PLCC-2 超紅光 LED 規格書 - 2.0x1.25x0.8mm - 電壓 2.0V - 功率 40mW - 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（塑膠引腳晶片載體）封裝的高亮度、表面黏著超紅光 LED 之技術規格。此元件主要為嚴苛的汽車內裝應用而設計，結合了可靠的性能與產業標準合規性。其緊湊的外形尺寸與堅固的結構，使其適用於車廂內空間受限但至關重要的照明功能。

此 LED 的核心優勢包括：提供均勻照明的 120 度寬視角、在標準 20mA 驅動電流下典型發光強度為 600 毫燭光（mcd），以及符合嚴格的汽車與環境標準，如 AEC-Q102、RoHS、REACH 和無鹵素要求。這些特點使其成為尋求在汽車環境中具備長壽命與高性能的設計師之可靠選擇。

2. 深入技術參數分析

2.1 光學與電氣特性

關鍵操作參數定義了 LED 的性能範圍。順向電流（IF）的典型工作點為 20mA，最小值為 5mA，絕對最大額定值為 50mA。在 20mA 下，典型順向電壓（VF）為 2.0V，範圍從最小值 1.75V 到最大值 2.75V。這種低電壓操作有助於提高電源使用效率。

主要的光學輸出特性為發光強度（IV），典型值為 600 mcd，在標準測試條件下，最小值為 450 mcd，最大值可達 1120 mcd。光線發射屬於超紅光譜，主波長（λd）典型值為 630 nm，變化範圍在 627 nm 至 639 nm 之間。120 度的寬視角（公差 ±5°）確保了廣泛且均勻的光線分佈，這對於面板和指示燈照明至關重要。

2.2 熱特性與絕對最大額定值

熱管理對於 LED 的壽命至關重要。本元件具有兩個熱阻值：實際熱阻（Rth JS real）為 160 K/W（最大值），以及電氣熱阻（Rth JS el）為 125 K/W（最大值）。這些數值表示從接面到焊點每消耗一瓦功率所產生的溫升。

絕對最大額定值定義了不可超越的操作極限，以防止永久性損壞。最大功耗（Pd）為 137 mW。本元件可承受 ≤ 10 μs 且工作週期極低（0.005）的 100 mA 突波電流（IFM）。接面溫度（TJ）不得超過 125°C，而操作與儲存溫度範圍指定為 -40°C 至 +110°C，證實其適用於汽車應用。ESD 敏感度（HBM）額定值為 2 kV。

3. 性能曲線分析

3.1 光譜與電流-電壓關係

相對光譜分佈圖顯示了一個以 630 nm 為中心、窄而尖的發射曲線，這是高純度紅光 LED 的特徵。順向電流對順向電壓（IF-VF）的曲線展示了二極體的指數特性。相對發光強度對順向電流的圖表顯示，光輸出隨電流增加呈近乎線性增長，直至典型的 20mA 點，在更高電流下由於熱效應增加而逐漸趨緩。

3.2 溫度依賴性

相對於溫度的性能是關鍵的設計考量。相對發光強度對接面溫度的圖表顯示負相關；隨著溫度升高，光輸出下降。這是 LED 的典型行為。相反地，順向電壓顯示負溫度係數，隨著接面溫度升高而線性下降。主波長也會隨溫度偏移，通常隨著接面變熱而增加（紅移）。這些曲線對於設計具有溫度補償的電路以維持一致的亮度和顏色至關重要。

3.3 降額與脈衝操作

順向電流降額曲線對於可靠性至關重要。它根據焊墊溫度（TS）規定了最大允許的連續順向電流。例如，在焊墊溫度為 110°C 時，最大允許連續電流為 35mA。圖表也規定了最小操作電流為 5mA。允許的脈衝處理能力圖表為脈衝操作提供了指引，顯示了針對不同脈衝寬度和工作週期的允許峰值脈衝電流，這對於多工或 PWM 調光應用非常有用。

4. 分級系統說明

LED 根據三個關鍵參數進行分級，以確保生產批次的一致性並利於設計匹配。

4.1 發光強度分級

發光強度分為字母數字等級，範圍從 L1（11.2-14 mcd）到 GA（18000-22400 mcd）。對於此特定料號（65-21-SR0200H-AM），可能的輸出等級被突顯出來，落在 U1（450-560 mcd）和 U2（560-710 mcd）範圍內，與典型的 600 mcd 規格相符。這使得設計師可以在需要時選擇具有更嚴格亮度公差的元件。

4.2 主波長分級

主波長使用四位數代碼進行分級。分級涵蓋了從 459 nm 到 639 nm 的廣泛光譜。此超紅光 LED 的相關分級突顯在 627-639 nm 範圍內，具體涵蓋代碼 2730（627-630 nm）、3033（630-633 nm）、3336（633-636 nm）和 3639（636-639 nm）。這確保了不同生產批次間的顏色一致性。

4.3 順向電壓分級

順向電壓使用四位數代碼進行分級，代表以十分之一伏特為單位的最小和最大電壓。分級範圍從 1012（1.00-1.25V）到 2730（2.70-3.00V）。對於此典型VF為 2.0V 的 LED，相關分級可能是 1720（1.75-2.00V）和 2022（2.00-2.25V）。匹配電壓分級可以簡化並聯陣列中的限流電路設計。

5. 機械與封裝資訊

LED 封裝在標準的 PLCC-2 表面黏著封裝中。機械圖（由機械尺寸章節參考暗示）通常會顯示一個在兩側有兩個引腳的封裝。關鍵尺寸包括總長度、寬度和高度、引腳間距，以及模製透鏡的尺寸/位置。此封裝設計旨在與大量電子製造中常用的自動取放和迴流焊接製程相容。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊溫度曲線

規格書規定最高迴流焊接溫度為 260°C，持續 30 秒。這是指在引腳/焊點測量的峰值溫度。通常會提供建議的迴流焊溫度曲線，概述預熱、浸潤、迴流和冷卻階段，以防止熱衝擊並確保可靠的焊點，同時不損壞 LED 的內部結構或環氧樹脂透鏡。

6.2 建議焊墊佈局

提供了建議的焊墊佈局，以確保適當的機械穩定性和焊錫圓角形成。此焊墊設計優化了焊點的強度以及從 LED 的散熱墊（如有）或引腳到印刷電路板（PCB）的熱傳導路徑。遵循此佈局對於製造良率和長期可靠性至關重要。

6.3 使用注意事項

一般注意事項包括在處理過程中避免使用尖銳工具，以防止損壞透鏡或引腳。儲存應在乾燥、防靜電的環境中，根據 MSL（濕度敏感等級）3 級要求，如果元件在迴流焊接前暴露於環境條件超過其車間壽命，則需要進行烘烤。也應避免直接暴露於高強度紫外線或某些化學品。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

如 PDF 所示，主要應用是汽車內裝照明。這包括儀表板開關、門把、排檔指示器、音響系統控制鍵和情境照明的照明。第二個關鍵應用是儀表板照明，指的是儀表板或儀表，需要為圖標、指針和警告符號提供一致、可靠的背光。

7.2 設計考量

使用此 LED 進行設計時，請考慮以下幾點：始終使用串聯限流電阻或恆流驅動器來設定順向電流，通常為 20mA 以獲得標稱亮度。計算電阻值或驅動器輸出電壓時，需考慮順向電壓分級及其公差。考慮熱管理，特別是在密閉空間或高環境溫度下；使用降額曲線調整最大驅動電流。為了在多個 LED 間實現均勻照明，請選擇來自相同或相鄰發光強度及波長分級的元件。寬視角減少了許多漫射照明應用中對二次光學元件的需求。

8. 技術比較與差異化

與通用的非車用 PLCC-2 LED 相比，此元件的關鍵差異在於其正式認證。AEC-Q102 認證意味著它已通過為汽車應用中分離式光電元件定義的一系列壓力測試，包括高溫操作壽命、溫度循環和耐濕性。腐蝕穩健性等級 B1 表示對硫等腐蝕性氣體具有增強的抵抗力，這些氣體可能存在於某些汽車環境中。120 度寬視角與 600mcd 典型強度的結合，為內裝應用提供了亮度與擴散性的良好平衡。

9. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以將此 LED 驅動在 30mA 以獲得更高亮度嗎？

答：雖然絕對最大額定值為 50mA，但典型操作電流為 20mA。驅動在 30mA 是可能的，但會增加接面溫度並加速光通量衰減。您必須根據您應用中的焊墊溫度查閱降額曲線，以確保接面溫度保持在 125°C 以下。

問：實際熱阻和電氣熱阻有何不同？

答：實際熱阻（Rth JS real）是使用物理溫度感測器測量的。電氣熱阻（Rth JS el）是使用 LED 的順向電壓溫度係數計算得出的。出於設計目的，應使用較保守（較高）的值（本例中為 160 K/W）進行最壞情況的熱分析。

問：是否需要反向保護二極體？

答：規格書指出該元件並非為反向操作而設計。施加反向電壓可能會損壞它。在可能出現反向電壓的電路中（例如，在汽車負載突降情況下），強烈建議使用外部保護，例如串聯二極體或 TVS 二極體。

10. 實務設計案例

考慮為具有 10 個相同指示燈的汽車空調控制面板設計背光。每個指示燈使用一個 LED。電源電壓為車輛的 12V 標稱系統。為了確保長壽命，設計目標是焊墊溫度最高為 85°C。從降額曲線可知，在 85°C 時，最大連續電流約為 45mA。選擇每個 LED 15mA 的安全操作點可提供餘裕並減少熱應力。在典型VF為 2.0V 的情況下，每個 LED 在 12V 電源上所需的串聯電阻值為 (12V - 2.0V) / 0.015A = 667 Ω（使用 680 Ω 標準值）。每個電阻的功耗為 (10V)^2 / 680Ω ≈ 0.147W，因此 1/4W 電阻已足夠。為了確保顏色和亮度的一致性，在採購時請指定來自相同發光強度分級（例如 U1）和主波長分級（例如 2730）的 LED。

11. 工作原理

這是一個發光二極體（LED），一種半導體 p-n 接面元件。當施加超過接面內建電位的順向電壓時，電子和電洞會被注入跨越接面。當這些電荷載子復合時，能量以光子（光）的形式釋放。半導體層的特定材料成分（對於紅光 LED 通常基於砷化鋁鎵 - AlGaAs）決定了發射光的波長（顏色）。PLCC-2 封裝封裝了半導體晶片，提供機械保護，包含一個模製環氧樹脂透鏡以塑形光輸出，實現 120 度視角，並提供用於電氣連接和散熱的引腳。

12. 產業趨勢

汽車內裝照明的趨勢持續朝向更高整合度、更智慧的控制和增強的用戶體驗發展。LED 不僅越來越多地用於功能性照明，也用於營造氛圍和品牌識別。這推動了對更高效率（每瓦更多流明）、更嚴格的顏色和亮度分級以確保外觀一致，以及增強可靠性指標以匹配更長車輛保固期的 LED 需求。LED 與內建驅動器或控制 IC（如 iC-LED）的整合也日益增長，以簡化電路設計並實現先進功能，例如用於動態照明效果的個別定址能力。本文描述的元件，憑藉其汽車認證和一致的性能，正契合這個不斷發展的生態系統的基礎層，為簡單和複雜的照明系統提供可靠的原始光源。