PLCC-2 冰藍色LED規格書 - 汽車級 - 120°視角 - 355mcd @ 10mA - 3.0V - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明一款採用PLCC-2封裝、高可靠性的表面黏著冰藍色LED之技術規格。此元件主要為要求嚴苛的汽車內裝應用所設計，結合了穩定的光學性能與適用於惡劣環境的堅固結構。其主要優勢包括符合汽車元件AEC-Q101標準認證、遵循RoHS與REACH環保指令，以及一組平衡的光度與電氣特性。目標市場為汽車電子，特別是內裝氛圍照明、開關背光、指示燈，以及其他對可靠性和色彩一致性要求嚴苛的人機介面元件。

2. 深入技術參數分析

2.1 光度與電氣特性

核心性能定義於10mA順向電流（IF）的標準測試條件下。在此電流下，典型發光強度為355毫燭光（mcd），根據分級結構，最小值為140 mcd，最大值為560 mcd。順向電壓（VF）典型值為3.00V，範圍介於2.75V至3.75V之間。元件發射冰藍色光，其典型CIE 1931色度座標為x=0.19，y=0.25。寬廣的120度視角確保從不同視角均有良好的可見度。光通量測量公差為±8%，色度座標公差為±0.005。

2.2 絕對最大額定值與熱特性

為確保長期可靠性，元件不得在超出其絕對最大額定值的條件下運作。最大連續順向電流為20mA，功耗限制為75mW。在低佔空比下，可承受脈衝≤10μs的300mA突波電流。接面溫度（Tj）不得超過125°C。工作與儲存溫度範圍指定為-40°C至+110°C，證實其適用於汽車環境。提供兩個熱阻值：電氣熱阻RthJS(el)為125 K/W，實際熱阻RthJS(real)為200 K/W，這對於應用設計中的熱管理至關重要。

3. 分級系統說明

元件輸出被分類為不同等級，以確保同一生產批次內的一致性。

3.1 發光強度分級

詳細的分級表定義了發光強度的組別，範圍從L1（11.2-14 mcd）到GA（18000-22400 mcd）。本規格書涵蓋的特定料號57-11-IB0100L-AM，對應於表中高亮範圍內的等級，其典型值355 mcd屬於T1等級（280-355 mcd）。這讓設計師能為其應用選擇合適的亮度等級。

3.2 顏色分級

本規格書參考了標準的冰藍色分級結構圖（圖形表示未在提供文本中詳述）。此圖表將定義CIE x和y座標的允許變異範圍，以確保所有標示為冰藍色的元件均落在視覺可接受的色彩範圍內。典型座標（0.19, 0.25）作為此定義等級內的標稱目標值。

4. 性能曲線分析

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（IV曲線）

此圖表顯示在25°C下，順向電流（IF）與順向電壓（VF）之間的關係。該曲線具有二極體特性，顯示一旦順向電壓超過閾值（約2.7V），電流便呈指數上升。此數據對於設計限流電路至關重要。

4.2 相對發光強度 vs. 順向電流

此圖表顯示光輸出隨順向電流增加而增加，但未必是完全線性的，尤其是當電流接近最大額定值時。它有助於設計師了解在不同電流位準驅動LED時的效率權衡。

4.3 相對發光強度 vs. 接面溫度

這是一個對可靠性至關重要的圖表，它顯示光輸出如何隨著接面溫度升高而降低。在最大額定接面溫度125°C時，相對發光強度顯著低於25°C時。這強調了有效熱管理對於維持穩定亮度的重要性。

4.4 色度偏移 vs. 溫度與電流

個別的圖表繪製了CIE x和y座標相對於接面溫度及順向電流的偏移。這些偏移雖然可能很小，但對於要求嚴格色彩一致性的應用非常重要，因為LED的感知顏色會隨工作條件而變化。

4.5 順向電流降額與脈衝處理能力

降額曲線規定了最大允許連續順向電流與焊墊溫度的函數關係。例如，在最高焊墊溫度110°C時，電流必須降低至20mA。脈衝處理能力圖表定義了不同脈衝寬度和佔空比下允許的突波電流，這對於承受湧入電流或脈衝操作方案至關重要。

5. 機械與封裝資訊

本元件採用PLCC-2（塑膠引線晶片載體）表面黏著封裝。此封裝類型提供良好的機械穩定性和低剖面高度。規格書包含詳細的機械尺寸圖（有提及但未在提供文本中詳述），其中指定了PCB焊盤設計所需的確切長度、寬度、高度、引腳間距及其他關鍵物理尺寸。

6. 焊接與組裝指南

6.1 建議焊墊佈局

提供了建議的焊墊圖案，以確保形成良好的焊點、可靠的電氣連接，以及在運作時達到最佳的散熱效果。遵循此佈局對於製造良率和長期可靠性至關重要。

6.2 迴焊溫度曲線

此元件適用於迴焊，峰值溫度為260°C，最長持續時間為30秒。必須遵循受控的溫度曲線（預熱、均熱、迴焊、冷卻），以防止熱衝擊並損壞LED晶粒或封裝。

7. 包裝與訂購資訊

本元件以適合自動化組裝的業界標準包裝供應，例如捲帶包裝。料號57-11-IB0100L-AM遵循特定的編碼系統，其中57-11可能表示封裝系列/尺寸，IB表示冰藍色，0100可能與性能分級有關，而L-AM可能指定包裝類型或其他變體。訂購資訊部分將詳細說明捲盤數量、帶寬和方向。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

主要應用為汽車內裝照明。這包括儀表板背光、腳部空間或中控台氛圍照明、機械或電容式觸控開關背光、排檔桿指示燈，以及各種狀態指示燈。其AEC-Q101認證使其適用於這些嚴苛、溫度循環的環境。

8.2 設計考量

電流驅動：務必使用恆流驅動器或與LED串聯的限流電阻。標稱驅動電流為10mA，但電路設計應確保在任何條件下（考慮公差和溫度效應）均不超過20mA的絕對最大值。

熱管理：PCB佈局必須有助於散熱。使用建議的焊墊設計，如有可能，將散熱孔連接到內部接地層，並避免將LED放置在靠近其他發熱元件的位置。監控焊墊溫度，使其保持在降額曲線限制範圍內。

靜電防護：雖然本元件的人體放電模型（HBM）ESD額定值為8kV，但仍建議在組裝過程中採取標準的ESD處理預防措施。在敏感的應用中，於PCB上增加外部ESD保護可能是明智之舉。

光學設計：120°視角提供寬廣的發光範圍。如需聚焦光線，則需要二次光學元件（透鏡、導光板）。在搭配導光板或擴散片時，應考慮冰藍色的色度座標，以避免產生不期望的色偏。

9. 技術比較與差異化

與通用的PLCC-2 LED相比，本元件的關鍵差異在於其汽車級認證（AEC-Q101）以及符合RoHS/REACH規範。針對強度和顏色的詳細分級結構提供了更高的一致性，這在汽車內裝中多個LED緊密排列使用時至關重要。相較於僅在室溫下指定規格的元件，這套涵蓋溫度的完整降額與性能圖表，允許進行更穩健且可預測的設計。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以持續以20mA驅動這顆LED嗎？

答：可以，但前提是焊墊溫度必須維持在25°C或以下，這通常不切實際。您必須參考順向電流降額曲線（第4.5節）。在更實際的焊墊溫度80°C下，最大允許連續電流遠低於20mA。

問：為什麼典型發光強度是在10mA下給出，而不是最大電流？

答：10mA代表一個標準測試條件，能在良好的光輸出、效率與壽命之間取得平衡。在絕對最大電流（20mA）下運作會增加應力、縮短壽命並產生更多熱量，進而降低光輸出（如溫度圖表所示）。

問：我該如何解讀兩個不同的熱阻值（125 K/W 和 200 K/W）？

答：電氣熱阻（125 K/W）是從溫度敏感的電氣參數（順向電壓）推導出來的。實際熱阻（200 K/W）則是直接透過外殼的溫升測量得到。為了進行最壞情況的熱設計，應使用較高的數值（200 K/W）。

問：色度座標會隨溫度偏移。這對我的應用有多顯著？

答：第4.3節和第4.4節的圖表量化了這種偏移。對於大多數一般指示燈應用，偏移可能微不足道。然而，對於多顆LED之間精確色彩匹配至關重要的應用（例如，多LED背光面板），您必須確保所有LED在運作時處於相似的溫度，以維持色彩均勻性。

11. 實務設計與使用案例

情境：設計汽車開關背光。中控台上的一組四個開關需要冰藍色背光。設計要求亮度與色彩均勻。實作方式：1) 指定來自相同強度與顏色等級（例如T1等級）的LED，以最小化初始差異。 2) 使用設定為8-10mA的相同恆流源驅動所有LED，以確保匹配的驅動條件並延長壽命。 3) 設計PCB佈局，在每個LED的焊墊周圍提供對稱且足夠的銅箔鋪設，以均衡散熱。 4) 使用針對120°視角設計的導光板或擴散膜，將來自四個獨立光源的光線融合成一個均勻的照明區域。 5) 在完整的汽車溫度範圍（-40°C至+85°C環境溫度）內驗證設計，檢查亮度變化和色偏是否在可接受的程度內。

12. 工作原理簡介

這是一種半導體發光二極體（LED）。當在陽極和陰極之間施加超過其能隙能量的順向電壓時，電子和電洞在半導體晶片（對於藍/白光通常基於InGaN）的主動區域內復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。半導體層和螢光粉（如使用）的特定成分決定了發射光的波長，從而決定了顏色。PLCC-2封裝容納微小的半導體晶粒，提供機械保護，內含反射杯以導引光線，並包含一個模製塑膠透鏡來塑造光束並決定視角。

13. 技術趨勢與背景

LED產業持續朝著更高效率（每瓦更多流明）、改善顯色性以及更高可靠性的方向發展。對於汽車內裝，趨勢包括採用更小的封裝尺寸（例如，晶片級封裝）、更高整合度（內建驅動器或控制器的LED），以及使用先進材料以在高溫下獲得更好的性能。此外，對於動態氛圍照明系統，精確的數位控制色彩和強度也日益受到重視。這款PLCC-2 LED代表了一種成熟、易於理解且高度可靠的技術，構成了許多當前汽車照明設計的骨幹，平衡了性能、成本和經過驗證的現場可靠性。