PLCC-2 黃光LED規格書 - 封裝尺寸 2.0x1.25x0.8mm - 電壓 2.0V - 功率 40mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款採用PLCC-2（塑膠引腳晶片載體）封裝之高亮度表面黏著黃光LED的規格。此元件主要為汽車產業設計，能在嚴苛環境中提供可靠效能。其核心定位在於汽車內裝照明系統，包括儀表板背光與車艙一般照明，這些應用對色彩一致性與長期可靠性要求極高。

此LED的核心優勢包括其緊湊的外形尺寸、相對於封裝尺寸的高發光強度，以及確保良好可見度的120度寬廣視角。其製造符合嚴格的汽車級標準，包括適用於分離式光電元件的AEC-Q102認證，以及特定的耐腐蝕性要求。此外，它亦符合RoHS、REACH與無鹵素等主要環保法規，使其適用於現代注重生態的設計。

2. 深入技術參數分析

2.1 光度與電氣特性

主要的光度特性為發光強度，在順向電流（I_F）為20mA驅動下，典型值為900毫燭光（mcd）。指定範圍從最小值560 mcd到最大值1400 mcd，顯示不同生產批次間可能存在變異，此變異可透過後續說明的分級系統進行管理。決定視覺感知黃色的主波長，典型值為592奈米（nm），範圍從585 nm到594 nm。120度（公差±5°）的寬廣視角提供了適合背光與指示燈應用的寬廣發光模式。

在電氣特性方面，此元件在20mA下展現的典型順向電壓（V_F）為2.0伏特，範圍從1.75V到2.75V。絕對最大連續順向電流為50 mA。熱阻是管理散熱的關鍵參數，此處指定為從接面到焊點的熱阻。提供了兩個數值：一個是實際熱阻（R_{th JS real}）為160 K/W，另一個是電氣熱阻（R_{th JS el}）為125 K/W。電氣方法通常由順向電壓的變化推導得出，常用於現場估算，而實際值更能代表真實的熱傳導路徑。

2.2 絕對最大額定值與熱限制

遵守絕對最大額定值對於元件壽命至關重要。最大功耗為137 mW。接面溫度（T_J）不得超過125°C。此元件額定工作與儲存溫度範圍為-40°C至+110°C，證實其適用於汽車環境。它可承受低工作週期下、極短脈衝（≤10 μs）的100 mA突波電流（I_FM）。靜電放電（ESD）敏感度為2 kV（人體放電模型），這是需要基本操作預防措施的標準等級。焊接溫度曲線允許進行迴流焊，峰值溫度為260°C，持續時間最長30秒。

3. 分級系統說明

為確保生產批次的一致性，LED會根據性能進行分級。這讓設計師能選擇符合關鍵參數特定門檻的元件。

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，範圍從L1（11.2-14 mcd）到GA（18000-22400 mcd）。針對此特定料號（65-21-UY0200H-AM），規格書中標示了可能的輸出等級，主要圍繞在V1（710-900 mcd）與V2（900-1120 mcd）組別，與典型的900 mcd規格相符。適用±8%的量測公差。

3.2 主波長分級

決定黃色調的主波長同樣進行分級。分級由三位數代碼定義，代表以奈米為單位的最小波長。對於此黃光LED，相關分級位於585-600 nm範圍內，具體涵蓋如8588（585-588 nm）、8891（588-591 nm）、9194（591-594 nm）及9497（594-597 nm）等代碼。592 nm的典型值落在9194分級內。指定了±1 nm的嚴格公差。

3.3 順向電壓分級

順向電壓分為三組：1012（1.00-1.25V）、1215（1.25-1.50V）和1517（1.50-1.75V）。此元件V_F的典型值2.0V明顯高於這些分級的最大值，這表明對於此特定產品，電壓分級表可能代表公司的標準分級網格，而實際的V_F特性是由特性表中的最小/典型/最大值所定義。

4. 性能曲線分析

規格書提供了數張圖表，描繪LED在不同條件下的行為。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）

I-V曲線顯示了典型的二極體指數關係。隨著順向電流從0 mA增加到60 mA，順向電壓從約1.75V上升到2.2V。此曲線對於設計限流電路以確保穩定運作至關重要。

4.2 光學特性 vs. 電流與溫度

相對發光強度 vs. 順向電流圖表顯示，光輸出隨電流增加呈超線性增長，然後在較高電流下趨於飽和，這強調了在建議範圍內運作以提升效率的重要性。相對發光強度 vs. 接面溫度圖表展示了熱淬滅現象：當接面溫度從-40°C上升到140°C時，光輸出顯著下降，在125°C時降至其25°C值的約60%。這凸顯了在應用中進行有效熱管理的必要性。

主波長 vs. 順向電流圖表顯示波長隨著電流增加而略微下降（藍移），而相對波長偏移 vs. 接面溫度圖表則顯示隨著溫度升高，波長明顯紅移（增加）。這些偏移對於色彩要求嚴格的應用非常重要。

4.3 降額與脈衝處理能力

順向電流降額曲線對於可靠性至關重要。它顯示了最大允許連續順向電流與焊墊溫度的函數關係。例如，在焊墊溫度為110°C時，最大電流僅為35 mA，低於低溫時的50 mA。允許的脈衝處理能力圖表定義了針對不同脈衝寬度與工作週期的允許峰值脈衝電流，適用於多工或閃爍應用。

5. 機械與封裝資訊

此LED採用標準的PLCC-2表面黏著封裝。機械圖通常會顯示封裝本體尺寸約為長2.0mm、寬1.25mm、高0.8mm（這些是常見的PLCC-2尺寸；確切值應取自機械尺寸章節）。元件有兩個端子。極性由封裝上的標記指示，通常是陰極側的凹口或切角。提供了建議的焊墊佈局，以確保可靠的焊點以及與PCB的良好熱連接。

6. 焊接與組裝指南

此元件適用於表面黏著組裝中常見的迴流焊接製程。建議採用特定的迴流焊接溫度曲線，峰值溫度不超過260°C，持續30秒。必須遵循此曲線以防止損壞塑膠封裝或內部晶片與打線。一般預防措施包括避免對封裝施加機械應力、在操作時使用適當的ESD控制，以及確保PCB與焊錫膏清潔，以防止腐蝕或硫化物引起的劣化，對此規格書中提及了單獨的測試標準。

7. 包裝與訂購資訊

LED以捲帶包裝供應，相容於自動化取放設備。包裝資訊章節詳細說明了捲盤尺寸、帶寬、料袋間距以及元件在帶中的方向。料號65-21-UY0200H-AM遵循特定的編碼系統，可能表示封裝類型、顏色、亮度等級、波長等級及其他屬性。訂購資訊會指定最小訂購量、包裝類型（例如，捲盤尺寸），以及可能提供特定等級組合的選項。

8. 應用建議

8.1 典型應用情境

主要應用為汽車內裝照明。這包括儀表板背光、警告指示燈、資訊娛樂系統按鈕以及車艙一般環境照明。其AEC-Q102認證與寬廣的工作溫度範圍使其直接適用於這些嚴苛環境。

8.2 設計考量

電流驅動：強烈建議使用恆流驅動器，而非搭配串聯電阻的恆壓源，以獲得更好的穩定性與使用壽命，特別是考慮到V_F的變異性與溫度依賴性。工作電流應根據所需亮度與熱降額來選擇。20mA是典型的測試條件。

熱管理：從接面到焊點的熱阻相當顯著。為維持性能與可靠性，PCB佈局必須提供足夠的散熱焊墊，並連接到銅箔或平面以散熱。保持焊墊溫度低是最大化光輸出與使用壽命的關鍵。

光學設計：120度的視角適合廣域照明。若需要更聚焦的光線，可能需要二次光學元件（透鏡）。如果色彩一致性在不同工作條件下至關重要，則應考慮電流與溫度引起的輕微波長偏移。

9. 技術比較與差異化

與通用的商業級LED相比，此元件的關鍵差異在於其汽車級認證（AEC-Q102、耐腐蝕性）與擴展的溫度範圍。在汽車LED市場中，其PLCC-2封裝（在尺寸與熱性能間取得良好平衡）、高典型亮度（900mcd）以及特定的黃光波長，使其定位於內裝指示燈與背光角色。相較於未分級的元件，其全面的分級結構允許在系統層級實現更緊密的色彩與亮度匹配。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

問：我可以連續以50 mA驅動此LED嗎？

答：可以，但前提是焊墊溫度必須保持在足夠低的水平，如降額曲線所定義。在高溫下，最大允許連續電流會顯著降低。以20mA運作是平衡亮度與效率的典型做法。

問：為什麼在高溫下光輸出會下降？

答：這是一種稱為熱淬滅的半導體物理基本現象。在較高溫度下增加的晶格振動促進了電子-電洞對的非輻射復合，從而降低了發光效率。

問：如何解讀兩個不同的熱阻值？

答：實際熱阻（160 K/W）可能是使用實體溫度感測器量測的。電氣值（125 K/W）則是使用對溫度敏感的順向電壓作為接面溫度的代理來計算的。出於設計目的，使用較高（較保守）的值來估算溫升會更安全。

問：使用限流電阻來驅動此LED是否足夠？

答：對於電源電壓穩定的簡單、非關鍵應用，可以使用串聯電阻。電阻值計算為 R = (V_supply- V_F) / I_F。然而，由於V_F的變異性及其溫度依賴性，電流不會完全穩定。對於可靠性至關重要的汽車應用，建議使用專用的恆流驅動IC或電路。

11. 實務設計與使用案例

案例：儀表板警告指示燈

一位設計師正在為引擎檢查指示燈創建一個警告燈。此燈必須在所有環境光照條件下清晰可見，符合汽車可靠性標準，並具有一致的黃色。因此選擇了此款PLCC-2黃光LED。設計使用設定為18mA的恆流驅動器，以提供充足的亮度，同時保持在20mA典型值以下以獲得更好的壽命。PCB佈局包含一個寬敞的散熱焊墊，連接到內部接地層，以保持低接面溫度。設計師指定使用9194波長等級和V1/V2強度等級的LED，以確保生產線上所有單元的色彩與亮度一致性。

12. 工作原理簡介

此LED是一種半導體光源。其核心是由化合物半導體材料（對於黃光，通常基於磷化鋁鎵銦 - AlGaInP）製成的晶片。當施加順向電壓時，電子與電洞被注入晶片的主動區域並在此復合。部分復合能量以光子（光）的形式釋放。半導體層的特定成分決定了發射光的波長（顏色）。PLCC-2封裝將此晶片封裝起來，透過引線框架提供電氣連接，並包含一個模製塑膠透鏡，以塑造光輸出，實現120度的視角。

13. 技術趨勢

汽車照明LED的總體趨勢是朝向更高效率（每瓦更多流明），以降低功耗與熱負載。同時也推動小型化，實現更薄、更靈活的內裝面板設計。此外，整合智慧功能（例如用於診斷或可定址性的嵌入式IC）也變得越來越普遍。特別是對於內裝照明，可調白光與多色LED在環境照明系統中的應用日益受到關注，這些系統可以改變顏色以適應駕駛情緒或功能。雖然此特定元件是單色黃光LED，但其底層的封裝與認證流程是這些更先進裝置的基礎。