2820-C02001M-AM 系列 LED 規格書 - SMD 封裝 - 白光 - 80流明 @ 200mA - 3.0V - 120° 視角 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

2820-C02001M-AM系列是一款高效能表面黏著元件（SMD）LED，主要為嚴苛的汽車照明應用所設計。其製造符合嚴格的汽車級可靠性標準，包括AEC-Q102認證。此LED發射冷白光，採用緊湊的2820封裝尺寸，非常適合需要穩定、明亮照明且空間受限的設計。

本系列的主要優勢包括適用於高可靠性環境的堅固結構、出色的發光效率，以及確保寬廣且均勻光分佈的120度寬視角。其符合RoHS、REACH及無鹵素指令，進一步突顯其適用於現代注重環保的電子組裝。

2. 技術參數深度分析

2.1 光學與電氣特性

核心性能定義於200 mA順向電流（IF）的典型工作條件下。在此電流下，LED產生的典型光通量（IV）為80流明（lm），最小值為70 lm，最大值為100 lm。在200 mA時，順向電壓（VF）典型值為3.00伏特，範圍從2.75V到3.5V。此參數對於驅動電路設計和熱管理計算至關重要。

主要色度座標指定為CIE x=0.3227和CIE y=0.3351，定義了冷白點。這些座標的公差為±0.005，確保批次內的色彩一致性。元件提供120度的寬視角（φ），此角度為發光強度降至其軸向峰值一半時的角度。

2.2 絕對最大額定值與熱管理

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（IF）為350 mA。元件可承受脈衝≤10 µs且低工作週期的750 mA突波電流（IFM）。最大接面溫度（TJ）為150°C。

熱管理至關重要。從接面到焊點的熱阻（Rth JS）有兩個指定值：實際測量值為20-22 K/W，電氣測量值最大為16 K/W。順向電流降額曲線清楚顯示，當焊盤溫度（Ts）超過25°C時，必須降低允許的連續電流。例如，在Ts為125°C時，最大允許IF為350 mA，並從此點線性下降。

3. 分級系統說明

LED會進行分級，以確保最終用戶的性能一致性。三個關鍵參數會進行分級：光通量、順向電壓和色度。

3.1 光通量分級

光通量分級以代碼如F7、F8和F9標示。例如，F7級涵蓋在IF=200mA下測量時，光通量介於70 lm（最小）和80 lm（最大）之間的LED。這讓設計師可以選擇適合其應用的亮度等級。

3.2 順向電壓分級

順向電壓分級確保電氣相容性。例如包括2730級（VF：2.75V - 3.00V）和3032級（VF：3.00V - 3.25V）。匹配來自相同電壓級的LED有助於在並聯配置中實現均勻的電流分佈。

3.3 色彩（色度）分級

提供的色度圖顯示了冷白光分級的結構，例如56M、58M、61M和63M。每個分級由CIE 1931色度圖上的一個四邊形區域定義，由四組（x, y）座標指定。這種精確的分級確保了嚴格的色彩控制，這在汽車照明中至關重要，因為通常需要多個LED之間的色彩匹配。

4. 性能曲線分析

4.1 IV曲線與光通量對電流關係

順向電流對順向電壓圖顯示了典型的二極體指數關係。在200 mA時，VF約為3.0V。相對光通量對順向電流圖顯示，光輸出隨電流增加呈次線性增長。雖然增加電流能提升輸出，但也會增加功耗和接面溫度，這可能影響壽命和色彩穩定性。

4.2 溫度相依性

相對光通量對接面溫度圖對於熱設計至關重要。隨著接面溫度升高，光輸出會降低。在100°C時，相對光通量大約是25°C時的85%。這凸顯了有效散熱的重要性。

色度座標偏移對接面溫度圖顯示，在-50°C至+125°C範圍內偏移極小（Δx, Δy在±0.01內），表明具有良好的色彩溫度穩定性。順向電壓具有負溫度係數，約以2 mV/°C遞減。

4.3 光譜分佈

相對光譜分佈圖顯示，在藍光波長區域（約450-455 nm）有一個峰值，這是螢光粉轉換白光LED的典型特徵，螢光粉在黃光區域產生一個寬闊的次級峰值，兩者結合產生白光。

5. 機械與封裝資訊

LED採用標準2820 SMD封裝。機械圖以毫米為單位指定了物理尺寸。主要特點包括陽極和陰極焊盤位置以及整體封裝高度。提供了建議的焊接焊盤佈局，以確保正確的機械固定、電氣連接，以及從LED散熱墊到PCB的最佳熱傳遞。遵循此焊盤圖案對於可靠性至關重要，特別是在汽車環境中經歷的熱循環條件下。

6. 焊接與組裝指南

根據IPC/JEDEC J-STD-020規範，此元件適用於峰值溫度260°C、最長30秒的回流焊接。濕度敏感等級（MSL）為2，這意味著如果元件在使用前暴露於環境條件超過一年，則必須進行烘烤。必須遵循建議的回流曲線和處理預防措施，以防止封裝破裂或焊點缺陷。

7. 包裝與訂購資訊

LED以捲帶包裝供應，適用於自動化組裝。包裝資訊詳細說明了捲盤尺寸、帶寬、口袋間距以及元件在捲帶上的方向。零件編號結構（例如，2820-C02001M-AM）編碼了關鍵屬性，如封裝尺寸（2820）、顏色/晶片類型（C02001M）和系列標示（AM）。訂購時需指定所需的光通量、順向電壓和色度分級。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

主要應用是汽車照明。這包括室內照明（頂燈、閱讀燈、氛圍燈）、外部信號燈（中央高位煞車燈 - CHMSL），以及可能的一些輔助照明功能。其AEC-Q102認證和抗硫性（A1級）使其適用於嚴苛的引擎蓋下或車輛外部環境。

8.2 設計考量

驅動電路：恆流驅動器對於維持穩定的光輸出和防止熱失控至關重要。驅動器必須設計成能適應順向電壓分級範圍，並提供高達350 mA的足夠電流限制。

熱設計：有效的熱管理是不可妥協的。PCB應在LED散熱墊下方使用熱通孔，連接到大面積銅平面或外部散熱器，以最小化焊點溫度（Ts）的上升。務必參考順向電流降額曲線。

光學設計：120度視角提供了寬廣的覆蓋範圍。對於聚焦應用，將需要二次光學元件（透鏡、反射器）。機械圖提供了設計此類光學元件所需的尺寸。

靜電防護：雖然LED具有8 kV（HBM）的穩健ESD等級，但仍建議在組裝過程中採取標準的ESD處理預防措施。

9. 技術比較與差異化

與通用商業級LED相比，本系列的關鍵差異在於其汽車級可靠性認證（AEC-Q102）、明確的抗硫氣體測試（A1級）以及擴展的工作溫度範圍（-40°C至+125°C）。針對色彩和光通量的詳細分級結構提供了汽車應用所需的性能一致性水平，因為在單一組件中常使用多個LED。在緊湊封裝中結合良好的發光效率（200mA下80流明，考慮約0.6W輸入功率，相當於約133 lm/W）和寬視角，為空間和性能關鍵的設計提供了平衡的解決方案。

10. 常見問題 (FAQ)

10.1 MSL 2等級的意義是什麼？

MSL 2（濕度敏感等級2）表示封裝好的LED可以暴露在工廠車間環境條件下（

10.2 如何解讀兩個不同的熱阻值？

規格書列出了"實際"Rth JS為20-22 K/W，以及"電氣"Rth JS最大為16 K/W。"實際"值通常使用物理溫度感測器測量，被認為對於熱建模更為準確。"電氣"方法則使用對溫度敏感的順向電壓作為接面溫度的代理。為了進行保守的熱設計，建議使用較高的"實際"值（22 K/W），以確保足夠的安全邊際。

10.3 這些LED能否在不使用電流平衡的情況下並聯？

通常不建議在沒有額外措施的情況下直接並聯。由於順向電壓的自然變化（即使在同一個分級內），並聯的LED將不會均勻地分享電流。VF稍低的LED將汲取更多電流，可能導致過熱和加速劣化。為每個LED使用單獨的限流電阻或專用的多通道恆流驅動器，是驅動多個LED的首選方法。

11. 實務設計案例研究

情境：使用10顆2820-C02001M-AM LED設計一個汽車CHMSL（中央高位煞車燈）模組。

設計步驟：

1. 電氣設計：每顆LED目標工作電流：200 mA，以實現最佳效率和壽命。總電流：2.0A。選擇一個能夠提供2.0A的恆流LED驅動器IC，其輸入電壓範圍需涵蓋汽車電池系統（標稱9V-16V，考慮負載突降暫態）。如果使用單通道驅動器並將所有LED串聯，則選擇來自相同順向電壓分級（例如3032）的LED，以最小化電流不平衡。
2. 熱設計：估算總功耗：10顆LED * (3.0V * 0.2A) = 6.0W。使用保守的Rth JS值22 K/W，並假設目標最大接面溫度（Tj）為110°C（低於150°C最大值），計算所需的最大焊點溫度：Ts_max = Tj_max - (每顆LED功率 * Rth JS) = 110 - (0.6 * 22) = 96.8°C。PCB必須設計有散熱墊和足夠的銅面積/熱通孔，以在預期的環境條件下（例如，在炎熱的汽車後車廂內）將Ts維持在此值以下。
3. 光學/機械設計：120度視角對於CHMSL可能足夠，但可以添加反射器或透鏡以滿足特定的光度強度要求（例如，SAE標準）。機械圖提供了PCB佈局的佔位面積，以及設計支架或透鏡夾具的尺寸。
4. 元件選擇：訂購所有10顆LED時，應選擇相同的光通量分級（例如F8）和相同的色度分級（例如58M），以確保整個燈條的亮度和色彩均勻。

12. 工作原理簡介

此LED是一種螢光粉轉換白光LED。其核心是一個半導體晶片，通常由氮化銦鎵（InGaN）製成，當施加順向偏壓（電流流過）時會發射藍光。這藍光部分被沉積在晶片上或附近的摻鈰釔鋁石榴石（YAG:Ce）螢光粉塗層吸收。螢光粉吸收部分藍色光子，並重新發射以黃光區域為中心的寬廣光譜光線。剩餘未被吸收的藍光與發射的黃光結合，被人眼感知為白光。確切的白光色調（冷白、中性白、暖白）由藍光與黃光的比例決定，這由螢光粉的成分和厚度控制。

13. 技術趨勢

汽車LED照明的趨勢持續朝向更高的發光效率（每瓦更多流明），以實現更亮的燈光或更低的功耗和熱負載。同時，強烈驅動著改善顯色指數（CRI）和色彩一致性，特別是對於用戶體驗至關重要的室內氛圍照明。微型化持續發展，封裝變得更小，同時維持或增加光輸出。此外，整合是一個日益增長的趨勢，LED封裝開始整合驅動器IC、感測器或用於智慧照明系統的通訊介面。在汽車領域，強調可靠性以及對嚴苛環境（高溫、濕度、振動、化學暴露）的認證仍然至關重要。