PLCC-2 冷白光 LED 規格書 - 120度視角 - 典型3.1V - 20mA

1. 產品概述

本文件詳述一款採用 PLCC-2（塑膠引腳晶片載體）封裝的高亮度表面黏著 LED 元件規格。此元件主要針對嚴苛的汽車內裝環境設計，能在寬廣的溫度範圍內提供可靠的性能。其核心優勢在於結合了發光輸出、寬廣視角以及符合車規級可靠性標準的堅固結構。

此 LED 發出冷白光，其典型 CIE 1931 色度座標為 (0.3, 0.3)。主要應用於狹小空間內需要均勻、明亮照明的場合，例如儀表板背光、開關照明及指示燈群。符合 AEC-Q102、RoHS 及 REACH 規範，突顯其適用於對品質與環保要求嚴格的現代電子組裝。

2. 技術參數深入解析

2.1 光度與電氣特性

關鍵操作參數定義於標準測試電流 20mA 下。典型發光強度為 1800 毫燭光 (mcd)，最低保證值為 1400 mcd，最高可達 3550 mcd（視生產分級而定）。順向電壓 (V_F) 典型值為 3.1V，範圍從最低 2.5V 到最高 3.75V。此參數對於電路設計中計算限流電阻值至關重要。

本元件具備極寬的 120 度視角，定義為發光強度降至其軸向峰值一半時的全角。這確保了均勻的光線分佈，對於面板和開關照明至關重要。

2.2 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致永久損壞的應力極限。絕對最大連續順向電流為 30 mA。元件可承受高達 250 mA 的短暫電流突波，條件是脈衝 ≤ 10 µs 且工作週期極低 (0.005)。接面溫度不得超過 125°C。操作與儲存溫度範圍指定為 -40°C 至 +110°C，證實其車規級的穩健性。靜電放電 (ESD) 防護等級為 8 kV（人體放電模型）。

2.3 熱特性

熱管理對於 LED 壽命與性能穩定性至關重要。從接面到焊點的熱阻以兩種方式指定：實際熱阻 (R_{th JS real}) 為 130 K/W，以及電氣熱阻 (R_{th JS el}) 為 100 K/W。此參數表示熱量從半導體接面導出的效率。如降額曲線所示，需要適當的 PCB 佈局與足夠的散熱設計，以將焊墊溫度維持在安全限度內。

3. 性能曲線分析

3.1 順向電流 vs. 電壓 (I-V 曲線)

提供的圖表顯示了在 25°C 下順向電流與順向電壓的關係。曲線呈非線性，為二極體的典型特性。在額定 20mA 時，電壓約為 3.1V。設計人員必須使用此曲線來確保驅動電路提供穩定的電流（而非電壓），以實現一致的光輸出。

3.2 光學輸出 vs. 電流與溫度

相對發光強度隨順向電流增加而增加，但呈現次線性關係，強調了電流控制的必要性。更重要的是，顯示相對發光強度與接面溫度的圖表顯示了負溫度係數。隨著接面溫度升高，光輸出會降低。在最高接面溫度 125°C 時，輸出可能僅為 25°C 時值的 40-50% 左右。在熱設計中必須考慮此熱淬滅效應。

3.3 色度穩定性

圖表描繪了 CIE x 和 y 座標隨順向電流和接面溫度的偏移。雖然存在偏移，但相對較小（溫度約 ±0.01，電流偏移更小），表明在不同操作條件下具有良好的色彩穩定性，這對於色彩一致性重要的應用至關重要。

3.4 光譜分佈與輻射圖形

相對光譜分佈曲線顯示在藍色波長區域有一個峰值，這是螢光粉轉換白光 LED 的特徵，並在螢光粉產生的黃/綠區域有一個寬闊的次峰值。輻射圖形圖確認了類似朗伯分佈的發光輪廓，從而實現了寬廣的 120° 視角。

4. 分級系統說明

本產品提供經過分類的性能組別，或稱分級，以確保生產批次內的一致性。

4.1 發光強度分級

定義了全面的分級結構，範圍從低輸出分級（例如 L1: 11.2-14 mcd）到極高輸出分級（例如 GA: 18000-22400 mcd）。針對此特定料號 (67-11-C70200H-AM)，標示的標準輸出分級為 "AB"，對應的發光強度範圍為 1400 至 1800 mcd。這讓設計師能為其應用選擇合適的亮度等級。

4.2 顏色分級

規格書參考了標準白光顏色分級結構圖表（提供的摘錄中未完全詳述）。通常，此類圖表會在色度圖上繪製定義的四邊形或區域內的 CIE x 和 y 座標。LED 根據其顏色座標落在該區域內的位置進行分級，確保嚴格的顏色容差，如特性章節所述，通常在 ±0.005 以內。

5. 機械與封裝資訊

5.1 實體尺寸

元件採用標準 PLCC-2 表面黏著封裝。機械圖（目錄中提及）將指定精確的長度、寬度、高度、引腳間距及公差。此資訊對於 PCB 焊墊設計及確保組裝中的正確配合至關重要。

5.2 建議焊墊佈局

專屬章節提供了 PCB 的建議焊墊圖形（焊墊幾何形狀）。遵循此指南對於實現可靠的焊點、迴流焊期間的正確自對位以及從元件到 PCB 的有效熱傳導至關重要。

5.3 極性識別

PLCC-2 封裝通常有一個標記的角落或倒角來指示陰極（負極）引腳。在放置元件時必須確保正確的極性方向，以使元件正常工作。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊溫度曲線

規格書規定了最高焊接溫度為 260°C，持續 30 秒。這是指在標準迴流焊過程中，在焊點測得的峰值溫度。應遵循包含預熱、均熱、迴流和冷卻階段的典型迴流焊溫度曲線，確保元件引腳處的溫度不超過此限制，以防止塑膠封裝或內部晶片黏著損壞。

6.2 使用注意事項

一般操作注意事項包括在組裝過程中採用防靜電措施、避免對透鏡施加機械應力，以及防止光學表面污染。本元件不設計用於反向電壓操作。

6.3 儲存條件

儲存溫度範圍為 -40°C 至 +110°C。此外，濕度敏感等級 (MSL) 評定為 Level 2。這意味著元件可在乾燥環境（通常為<60% 相對濕度）下儲存長達一年。如果防潮袋被打開或超過期限，零件在進行迴流焊前必須進行烘烤，以防止爆米花現象（因蒸氣壓力導致封裝破裂）。

7. 應用建議

7.1 典型應用電路

最常見的驅動方法是恆流源或從電壓軌串聯一個簡單的電阻。電阻值計算為 R = (V_supply- V_F) / I_F。使用典型的 V_F值 3.1V 和 20mA 目標電流，搭配 5V 電源，電阻值為 (5V - 3.1V) / 0.02A = 95 歐姆。應選擇額定功率至少為 (5V-3.1V)*0.02A = 0.038W 的電阻，並選用更高功率（例如 1/8W 或 1/4W）以確保安全餘量。

7.2 設計考量

熱管理：使用順向電流降額曲線。對於在高環境溫度下連續運作，必須降低電流以保持焊點溫度低於 110°C（此時最大電流為 30mA）。需要在焊墊下方及周圍有足夠的銅箔面積來散熱。
電流控制：始終使用受控電流驅動 LED，而非固定電壓，以確保穩定的光輸出並防止熱失控。
光學設計：寬廣的 120° 光束適合漫射照明。如需聚焦光線，則需要二次光學元件（透鏡）。
ESD 防護：雖然元件具有 8kV HBM 防護，但在汽車環境中為敏感線路加入額外的暫態電壓抑制是良好的做法。

8. 技術比較與差異化

與通用型 PLCC-2 LED 相比，此元件的關鍵差異在於其AEC-Q102 認證以及擴展的操作溫度範圍 (-40°C 至 +110°C)。這些並非商用級 LED 的典型特性，且對於汽車認證至關重要。指定的 ESD 等級 (8kV) 也高於許多標準零件。詳細的分級結構為製造商提供了可預測的性能，這對於一致性至關重要的大規模生產極為關鍵。

9. 常見問題 (FAQ)

問：典型與最大額定值有何不同？

答：典型值是在標準條件下的預期平均值。最大（或最小）值是保證的極限；根據規格書規範，所有元件都將在此範圍內運作。

問：我可以連續以 30mA 驅動此 LED 嗎？

答：僅當焊點溫度 (T_S) 能根據降額曲線維持在 110°C 或以下時方可。在更高溫度下，必須降低電流。為了可靠的長期運作，建議以典型 20mA 或更低的電流驅動。

問：色度座標是 (0.3, 0.3)。這是純白色嗎？

答：在 CIE 1931 色度圖上，點 (0.33, 0.33) 通常被視為等能量白點。座標 (0.3, 0.3) 表示一種略偏向藍/綠色的冷白光，這是顯示器背光常見且理想的色調。

問：MSL 2 對我的生產流程意味著什麼？

答：MSL 2 元件在儲存於 ≤ 30°C/60% RH 條件下時，車間壽命為 1 年。袋子打開後，應在指定時間內（例如 168 小時）使用，或在迴流焊前進行烘烤以去除吸收的水氣。

10. 工作原理

這是一款螢光粉轉換白光 LED。當電流流經其 p-n 接面時（電致發光），核心半導體晶片會發出藍光。此藍光照射沉積在晶片上或附近的黃色（或黃色和紅色）螢光粉材料層。螢光粉吸收一部分藍色光子，並以更長的黃/紅色波長重新發光。剩餘的藍光與轉換後的黃/紅光結合，被人眼感知為白光。確切的色調（冷白、中性白、暖白）由螢光粉的混合比例與成分決定。

11. 產業趨勢

汽車照明市場持續要求更高的效率（每瓦更多流明）、改善的顯色指數 (CRI) 以獲得更好的視覺清晰度，以及更高的可靠性。將 LED 與驅動 IC 和感測器整合到智慧照明模組中是一個日益增長的趨勢。此外，業界正推動標準化、更小的封裝尺寸與更高的功率密度，儘管 PLCC 封裝因其成本效益以及在內裝照明等中功率應用中經過驗證的可靠性而仍然廣受歡迎。

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	為什麼重要
光效（Luminous Efficacy）	lm/W（流明/瓦）	每瓦電能發出的光通量，越高越節能。	直接決定燈具的能效等級與電費成本。
光通量（Luminous Flux）	lm（流明）	光源發出的總光量，俗稱"亮度"。	決定燈具夠不夠亮。
發光角度（Viewing Angle）	°（度），如120°	光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。	影響光照範圍與均勻度。
色溫（CCT）	K（開爾文），如2700K/6500K	光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。	決定照明氛圍與適用場景。
顯色指數（CRI / Ra）	無單位，0–100	光源還原物體真實顏色的能力，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，如"5-step"	顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。	保證同一批燈具顏色無差異。
主波長（Dominant Wavelength）	nm（奈米），如620nm（紅）	彩色LED顏色對應的波長值。	決定紅、黃、綠等單色LED的色相。
光譜分佈（Spectral Distribution）	波長 vs. 強度曲線	顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。	影響顯色性與顏色品質。

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點亮所需的最小電壓，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正常發光的電流值。	常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。
最大脈衝電流（Pulse Current）	Ifp	短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。	脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。
反向電壓（Reverse Voltage）	Vr	LED能承受的最大反向電壓，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）	熱量從晶片傳到焊點的阻力，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），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晶片內部的實際工作溫度。	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的"使用壽命"。
流明維持率（Lumen Maintenance）	%（如70%）	使用一段時間後剩餘亮度的百分比。	表徵長期使用後的亮度保持能力。
色漂移（Color Shift）	Δu′v′ 或麥克亞當橢圓	使用過程中顏色的變化程度。	影響照明場景的顏色一致性。
熱老化（Thermal Aging）	材料性能下降	因長期高溫導致的封裝材料劣化。	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	保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。	EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。
晶片結構	正裝、倒裝（Flip Chip）	晶片電極佈置方式。	倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。
螢光粉塗層	YAG、矽酸鹽、氮化物	覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。	不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。
透鏡/光學設計	平面、微透鏡、全反射	封裝表面的光學結構，控制光線分佈。	決定發光角度與配光曲線。

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，確保顏色落在極小範圍內。	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，每組有對應的坐標範圍。	滿足不同場景的色溫需求。

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	在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的壽命。	提供科學的壽命預測。
IESNA標準	照明工程學會標準	涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。	行業公認的測試依據。
RoHS / REACH	環保認證	確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。	進入國際市場的准入條件。
ENERGY STAR / DLC	能效認證	針對照明產品的能效與性能認證。	常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。