PLCC-2 冷白光 LED 規格書 - 車規級 - 發光強度 2240mcd - 視角 120° - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款採用 PLCC-2 封裝的高效能表面黏著型 LED 之規格。此元件發射冷白光，專為嚴苛環境下的可靠度與效能而設計。其主要設計重點在於汽車內裝應用，此類應用要求穩定的光輸出、寬廣的視角以及堅固的結構。此 LED 符合嚴格的汽車認證標準，確保其在變化的熱與電氣條件下仍能維持長期效能。

1.1 核心優勢

此 LED 為設計工程師提供多項關鍵優勢。在標準 20mA 驅動電流下，其典型發光強度為 2240 毫燭光 (mcd)，能提供明亮的照明。寬廣的 120 度視角確保了均勻的光線分佈，這對於面板與開關背光至關重要。此元件通過 AEC-Q102 標準認證，確認其適用於汽車應用。此外，它符合包括 RoHS、REACH 及無鹵素要求在內的主要環保法規，支持全球製造與永續發展目標。它還具備硫化物耐受性 (Class B1)，增強了其在含有大氣污染物環境中的使用壽命。

1.2 目標市場與應用

主要目標市場為汽車電子領域。具體應用包括車內氛圍照明、儀表板背光照明，以及各種開關和控制面板的照明。其光學效能、可靠度與合規性的結合，使其成為這些應用的理想選擇。

2. 深入技術參數分析

透徹理解電氣、光學與熱參數，對於正確的電路設計與熱管理至關重要。

2.1 光度與電氣特性

關鍵工作點定義於順向電流 (I_F) 為 20mA 時。在此電流下，典型發光強度 (I_V) 為 2240 mcd，最小值為 1400 mcd，最大值為 3550 mcd，顯示了生產上的分佈範圍。順向電壓 (V_F) 典型值為 3.1V，範圍介於 2.5V 至 3.75V 之間。主波長以 CIE 1931 色度座標表徵，典型值為 (0.3, 0.3)。視角（發光強度降至峰值一半的角度）為 120 度，容差為 ±5°。

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。最大連續順向電流為 80 mA。元件可承受極短脈衝的突波電流 250 mA (t ≤ 10 μs，工作週期 D=0.005)。最大功耗為 300 mW。接面溫度不得超過 125°C，工作溫度範圍為 -40°C 至 +110°C。靜電放電 (ESD) 敏感度，依據人體放電模型 (HBM) 測試，額定值為 8 kV。迴焊時的最高焊接溫度為 260°C，持續 30 秒。

2.3 熱特性

熱管理對於 LED 的壽命與光輸出穩定性至關重要。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 130 K/W，而透過電氣方法導出的值 (R_{th JS el}) 最大值為 100 K/W。設計師應使用實際值進行精確的熱模型分析。順向電流降額曲線顯示，最大允許連續電流會隨著焊墊溫度升高而降低，在 110°C 時降至 31 mA。

3. 分級系統說明

為管理生產變異，LED 會根據關鍵參數進行分級。

3.1 發光強度分級

發光強度使用字母數字代碼系統進行分級（例如 L1、M2、BA、CB）。分級涵蓋從最小值 11.2 mcd (L1) 到超過 22,400 mcd (GA) 的廣泛範圍。典型元件 (2240 mcd) 屬於 "BA" 級，範圍從 1800 mcd 到 2240 mcd。規格書表格中標示的分級，表示此特定產品可能的輸出範圍。

3.2 色度座標分級

冷白光定義在 CIE 1931 色度圖上的特定區域內。規格書提供了圖形化的分級結構，並列出特定的分級代碼（例如 FK0、GK0、HK0、NK0、PK0、FL0）及其對應的座標邊界。這確保了在要求外觀均勻的應用中，顏色能維持在定義的容差範圍內的一致性。

4. 性能曲線分析

圖形化數據提供了 LED 在不同工作條件下行為的深入見解。

4.1 IV 曲線與相對發光強度

順向電流對順向電壓圖顯示了典型的二極體指數關係。相對發光強度對順向電流曲線呈次線性；強度隨電流增加而增加，但不成比例，且在較高電流下，由於熱量增加，效率可能會下降。

4.2 溫度依賴性

相對順向電壓對接面溫度圖具有負斜率，意味著 V_F隨溫度升高而降低，這是半導體能隙的特性。相對發光強度對接面溫度圖顯示強度隨溫度升高而降低，此現象稱為熱衰減。色度座標偏移對接面溫度圖則指出白點可能隨溫度輕微變化，這對於顏色要求嚴格的應用很重要。

4.3 光譜分佈與脈衝處理能力

相對光譜分佈圖描繪了冷白光螢光粉轉換 LED 的發射光譜，顯示出藍光激發峰值和寬廣的黃色螢光粉發射。允許脈衝處理能力圖表定義了針對不同工作週期與脈衝寬度的最大允許非連續脈衝電流，適用於多工或 PWM 調光應用。

5. 機械與封裝資訊

5.1 機械尺寸

此 LED 採用標準的 PLCC-2（塑膠引線晶片載體）表面黏著封裝。尺寸圖提供了關鍵測量值，包括總長度、寬度、高度、引腳間距和焊墊尺寸。遵循這些尺寸對於 PCB 焊墊設計與自動化組裝是必要的。

5.2 建議焊墊佈局與極性

提供了建議的焊墊圖案（焊墊設計），以確保在迴焊過程中形成可靠的焊點和正確的對位。極性由封裝形態指示；通常，一個引腳或封裝本體上的凹口/切口表示陰極。正確的方向對於電路運作至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

指定了詳細的迴焊溫度曲線。峰值溫度不得超過 260°C，且高於 240°C（或類似液相線溫度）的時間應限制在建議的持續時間內（例如 30 秒），以防止對塑膠封裝以及內部晶粒和打線造成熱損傷。

6.2 使用與儲存注意事項

一般操作注意事項包括避免對透鏡施加機械應力、使用適當接地防止靜電放電 (ESD)，以及儲存在乾燥、受控的環境中。此元件並非設計用於反向偏壓操作。儲存溫度範圍與工作範圍相同（-40°C 至 +110°C）。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

LED 以適用於自動化取放機器的業界標準捲帶包裝供應。包裝資訊詳細說明了捲盤尺寸、帶寬、料袋間距以及元件在捲帶內的方向。

7.2 料號與訂購代碼

基礎料號為 67-11-C70202H-AM。訂購資訊可能包含指定不同發光強度或色度座標分級的選項，讓設計師能為其應用選擇所需的精確效能等級。

8. 應用設計建議

8.1 典型應用電路

為獲得恆定的光輸出，應使用恆流源驅動 LED，而非恆壓源。在穩定的電壓供應下，可以使用簡單的串聯電阻，但其阻值必須根據供應電壓、LED 的順向電壓（使用最大 V_F進行最壞情況電流計算）以及所需電流（例如 20mA）來計算。對於汽車應用，需考慮輸入端的暫態電壓抑制和反極性保護。

8.2 熱管理考量

為維持效能與壽命，需管理焊墊處的熱量。使用熱阻值 (R_{th JS real}= 130 K/W 最大值) 來計算接面溫升：ΔT_J= P_D* R_{th JS}，其中 P_D= V_F* I_F。確保計算出的 T_J保持在 125°C 以下。在 LED 焊墊下方及周圍的 PCB 上鋪設足夠的銅箔可作為散熱片。

8.3 光學設計考量

120° 視角是半高全寬 (FWHM) 值。對於需要較窄光束的應用，可能需要二次光學元件（透鏡）。典型的 CIE 座標 (0.3, 0.3) 對應於冷白點。若在陣列中使用多個 LED，應選擇來自相同或相鄰色度分級的元件，以避免可見的顏色不匹配。

9. 技術比較與差異化

與通用的非車規 PLCC-2 LED 相比，此元件的關鍵差異在於其 AEC-Q102 認證、硫化物耐受性，以及在擴展的汽車溫度範圍（-40°C 至 +110°C）內保證的效能。其 2240mcd 的典型發光強度，在其封裝尺寸與驅動電流下具有競爭力。全面的分級結構允許更嚴格的系統級效能控制。

10. 常見問題 (FAQ)

10.1 建議的驅動電流是多少？

標準測試與典型工作條件為 20mA。最大連續電流為 80mA，但在高於 20mA 下工作會增加接面溫度，並可能降低發光效率與長期可靠度。在升高的環境溫度下工作時，務必參考降額曲線。

10.2 如何解讀發光強度分級代碼？

分級代碼（例如 BA）定義了最小與最大發光強度範圍。訂購時，您可以指定分級代碼，以確保收到的 LED 其強度在該特定範圍內，這對於在多 LED 設計中實現均勻亮度至關重要。

10.3 此 LED 可用於 PWM 調光嗎？

可以，此 LED 可使用脈衝寬度調變 (PWM) 進行調光。應參考允許脈衝處理能力圖表，以確保 PWM 訊號的峰值電流與工作週期不超過指定限制。PWM 頻率應足夠高以避免可見閃爍（通常 >200Hz）。

11. 實務設計案例研究

考慮使用 10 顆此類 LED 為汽車空調控制面板設計背光。設計目標是在環境溫度高達 85°C 時仍能保持均勻亮度。步驟 1：選擇來自相同發光強度分級（例如 BA）與色度分級的 LED 以確保一致性。步驟 2：設計一個為每顆 LED 提供 20mA 的恆流驅動電路。步驟 3：執行熱分析：在 20mA 與典型 V_F 3.1V 下，每顆 LED 功耗為 62mW。在 R_{th JS real} 為 130 K/W 的情況下，從焊墊到接面的溫升約為 8°C。若 PCB 設計能將焊墊溫度維持在 90°C（比最高環境溫度高 5°C），則接面溫度約為 98°C，仍在 125°C 的限制內。步驟 4：佈局 PCB 時鋪設足夠的銅箔以利散熱，並遵循建議的焊墊佈局以確保可靠的焊接。

12. 工作原理

這是一款螢光粉轉換的白光 LED。核心半導體晶片在順向偏壓時發出藍光（電致發光）。此藍光激發晶片上或附近的黃色（或黃色與紅色）螢光粉塗層。剩餘的藍光與來自螢光粉的寬頻譜黃光混合，產生白光的視覺感知。藍光與螢光粉轉換光的特定比例決定了相關色溫 (CCT)，在本案例中即呈現出 "冷白光" 的外觀。

13. 技術趨勢

汽車 LED 照明的一般趨勢是朝向更高的發光效率（每瓦更多流明）、改善的演色性指數 (CRI) 以獲得更好的視覺吸引力，以及在更高接面溫度下更高的可靠度。在先進的照明模組中，將驅動電子元件與多個 LED 晶片整合在單一封裝內也很常見。此外，重點在於開發對硫化物、濕氣和熱循環等惡劣環境因素具有更強抵抗力的 LED，以滿足下一代車輛不斷演進的需求。