目录
1. 产品概述
本文档详细阐述了一款采用PLCC-2（塑料引线芯片载体）封装的高性能表面贴装红光LED的规格。该器件主要针对严苛的汽车电子环境而设计，集高光输出、宽视角和可靠的认证于一体。
该元件的核心优势包括其符合针对分立光电器件的AEC-Q102标准，确保了其在汽车应用中的适用性。其抗硫等级为A1，能够耐受腐蚀性气氛。此外，产品符合RoHS、REACH及无卤指令，与全球环保及安全法规保持一致。其主要目标市场是汽车内外饰照明系统，包括但不限于仪表盘、指示灯以及车内各种照明功能。
2. 深度技术参数分析
2.1 光度学与光学特性
LED的关键光度学性能是在典型正向电流（IF）为20mA的条件下定义的。典型发光强度（IV）为1400毫坎德拉（mcd），根据分档选择，其指定范围从最小值900 mcd到最大值2240 mcd不等。在实现此高亮度的同时，器件保持了120度的极宽视角（φ），该视角定义为发光强度降至其峰值一半时的离轴角。主波长（λd）位于红光光谱范围，介于612 nm至627 nm之间，这决定了所发出光的感知颜色。
2.2 电气与热学参数
电气特性围绕20mA下的典型正向电压（VF）2.00伏特展开，允许范围在1.75V至2.75V之间。绝对最大额定值定义了工作边界：最大连续正向电流（IF）为50 mA，最大功耗（Pd）为137 mW，以及针对脉冲≤ 10 µs的100 mA浪涌电流（IFM）能力。该器件并非为反向偏压操作而设计。
热管理对于LED的性能和寿命至关重要。从结到焊点的热阻通过两种方法指定：实际测量值（Rth JS 实测）典型值为120 K/W（最大160 K/W），以及电气测量值（Rth JS 电测）典型值为100 K/W（最大120 K/W）。最大允许结温（TJ）为125°C，工作温度范围（Topr）为-40°C至+110°C。
3. 分档系统说明
为确保应用设计的一致性，LED根据关键参数被分选到不同的档位中。这使得设计人员能够为其电路选择满足特定容差要求的元件。
3.1 发光强度分档
发光强度分为四个主要档位：V2（900-1120 mcd）、AA（1120-1400 mcd）、AB（1400-1800 mcd）和BA（1800-2240 mcd）。同时提供了相应的光通量范围作为参考，测量容差为±8%。
3.2 主波长分档
决定色点的主波长以3纳米为步长进行分档。档位标记为1215（612-615 nm）、1518（615-618 nm）、1821（618-621 nm）、2124（621-624 nm）和2427（624-627 nm），测量容差为±1 nm。
3.3 正向电压分档
正向电压分为四个档位，以辅助驱动器设计及多LED阵列中的电流匹配：1720（1.75-2.00V）、2022（2.00-2.25V）、2225（2.25-2.50V）和2527（2.50-2.75V）。测量容差为±0.05V。
4. 性能曲线分析
规格书提供了几幅对于理解LED在不同工作条件下行为至关重要的图表。
4.1 IV曲线与相对强度
正向电流与正向电压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关系曲线表明，光输出随电流增加呈超线性增长，之后可能饱和，这强调了恒流驱动的重要性。
4.2 温度依赖性
关键图表说明了LED对温度的敏感性。相对发光强度与结温关系曲线显示，随着温度升高，光输出会下降。相反，相对正向电压与结温关系图则显示出负温度系数，即VF随温度升高线性下降。这一特性有时可用于温度传感。主波长漂移与结温关系图表明，随着温度升高，波长会向长波方向移动（红移）。
4.3 光谱分布与降额
相对光谱分布图证实了其单色红光输出，峰值在~625 nm区域。正向电流降额曲线对于热设计至关重要，它显示了最大允许连续电流与焊盘温度的函数关系。例如，在最高焊盘温度110°C时，正向电流必须降额至34 mA。允许脉冲处理能力图表定义了不同占空比下脉冲电流的安全工作区。
5. 机械、封装与组装信息
5.1 机械尺寸与极性
该元件采用标准的PLCC-2表面贴装封装。具体的机械图纸（由章节引用暗示）将详细说明长度、宽度、高度和引脚间距。料号中包含一个“R”表示反向极性配置；阴极通常由封装上的凹口或标记角指示。设计人员必须查阅详细的尺寸图纸以获取精确尺寸和焊盘布局。
5.2 焊盘设计与回流焊曲线
提供了推荐的焊盘布局，以确保形成良好的焊点、提供热缓解并保证机械稳定性。回流焊曲线规定峰值温度为260°C，持续30秒，这与标准的无铅焊接工艺一致。必须遵守此曲线，以防止对LED封装或芯片贴装造成热损伤。
5.3 包装与操作注意事项
该器件的潮湿敏感度等级（MSL）为2级。这意味着在需要进行回流焊前烘烤之前，该元件可在≤ 30°C / 60%相对湿度条件下储存长达一年。必须遵守标准的ESD（静电放电）预防措施，因为该器件的额定值为2 kV人体模型（HBM）。包装信息详细说明了用于自动组装的卷带和载带规格。
6. 应用指南与设计考量
6.1 典型应用场景
此LED专为汽车应用而设计：
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。
外饰照明：高位刹车灯（CHMSL）、侧标志灯以及其他得益于高亮度和宽视角的信号功能。
仪表组：警告灯、提示指示灯和仪表照明。
6.2 关键设计考量
- 电流驱动：务必使用恒流驱动器或限流电阻。典型工作点为20mA，但设计必须确保在任何条件下电流都不得超过50mA的绝对最大值，并考虑温度降额。
- 热管理：热阻路径通过焊盘。确保PCB有足够的铜箔铺地或散热过孔来散热，尤其是在高环境温度或高电流下工作时。
- ESD保护：在操作和组装过程中实施标准的ESD控制措施。虽然额定值为2kV HBM，但如果LED暴露于用户可接触的接口，PCB上可能需要额外的保护。
- 光学设计：120度视角提供了非常宽的光束。对于需要更聚焦光束的应用，需要次级光学元件（透镜）。
7. 订购信息与料号解析
料号遵循特定结构：67-21R-UR0201H-AM.
67-21：产品系列。
R：反向极性。
UR：颜色代码（红色）。
020：测试电流（20 mA）。
1：引线框架类型。
H：亮度等级（高）。其他等级包括M（中）和L（低）。
AM：指定为汽车应用等级。
订购时，可能需要指定发光强度、波长和正向电压的具体分档代码，以获得所需的性能特性。
8. 技术对比与差异化
与标准商用级PLCC-2 LED相比，该器件的关键差异化在于其汽车级认证。AEC-Q102认证涉及针对汽车环境特有的温度循环、湿度、高温工作寿命等条件的严格应力测试。抗硫等级（A1级）是汽车应用的另一个关键特性，因为暴露于来自轮胎、燃料或大气污染的含硫气体可能会腐蚀镀银元件并导致失效。其宽广的工作温度范围（-40°C至+110°C）也超过了典型的商业规格。
9. 常见问题解答 (FAQ)
问：此LED的最小正向电流是多少？
答：规格书规定最小正向电流为5 mA。降额图中不建议在此电流以下工作。
问：我可以用3.3V电源不接电阻驱动此LED吗？
答：不可以。其典型VF为2.0V，直接连接到3.3V会导致电流过大，很可能超过最大额定值并损坏LED。始终需要串联限流电阻或恒流驱动器。
问：发光强度如何随温度变化？
答：如性能曲线所示，发光强度随结温升高而降低。在最高结温125°C时，相对发光强度显著低于25°C时。热设计对于维持亮度至关重要。
问：“MSL: 2”对我的生产工艺意味着什么？
答：MSL 2意味着元件包装在带有湿度指示卡的防潮袋中。一旦打开袋子，如果在≤ 30°C/60% RH条件下储存，必须在1年内完成焊接。如果暴露于更高湿度或超过了车间寿命，则需要在回流焊前进行烘烤，以防止焊接过程中出现“爆米花”损伤。
10. 设计应用案例研究
场景：设计一个高可靠性仪表盘警告指示灯。
设计人员需要一个红色的“发动机检查”警告灯，要求从驾驶员多个位置都能清晰可见，在车辆15年使用寿命内可靠工作，并能在极端气候下正常运行。
元件选择：选择这款AEC-Q102认证的LED，因其可靠性高、120°宽视角确保可见性，且结构坚固。
电路设计：LED通过一个设置为20mA的恒流驱动IC，由车辆的12V系统驱动。该驱动器提供针对汽车电气系统中常见的负载突降瞬变和反极性事件的保护。
热设计：PCB设计包含连接到大面积铜平面的散热焊盘，即使在炎热车厢环境下也能将焊盘温度保持在远低于110°C的水平。
光学设计：在LED上方放置一个简单的漫射透镜，以柔化光点并将其美观地集成到仪表组面板中。
此方法充分利用了LED的关键规格，创建了一个符合汽车标准的耐用、高性能解决方案。
11. 工作原理简介
该器件是一种发光二极管（LED），是一种半导体p-n结二极管。当施加超过二极管阈值电压的正向电压时，来自n型区域的电子与来自p型区域的空穴在有源层内复合。此复合过程以光子（光）的形式释放能量。半导体的特定材料成分（对于红光LED通常基于磷化铝镓铟 - AlGaInP）决定了发射光的波长，从而决定了颜色。PLCC-2封装容纳半导体芯片，通过引线框架提供电气连接，并包含一个模塑环氧树脂透镜，用于塑形光输出并保护芯片。
12. 技术趋势与发展
汽车LED照明的发展趋势持续朝着更高效率（每瓦更多流明）、更高功率密度和更高集成度方向发展。虽然本组件是分立器件，但越来越多地采用多芯片封装以及集成驱动电子和光学的LED模块。此外，荧光粉技术和直接发射半导体的进步正在扩大色域并改善内饰氛围灯的显色性。对更高可靠性、更长寿命以及在更高温度引擎盖下（外饰应用）性能的需求，持续推动着车规级LED的材料科学和封装创新。
LED规格术语详解
LED技术术语完整解释
一、光电性能核心指标
| 术语 | 单位/表示 | 通俗解释 | 为什么重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦电能发出的光通量，越高越节能。 | 直接决定灯具的能效等级与电费成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源发出的总光量，俗称"亮度"。 | 决定灯具够不够亮。 |
| 发光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光强降至一半时的角度，决定光束宽窄。 | 影响光照范围与均匀度。 |
| 色温（CCT） | K（开尔文），如2700K/6500K | 光的颜色冷暖，低值偏黄/暖，高值偏白/冷。 | 决定照明氛围与适用场景。 |
| 显色指数（CRI / Ra） | 无单位，0–100 | 光源还原物体真实颜色的能力，Ra≥80为佳。 | 影响色彩真实性，用于商场、美术馆等高要求场所。 |
| 色容差（SDCM） | 麦克亚当椭圆步数，如"5-step" | 颜色一致性的量化指标，步数越小颜色越一致。 | 保证同一批灯具颜色无差异。 |
| 主波长（Dominant Wavelength） | nm（纳米），如620nm（红） | 彩色LED颜色对应的波长值。 | 决定红、黄、绿等单色LED的色相。 |
| 光谱分布（Spectral Distribution） | 波长 vs. 强度曲线 | 显示LED发出的光在各波长的强度分布。 | 影响显色性与颜色品质。 |
二、电气参数
| 术语 | 符号 | 通俗解释 | 设计注意事项 |
|---|---|---|---|
| 正向电压（Forward Voltage） | Vf | LED点亮所需的最小电压，类似"启动门槛"。 | 驱动电源电压需≥Vf，多个LED串联时电压累加。 |
| 正向电流（Forward Current） | If | 使LED正常发光的电流值。 | 常采用恒流驱动，电流决定亮度与寿命。 |
| 最大脉冲电流（Pulse Current） | Ifp | 短时间内可承受的峰值电流，用于调光或闪光。 | 脉冲宽度与占空比需严格控制，否则过热损坏。 |
| 反向电压（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向电压，超过则可能击穿。 | 电路中需防止反接或电压冲击。 |
| 热阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 热量从芯片传到焊点的阻力，值越低散热越好。 | 高热阻需更强散热设计，否则结温升高。 |
| 静电放电耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗静电打击能力，值越高越不易被静电损坏。 | 生产中需做好防静电措施，尤其高灵敏度LED。 |
三、热管理与可靠性
| 术语 | 关键指标 | 通俗解释 | 影响 |
|---|---|---|---|
| 结温（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED芯片内部的实际工作温度。 | 每降低10°C，寿命可能延长一倍；过高导致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小时） | 亮度降至初始值70%或80%所需时间。 | 直接定义LED的"使用寿命"。 |
| 流明维持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段时间后剩余亮度的百分比。 | 表征长期使用后的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麦克亚当椭圆 | 使用过程中颜色的变化程度。 | 影响照明场景的颜色一致性。 |
| 热老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因长期高温导致的封装材料劣化。 | 可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。 |
四、封装与材料
| 术语 | 常见类型 | 通俗解释 | 特点与应用 |
|---|---|---|---|
| 封装类型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。 | EMC耐热好、成本低；陶瓷散热优、寿命长。 |
| 芯片结构 | 正装、倒装（Flip Chip） | 芯片电极布置方式。 | 倒装散热更好、光效更高，适用于高功率。 |
| 荧光粉涂层 | YAG、硅酸盐、氮化物 | 覆盖在蓝光芯片上，部分转化为黄/红光，混合成白光。 | 不同荧光粉影响光效、色温与显色性。 |
| 透镜/光学设计 | 平面、微透镜、全反射 | 封装表面的光学结构，控制光线分布。 | 决定发光角度与配光曲线。 |
五、质量控制与分档
| 术语 | 分档内容 | 通俗解释 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分档 | 代码如 2G、2H | 按亮度高低分组，每组有最小/最大流明值。 | 确保同一批产品亮度一致。 |
| 电压分档 | 代码如 6W、6X | 按正向电压范围分组。 | 便于驱动电源匹配，提高系统效率。 |
| 色区分档 | 5-step MacAdam椭圆 | 按颜色坐标分组，确保颜色落在极小范围内。 | 保证颜色一致性，避免同一灯具内颜色不均。 |
| 色温分档 | 2700K、3000K等 | 按色温分组，每组有对应的坐标范围。 | 满足不同场景的色温需求。 |
六、测试与认证
| 术语 | 标准/测试 | 通俗解释 | 意义 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明维持测试 | 在恒温条件下长期点亮，记录亮度衰减数据。 | 用于推算LED寿命（结合TM-21）。 |
| TM-21 | 寿命推演标准 | 基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。 | 提供科学的寿命预测。 |
| IESNA标准 | 照明工程学会标准 | 涵盖光学、电气、热学测试方法。 | 行业公认的测试依据。 |
| RoHS / REACH | 环保认证 | 确保产品不含有害物质（如铅、汞）。 | 进入国际市场的准入条件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效认证 | 针对照明产品的能效与性能认证。 | 常用于政府采购、补贴项目，提升市场竞争力。 |