PLCC-6 RGB LED 規格書 - 120° 視角 - 紅光 1.95V、綠光 2.75V、藍光 3.00V @20mA - 車規等級

1. 產品概述

本文件詳述一款採用PLCC-6封裝的高效能表面黏著RGB（紅、綠、藍）LED規格。此元件設計用於提供鮮豔的混色效果，並具備120度廣視角，適合需要均勻照明的應用。其關鍵特色是通過AEC-Q102標準認證，代表其具備在嚴苛汽車環境中使用的堅固性與可靠性。本產品符合主要環境與安全法規，包括RoHS、歐盟REACH及無鹵素要求。

1.1 核心優勢

• 車規等級：通過AEC-Q102認證，確保在嚴苛汽車環境下的性能。
• 高發光強度：提供高亮度水準，特別是在綠光通道（典型值2200 mcd）。
• 廣視角：120度視角提供寬廣且均勻的光線分佈。
• 環保合規：符合RoHS、REACH及無鹵素標準（Br/Cl < 900 ppm， Br+Cl < 1500 ppm）。
• 堅固結構：具備腐蝕穩健性等級B1及良好的ESD防護（紅光2kV，綠光/藍光8kV）。

1.2 目標市場

此LED的主要應用領域為汽車內裝照明，例如儀表板背光、開關指示燈及情境照明系統。其特性也使其適用於需要可靠色彩表現的一般裝飾性與指示燈照明。

2. 深入技術參數分析

以下章節針對規格書中列出的關鍵電氣、光學及熱參數，提供詳細且客觀的解讀。

2.1 光學與電氣特性

所列參數的典型工作條件為順向電流（I_F）20mA，環境溫度25°C。

• 順向電壓（V_F）：每個二極體在20mA下的電壓降典型值為1.95V（紅光）、2.75V（綠光）及3.00V（藍光）。設計師在為每個色彩通道設計限流電路時，必須考量這些差異，以確保亮度平衡與色彩準確度。
• 發光強度（I_V）：典型輸出為900 mcd（紅光）、2200 mcd（綠光）及280 mcd（藍光）。不同顏色間的輸出差異顯著，需要謹慎的驅動器設計或脈衝寬度調變（PWM）控制，以達成目標白點或特定色調。
• 主波長（λ_d）：定義了感知的顏色。典型值為623nm（紅光）、527nm（綠光）及455nm（藍光）。規格中標示了±1nm的公差，這對於生產中的色彩一致性非常有利。
• 視角（φ）：定義為強度降至峰值一半時的離軸角度。120°的規格（公差±5°）表示其具有非常寬廣、類似朗伯分佈的發光模式，非常適合區域照明。

2.2 絕對最大額定值與熱管理

超過這些限制操作可能導致永久性損壞。

• 順向電流（I_F）：絕對最大值為50mA（紅光）及30mA（綠光/藍光）。建議工作電流為20mA。必須遵循提供的降額曲線，因為焊墊溫度（T_S）會上升。
• 功率耗散（P_d）：最大額定值為137mW（紅光）及105mW（綠光/藍光）。此值計算為V_F* I_F。超過此限制有過熱風險。
• 接面溫度（T_J）：半導體接面允許的最高溫度為125°C。
• 熱阻（R_{th JS}）：此參數（實際與電氣）表示熱量從接面傳導至焊點的效率。數值越低越好。指定的最大值（例如，紅光為160 K/W）決定了必要的PCB熱設計（銅箔面積、導熱孔），以維持低T_J.

3. 性能曲線分析

規格書中的圖表提供了元件在不同條件下行為的關鍵洞察。

3.1 IV曲線與相對強度

順向電流 vs. 順向電壓圖表顯示了二極體典型的指數關係。紅、綠、藍光的曲線各不相同，確認了不同的V_F值。相對發光強度 vs. 順向電流圖表在典型的20mA點之前幾乎呈線性，超過此點後效率可能下降（效率衰減），特別是綠光與藍光LED。

3.2 溫度依存性

相對發光強度 vs. 接面溫度圖表顯示光輸出隨著溫度上升而下降。紅光LED對溫度變化最為敏感。相對順向電壓 vs. 接面溫度圖表顯示V_F具有負溫度係數，大約每°C下降2mV。這對於恆流驅動器很重要。相對波長偏移 vs. 接面溫度圖表顯示主波長會隨溫度偏移（典型為0.1-0.3 nm/°C），這在精密應用中可能影響色點穩定性。

3.3 光譜分佈與輻射圖形

相對光譜分佈圖表顯示了現代LED特有的窄發光峰值。每個顏色的典型輻射圖形特性圖直觀地確認了120°視角，並具有平滑、圓潤的強度分佈。

4. 機械與封裝資訊

4.1 封裝尺寸

此元件採用標準的PLCC-6（塑膠引腳晶片載體）表面黏著封裝。機械圖標示了精確的長、寬、高及引腳間距。此資訊對於PCB焊墊設計至關重要，可確保正確的放置與焊接。

4.2 建議焊墊與極性

提供了焊墊圖形建議，以確保可靠的焊點與機械穩定性。接腳圖標示了三個LED晶片（紅、綠、藍）各自的陽極與陰極，以及共陰極配置，這對於正確的電路連接至關重要。

5. 焊接與組裝指南

5.1 迴焊溫度曲線

規格書指定了峰值溫度為260°C、最長30秒的迴焊曲線。這是標準的無鉛迴焊曲線。必須遵循此曲線，以防止對塑膠封裝或LED晶粒造成熱損傷。

5.2 使用注意事項

• ESD處理：儘管元件內建ESD防護（2kV/8kV HBM），在處理與組裝過程中仍應遵循標準的ESD預防措施。
• 電流控制：必須使用恆流源驅動LED，而非恆壓源，以防止熱失控。
• 儲存：濕度敏感等級（MSL）為3。這表示如果包裝已開啟並暴露於環境濕度超過指定時間（通常為168小時），則必須在焊接前進行烘烤。

6. 應用建議與設計考量

6.1 典型應用電路

對於汽車12V系統，典型電路包含一個穩壓器（例如降至5V或3.3V），然後為每個RGB通道接上獨立的恆流驅動器或限流電阻。使用微控制器的PWM控制是實現動態混色與調光的標準方法。

6.2 熱設計考量

考慮到熱阻與功率耗散，PCB必須作為散熱片。這涉及使用足夠的銅箔鋪設並連接至LED焊墊的散熱墊，並可能需要導熱孔連接到內層或底層以散熱。若未能有效管理熱量，將降低光輸出、偏移色彩並縮短使用壽命。

6.3 光學設計考量

120°視角通常消除了在情境照明中對二次光學元件的需求。如需更聚焦的光線，可使用外部透鏡或導光板。必須在軟體/韌體中校準三種顏色的不同強度，以達成目標白點（例如D65）。

7. 常見問題（基於技術參數）

7.1 如何使用此RGB LED產生白光？

白光是透過以特定強度比例混合三原色而產生。由於發光效率不同（綠光最亮，藍光在20mA時最暗），您不能簡單地以相同電流驅動所有三個通道。您必須校準驅動電流或PWM工作週期。例如，您可能以20mA驅動紅光，以較低的電流或工作週期驅動綠光，並以20mA或更高的電流驅動藍光，並持續調整直到在目標上達成期望的白光色度。

7.2 我可以使用高於20mA的電流驅動以獲得更亮的光嗎？

可以，但您必須嚴格參考順向電流降額曲線。隨著焊墊溫度上升，最大允許電流會下降。例如，紅光LED的絕對最大值為50mA，但這僅在焊墊溫度等於或低於103°C時允許。在110°C時，最大電流僅為35mA。超過這些限制將使接面過熱，導致快速劣化。

7.3 是否需要散熱片？

對於單顆以20mA工作的PLCC-6封裝LED，通常不需要專用的金屬散熱片。然而，一個設計良好的PCB散熱墊絕對是必要的，並作為主要的散熱途徑。對於LED陣列或在環境溫度較高的情況下操作，必須根據總功率耗散與熱阻路徑評估額外的熱管理措施。

8. 工作原理與技術趨勢

8.1 基本工作原理

LED是一種半導體二極體。當施加超過其能隙能量的順向電壓時，電子在主動區與電洞復合，以光子（光）的形式釋放能量。光的顏色（波長）由所用半導體材料的能隙能量決定（例如，紅光使用AlInGaP，綠光與藍光使用InGaN）。PLCC封裝包含了LED晶粒、一個反射腔以及一個透明環氧樹脂透鏡，用以塑形光輸出。

8.2 產業趨勢

在汽車內裝情境照明、外部信號燈及像素化頭燈等高階應用的推動下，汽車LED市場持續成長。趨勢包括：

• 更高效率：持續發展旨在提高每瓦流明數（lm/W），以降低能耗與熱負載。
• 更嚴格的波長與光通量分級，以確保在多顆LED應用中的外觀均勻性。先進封裝：
• 開發具有更低熱阻與更高光取出效率的封裝。整合解決方案：
• 整合驅動器與控制器的LED模組日益增長，簡化了汽車一階供應商的設計流程。此PLCC-6 RGB LED代表了一個成熟、可靠的解決方案，符合當前汽車照明設計的核心要求，強調可靠性、法規合規性與性能。

This PLCC-6 RGB LED represents a mature, reliable solution that aligns with the core requirements of current automotive lighting designs, emphasizing reliability, regulatory compliance, and performance.