PLCC-2 封装超红发光二极管 0201H 规格书 - 封装尺寸 3.2x2.8x1.9mm - 电压 2.0V - 功率 40mW - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细介绍了采用 PLCC-2（塑料引线芯片载体）表面贴装封装的高亮度超红发光二极管的规格。该器件的核心设计重点是满足严苛的汽车内外饰环境对可靠性和性能的要求。在标准驱动电流 20mA 下，其典型发光强度为 800 毫坎德拉，并具备 120 度的宽广视角。

1.1 核心优势与目标市场

该 LED 的核心优势源于其汽车级认证和坚固的结构。它通过了 AEC-Q102 标准认证，确保了汽车电子元件的可靠性。其抗硫等级为 A1，可在含硫气体环境中有效防止腐蚀。符合 RoHS、REACH 和无卤指令，使其适用于环保法规严格的全球市场。主要目标市场是汽车照明，具体包括：

• 汽车内饰照明：仪表盘背光、开关照明、氛围灯以及信息娱乐系统指示灯。
• 汽车外饰照明：高位刹车灯、侧标志灯以及其他需要高可见度和可靠性的信号灯应用。

2. 深入技术参数分析

2.1 光度学与光学特性

关键光学参数定义了 LED 的光输出和颜色。在典型条件下（IF=20mA，Ts=25°C），发光强度的标称值为 800 mcd，根据生产分档，其最小值为 560 mcd，最大值为 1400 mcd。决定感知颜色的主波长范围在 627 nm 至 639 nm 之间，属于典型的超红光谱。120 度的宽视角确保了在广阔区域内的良好可见性，这对于信号应用至关重要。

2.2 电气特性

正向电压是电路设计的关键参数。在 20mA 电流下，典型正向电压为 2.00V，范围从 1.75V 到 2.75V。设计限流电路时必须考虑此差异，以确保光输出的一致性。连续工作的绝对最大正向电流为 50 mA，脉冲（≤10μs）下的浪涌电流能力为 100 mA。该器件不设计用于反向偏压工作。

2.3 热学特性

热管理对于 LED 的寿命和性能稳定性至关重要。从结到焊点的热阻给出了两个值："实际"测量值为 120 K/W（最大 160 K/W），"电气"测量值为 100 K/W（最大 120 K/W）。该参数表明热量从半导体结传递到 PCB 的效率，数值越低越好。最大允许结温为 125°C。工作温度范围为 -40°C 至 +110°C，适用于严酷的发动机舱或汽车外部环境。

3. 分档系统说明

由于制造差异，LED 会根据性能进行分档，这使得设计人员可以选择特性一致的器件。

3.1 发光强度分档

LED 根据其在典型测试电流下的光输出进行分组。分档范围从 U2（560-710 mcd）到 AA（1120-1400 mcd）。型号后缀 "H" 表示此器件属于"高"亮度档，通常对应 V1、V2 或 AA 组。

3.2 主波长分档

颜色（波长）以 3 纳米为步长进行分档，从 2730（627-630 nm）到 3639（636-639 nm）。这确保了在生产批次内颜色的一致性，对于外观均匀性要求高的应用至关重要。

3.3 正向电压分档

正向电压以大约 0.25V 为步长进行分档，从代码 1720（1.75-2.00V）到 2527（2.50-2.75V）。选择相同正向电压分档的 LED 可以简化电源设计，并确保在并联阵列中电流分布均匀。

4. 性能曲线分析

4.1 IV 曲线与相对光强

正向电流与正向电压的关系图显示了典型的二极管指数关系。相对发光强度与正向电流的曲线呈亚线性；将电流增加到 20mA 以上，光输出的增益会递减，同时产生更多热量。

4.2 温度依赖性

性能曲线清晰地显示了温度效应。相对发光强度与结温的关系曲线表明，光输出随温度升高而降低，这是 LED 的典型特性。相对正向电压与结温的关系具有负温度系数，意味着正向电压随温度升高而下降，这可用于温度传感。主波长也会随温度变化，如图所示，通常会向更长波长方向移动（红移）。

4.3 光谱分布与降额

相对光谱分布图显示在红色区域（约 630nm）有一个窄峰。正向电流降额曲线对设计至关重要：随着结温升高，最大允许连续电流会降低。例如，在最高工作结温 110°C 时，正向电流必须降额至约 34 mA。

5. 机械与封装信息

5.1 物理尺寸

该 LED 采用标准 PLCC-2 封装。机械图纸（第 7 节隐含）将显示关键尺寸，包括总长、宽、高、引脚间距以及容纳 LED 芯片的腔体尺寸。该封装专为自动化贴片组装而设计。

5.2 极性识别与焊盘设计

型号中的 "R" 表示反向极性。提供了推荐的焊接焊盘布局（第 8 节），以确保可靠的焊点以及与 PCB 的良好热连接。正确的极性方向至关重要，通常通过封装上的标记或不对称特征来指示。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

提供了推荐的回流焊温度曲线（第 9 节）。该 LED 可承受最高 260°C 的峰值焊接温度长达 30 秒，与标准的无铅焊料工艺兼容。遵循此温度曲线可防止塑料封装和内部引线键合受到热损伤。

6.2 使用注意事项

一般注意事项包括：避免在超出绝对最大额定值的情况下工作、使用适当的 ESD 处理程序（HBM 等级为 2kV）、确保器件存储在其规定的温度和湿度范围内（MSL 2）。

7. 包装与订购信息

7.1 包装规格

包装信息（第 10 节）详细说明了元件的供应方式，通常采用压纹载带和卷盘包装，适用于大批量组装。规定了卷盘尺寸、载带宽度和元件方向，以确保与标准自动化设备兼容。

7.2 型号命名系统

型号 67-21R-SR0201H-AM 的解码如下：67-21= 产品系列；R= 反向极性；SR= 超红颜色；020= 20mA 测试电流；1= 引线框架类型；H= 高亮度等级；AM= 汽车应用。

8. 应用设计建议

8.1 典型电路设计

为稳定工作，建议使用恒流驱动器而非简单的串联电阻，尤其是在电源电压（如 12V）可能大幅波动的汽车环境中。驱动器应根据所选分档的最大正向电压设计，将电流限制在所需值（如 20mA），以确保没有 LED 过驱动。

8.2 热管理考量

为保持性能和寿命，应确保有足够的 PCB 铜箔面积连接到 LED 的散热焊盘以散热。利用热阻和功耗计算预期的温升。将结温保持在远低于 125°C 最大值的水平，理想情况下低于 85°C 以延长寿命。

8.3 光学集成

120 度的视角对于需要聚焦光束或特定光型分布的应用，可能需要二次光学元件。超红颜色因其高视觉冲击力和符合法规要求，是刹车和警告信号的理想选择。

9. 技术对比与差异化

与标准商用级 LED 相比，此器件的关键差异化在于其AEC-Q102 认证和抗硫能力。这些通常在消费级器件中不进行测试或保证。其宽广的工作温度范围也超过了普通 LED。与更小的芯片级封装或更大的通孔设计相比，PLCC-2 封装在尺寸、可焊性和热性能之间取得了良好平衡。

10. 常见问题解答

问："实际"热阻和"电气"热阻有何区别？

答："实际"热阻使用物理温度传感器测量。"电气"热阻通过测量正向电压随功率的变化，利用 LED 固有的温度敏感参数计算得出。电气方法常用于规格制定。

问：我可以让此 LED 在 50mA 下连续工作吗？

答：虽然绝对最大额定值为 50mA，但在此电流下连续工作会产生大量热量。必须使用降额曲线和热计算来确保结温不超过 125°C。为实现可靠的长期运行，建议在典型 20mA 或更低的电流下驱动。

问：MSL 2 是什么意思？

答：湿度敏感等级 2。该元件在需要进行回流焊前，可在工厂环境（≤30°C/60% RH）中存储长达一年。

11. 设计案例研究示例

场景：设计一个需要高亮度和可靠性的高位刹车灯。

选型：选择此"H"档高亮度超红 LED，因其光强和汽车级可靠性。

电路：设计一个 LED 阵列，采用恒流降压驱动 IC，设置为每颗 LED 提供 20mA 电流。驱动输入处理车辆标称 12V 电压（并抑制负载突降瞬变）。

热管理：PCB 使用 2 盎司铜层，并在每颗 LED 焊盘下方设计有填充热过孔阵列，将热量扩散到更大的板面积，确保在最热环境条件下计算出的结温低于 90°C。

光学：在阵列上方放置带有特定棱镜图案的红色聚碳酸酯透镜，以满足刹车灯所需的光度分布要求。

12. 工作原理简介

LED 是一种半导体 p-n 结二极管。当施加正向电压时，来自 n 型区的电子和来自 p 型区的空穴在结的有源区复合。这种复合以光子形式释放能量。发射光的波长由所用半导体材料的带隙决定。PLCC 封装保护微小的半导体芯片，提供机械保护，包含反射杯以引导光线，并包含一个模塑环氧树脂透镜，该透镜也充当主要光学元件。

13. 技术趋势与背景

汽车照明的趋势是向更高效率、更高集成度和更智能的功能发展。虽然这是一个分立 LED，但其底层技术是基础。业界持续追求更高的发光效率，以降低能耗和热负荷。对于红光，AlInGaP 技术成熟且高效。小型化的趋势仍在继续，但 PLCC-2 封装因其在许多应用中性能、成本和可制造性的出色平衡而保持流行。将 LED 与驱动 IC 和传感器集成到模块化"光引擎"单元中是先进照明系统的一个增长趋势。