PLCC-2 藍光 LED 規格書 - 65-11-UB0200L-AM - 車規等級 - 120° 視角 - 3.1V - 20mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

65-11-UB0200L-AM 是一款高可靠性的表面黏著 LED，主要設計用於嚴苛的汽車與工業應用。它採用 PLCC-2（塑膠引腳晶片載體）封裝，提供堅固且緊湊的外型，適合自動化組裝製程。此元件發射出典型主波長為 468 nm 的鮮明藍光。其核心優勢包括 120 度的寬廣視角，提供優異的光線擴散效果；通過嚴格的汽車元件 AEC-Q101 標準認證；並符合 RoHS 與 REACH 等環保指令。目標市場涵蓋汽車內裝照明系統、開關與控制面板背光，以及儀表板指示燈照明等，這些應用皆要求一致的性能與長期可靠性。

2. 深入技術參數分析

2.1 光電特性

關鍵性能指標定義於標準測試條件下，順向電流 (I_F) 為 20 mA。典型發光強度為 355 毫燭光 (mcd)，規格最小值為 224 mcd，最大值為 560 mcd，顯示了生產上的差異範圍。順向電壓 (V_F) 典型值為 3.1 伏特，範圍從 2.75V 到 3.75V。此參數對於驅動電路設計至關重要，以確保適當的電流調節。視角定義為光強降至峰值一半時的全角，為寬廣的 120 度，提供廣泛且均勻的照明。主波長中心約為 468 nm，定義了發射的特定藍色色調。

2.2 絕對最大額定值與電氣參數

這些額定值定義了可能導致永久損壞的操作極限。絕對最大連續順向電流為 30 mA，而元件可承受極短脈衝 (<10 μs) 下高達 300 mA 的突波電流。最大功耗為 112 mW。關鍵在於，此元件並非設計用於反向偏壓操作。接面溫度不得超過 125°C，操作環境溫度範圍為 -40°C 至 +110°C，證實其適用於嚴苛的汽車環境。它還具備強健的 8 kV ESD（靜電放電）防護等級（人體放電模型），提升了處理可靠性。

2.3 熱特性

熱管理對於 LED 的壽命與性能穩定性至關重要。規格書指定了兩個熱阻值：從接面到焊點的實際熱阻 (R_{th JS real}) 最大值為 120 K/W，而透過電氣方法導出的熱阻值 (R_{th JS el}) 為 95 K/W。此差異凸顯了量測技術的重要性。較低的熱阻表示從半導體接面到 PCB 的熱傳導效率更高，有助於維持較低的工作溫度，從而獲得更高的光輸出和更長的使用壽命。

3. 分級系統說明

生產過程會導致關鍵參數的自然變異。為了確保最終使用者的一致性，LED 會被分類到不同的分級中。

3.1 發光強度分級

發光強度被分類為詳細的英數字分級結構，範圍從 L1 (11.2-14 mcd) 到 GA (18000-22400 mcd)。典型值為 355 mcd 的 65-11-UB0200L-AM 元件屬於 T1 分級 (280-355 mcd)。設計師在下單時必須指定所需的分級或可接受範圍，以確保應用中達到預期的亮度水準。

3.2 主波長分級

同樣地，藍色色調透過波長分級來控制。分級由四位數代碼定義，代表以奈米為單位的最小波長。例如，分級 '6367' 涵蓋波長從 463 nm 到 467 nm。典型 468 nm 的元件會屬於 '6771' 分級 (467-471 nm) 或 '7175' 分級 (471-475 nm)。這確保了單一組件中多個 LED 的顏色一致性。

4. 性能曲線分析

提供的圖表深入展示了元件在各種條件下的行為。

4.1 IV 曲線與發光效率

順向電流對順向電壓圖顯示出典型的指數關係。相對發光強度對順向電流曲線表明，光輸出隨電流增加而增加，但隨著電流升高開始顯示飽和跡象，強調了需要適當的電流驅動而非電壓驅動。選擇 20 mA 的典型工作點是為了在效率與輸出之間取得良好平衡。

4.2 溫度依賴性

溫度特性對於實際性能至關重要。相對發光強度對接面溫度圖顯示，光輸出隨溫度升高而降低——這是 LED 的典型行為。相對順向電壓對接面溫度曲線顯示負溫度係數，即 V_F隨溫度上升而下降。這可用於某些監控電路中的接面溫度估算。波長偏移圖顯示主波長隨溫度升高而略有增加（紅移）。

4.3 光譜與輻射圖形

相對光譜分佈圖確認了單色藍光發射峰值約在 468 nm 附近，其他波長的發射極少。輻射圖形圖直觀地展示了 120 度的視角，顯示出類似朗伯分佈的圖形，這是此類封裝的常見特性，提供寬廣且均勻的照明。

4.4 降額與脈衝操作

順向電流降額曲線對於熱設計至關重要。它根據焊墊溫度 (T_S) 規定了最大允許連續電流。例如，在 T_S為 110°C 時，最大電流為 30 mA。允許脈衝處理能力圖表讓設計師能夠了解在不同工作週期和脈衝寬度下進行脈衝操作的安全電流水準，這對於多工或調光方案非常有用。

5. 機械與封裝資訊

PLCC-2 封裝是業界標準的表面黏著設計。機械圖（由機械尺寸章節參考暗示）通常會顯示頂視圖和側視圖，並標示關鍵尺寸，如總長、寬、高、引腳間距和焊墊位置。清晰的極性標識（通常是透過凹口、圓點或切角標示陰極）對於正確的 PCB 方向至關重要。此封裝設計與紅外線迴流焊接製程相容。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊溫度曲線

此元件額定最高迴流焊溫度為 260°C，最長持續 30 秒。建議的迴流焊曲線應包括預熱階段以逐漸升高溫度並活化助焊劑、均熱區以確保均勻加熱、短暫超過焊料液相線溫度的峰值區，以及受控的冷卻階段。遵循此曲線可防止熱衝擊並確保可靠的焊點。

6.2 建議焊墊佈局

規格書包含建議的焊墊佈局。此設計優化了焊錫圓角的形成，提供足夠的機械強度，並有助於將元件的散熱墊（如有）的熱量散發到 PCB 銅箔。遵循此佈局對於實現良好的焊接良率和長期可靠性至關重要。

6.3 使用注意事項

一般注意事項包括避免對 LED 透鏡施加機械應力、防止暴露於可能損壞塑膠的溶劑，以及在組裝過程中實施適當的 ESD 處理程序。元件應儲存在乾燥、受控的環境中，並在其指定的額定值範圍內使用。

7. 包裝與訂購資訊

包裝資訊章節詳細說明了 LED 的供應方式，通常是以適合自動取放機的捲帶包裝形式。關鍵細節包括捲盤尺寸、料袋間距以及捲帶內的元件方向。料號與訂購資訊章節解釋了產品編碼結構。編碼 '65-11-UB0200L-AM' 可能編碼了封裝類型 (PLCC-2)、顏色 (藍色)、亮度分級以及其他特定變體的資訊，從而實現精確規格指定。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

如所列，主要應用包括：
汽車內裝照明：用於閱讀燈、門板燈或氣氛燈。此處 AEC-Q101 認證是強制要求。
開關：用於按鈕或搖桿開關的背光，要求一致的顏色和亮度。
儀表板：用於儀表板圖標或指示燈的照明，受益於寬廣的視角。

8.2 設計考量

1. 電流驅動：始終使用恆流驅動器或與電壓源串聯的限流電阻來將 I_F設定為所需值（例如 20 mA）。
2. 熱設計：確保 PCB 有足夠的散熱設計，特別是在高環境溫度或接近最大電流下操作時。請使用降額曲線。
3. 光學設計：120° 的視角在某些應用中可能需要擴散片或導光板來實現特定的光束圖形，或隱藏單個 LED 光點。
4. ESD 防護：雖然 LED 具有內建 ESD 防護，但在 PCB 輸入線路上加入額外的防護措施是提升穩健性的良好做法。

9. 技術比較與差異化

與通用的 PLCC-2 藍光 LED 相比，65-11-UB0200L-AM 透過其車規等級認證 (AEC-Q101) 實現差異化。這涉及更嚴格的溫度循環、耐濕性以及在應力條件下的長期操作壽命測試。其指定的 8kV ESD 等級也高於許多商用級元件。詳細的分級結構以及包含大量特性圖表的完整規格書，為設計師提供了高可靠性應用所需的可預測性，這與規格極簡的廉價元件不同。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以用 3.3V 直接驅動這個 LED 嗎？
答：無法可靠驅動。典型的 V_F是 3.1V，但它可能高達 3.75V。3.3V 的電源可能無法克服最大 V_F，特別是在低溫下 V_F會增加時。請務必使用設定為 20mA 的限流電路。

問：實際熱阻與電氣熱阻有何不同？
答：實際熱阻 (R_{th JS real}) 是使用物理溫度感測器量測的。電氣熱阻 (R_{th JS el}) 是使用 LED 自身的順向電壓作為溫度敏感參數計算得出的。後者通常較低。為了進行保守的熱設計，請使用較高的（實際）值 120 K/W。

問：如何解讀發光強度分級代碼？
答：英數字代碼（例如 T1）對應於特定的毫燭光範圍。您在下單時必須指定所需的分級，以確保亮度均勻性。規格書提供了完整的轉換表。

問：這個 LED 適合戶外使用嗎？
答：其操作溫度範圍 (-40°C 至 +110°C) 表明它可以應對寬廣的環境溫度變化。然而，對於直接戶外暴露，需要考慮標準封裝未涵蓋的額外防護，例如防止透鏡紫外線劣化和濕氣侵入。

11. 實務設計案例研究

情境：設計汽車儀表板按鈕背光。
需求：在 4 個按鈕上實現均勻的藍色照明，由車輛 12V 系統供電，在 -30°C 至 85°C 的車廂溫度範圍內亮度穩定。
實作：
1. LED 選擇：使用四個 65-11-UB0200L-AM LED，全部來自相同的發光強度（例如 T1）和波長（例如 6771）分級。
2. 電路設計：將 LED 與限流電阻串聯。計算電阻值：R = (V_電源- 4 * V_F) / I_F。使用標稱 12V（車輛）、典型 V_F 3.1V 和 I_F 20mA：R = (12 - 12.4) / 0.02 = 負值。這顯示串聯 4 顆 LED 在 12V 下不可行。應使用 3 顆 LED 串聯，或者更常見的是，每顆 LED 搭配自己的電阻，由穩壓的 5V 或 3.3V 電源軌驅動。
3. 熱考量：在 85°C 環境溫度下，參考降額曲線。透過 PCB 佈局確保焊墊溫度得到管理。
4. 光學設計：在 LED 上方使用導光板或擴散膜，將來自四個獨立光源的光線混合成每個按鈕符號後方均勻的光區。

12. 工作原理簡介

發光二極體 (LED) 是一種透過電致發光發射光線的半導體元件。當順向電壓施加於 p-n 接面時，來自 n 型材料的電子在主動區與來自 p 型材料的電洞復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由所用半導體材料的能隙決定。對於藍光 LED，通常使用氮化銦鎵 (InGaN) 等材料。PLCC-2 封裝容納了微小的半導體晶片，透過兩個引腳提供電氣連接，並包含一個模製塑膠透鏡，用於塑造光輸出並保護晶片。

13. 技術趨勢

用於汽車和工業應用的 LED 趨勢持續朝向更高效率（每瓦更多流明）、在惡劣條件下更高的可靠性，以及更小的封裝尺寸以實現更密集和更靈活的設計。同時，越來越強調精確的顏色控制和更嚴格的分級，以滿足全彩顯示器和先進人機介面等應用的需求。此外，將控制電子元件（例如驅動器、溫度感測器）整合到 LED 封裝內是一個新興趨勢，簡化了最終使用者的系統設計。65-11-UB0200L-AM 代表了在這個不斷發展的領域中一個成熟、可靠的解決方案，為其目標市場平衡了性能、成本和經過驗證的可靠性。