PLCC-4 红色LED规格书 - 封装尺寸3.5x2.8x1.9mm - 正向电压2.25V - 功耗112.5mW - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细阐述了一款采用PLCC-4（塑料引线芯片载体）封装的高性能表面贴装红色LED的规格参数。该器件主要针对严苛的汽车照明环境（包括内饰和外饰）而设计。其核心优势包括：在50mA标准驱动电流下，典型发光强度高达3550毫坎德拉（mcd）；拥有120度的宽广视角，确保出色的可视性；以及坚固的结构设计，满足关键的汽车和环保标准。

该LED通过了AEC-Q102标准认证，确保了作为汽车电子元件的可靠性。它还具备硫磺耐受性（A1级），能够抵抗腐蚀性大气环境，并符合RoHS、REACH和无卤素指令。这种高输出、高可靠性和合规性的结合，使其成为现代车辆照明系统的理想选择。

2. 深入技术参数分析

2.1 光度与电气特性

在典型条件（T_s=25°C， I_F=50mA）下测得的关键工作参数，定义了LED的性能范围：

• 正向电流（I_F）：推荐工作电流为50mA，绝对最大额定值为70mA。为确保正常工作，规定了5mA的最小电流。
• 发光强度（I_V）：典型值为3550 mcd，在50mA电流下，最小值为2240 mcd，最大值为5600 mcd。光通量测量的容差为±8%。
• 正向电压（V_F）：典型值为2.25V，在50mA电流下，范围从最小值1.75V到最大值2.75V，测量容差为±0.05V。
• 视角（2φ_½）：120度，容差为±5度。这是发光强度降至其轴向峰值一半时的全角。
• 主波长（λ_d）：对于这款红色LED，主波长范围在612nm至627nm之间，测量容差为±1nm。

2.2 热特性

热管理对于LED的性能和寿命至关重要。提供了两个热阻值：

• 实际热阻（R_{th JS real}）：典型值70 K/W，最大值95 K/W。这是从结到焊点的直接测量值。
• 电气热阻（R_{th JS el}）：典型值50 K/W，最大值67 K/W。这是一个用于特定计算模型的电气推导值。
• 结温（T_J）：最大允许结温为125°C。
• 工作温度（T_opr）：工作环境温度范围为-40°C至+110°C。

2.3 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致永久性损坏的应力极限。在任何条件下都不得超过。

• 功耗（P_d）：192 mW。
• 浪涌电流（I_FM）：对于脉宽≤10μs、占空比（D）为0.005的脉冲，允许100 mA。
• 反向电压（V_R）：本器件并非为反向偏压操作而设计。
• ESD敏感度（HBM）：2 kV，根据人体模型（R=1.5kΩ， C=100pF）测试。
• 焊接温度：可承受260°C回流焊接30秒。

3. 性能曲线分析

3.1 光谱与辐射特性

该相对光谱分布图显示LED主要在光谱的红色区域发光，中心位于其主波长附近。该典型辐射特性图说明了空间强度分布，证实了发光强度降至轴向峰值50%时的120度视角。

3.2 电流与电压及强度关系

该正向电流与正向电压关系（I-V）曲线展示了典型的二极管指数关系。在50mA时，电压约为2.25V。该相对发光强度与正向电流关系图显示光输出随电流增加而增加，但在较高电流下，由于热效应，可能变得非线性。

3.3 温度依赖性

多个图表详细说明了性能随温度的变化：

• 相对正向电压与结温关系：正向电压随结温升高而线性下降，这一特性可用于温度传感。
• 相对发光强度与结温关系：光输出随温度升高而降低。保持较低的结温对于维持稳定的亮度至关重要。
• 主波长漂移与结温关系：峰值发射波长随温度漂移，这对于颜色要求严格的应用非常重要。
• 正向电流降额曲线：这张关键图表显示，随着焊盘温度升高，必须降低最大允许正向电流。例如，在最高焊盘温度110°C时，电流必须降额至57mA。

3.4 脉冲操作

该允许脉冲处理能力图表定义了脉冲电流的安全工作区。它表明，对于非常短的脉冲宽度（t_p），根据占空比（D），允许更高的峰值电流（I_F）。

4. 分档系统说明

为确保生产一致性，LED根据关键参数被分选到不同的档位中。

4.1 发光强度分档

LED根据其在典型电流下测得的发光强度进行分组。档位范围从BB（2240-2800 mcd）到CB（3550-4500 mcd）。典型部件（3550 mcd）属于CA档（2800-3550 mcd）。提供了相应的流明光通量值以供参考。

4.2 主波长分档

主波长以3nm为步长进行分档，从1215（612-615nm）到2427（624-627nm）。这允许选择具有非常特定色点的LED。

4.3 正向电压分档

正向电压以0.25V为步长进行分档，从代码1720（1.75-2.00V）到2527（2.50-2.75V）。匹配V_F档位有助于设计平衡的并联LED串。

5. 机械与封装信息

5.1 机械尺寸

该LED采用标准的PLCC-4表面贴装封装。典型尺寸约为长3.5mm、宽2.8mm、高1.9mm（包括透镜）。详细的带公差尺寸图可在完整规格书的专用机械图纸部分找到。

5.2 极性识别

PLCC-4封装有一个切角或带缺口的角，用于指示阴极（负极）引脚。正确的方向对于电路工作至关重要。

5.3 推荐焊盘布局

推荐使用焊盘图形设计，以确保焊接可靠、散热良好以及在回流过程中对位准确。该图形通常包括四个电气引脚的焊盘和一个用于散热的中夹热焊盘。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊接温度曲线

该元件兼容标准的红外或对流回流焊接工艺。指定的温度曲线包括预热区、保温区、峰值温度不超过260°C持续30秒的回流区以及受控冷却区。遵循此曲线可防止热冲击并确保焊点完整性。

6.2 使用注意事项

• ESD防护：尽管额定值为2kV HBM，但在组装过程中仍应遵守标准的ESD处理预防措施。
• 电流限制：务必使用串联电阻或恒流驱动器将正向电流限制在所需值，切勿直接连接到电压源。
• 热设计：实施足够的PCB铜面积或散热措施，尤其是在高电流或高环境温度下工作时，以将结温保持在限值内。
• 清洁：使用兼容的清洁溶剂，避免损坏塑料封装或透镜。

7. 包装与订购信息

7.1 料号解码

料号67-41-UR050 1H-AM结构如下：
67-41：产品系列。
UR：颜色（红色）。
050：测试电流（50mA）。
1：引线框架类型（1=金）。
H：亮度等级（高）。
AM：指定为汽车应用。

7.2 标准包装

LED通常以载带和卷盘形式供应，以便与自动贴片组装设备兼容。标准卷盘数量为行业标准，例如每盘2000或4000片。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

• 汽车外部照明：日间行车灯（DRL）、侧标志灯、高位刹车灯（CHMSL）以及徽标或装饰件的内部照明。
• 汽车内部照明：仪表盘背光、开关照明、脚坑照明和氛围灯。
• 通用指示灯应用：工业设备、消费电子产品或需要高亮度和可靠性的标牌中的状态指示灯。

8.2 设计考量

• 驱动器选择：对于汽车应用，考虑能够处理负载突降、电池反接保护以及PWM调光（如果需要）的驱动器。
• 光学设计：宽广的视角可能需要二次光学元件（透镜、导光板）来为日间行车灯等特定应用塑形光束。
• 串联/并联配置：连接多个LED时，考虑并联串的电压分档，并确保驱动器能够提供所需的总电流和电压。

9. 技术对比与差异化

与标准的非汽车级PLCC-4 LED相比，本器件具有以下关键优势：

• 汽车级认证（AEC-Q102）：经过温度循环、湿度和工作寿命等严格应力测试，确保在严酷的汽车环境中的可靠性。
• 硫磺耐受性（A1级）：材料和结构能够抵抗含硫大气的腐蚀，这在某些地理区域很常见。
• 扩展温度范围：额定工作温度范围为-40°C至+110°C，超过了典型商业级LED的范围。
• 高发光强度：在50mA电流下，3550 mcd的典型输出高于许多标准红色PLCC-4 LED，在给定电流下提供更多光输出。

10. 常见问题解答（FAQ）

10.1 推荐工作电流是多少？

典型工作电流是50mA。它可以在5mA到绝对最大值70mA之间工作，但性能参数（强度、电压）是在50mA下指定的。如果在高环境温度下工作，请务必参考降额曲线。

10.2 如何计算串联电阻值？

使用欧姆定律：R = (V_电源- V_F) / I_F。对于12V汽车电源，使用50mA下典型的V_F值2.25V：R = (12V - 2.25V) / 0.05A = 195 欧姆。选择最接近的标准值（例如，200 欧姆），并确保电阻的额定功率足够（P = I²R = 0.5W）。

10.3 这款LED可以用于PWM调光吗？

可以，LED非常适合PWM调光。确保PWM频率足够高以避免可见闪烁（通常>200Hz）。驱动器必须能够在所选频率下切换所需电流。

10.4 为什么热管理很重要？

过高的结温会降低光输出（光衰）、缩短工作寿命，并可能导致主波长漂移。适当的散热措施可维持性能和可靠性。

11. 实际设计与使用案例

11.1 设计案例：汽车高位刹车灯（CHMSL）

对于需要高亮度和快速响应的高位刹车灯，可以将多个LED排列成一行。使用额定适用于汽车电压范围的恒流驱动器，可确保无论电池电压如何波动，亮度都保持一致。120度的宽广视角为车辆后方各个角度提供了极佳的可视性。AEC-Q102认证确保车灯在车辆整个生命周期内，在所有气候条件下都能可靠工作。

11.2 设计案例：工业状态指示面板

在工业控制面板中，这些LED可用作高亮度状态或故障指示灯。其硫磺耐受性使其适用于可能存在化学暴露的环境。PLCC-4封装允许在PCB上实现紧凑的表面贴装设计。设计人员可以选择特定的波长档位，以保持面板上所有指示灯颜色的一致性。

12. 工作原理简介

本器件是一种发光二极管（LED）。它基于半导体材料中的电致发光原理工作。当在p-n结上施加正向电压时，电子和空穴复合，以光子（光）的形式释放能量。所使用的特定半导体材料决定了发射光的颜色；在本例中，是产生主波长在612-627nm之间的红光的材料。塑料封装包含一个模压环氧树脂透镜，用于塑形光输出并提供环境保护。

13. 技术趋势

汽车和高可靠性LED的趋势持续朝着更高光效（每瓦电输入产生更多光输出）、改进热性能（允许在更小的封装中使用更高的驱动电流）以及增强颜色一致性和饱和度发展。同时，也专注于开发便于更好光学控制以及与二次光学元件集成的封装。小型化的驱动力持续存在，同时需要为最终设计者简化热管理的封装，例如带有裸露热焊盘或先进基板材料的封装。