PLCC-2 白光LED規格書 - 3.5x2.75x1.1mm - 3.12V - 0.238W - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一系列採用PLCC-2（塑料引線晶片載體）表面貼裝封裝的白光發光二極管（LED）的完整技術規格。這些LED採用藍光LED晶片結合螢光粉塗層來產生白光。其設計用於需要可靠性能並兼容標準自動化組裝流程的通用照明及指示應用。

1.1 核心功能與優勢

此LED系列的主要優勢源於其封裝設計與性能特點：

• 封裝： 標準PLCC-2封裝確保與廣泛的SMT組裝線和焊接製程兼容。
• 視角： 具備極寬的120度（典型值）視角，提供均勻的光線分佈。
• 適合自動化生產： 以卷帶形式供應，適用於高速貼片組裝。
• 環保合規： 本產品符合RoHS標準，達到國際環保要求。
• 濕度處理： 濕度敏感等級（MSL）為第3級，須遵循包裝部分列明的特定處理程序。

1.2 目標應用與市場

此等LED適用於多種室內照明及指示用途。主要應用領域包括：

• 電子設備及控制面板上的光學狀態指示器。
• 室內資訊顯示屏同標誌牌嘅背光照明。
• 管狀燈應用中嘅一般照明。
• 需要白光嘅通用裝飾或功能性照明。

重要提示： 數據表明確指出此產品 唔適用於柔性燈帶應用設計師必須考慮 PLCC-2 封裝的機械剛性。

2. 深入技術參數分析

本節針對在 Ts=25°C 標準測試條件下量測到的 LED 關鍵性能參數，提供詳細且客觀的分析。

2.1 Electro-Optical Characteristics

下表總結了產品不同相關色溫 (CCT) 型號的關鍵性能指標。所有數值均在正向電流 (IF) 為 60mA 的條件下量測。

Table: Electrical & Optical Characteristics (Ts=25°C)

• 正向電壓 (VF): 範圍由 3.0V (最小) 至 3.4V (最大)，典型值為 3.12V。此參數對驅動電路設計至關重要，以確保電流調節得宜。
• 光通量 (Φ): 數值會因 CCT bin 而略有不同。大多數白光 bin (E40, E50, A57, E65) 的光通量為 26.5 lm (典型值)，範圍為 26-28 lm。暖白光 bin (E30) 的典型輸出略低，為 25.5 lm (範圍 24-28 lm)。
• 視角 (2θ1/2): 120 度 (典型值)。此定義了發光強度降至峰值一半時的角寬度。
• 顯色指數 (CRI): 最低為 80，典型值為 81.5。這表示其對一般照明具有良好的顯色品質。
• 熱阻 (RθJ-S): 55 °C/W (典型值)。此為半導體接面至焊點嘅熱流阻力，係散熱管理設計嘅關鍵參數。
• 反向電流 (IR): 反向電壓 (VR) 為 5V 時，最大為 10 µA。

2.2 絕對最大額定值

此等額定值定義咗壓力極限，超出此極限可能會對器件造成永久損壞。不保證喺此極限或超出此極限下操作。

• 功耗 (PD): 238 mW。轉換為熱同光嘅總電功率唔可以超過呢個數值。
• 順向電流 (IF): 70 mA (連續)。
• 峰值順向電流 (IFP): 140 mA。呢個只允許喺脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）。
• 逆向電壓 (VR): 5 V。超過呢個值可能會導致擊穿。
• 靜電放電 (ESD): 2000 V (人體模型)。雖然在此水平下良率超過90%，但在處理過程中仍需靜電放電保護。
• 溫度範圍：
  • 操作溫度 (TOPR)：-40°C 至 +85°C。
  • 儲存溫度 (TSTG)：-40°C 至 +100°C。
  • 接面溫度 (TJ)：110°C (最高)。必須計算實際操作時的接面溫度，並確保低於此限值。

3. 分級系統說明

LED會根據關鍵參數進行分級，以確保同一生產批次內的一致性。這讓設計師能夠選擇符合特定應用要求的元件。

3.1 正向電壓與光通量分檔

在 IF=60mA 條件下，LED 會根據正向電壓 (VF) 和光通量 (Φ) 進行分檔。

• 正向電壓分檔 (H1, H2, I1, I2)： 這些分別代表電壓範圍：3.0-3.1V、3.1-3.2V、3.2-3.3V 及 3.3-3.4V。
• 光通量分檔 (QIA)： 此分檔對應的光通量範圍為 26-28 流明。

3.2 相關色溫 (CCT) 分檔

白光係根據CIE 1931色度圖上嘅色度坐標嚟定義。數據表提供特定嘅分檔，每個分檔都有相應嘅坐標邊界（x1,y1 至 x4,y4），喺圖上形成一個四邊形。

• E30: 暖白光 (2780-3110K)
• E40: 中性白光 (3770-4330K)
• E50: 冷白光 (4660-5360K)
• A57: ANSI 冷白光 (5350-6050K)
• E65: 日光白 (6050-6950K)

色座標的典型量測公差為 ±0.005。

4. 性能曲線分析

圖形數據有助於了解裝置在不同條件下的行為表現。

4.1 正向電壓與正向電流 (IV曲線)

所提供嘅曲線顯示正向電壓 (VF) 同正向電流 (IF) 之間嘅關係。呢係一條典型二極管嘅非線性曲線。電壓隨電流增加，而斜率代表 LED 嘅動態電阻。設計師利用此曲線選擇合適嘅驅動電壓/電流，以達到所需亮度，同時保持在功率限制之內。

4.2 相對發光強度與正向電流

此曲線說明光輸出（相對強度）如何隨施加嘅正向電流而變化。通常，輸出會隨電流增加，但喺極高電流下，由於熱效應同效率下降，可能會出現飽和或效率降低。此圖對於確定最佳工作電流以實現效率同使用壽命至關重要。

5. 機械與封裝資料

5.1 封裝尺寸與圖紙

該 LED 採用 PLCC-2 封裝。關鍵尺寸（單位均為毫米，公差為 ±0.05mm，除非另有註明）包括：

• 總長度：3.50 mm
• 總寬度：2.75 毫米
• 總高度：1.10 毫米
• 引腳尺寸：具體焊盤寬度與間距詳見焊接圖案（圖 1-5）。

5.2 極性識別及焊接圖案

清晰的極性標記對正確安裝至關重要。陰極（C，負極）已在封裝上標明。數據手冊包含推薦的 PCB 設計焊接焊盤圖案（圖 1-5），以確保在回流焊過程中形成良好的焊點並提供機械穩定性。

6. 焊接及組裝指引

6.1 SMT 回流焊接說明

此LED適用於所有標準SMT組裝製程。然而，由於其MSL Level 3等級，必須採取特定預防措施：

• 濕度敏感度： 打開防潮密封袋後，若儲存於≤30°C/60% RH的環境中，必須在168小時（7天）內完成組裝。
• 烘烤： 若超出暴露時間，使用前必須烘烤元件以去除吸收的濕氣，防止迴流焊時出現「爆米花」裂紋。適用標準烘烤設定（例如，125°C下烘烤指定時間）。
• 迴流焊溫度曲線： 應採用標準無鉛（或有鉛）回流焊溫度曲線，其峰值溫度不得超過器件之最高額定值（請參閱封裝及結溫限制）。必須考慮印刷電路板及元件之熱質量。

6.2 一般操作注意事項

• 避免對LED透鏡及引腳施加機械應力。
• 在操作及組裝過程中，應採用防靜電安全措施。
• 請勿徒手觸摸透鏡，以免造成污染。
• 請存放於原裝防潮包裝內，直至準備使用。

7. 包裝及訂購資料

7.1 包裝規格

發光二極管採用業界標準包裝供應，以配合自動化組裝。

• 載帶： 載帶規格已列明，包括用以承載個別發光二極管的凹槽尺寸、間距及帶寬。
• 捲盤尺寸： 捲盤規格已列明，包括用以捲繞載帶的捲盤直徑及軸心尺寸。
• 標籤規格： 卷盤標籤格式通常包括零件編號、數量、批次代碼同日期代碼。

7.2 防潮包裝及紙箱

卷盤會密封喺防潮袋入面，袋內放有乾燥劑同濕度指示卡，以維持MSL等級。呢啲防潮袋之後會再裝入紙箱運送。

8. 應用設計考慮因素

8.1 驅動電路設計

考慮到正向電壓特性（VF 典型值3.12V，60mA時最大值3.4V），強烈建議使用恆流驅動器而非恆壓源。咁樣可以確保光輸出穩定，並保護LED免於熱失控。驅動器設計應將最大連續電流限制喺70mA。

8.2 熱管理

由於熱阻為55°C/W，有效的散熱設計至關重要，特別是在較高電流或較高環境溫度下操作時。PCB佈局應提供足夠的銅箔面積（散熱焊盤）連接至LED的焊接點以散熱。最高結溫（110°C）不可超過。實際結溫可使用以下公式估算：Tj = Ts + (RθJ-S * PD)，其中Ts為焊接點溫度，PD為功耗（VF * IF）。

8.3 光學設計

120度的視角令這些LED適合需要寬廣、漫射照明而非聚焦光束的應用。對於需要更定向光線的應用，則需使用二次光學元件（透鏡）。

9. 技術比較與差異化

雖然市場上存在許多PLCC-2白光LED，但此系列透過多項參數的組合突顯其差異：

• 平衡性能： It offers a good balance of luminous flux (26-28 lm), CRI (>80), and wide viewing angle at a standard 60mA drive current.
• 全面分檔： 詳細的電壓、光通量及多色溫分檔為設計師提供靈活性，以便為色彩及亮度要求嚴格的應用選擇合適元件。
• 清晰應用指引： 明確警告不可用於柔性燈帶，此乃關鍵區別，能防止因機械應力導致的現場故障。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 建議的操作電流是多少？

數據手冊以 IF=60mA 來表徵 LED，此為典型工作點。絕對最大連續電流為 70mA。為達至最佳壽命及效率，建議在 60mA 或以下操作。具體亮度要求應參考性能與電流曲線。

10.2 如何選擇正確的CCT bin？

根據應用所需嘅白光「顏色」——由較暖（偏黃）到較冷（偏藍）——選擇色溫分檔（E30、E40、E50、A57、E65）。色度座標分檔確保喺選定組別內嘅顏色一致性。

10.3 我可以用3.3V電源驅動這款LED嗎？

直接連接3.3V電源有風險。典型正向電壓係3.12V，但最高可達3.4V。3.3V電源可能無法穩定點亮所有元件，尤其係VF分檔較高嘅元件，導致亮度不一致。正確嘅解決方案係使用恆流驅動電路。

10.4 超出濕氣暴露時間會有甚麼後果？

如果超出MSL Level 3嘅暴露時限（168小時）而無進行適當烘烤，吸收嘅濕氣會喺高溫回流焊接過程中迅速汽化。呢種情況可能導致塑料封裝內部層狀分離或「爆米花」式裂痕，造成即時或潛在故障。

11. 實際設計與應用案例

案例：設計一個狀態指示燈面板
一位工程師正在設計一個需要多個明亮、均勻的白色狀態指示燈的控制面板。該面板在室溫的室內環境中運作。

• 元件選擇： 選擇此PLCC-2 LED是因為其廣闊視角（確保從不同角度均可見）、SMT兼容性（簡化組裝）以及良好的亮度。
• 電路設計： 設計了一個簡單的恆流電路，使用一個與穩壓器串聯的限流電阻。電阻值是根據電源電壓（例如5V）、目標電流（60mA）和預期最大VF（3.4V）計算得出：R = (Vsupply - VF_max) / IF = (5 - 3.4) / 0.06 ≈ 26.7Ω。選擇了一個27Ω的電阻。
• 熱管理： 由於面板在低工作週期和環境溫度下運作，且每個LED的功耗較低（約0.2W），標準的PCB銅箔鋪設已足夠散熱。經核實，接面溫度遠低於限制值。
• 結果： 最終產品具備可靠、亮度穩定一致的指示燈，適合大規模生產。

12. 工作原理

此白光LED基於螢光粉轉換原理運作。其核心組件是一個半導體晶片，當電流通過時會發出藍光（電致發光）。該藍光隨後照射到封裝內部的螢光粉材料層上。螢光粉吸收一部分藍光，並以較長波長的光（黃光、紅光）形式重新發射。剩餘的藍光與轉換後的黃/紅光相結合，被人眼感知為白光。螢光粉的具體混合比例決定了所發出白光的相關色溫（CCT）和顯色指數（CRI）。

13. 技術趨勢

SMD LED技術的總體趨勢，包括此類PLCC-2型器件，持續聚焦於以下幾個關鍵領域：

• 提升效率（lm/W）： 晶片設計、螢光粉效率和封裝結構的持續改進，旨在以相同的電輸入功率（瓦特）提供更高的光輸出（流明）。
• 提升色彩品質與一致性： 螢光粉技術的進步以及更嚴格的分檔流程，帶來更高的演色性指數值及更精準的色點控制，滿足高品質照明應用的需求。
• 增強可靠性與使用壽命： 對更佳封裝材料、晶片黏著方法及熱管理的研究，延長了操作壽命並維持光輸出隨時間的穩定性（流明維持率）。
• 微型化與集成化： 雖然PLCC-2仍是標準封裝，但為滿足空間受限的應用，業界趨勢正朝向更小的封裝尺寸及晶片級封裝發展，同時亦有集成多顆LED與驅動器的模組。

LED Specification Terminology

LED技術術語完整解說

光電性能

術語	單位/表示方式	簡易解說	為何重要
Luminous Efficacy	lm/W (流明每瓦)	每瓦電力所產生的光輸出，數值越高代表能源效益越高。	直接決定能源效益等級及電費成本。
光通量	lm (流明)	光源發出的總光量，俗稱「光亮度」。	決定光線係咪夠光。
視角	°（度），例如：120°	光強度降至一半時嘅角度，決定光束寬度。	影響照明範圍同均勻度。
CCT (Color Temperature)	K（开尔文），例如：2700K/6500K	光線的暖/冷調，數值越低越偏黃/暖，越高越偏白/冷。	決定照明氛圍及適用場景。
CRI / Ra	無單位，0–100	準確呈現物體顏色的能力，Ra≥80為良好。	影響顏色真實性，用於商場、博物館等高要求場所。
SDCM	MacAdam橢圓步階，例如「5步階」。	顏色一致性指標，步階數值越小代表顏色越一致。	確保同一批次LED的顏色均勻一致。
Dominant Wavelength	nm（納米），例如：620nm（紅色）	對應彩色LED顏色的波長。	決定紅、黃、綠單色LED的色調。
光譜分佈	波長與強度曲線	顯示不同波長上的強度分佈。	影響色彩還原同品質。

電氣參數

術語	Symbol	簡易解說	Design Considerations
Forward Voltage	Vf	啟動LED所需嘅最低電壓，類似「起始閾值」。	驅動器電壓必須≥Vf，串聯LED嘅電壓會累加。
Forward Current	If	LED正常運作時嘅電流值。	Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan.
最大脈衝電流	Ifp	可短時間承受的峰值電流，用於調光或閃爍。	Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage.
反向電壓	Vr	LED可承受嘅最大反向電壓，超過可能導致擊穿。	電路必須防止反接或電壓尖峰。
Thermal Resistance	Rth (°C/W)	熱量由晶片傳遞至焊點嘅阻力，數值越低越好。	熱阻高就需要更強嘅散熱能力。
抗靜電能力	V (HBM)，例如 1000V	承受靜電放電嘅能力，數值越高越唔易受損。	生產時需要採取防靜電措施，尤其係對於敏感嘅LED。

Thermal Management & Reliability

術語	關鍵指標	簡易解說	影響
Junction Temperature	Tj (°C)	LED晶片內部實際工作溫度。	每降低10°C，壽命可能倍增；過高會導致光衰、色偏。
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」。
光通維持率	% (例如：70%)	經過一段時間後所保持的亮度百分比。	表示長期使用下嘅亮度保持情況。
色偏移	Δu′v′ 或 MacAdam ellipse	使用期間顏色變化嘅程度。	影響照明場景中嘅顏色一致性。
Thermal Aging	材料劣化	因長期高溫而導致的劣化。	可能導致亮度下降、顏色變化或開路故障。

Packaging & Materials

術語	常見類型	簡易解說	Features & Applications
封裝類型	EMC, PPA, Ceramic	外殼材料保護晶片，提供光學/熱學介面。	EMC：耐熱性佳，成本低；Ceramic：散熱更好，壽命更長。
晶片結構	Front, Flip Chip	晶片電極排列。	倒裝晶片：散熱更佳，效能更高，適用於高功率。
熒光粉塗層	YAG, Silicate, Nitride	覆蓋藍光晶片，將部分轉換為黃/紅光，混合成白光。	不同熒光粉會影響效能、色溫及顯色指數。
透鏡/光學元件	平面、微透鏡、全內反射	控制光分佈嘅表面光學結構。	決定視角同光分佈曲線。

Quality Control & Binning

術語	分選內容	簡易解說	目的
光通量檔位	代碼，例如 2G, 2H	按亮度分組，每組有最小/最大流明值。	確保同一批次亮度均勻。
電壓檔位	代碼，例如 6W, 6X	按正向電壓範圍分組。	便於驅動器匹配，提升系統效率。
色度分檔	5階麥克亞當橢圓	按色座標分組，確保緊密範圍。	保證顏色一致性，避免燈具內顏色不均。
CCT Bin	2700K, 3000K 等。	按CCT分組，每組有相應的座標範圍。	滿足不同場景的CCT要求。

Testing & Certification

術語	標準/測試	簡易解說	重要性
LM-80	光通維持率測試	於恆溫下長期點亮，記錄亮度衰減。	用於估算LED壽命（配合TM-21）。
TM-21	壽命估算標準	根據LM-80數據估算實際條件下的壽命。	提供科學的壽命預測。
IESNA	Illuminating Engineering Society	涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。	業界認可的測試基準。
RoHS / REACH	環境認證	確保不含（鉛、汞等）有害物質。	國際市場准入要求。
ENERGY STAR / DLC	能源效益認證	照明產品能源效益與性能認證。	用於政府採購、補貼計劃，提升競爭力。