PLCC-2 天蓝色LED规格书 - 封装尺寸3.2x2.8x1.9mm - 电压3.1V - 功率0.075W - 中文技术文档

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）表面贴装封装的高亮度天蓝色LED的规格。该器件专为严苛环境下的可靠性和性能而设计，具备120度宽视角，在10mA标准驱动电流下典型发光强度为200毫坎德拉（mcd）。其主要设计目标是汽车内饰应用，在这些应用中，稳定的色彩输出、耐用性以及符合行业标准至关重要。该LED通过了汽车级元件的AEC-Q101标准认证，并符合RoHS和REACH环保指令。

1.1 核心优势

• 高可靠性：通过AEC-Q101汽车应用认证，确保在严酷的温度和振动条件下性能稳定。
• 色彩一致性：严格控制的色度坐标（0.16, 0.08），确保不同生产批次间天蓝色外观均匀一致。
• 宽视角：120度发光模式，非常适合需要多角度可见性的区域照明和指示灯应用。
• 强大的ESD防护：8kV人体模型（HBM）ESD等级，增强了处理和组装的稳健性。
• 环保合规：符合RoHS和REACH要求，不含危险物质。

2. 深入技术参数分析

以下部分详细分解了LED的关键电气、光学和热特性。

2.1 光度与电气特性

下表列出了在标准测试条件下（T_s=25°C，I_F=10mA，除非另有说明）测量的关键参数的保证最小值、典型值和最大值。

• 正向电流（I_F）：推荐工作电流为10mA，绝对最大额定值为20mA。工作需要的最小电流为2mA。
• 发光强度（I_V）：典型输出为200 mcd，规定范围从112 mcd（最小值）到450 mcd（最大值）。实际输出经过分档，详见第4节。
• 正向电压（V_F）：典型值为3.1V，在10mA时范围为2.75V至3.75V。此参数的测量容差为±0.05V。
• 视角（2φ_1/2）：定义为强度降至其峰值一半时的全角。该LED标称视角为120度，容差为±5度。
• 色度坐标（CIE x, y）：典型色点为x=0.16，y=0.08，具有±0.005的严格容差，以确保色彩一致性。

2.2 热特性

有效的热管理对于LED的寿命和性能稳定性至关重要。

• 热阻（R_thJS）：提供了两个值：电气测量值为100 K/W，实际（测量）值为130 K/W。准确的热设计应使用较高的实际值。
• 功耗（P_d）：最大允许功耗为75 mW。
• 结温（T_J）：最大允许结温为125°C。
• 工作温度范围（T_opr）：该LED额定工作温度为-40°C至+110°C，适用于汽车环境。

3. 绝对最大额定值

超出这些限值的应力可能导致永久性损坏。该器件并非为反向电压工作而设计。

• 正向电流（I_F）：20 mA（直流）
• 浪涌电流（I_FM）：300 mA（t_p≤ 10μs，占空比0.005）
• 反向电压（V_R）：非反向工作设计
• 结温（T_J）：125°C
• 储存温度（T_stg）：-40°C至+110°C
• ESD敏感度（HBM）：8 kV
• 回流焊温度：峰值260°C，最长30秒

4. 性能曲线分析

规格书包含多个图表，说明了LED在不同条件下的行为。

4.1 光谱与辐射分布

该相对光谱分布图显示LED在蓝色波长区域发光，中心波长约为470-490nm，定义了其天蓝色。该典型辐射特性图直观地证实了类似朗伯体的发光模式，从而形成了120度的视角。

4.2 正向电流与正向电压关系（I-V曲线）

此图显示了典型的二极管指数关系。正向电压随电流增加而增加。设计人员利用此图来计算串联电阻值或驱动器要求，以达到所需的工作点（例如，在约3.1V下达到10mA）。

4.3 相对发光强度与正向电流关系

在0-20mA范围内，光输出与电流几乎呈线性关系。以高于10mA的电流驱动LED会按比例提高亮度，但也会增加功耗和结温，必须加以管理。

4.4 温度依赖性

两个关键图表说明了温度效应：

• 相对发光强度与结温关系：光输出随温度升高而降低。在最高结温125°C时，输出约为25°C时值的40-50%。
• 相对正向电压与结温关系：正向电压具有负温度系数，大约每摄氏度降低2mV。在某些应用中，这可用于结温监测。
• 色度漂移与结温关系：色度坐标（x, y）随温度略有偏移，但在工作范围内变化极小，如图中较小的Δ值所示。

4.5 降额与脉冲处理能力

该正向电流降额曲线要求在焊盘温度升高时降低最大允许连续正向电流。在最高环境/焊点温度110°C时，电流必须限制在20mA。该允许脉冲处理能力图显示，在低占空比下，对于非常短的脉冲宽度（≤10μs），可以施加更高的峰值电流（高达300mA），适用于多路复用或频闪应用。

5. 分档系统说明

为了管理生产差异，LED根据发光强度进行分档。

5.1 发光强度分档

该器件使用字母数字分档代码（例如R1、R2、S1）。每个分档涵盖以毫坎德拉（mcd）测量的特定最小到最大发光强度范围。对于本产品，可能的输出分档已高亮显示，范围从R1（112-140 mcd）到T2（355-450 mcd）。典型值200 mcd落在S1（180-224 mcd）或S2（224-280 mcd）分档内。设计人员应指定所需的分档，或准备接受高亮显示范围内的强度变化。

5.2 颜色分档

参考了标准的天蓝色分档结构，确保所有单元都落在色度图上指定的CIE（0.16, 0.08）±0.005容差框内。这种严格控制对于需要多个LED间颜色匹配的应用至关重要。

6. 机械与封装信息

6.1 封装尺寸

该LED采用标准PLCC-2表面贴装封装。关键尺寸包括主体尺寸约为3.2mm x 2.8mm，高度为1.9mm。应参考详细的机械图纸以获取精确的公差和焊盘图案设计。

6.2 极性识别

PLCC-2封装具有内置极性指示器，通常是阴极（-）侧的凹口或倒角。组装时正确的方向至关重要。

6.3 推荐焊盘布局

提供了焊盘图案建议，以确保可靠的焊接和适当的机械稳定性。遵循此封装尺寸对于在回流焊过程中形成良好的焊点并防止立碑现象至关重要。

7. 焊接与组装指南

7.1 回流焊温度曲线

该LED兼容标准的红外或对流回流焊工艺。指定的温度曲线包括峰值温度260°C，最长30秒。高于220°C的时间应加以控制。遵循此温度曲线可防止塑料封装和半导体芯片受到热损伤。

7.2 使用注意事项

• ESD处理：由于具有8kV HBM等级，在操作和组装过程中需采取标准ESD预防措施。
• 清洁：如果焊接后需要清洁，请使用不损坏塑料透镜的兼容溶剂。
• 电流限制：始终使用串联电阻或恒流驱动器操作LED，以防止超过最大正向电流，特别是考虑到V_F.

8. 包装与订购信息

LED以卷带形式供应，便于自动组装。使用标准卷带数量（例如，每卷2000或4000片）。部件号67-11-SB0100L-AM编码了关键属性：可能是封装（67）、颜色（SB代表天蓝色）和特定的性能分档。设计人员必须参考详细的订购信息，为其应用选择正确的发光强度分档。

9. 应用建议

9.1 典型应用场景

• 汽车内饰照明：仪表盘背光、开关照明、脚坑灯和环境氛围灯。AEC-Q101认证和宽温度范围使其成为理想选择。
• 消费电子：状态指示灯、需要蓝色指示灯的设备的按钮或面板背光。
• 工业指示灯：需要清晰明亮信号的机器上的面板灯或状态指示灯。

9.2 设计考量

• 热管理：使用实际热阻（130 K/W）进行计算。确保PCB提供足够的散热，尤其是在电流高于10mA或环境温度较高的情况下。必须遵循降额曲线。
• 电流驱动：为了获得稳定的光输出和长寿命，尽可能使用恒流驱动器而非简单的电阻，特别是在电源电压可能变化的汽车环境中。
• 光学设计：120度视角非常宽。对于聚焦照明，可能需要外部二次光学元件（透镜）。
• 分档选择：对于需要多个LED亮度均匀的应用，指定严格的发光强度分档或实施电子亮度校准。

10. 技术对比与差异化

与通用蓝色LED相比，该器件为专业应用提供了显著优势：

• 与非汽车级LED对比：AEC-Q101认证涉及热冲击、湿度和寿命的严格应力测试，这是标准商用LED所不经历的。
• 与更窄视角LED对比：与窄角器件相比，120度视角提供了出色的离轴可见性，减少了区域照明所需的LED数量。
• 与宽松颜色容差LED对比：严格的±0.005 CIE容差确保了色彩一致性，这在颜色不匹配肉眼可见的多LED阵列中至关重要。

11. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以连续以20mA驱动此LED吗？

答：可以，但前提是焊盘温度保持在25°C或以下（根据降额曲线）。在实际应用中，如果环境温度较高，则必须降低电流。在最高工作温度110°C时，电流不得超过20mA，这是绝对最大额定值。

问：对于12V电源，我应该使用多大的电阻值？

答：对于典型V_F在10mA时为3.1V：R = (12V - 3.1V) / 0.01A = 890欧姆。使用最接近的标准值（例如910欧姆），并确保电阻的额定功率足够：P = (12V-3.1V)*0.01A ≈ 0.089W（1/8W或1/4W电阻适用）。

问：温度如何影响亮度？

答：亮度随结温升高而降低。请参考“相对发光强度与结温关系”图。良好的热设计对于维持稳定的光输出至关重要。

问：此LED是否适用于汽车外部使用？

答：本规格书指定了“汽车内饰照明”应用。外部使用通常需要更高的防护等级（IP）、不同的颜色规格，并且往往需要不同的封装结构以承受天气、紫外线照射和更极端的温度。请咨询特定的外部级LED产品。

12. 实用设计案例研究

场景：设计一个带有5颗相同天蓝色LED的汽车档位选择器照明面板。

设计步骤：

1. 电气设计：假设来自车身控制模块的稳定5V电源轨。目标I_F= 10mA，以平衡亮度和寿命。计算串联电阻：R = (5V - 3.1V) / 0.01A = 190Ω。使用200Ω标准电阻。

2. 热分析：每颗LED功耗：P_d= V_F* I_F= 3.1V * 0.01A = 31mW。根据R_thJS=130 K/W，ΔT_J= 0.031W * 130 K/W ≈ 4°C（相对于焊点的温升）。如果面板PCB最高温度达到85°C，则T_J≈ 89°C，远低于125°C的限值。

3. 光学/机械：将LED放置在漫射亚克力面板后面。120度视角确保面板表面照明均匀，无暗斑。

4. 采购：指定所需的发光强度分档（例如S1或S2），以确保所有5颗LED亮度匹配。订购卷带包装以便自动组装。

13. 工作原理简介

这是一种半导体发光二极管（LED）。当施加超过其带隙电压（对于此蓝色LED约为3.1V）的正向电压时，电子和空穴在半导体芯片（通常基于InGaN材料以发出蓝光）的有源区复合。这种复合以光子（光）的形式释放能量。半导体层的特定成分决定了发射光的波长（颜色）。塑料PLCC封装保护芯片，提供机械保护，包含一个模压透镜将光输出塑造成120度模式，并容纳用于电气连接的引线框架。

14. 技术趋势

此类LED的发展是光电子领域更广泛趋势的一部分：

• 效率提升：持续的材料科学研究旨在提高蓝色及其他颜色LED的发光效率（流明每瓦），在相同光输出下降低功耗。
• 小型化：虽然PLCC-2是标准封装，但存在向更小的芯片级封装（CSP）发展的趋势，适用于高密度应用，尽管这通常以牺牲热性能和易处理性为代价。
• 可靠性增强：像AEC-Q101这样的标准不断发展，推动汽车和工业市场在更极端条件下的更长寿命和更佳性能。
• 集成解决方案：一个日益增长的趋势是将LED芯片、驱动IC和控制逻辑集成到单一的智能模块化封装中，从而简化最终用户的设计。