PLCC-2 紅色LED規格書 - 120°視角 - 典型2.0V - 40mW - 汽車級別

1. 產品概覽

呢份文件詳細說明咗一款採用PLCC-2（塑膠引線晶片載體）封裝嘅高性能表面貼裝紅色LED嘅規格。呢款器件主要為咗滿足汽車電子嘅嚴苛環境而設計，結合咗高光輸出、寬視角同埋穩固嘅可靠性認證。

呢個元件嘅核心優勢包括佢符合離散光電器件嘅AEC-Q102標準，確保咗佢適用於汽車應用。佢嘅硫化物耐受性被評為A1級，能夠抵抗腐蝕性氣氛。此外，產品符合RoHS、REACH同埋無鹵素指令，符合全球環保同安全法規。佢嘅主要目標市場係汽車內外照明系統，包括但不限於儀錶板、指示燈，以及車內各種照明功能。

2. 深入技術參數分析

2.1 光度學與光學特性

LED嘅關鍵光度學性能係喺典型正向電流（I_F）為20mA嘅條件下定義嘅。典型發光強度（I_V）係1400毫坎德拉（mcd），根據分級選擇，指定範圍由最低900 mcd到最高2240 mcd不等。喺保持非常寬闊嘅120度視角（φ）嘅同時實現呢種高亮度，視角定義為發光強度下降到峰值一半嘅離軸角度。主波長（λ_d）位於紅色光譜範圍，由612 nm到627 nm，呢個決定咗發出光線嘅感知顏色。

2.2 電氣與熱參數

電氣特性圍繞住喺20mA時典型正向電壓（V_F）為2.00伏特，容許範圍介乎1.75V至2.75V之間。絕對最大額定值定義咗操作邊界：最大連續正向電流（I_F）為50 mA，最大功耗（P_d）為137 mW，以及對於≤ 10 µs嘅脈衝，浪湧電流（I_FM）能力為100 mA。呢款器件唔係為反向偏壓操作而設計嘅。

熱管理對於LED性能同壽命至關重要。由結點到焊點嘅熱阻係通過兩種方法指定嘅：實際測量（R_{th JS real}）典型值為120 K/W（最大160 K/W），同埋電氣測量（R_{th JS el}）典型值為100 K/W（最大120 K/W）。最大允許結溫（T_J）係125°C，操作溫度範圍（T_opr）由-40°C到+110°C。

3. 分級系統解說

為咗確保應用設計嘅一致性，LED會根據關鍵參數分級。咁樣可以讓設計師選擇符合其電路特定公差要求嘅元件。

3.1 發光強度分級

發光強度分為四個主要級別：V2（900-1120 mcd）、AA（1120-1400 mcd）、AB（1400-1800 mcd）同埋BA（1800-2240 mcd）。亦提供相應嘅光通量範圍以供參考，測量公差為±8%。

3.2 主波長分級

定義色點嘅主波長，以3納米為步長進行分級。級別標記為1215（612-615 nm）、1518（615-618 nm）、1821（618-621 nm）、2124（621-624 nm）同埋2427（624-627 nm），測量公差為±1 nm。

3.3 正向電壓分級

正向電壓分為四個級別，以協助驅動器設計同多LED陣列中嘅電流匹配：1720（1.75-2.00V）、2022（2.00-2.25V）、2225（2.25-2.50V）同埋2527（2.50-2.75V）。測量公差為±0.05V。

4. 性能曲線分析

規格書提供咗幾張對於理解LED喺唔同操作條件下行為至關重要嘅圖表。

4.1 IV曲線與相對強度

正向電流 vs. 正向電壓圖表顯示咗二極管典型嘅指數關係。相對發光強度 vs. 正向電流曲線表明，光輸出隨電流增加而超線性增加，之後可能會飽和，強調咗恆流驅動嘅重要性。

4.2 溫度依賴性

關鍵圖表說明咗LED對溫度嘅敏感性。相對發光強度 vs. 結溫曲線顯示，隨著溫度升高，光輸出會下降。相反，相對正向電壓 vs. 結溫圖表顯示負溫度係數，即V_F隨溫度升高而線性下降。呢個特性有時可以用於溫度感測。主波長偏移 vs. 結溫圖表表明，隨著溫度升高，波長會向長波長方向偏移（紅移）。

4.3 光譜分佈與降額

相對光譜分佈圖表確認咗單色紅光輸出，峰值喺~625 nm區域。正向電流降額曲線對於熱設計至關重要，顯示咗最大允許連續電流作為焊盤溫度嘅函數。例如，喺最高焊盤溫度110°C時，正向電流必須降額至34 mA。允許脈衝處理能力圖表定義咗唔同佔空比下脈衝電流嘅安全工作區域。

5. 機械、封裝與組裝資訊

5.1 機械尺寸與極性

呢個元件採用標準PLCC-2表面貼裝封裝。具體嘅機械圖紙（由章節參考暗示）會詳細說明長度、寬度、高度同引腳間距。料號中包含一個"R"表示反向極性配置；陰極通常由封裝上嘅凹口或標記角表示。設計師必須查閱詳細尺寸圖紙以獲取精確測量值同焊盤圖形。

5.2 焊盤設計與回流焊溫度曲線

提供咗推薦嘅焊盤佈局，以確保形成良好嘅焊點、熱釋放同機械穩定性。回流焊溫度曲線指定峰值溫度為260°C，持續30秒，呢個同標準無鉛（Pb-free）焊接製程一致。必須遵守呢個溫度曲線，以防止對LED封裝或晶片貼裝造成熱損壞。

5.3 包裝與處理注意事項

呢款器件嘅濕度敏感等級（MSL）為2。呢個意味住，喺需要喺回流焊前烘烤之前，元件可以喺≤ 30°C / 60%相對濕度下儲存長達一年。必須遵守標準嘅ESD（靜電放電）預防措施，因為器件額定為2 kV人體模型（HBM）。包裝資訊詳細說明咗用於自動組裝嘅捲帶同載帶規格。

6. 應用指南與設計考量

6.1 典型應用場景

呢款LED係專為汽車應用而設計嘅：
內飾照明：儀錶板背光、開關照明、氛圍燈同埋資訊娛樂系統指示燈。
外飾照明：中央高位煞車燈（CHMSL）、側標誌燈，以及其他受益於高亮度同寬視角嘅信號功能。
儀錶組：警告燈、提示指示燈同埋儀錶照明。

6.2 關鍵設計考量

電流驅動：務必使用恆流驅動器或限流電阻。典型操作點係20mA，但設計必須確保喺任何情況下電流都唔會超過絕對最大值50mA，並考慮溫度降額。
熱管理：熱阻路徑係通過焊盤。確保PCB有足夠嘅銅箔鋪設或散熱過孔來散熱，特別係喺高環境溫度或高電流下操作時。
ESD保護：喺處理同組裝過程中實施標準ESD控制措施。雖然額定為2kV HBM，但如果LED暴露於用戶可接觸嘅介面，PCB上可能需要額外保護。
光學設計：120度視角提供咗非常寬闊嘅光束。對於需要更聚焦光束嘅應用，將需要二次光學元件（透鏡）。

7. 訂購資訊與料號解碼

料號遵循特定結構：67-21R-UR0201H-AM.
67-21：產品系列。
R：反向極性。
UR：顏色代碼（紅色）。
020：測試電流（20 mA）。
1：引線框架類型。
H：亮度等級（高）。其他等級包括M（中）同L（低）。
AM：指定汽車應用級別。

訂購時，可能需要指定發光強度、波長同正向電壓嘅具體分級代碼，以獲得所需嘅性能特性。

8. 技術比較與差異化

同標準商用級PLCC-2 LED相比，呢款器件嘅關鍵區別在於佢嘅汽車級認證。AEC-Q102認證涉及針對溫度循環、濕度、高溫操作壽命以及其他汽車環境特定條件嘅嚴格壓力測試。硫化物耐受性（A1級）係汽車應用嘅另一個關鍵特性，喺汽車環境中，暴露於來自輪胎、燃料或大氣污染嘅含硫氣體可能會腐蝕鍍銀元件並導致故障。寬廣嘅操作溫度範圍（-40°C至+110°C）亦超過典型嘅商用規格。

9. 常見問題 (FAQ)

問：呢款LED嘅最小正向電流係幾多？
答：規格書指定最小正向電流為5 mA。降額圖表中唔建議喺低於呢個電流下操作。

問：我可唔可以用3.3V電源唔加電阻直接驅動呢款LED？
答：唔可以。典型V_F為2.0V，直接連接到3.3V會導致過大電流，很可能超過最大額定值並損壞LED。必須始終使用串聯限流電阻或恆流驅動器。

問：發光強度點樣隨溫度變化？
答：正如性能圖表所示，發光強度隨結溫升高而下降。喺最高結溫125°C時，相對發光強度明顯低於25°C時。熱設計對於保持亮度至關重要。

問："MSL: 2"對我嘅生產過程意味住乜嘢？
答：MSL 2意味住元件包裝喺帶有濕度指示卡嘅防潮袋中。一旦打開袋子，如果儲存喺≤ 30°C/60% RH條件下，必須喺1年內完成焊接。如果暴露於更高濕度或超過車間壽命，則需要喺回流焊前進行烘烤，以防止焊接過程中發生"爆米花"損壞。

10. 設計與使用案例分析

場景：設計一個高可靠性儀錶板警告指示燈。
設計師需要一個紅色嘅"引擎檢查"警告燈，要求從駕駛員多個位置都能清晰可見，喺車輛15年使用壽命內可靠操作，並且能夠喺極端氣候下正常工作。

元件選擇：選擇呢款符合AEC-Q102標準嘅LED，因為佢可靠性高、120°寬視角確保可見度，以及結構穩固。
電路設計：LED通過一個設定為20mA嘅恆流驅動器IC，由車輛嘅12V系統驅動。該驅動器提供針對汽車電氣系統中常見嘅負載突降瞬變同反向極性事件嘅保護。
熱設計：PCB設計包含一個連接到大面積銅平面嘅散熱焊盤，即使喺炎熱嘅車廂環境中，也能將焊盤溫度保持在遠低於110°C嘅水平。
光學設計：喺LED上方放置一個簡單嘅擴散透鏡，以柔化光點並美觀地將其整合到儀錶組面板中。
呢種方法利用咗LED嘅關鍵規格，創造出一個耐用、高性能且符合汽車標準嘅解決方案。

11. 工作原理簡介

呢款器件係一個發光二極管（LED），一種半導體p-n結二極管。當施加超過二極管閾值嘅正向電壓時，來自n型區域嘅電子會同p型區域嘅電洞喺有源層內復合。呢個復合過程以光子（光）嘅形式釋放能量。半導體嘅特定材料成分（對於紅色LED通常基於磷化鋁鎵銦 - AlGaInP）決定咗發射光嘅波長，從而決定顏色。PLCC-2封裝容納半導體晶片，通過引線框架提供電氣連接，並包含一個模製環氧樹脂透鏡，用於塑造光輸出並保護晶片。

12. 技術趨勢與發展

汽車LED照明嘅趨勢繼續朝向更高效率（每瓦更多流明）、更高功率密度同埋更大集成度發展。雖然呢個元件係一個離散器件，但多晶片封裝同集成驅動電子同光學器件嘅LED模組嘅使用正日益增加。此外，螢光粉技術同直接發光半導體嘅進步正喺擴大色域並改善內飾氛圍燈嘅顯色性。對更高可靠性、更長壽命以及喺更高引擎蓋溫度下（外飾應用）性能嘅需求，繼續推動汽車級LED嘅材料科學同封裝創新。

LED規格術語詳解

LED技術術語完整解釋

一、光電性能核心指標

術語	單位/表示	通俗解釋	點解重要
光效（Luminous Efficacy）	lm/W（流明/瓦）	每瓦電能發出嘅光通量，越高越慳電。	直接決定燈具嘅能效等級同電費成本。
光通量（Luminous Flux）	lm（流明）	光源發出嘅總光量，俗稱"光亮度"。	決定燈具夠唔夠光。
發光角度（Viewing Angle）	°（度），例如120°	光強降至一半時嘅角度，決定光束闊窄。	影響光照範圍同均勻度。
色溫（CCT）	K（開爾文），例如2700K/6500K	光嘅顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。	決定照明氣氛同適用場景。
顯色指數（CRI / Ra）	無單位，0–100	光源還原物體真實顏色嘅能力，Ra≥80為佳。	影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。
色容差（SDCM）	麥克亞當橢圓步數，例如"5-step"	顏色一致性嘅量化指標，步數越細顏色越一致。	保證同一批燈具顏色冇差異。
主波長（Dominant Wavelength）	nm（納米），例如620nm（紅）	彩色LED顏色對應嘅波長值。	決定紅、黃、綠等單色LED嘅色相。
光譜分佈（Spectral Distribution）	波長 vs. 強度曲線	顯示LED發出嘅光喺各波長嘅強度分佈。	影響顯色性同顏色品質。

二、電氣參數

術語	符號	通俗解釋	設計注意事項
順向電壓（Forward Voltage）	Vf	LED點亮所需嘅最小電壓，類似"啟動門檻"。	驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。
順向電流（Forward Current）	If	使LED正常發光嘅電流值。	常採用恆流驅動，電流決定亮度同壽命。
最大脈衝電流（Pulse Current）	Ifp	短時間內可承受嘅峰值電流，用於調光或閃光。	脈衝寬度同佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。
反向電壓（Reverse Voltage）	Vr	LED能承受嘅最大反向電壓，超過則可能擊穿。	電路中需防止反接或電壓衝擊。
熱阻（Thermal Resistance）	Rth（°C/W）	熱量從芯片傳到焊點嘅阻力，值越低散熱越好。	高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。
靜電放電耐受（ESD Immunity）	V（HBM），例如1000V	抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。	生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。

三、熱管理與可靠性

術語	關鍵指標	通俗解釋	影響
結溫（Junction Temperature）	Tj（°C）	LED芯片內部嘅實際工作溫度。	每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。
光衰（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嘅"使用壽命"。
流明維持率（Lumen Maintenance）	%（例如70%）	使用一段時間後剩餘亮度嘅百分比。	表徵長期使用後嘅亮度保持能力。
色漂移（Color Shift）	Δu′v′ 或麥克亞當橢圓	使用過程中顏色嘅變化程度。	影響照明場景嘅顏色一致性。
熱老化（Thermal Aging）	材料性能下降	因長期高溫導致嘅封裝材料劣化。	可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。

四、封裝與材料

術語	常見類型	通俗解釋	特點與應用
封裝類型	EMC、PPA、陶瓷	保護芯片並提供光學、熱學介面嘅外殼材料。	EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。
芯片結構	正裝、倒裝（Flip Chip）	芯片電極佈置方式。	倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。
螢光粉塗層	YAG、硅酸鹽、氮化物	覆蓋喺藍光芯片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。	唔同螢光粉影響光效、色溫同顯色性。
透鏡/光學設計	平面、微透鏡、全反射	封裝表面嘅光學結構，控制光線分佈。	決定發光角度同配光曲線。

五、質量控制與分檔

術語	分檔內容	通俗解釋	目的
光通量分檔	代碼例如 2G、2H	按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。	確保同一批產品亮度一致。
電壓分檔	代碼例如 6W、6X	按順向電壓範圍分組。	便於驅動電源匹配，提高系統效率。
色區分檔	5-step MacAdam橢圓	按顏色坐標分組，確保顏色落喺極細範圍內。	保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。
色溫分檔	2700K、3000K等	按色溫分組，每組有對應嘅坐標範圍。	滿足唔同場景嘅色溫需求。

六、測試與認證

術語	標準/測試	通俗解釋	意義
LM-80	流明維持測試	喺恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。	用於推算LED壽命（結合TM-21）。
TM-21	壽命推演標準	基於LM-80數據推算實際使用條件下嘅壽命。	提供科學嘅壽命預測。
IESNA標準	照明工程學會標準	涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。	行業公認嘅測試依據。
RoHS / REACH	環保認證	確保產品不含有害物質（例如鉛、汞）。	進入國際市場嘅准入條件。
ENERGY STAR / DLC	能效認證	針對照明產品嘅能效同性能認證。	常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。

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