目錄
- 1. 產品概述
- 2. 深入技術參數分析
- 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 顏色分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 IV 曲線與相對光通量
- 4.2 溫度依存性
- 4.3 光譜分佈與輻射圖形
- 4.4 降額與脈衝處理能力
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 實體尺寸
- 5.2 建議焊墊佈局
- 5.3 極性辨識
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴焊溫度曲線
- 6.2 使用注意事項
- 6.3 儲存條件
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 包裝規格
- 7.2 料號與型號命名規則
- 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（基於技術參數）
- 11. 實務設計與使用範例
- 12. 工作原理簡介
- 13. 技術趨勢與發展
1. 產品概述
2820-PA1501M-AM 系列是一款高效能表面黏著 LED，主要為嚴苛的汽車照明應用所設計。它採用螢光粉轉換技術，以產生穩定的琥珀色光輸出。元件封裝於緊湊的 2.8mm x 2.0mm SMD 封裝中，在尺寸與光輸出之間取得平衡。其核心優勢包括符合嚴格的 AEC-Q102 汽車資格認證標準、高達 8KV (HBM) 的靜電放電 (ESD) 防護能力，以及遵循 RoHS、REACH 與無鹵素要求等環保法規。目標市場為汽車內外裝照明，其中可靠性、顏色一致性與惡劣條件下的性能表現至關重要。
2. 深入技術參數分析
2.1 光度與電氣特性
此 LED 的性能以 150 mA 的標準測試電流為基準進行表徵。典型光通量為 45 流明 (lm)，根據分級結構，最小值為 39 lm，最大值為 60 lm。在此電流下的順向電壓 (Vf) 典型值為 3.00 伏特，範圍介於 2.75V 至 3.5V 之間。此參數對於驅動器設計與熱管理至關重要。元件提供 120 度的寬廣視角，實現寬闊且均勻的光線分佈。色度座標以 CIE x=0.575 和 CIE y=0.418 為中心，定義其特定的琥珀色調。所有光度測量容差為 ±8%，順向電壓測量容差為 ±0.05V。
2.2 絕對最大額定值與熱特性
為確保長期可靠性，不得在超出其絕對最大額定值的條件下操作元件。最大連續順向電流為 350 mA，峰值突波電流 (tp ≤ 10 μs) 能力為 750 mA。最大功耗為 1225 mW。接面溫度 (Tj) 不得超過 150°C，操作溫度範圍為 -40°C 至 +125°C。提供兩個熱阻值：從接面到焊點的實際熱阻 (Rth JS real) 最大值為 22 K/W，而以電氣方法導出的數值 (Rth JS el) 最大值為 15 K/W。這些數值對於計算必要的散熱設計以確保操作時 Tj 維持在安全範圍內至關重要。
3. 分級系統說明
LED 會根據關鍵參數進行分級，以確保應用設計的一致性。
3.1 光通量分級
光通量分級標示為 F3、F4 和 F5。F3 級涵蓋 39 lm 至 45 lm 的光通量，F4 級涵蓋 45 lm 至 52 lm，F5 級則涵蓋 52 lm 至 60 lm。這讓設計師能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
電壓分級有助於在多 LED 陣列中匹配 LED 以實現電流均流。分級為 2730 (2.75V - 3.00V)、3032 (3.00V - 3.25V) 和 3235 (3.25V - 3.50V)。使用相同或相近電壓分級的 LED 可以最小化電流不平衡。
3.3 顏色分級
琥珀色被嚴格控制在兩個主要分級內：YA 和 YB。每個分級由 CIE 1931 色度圖上的一個四邊形區域定義。YA 和 YB 分級具有特定的座標邊界，確保發出的琥珀色落在視覺一致且可接受的範圍內。提供的典型座標 (x=0.575, y=0.418) 作為中心參考點。
4. 性能曲線分析
4.1 IV 曲線與相對光通量
順向電流 vs. 順向電壓圖顯示了 LED 典型的指數關係。在 150 mA 時，Vf 約為 3.0V。相對光通量 vs. 順向電流圖顯示光輸出隨電流增加呈次線性增長。雖然以更高電流驅動可獲得更多光，但也會產生更多熱量，影響效率與壽命。
4.2 溫度依存性
相對於接面溫度的性能圖表對汽車應用至關重要。相對光通量 vs. 接面溫度曲線顯示，光輸出隨著溫度升高而降低。在 125°C 時，相對光通量大約是 25°C 時數值的 70-80%。順向電壓具有負溫度係數，隨著溫度升高而線性下降。色度座標偏移圖顯示，隨著電流和溫度增加，變化極小，表明具有良好的顏色穩定性。
4.3 光譜分佈與輻射圖形
相對光譜分佈圖確認了螢光粉轉換光譜，這是琥珀色 LED 的典型特徵，具有寬廣的發射峰值。視角圖說明了類似朗伯分佈的發射圖形，其半峰全寬 (FWHM) 為 120°，證實了寬廣且均勻的光線分佈。
4.4 降額與脈衝處理能力
順向電流降額曲線規定了基於焊墊溫度 (Ts) 的最大允許連續電流。例如，在 Ts=125°C 時，最大 IF 為 350 mA。該曲線要求最小操作電流為 20 mA。允許脈衝處理能力圖定義了針對極短脈衝寬度 (tp) 和各種工作週期 (D) 所允許的峰值脈衝電流 (IFP)，這對於 PWM 調光或閃光應用非常有用。
5. 機械與封裝資訊
5.1 實體尺寸
LED 封裝尺寸為長 2.8mm，寬 2.0mm。機械圖提供了詳細的測量數據，包括總高度、透鏡幾何形狀和引腳尺寸。除非另有說明，所有公差均為 ±0.1mm。緊湊的尺寸便於高密度 PCB 佈局。
5.2 建議焊墊佈局
提供了焊墊圖案設計，以確保可靠的焊接和最佳的熱性能。該設計包括兩個電氣端子的焊墊和一個中央散熱焊墊。散熱焊墊對於將熱量從 LED 接面有效傳導至 PCB 至關重要。遵循此建議佈局有助於防止墓碑效應、提高焊點可靠性並最大化散熱效果。
5.3 極性辨識
陰極通常在元件上標記，如機械圖所示，通常透過封裝底部的凹口、圓點或綠色標記來表示。組裝時必須確保正確的極性方向，以防止元件損壞。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊溫度曲線
此 LED 額定最高焊接溫度為 260°C，持續 30 秒。應遵循詳細的迴焊溫度曲線，通常包括預熱、熱浸、迴焊（峰值溫度不超過 260°C）和冷卻階段。該曲線必須與 JEDEC 針對濕度敏感等級 (MSL) 2 元件的標準相容，這意味著如果元件在迴焊前暴露於環境條件超過其車間壽命，則必須進行烘烤。
6.2 使用注意事項
主要注意事項包括：避免對透鏡施加機械應力、防止光學表面污染、使用適當的 ESD 處理程序，並確保 PCB 和焊錫膏清潔以防止硫誘發腐蝕（此元件符合硫測試等級 A1）。
6.3 儲存條件
儲存溫度範圍為 -40°C 至 +125°C。對於長期儲存，如果包裝袋已打開且暴露時間超過 MSL 2 的車間壽命，元件應保存在其原始的防潮袋中並放入乾燥劑。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 包裝規格
LED 以捲帶包裝供應，便於自動化組裝。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。
7.2 料號與型號命名規則
料號 2820-PA1501M-AM 遵循邏輯結構："2820" 表示封裝尺寸，"PA" 可能代表螢光粉轉換琥珀色，"150" 可能指額定測試電流（單位 mA），"1M" 可能表示特定的光通量/顏色分級或版本，而 "AM" 確認琥珀色。訂購資訊允許選擇特定的光通量 (F3/F4/F5) 和順向電壓 (2730/3032/3235) 分級，以滿足精確的應用需求。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
主要應用是汽車照明。這包括內部應用，例如儀表板背光、開關指示燈和氛圍照明。外部應用包括側邊標誌燈、方向燈指示器（取決於當地法規和所需的光強度），以及當用於燈組或搭配適當光學元件時，可作為日間行車燈 (DRL)。
8.2 設計考量
設計師必須考慮以下幾個因素：熱管理：使用熱阻值和降額曲線來設計足夠的 PCB 散熱片（銅箔鋪設），並可考慮在高功率或高環境溫度應用中使用金屬核心 PCB (MCPCB)。電流驅動：使用恆流驅動器以獲得穩定的光輸出。驅動器設計應能適應順向電壓的分級範圍。光學：120° 的視角可能需要二次光學元件（透鏡、導光板）來實現特定應用所需的配光圖形。PCB 佈局：嚴格遵循建議的焊墊設計，特別是散熱焊墊的連接，應將其連接到一個大的銅區域，並使用多個導通孔連接到內層或底層以利散熱。
9. 技術比較與差異化
與標準商用級 LED 相比，2820-PA1501M-AM 系列透過其車規級認證 (AEC-Q102) 實現差異化。這涉及更嚴格的溫度循環、耐濕性、高溫操作壽命 (HTOL) 及其他應力測試。8KV 的 ESD 等級高於典型的商用元件。其抗硫性（A1 級）是在大氣中硫可能腐蝕鍍銀元件的汽車和工業環境中的關鍵優勢。相對較小的 2820 封裝提供相對較高的光通量輸出（典型值 45 lm），提供了良好的發光效率和設計靈活性。
10. 常見問題（基於技術參數）
問：我可以連續以 350 mA 驅動這顆 LED 嗎？
答：根據降額曲線，只有在焊墊溫度 (Ts) 等於或低於 25°C 時，您才能以 350 mA 驅動。在實際應用中，若 Ts 較高，則最大允許連續電流將會更低。請務必參考降額曲線。
問：Rth JS real 和 Rth JS el 有什麼區別？
答：Rth JS real 是使用溫度敏感參數（如順向電壓）測量的，代表實際的熱路徑。Rth JS el 是從電氣參數計算得出的，通常較低。為了進行保守的熱設計，請使用較高的 Rth JS real 值（最大值 22 K/W）。
問：如何選擇正確的分級？
答：對於需要一致亮度的應用，請指定嚴格的光通量分級（例如 F4）。對於電流均流至關重要的陣列，請指定嚴格的順向電壓分級。對於顏色要求嚴格的應用，請指定顏色分級（YA 或 YB）。
問：這顆 LED 適合 PWM 調光嗎？
答：是的，脈衝處理能力圖顯示它可以在低工作週期下處理高峰值電流。請確保脈衝寬度和頻率在指定限制內，以避免過熱。
11. 實務設計與使用範例
範例 1：汽車內裝氛圍照明燈條：設計在軟性 PCB 上使用 20 顆串聯的 LED。設計師選擇 F4 光通量分級以確保亮度一致，並選擇 3032 電壓分級以獲得良好的匹配度。使用提供 150 mA 的恆流驅動器。軟性 PCB 附著在金屬機殼上以利散熱，使 Ts 保持在 80°C 以下，根據降額曲線，這允許安全的操作電流。
範例 2：外部側邊標誌燈：設計使用 3 顆 LED。由於引擎蓋下的環境溫度較高，設計師使用金屬核心 PCB (MCPCB)。使用 Rth JS real = 22 K/W 和預期的環境溫度進行熱模擬，以確保 Tj 保持在 125°C 以下。寬廣的 120° 視角消除了對二次擴散透鏡的需求，簡化了外殼設計。
12. 工作原理簡介
此 LED 為螢光粉轉換型。核心半導體晶片發出短波長的光（通常為藍光或近紫外光）。這道光被沉積在晶片上或周圍的一層螢光粉材料吸收。然後，螢光粉以更長的波長重新發射光。通過仔細選擇螢光粉成分，來自晶片和螢光粉的組合光被感知為琥珀色。與直接發射的有色 LED（如用於琥珀色/紅色的 AlInGaP）相比，這種方法可以精確控制色點，並且通常提供更好的穩定性和一致性。表面黏著封裝整合了晶片、螢光粉以及一個模製的矽膠或環氧樹脂透鏡，該透鏡塑造光輸出並提供環境保護。
13. 技術趨勢與發展
汽車 LED 照明的趨勢是朝向更高效率（每瓦更多流明）、更高功率密度（更小封裝發出更多光）以及在極端條件下更高的可靠性。螢光粉技術持續進步，提供更高的轉換效率以及隨溫度和時間變化更好的顏色穩定性。封裝技術不斷發展以改善熱性能，允許更高的驅動電流而不影響壽命。此外，將驅動電子和多個 LED 晶片整合到單一模組中是一個日益增長的趨勢。遵循 AEC-Q102 等標準和特定的抗硫測試，反映了業界在嚴苛汽車環境中對量化且保證可靠性的推動。
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。 |