短脈衝（例如微秒級），LED可承受顯著高於500mA的電流。這與有時用於信號傳輸的脈衝操作方案相關。

3.7 頻譜分佈

相對光譜功率分佈圖顯示了各波長的光強度。作為磷光體轉換的琥珀色LED，其光譜通常會有一個來自藍光或近紫外激發LED的主峰，以及在黃色/琥珀色區域來自磷光體的較寬次峰。確切的形狀決定了感知顏色和顯色指數（CRI），儘管CRI對於信號照明而言較不關鍵。

4. Binning System 說明

該數據手冊概述了一種分檔結構，依據LED的光度與色度性能進行分類，以確保生產批次內的一致性。

4.1 光通量分級

光通量採用字母數字代碼（例如 E1、F2、J5、K3）進行分檔。每個檔位定義了以流明為單位的最小與最大光通量範圍。例如，F6 檔涵蓋 60 至 70 流明，而 K1 檔則涵蓋 225 至 250 流明。XI3030-PA3501H-AM 的典型值為 83 流明，將歸屬於特定的光通量檔位（可能落在 F7 至 F8 或 J1 範圍附近，儘管提供的摘要中未指定此零件型號的確切檔位）。這使得設計人員能夠選用具有保證最低亮度的元件。

4.2 色彩分檔

色度依據ECE（歐洲經濟委員會）的螢光黃色分檔結構進行分檔。提供的圖表顯示兩個主要檔位：YA與YB，其定義範圍為CIE 1931色度圖上的四邊形區域。此LED的目標座標（x=0.575，y=0.415）落在或接近YB檔位內。分檔確保同一批次的LED皆在嚴格控制的色度區域內發光，這對於汽車應用至關重要，因為多個LED需共同使用且必須完美匹配。

5. 機械、組裝與封裝資訊

5.1 機械尺寸與極性

此LED採用標準3030封裝尺寸（約3.0mm x 3.0mm）。確切高度及帶公差之詳細尺寸圖可於「機械尺寸」章節中查閱。元件封裝上將有極性標記，通常為陰極指示標誌（例如凹口、圓點或綠色標記）。安裝時的正確方向對元件運作至關重要。

5.2 建議焊接墊布局

本文提供PCB設計之建議焊墊圖形（封裝佔位），包含散熱焊墊與電氣接觸墊的尺寸及形狀。遵循此建議可確保形成正確的焊點、良好的PCB熱傳導，並防止墓碑效應或其他組裝缺陷。

5.3 迴銲溫度曲線

本元件額定可承受峰值溫度260°C、最長30秒的迴流焊製程。建議採用特定的迴流焊溫度曲線（時間對溫度），通常遵循IPC/JEDEC J-STD-020標準中針對MSL2元件的規範。此曲線包含預熱、均熱、迴流（包含高於液相線溫度時間TAL及峰值溫度）以及冷卻階段。遵循此曲線可防止LED封裝與內部晶片受到熱損傷。

5.4 包裝資訊

LED以捲帶包裝形式供應，適用於自動化取放組裝。封裝細節包括捲盤尺寸、載帶寬度、口袋間距以及元件在載帶上的方向。此資訊對於配置組裝設備至關重要。

6. 應用指南與設計考量

6.1 主要應用：汽車外部照明

其主要且明確說明的應用是汽車外部照明，並以方向燈（轉向信號燈）作為具體範例。其AEC-Q102認證、寬廣的工作溫度範圍、抗硫化物能力以及高亮度，使其也適用於其他需要琥珀色光的外部功能，例如日間行車燈（DRLs）、位置燈和側標誌燈。

6.2 驅動電路設計

LED是電流驅動元件。必須使用恆流驅動器以確保穩定的光輸出並防止熱失控。驅動器設計應能提供所需電流（例如，典型規格為350mA），同時遵守絕對最大額定值以及基於應用熱環境的電流降額曲線。驅動器的順應電壓必須考量LED順向電壓的變動範圍（2.5V至3.5V）。

6.3 熱管理設計

這一點再怎麼強調也不為過。PCB 必須設計成能充當散熱片。這意味著需要在 LED 的散熱焊盤下方使用具有足夠散熱通孔的電路板，並連接到內部接地層或專用的銅箔區域。在高功率或高環境溫度的應用中，可能需要額外的外部散熱器。目標是透過公式 T_s= T_j+ (R_j 來最小化從焊盤（T_s ）到晶片接面（T_{th JS} * Power). Power is calculated as V_F * I_F.

6.4 光學設計

120度視角屬於朗伯或近朗伯發光模式。汽車照明幾乎都會使用二次光學元件（透鏡、反射器），以根據法規標準（例如 ECE、SAE）來塑形光束。光學設計師必須考量 LED 的空間光強分佈、尺寸與色彩均勻性。

6.5 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、防止透鏡表面污染、使用防靜電處理程序，並確保焊接製程不超過規定的溫度曲線。儲存應按照 MSL2 等級，置於乾燥受控的環境中。

7. 訂購資訊與料號解碼

料號 XI3030-PA3501H-AM 可能遵循公司特定的編碼系統。典型的分解方式可能為： XI (系列/平台), 3030 (封裝尺寸), PA (磷光體轉換琥珀色), 3501 (可能與光通量/色容差分級或驅動電流有關)， H (可能表示高亮度或特殊功能)， AM (可能為琥珀色)。「訂購資訊」章節將詳細說明任何可用的選項（例如，不同的光通量分級、色容差分級、捲帶包裝規格）以及如何在訂購代碼中指定它們。

8. 技術比較與差異分析

雖然直接比較需要競爭對手數據，但可從此LED的規格推斷其主要差異點： EMC Package: 相較於標準PPA（聚鄰苯二甲酰胺）或PCT塑料，提供更優異的熱性能與長期可靠性（抗黃化、防潮性），特別是在高溫汽車環境中。 AEC-Q102認證： 這是汽車級LED的強制性要求，涉及溫度循環、濕度、高溫操作以及焊接耐熱性的嚴格應力測試。並非所有3030 LED都具備此認證。 硫磺耐受性： 對於暴露於腐蝕性環境的汽車和工業應用而言，這是一項關鍵的區別因素。 高光通量密度： 3030封裝可提供83流明，代表一種高效率解決方案，能在特定光輸出下實現更小的光學元件或更低的功耗。

9. 基於技術參數的常見問題 (FAQ)

Q: 我可以持續以500mA驅動這個LED嗎？
A: 可以，但前提是您能保證焊盤溫度維持在25°C或以下（請參閱降額曲線）。在實際應用中，若環境溫度較高，您必須對電流進行降額。在更典型的焊盤溫度85°C下，最大允許電流會顯著降低。請務必使用降額曲線進行設計。

Q: 真實熱阻與電氣熱阻有何不同？
A: 真實熱阻（12.9 K/W）是使用實體溫度感測器量測得出。電氣熱阻（10.8 K/W）則是根據順向電壓隨溫度的變化計算而得，此方法可能更精確，但對量測條件較為敏感。為保守設計起見，請使用較高值（12.9 K/W）。

Q: 琥珀色在不同溫度和電流下的穩定性如何？
A: 提供的圖表顯示了色度偏移。在整個工作範圍內，ΔCIE x 和 y 值相對較小。對於大多數汽車信號應用而言，此偏移是可接受的，並且在法規的顏色邊界內。對於色彩要求極度嚴苛的應用，應在極端工作條件下對系統進行特性表徵。

Q: LED 上方是否需要透鏡或矽膠保護蓋？
A: 雖然 LED 本身具有主透鏡，但大多數汽車外部應用需要二次光學元件來進行光束整形並滿足光度法規。此外，通常會使用二次矽膠透鏡或灌封膠來提供額外的環境保護（防水、防塵、防化學品）並增強光提取效率。

10. 運作原理與技術趨勢

10.1 基本運作原理

這是一種螢光粉轉換型琥珀色LED。其核心是一個半導體晶片（通常基於InGaN），在正向偏壓下會發出藍光或近紫外光譜的光。這道初始光線並不會直接射出，而是會撞擊封裝內部沉積的一層螢光粉材料。螢光粉吸收高能量的藍光/紫外光光子，並重新發射出波長更長、能量較低的光，主要位於黃色/琥珀色區域。任何未經轉換的藍光與寬廣的黃色螢光粉發光相結合，便產生了我們所感知的琥珀色。確切的螢光粉成分決定了精準的色度座標 (x=0.575, y=0.415)。

10.2 產業趨勢

汽車LED照明市場趨勢朝向： 更高效率 (lm/W)： 降低車輛的電力負載。 提升功率密度： 更小的封裝提供更多光線，實現更流暢的車燈設計。 增強可靠性： 在更嚴苛的條件下，由EMC等封裝技術驅動，實現更長的使用壽命。 智慧照明： 與感測器和控制系統整合，實現自適應遠光燈（ADB）與通訊功能（Li-Fi，但此產品不包含此功能）。 色彩調節： 雖然這是一款固定顏色的LED，但車內照明與自適應外部照明的趨勢正朝向多色或可調白光LED發展。XI3030-PA3501H-AM符合高可靠性、高效率與高性能的趨勢，其堅固的封裝設計適合不斷演進的汽車應用環境。