PLCC-6 超紅光 LED A09K-SR1501H-AM 規格書 - 封裝尺寸 3.2x2.8x1.9mm - 電壓 2.15V - 功率 0.32W - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

A09K-SR1501H-AM 是一款採用表面黏著 PLCC-6 封裝的高亮度超紅光發光二極體 (LED)。其設計核心在於確保在嚴苛的汽車環境中的可靠性和效能。此元件在 150mA 驅動電流下，典型發光強度為 4500 毫燭光 (mcd)，非常適合用於對高可見度至關重要的各種信號與照明功能。其關鍵特性之一是符合 AEC-Q101 認證標準，驗證了其適用於汽車應用的穩健性。此外，它亦遵循 RoHS 和 REACH 環保指令，並具備抗硫化物特性，增強了其在惡劣操作環境下的使用壽命。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 的核心優勢來自於其高光學輸出、寬廣的 120 度視角以及汽車級可靠性的結合。高發光強度確保了即使在明亮的日光條件下也具有出色的可見度，這對於煞車燈等安全關鍵應用至關重要。寬廣的視角提供了均勻的光線分佈，提高了從不同角度觀看信號的可辨識性。其主要目標市場是汽車產業，特別是外部照明模組。其認證資格使其成為需要符合嚴格汽車品質與壽命標準元件的設計師之優先選擇。

2. 深入技術參數分析

本節針對規格書中指定的關鍵電氣、光學和熱參數，提供詳細且客觀的解讀。

2.1 光度與電氣特性

核心的光度參數是發光強度 (I_V)，在 I_F=150mA 時，典型值為 4500 mcd，最小值為 3550 mcd，最大值為 7100 mcd。此寬廣範圍透過分級系統（詳見後述）進行管理。光通量的量測公差為 ±8%，並在散熱焊盤溫度為 25°C 時量測。順向電壓 (V_F)在 150mA 時典型值為 2.15V，範圍從 1.75V 到 3.0V。規格書註明此 V_F範圍代表了 99% 的生產輸出，量測公差為 ±0.05V。主波長 (λ_d)定義了感知的顏色；對於此超紅光 LED，典型值為 629 nm，範圍在 627 nm 至 639 nm 之間，量測公差為 ±1 nm。視角 (2φ)為 120 度，公差為 ±5 度。

2.2 絕對最大額定值與熱管理

絕對最大額定值定義了可能導致永久損壞的極限值。最大連續順向電流 (I_F)為 200 mA。功率耗散 (P_d)額定值為 600 mW。一個關鍵的熱參數是熱阻。提供了兩個數值：電氣量測值 (R_{th JS el}) 最大值為 50 K/W，以及實際量測值 (R_{th JS real}) 最大值為 60 K/W，兩者皆為從接面到焊點的熱阻。較高的實際值在設計上更為保守。接面溫度 (T_J)不得超過 125°C。操作與儲存溫度範圍為 -40°C 至 +110°C。此元件可承受突波電流 (I_FM)為 1000 mA，適用於低工作週期 (D=0.005) 且脈衝 ≤10 μs 的情況。靜電放電 (ESD) 防護等級為 8 kV（人體放電模型）。

3. 分級系統說明

為了管理半導體製造中的自然變異，LED 會根據性能進行分級。這確保了最終用戶的一致性。

3.1 發光強度分級

發光強度使用字母數字代碼（例如 CB、DA、DB）進行分級。規格書提供了詳細的表格。對於 A09K-SR1501H-AM，標示的黑框指出了可能的輸出分級。基於 4500 mcd 的典型強度和範圍 (3550-7100 mcd)，相關的分級為 CA (2800-3550 mcd)、CB (3550-4500 mcd)、DA (4500-5600 mcd) 和 DB (5600-7100 mcd)。特定生產批次的具體分級必須在訂購資訊中確認。

3.2 主波長分級

主波長也使用數字代碼進行分級。此超紅光 LED 的目標範圍是 627-630 nm（典型值 629 nm）。參照分級表，代碼2730對應於 627-630 nm 的範圍。相鄰的分級如3033(630-633 nm) 和2427(624-627 nm) 也可能是生產分佈的一部分。公差為 ±1 nm。

4. 性能曲線分析

規格書中的圖表說明了關鍵參數在不同操作條件下的變化，這對於穩健的電路設計至關重要。

4.1 IV 曲線與相對強度

該順向電流 vs. 順向電壓圖表顯示了典型的二極體非線性關係。電壓隨電流增加而增加，低電流時約從 1.4V 開始，在 150mA 時達到約 2.15V。相對發光強度 vs. 順向電流圖表在典型的 150mA 以下幾乎呈線性，表示在建議操作範圍內具有良好的效率。

4.2 溫度相依性

溫度顯著影響 LED 性能。相對發光強度 vs. 接面溫度圖表顯示輸出隨著溫度升高而降低。在最高操作焊盤溫度 110°C 時（參見降額曲線），相對強度約為其在 25°C 時值的 60%。這必須在熱設計中考慮進去。相對順向電壓 vs. 接面溫度圖表具有負斜率，意味著 V_F隨溫度升高而降低（約 -1.5 mV/°C）。相對波長 vs. 接面溫度圖表顯示正向偏移；波長隨溫度略微增加（約 +0.05 nm/°C）。

3.3 光譜分佈與降額

該相對光譜分佈曲線確認了 LED 的單色性質，在紅色光譜（~629 nm）處有一個尖銳的峰值。順向電流降額曲線對於可靠性至關重要。它根據焊盤溫度 (T_S) 規定了最大允許的連續順向電流。在最高環境/焊點溫度 110°C 時，最大允許連續電流降至約 84 mA。該曲線也規定了最小操作電流為 20 mA。允許脈衝處理能力圖表允許設計師計算針對不同脈衝寬度 (t_p) 和工作週期 (D) 的安全單脈衝或脈衝操作電流。

5. 機械與封裝資訊

5.1 物理尺寸與極性

此 LED 使用標準的 PLCC-6（塑膠引線晶片載體）表面黏著封裝。機械圖顯示了帶有關鍵尺寸的俯視圖和側視圖。封裝長度為 3.2 mm，寬度為 2.8 mm，高度為 1.9 mm。圖中清楚標示了極性標記（通常是封裝頂部的切角或圓點），對應於陰極。組裝時的正確方向至關重要。

5.2 建議焊接焊盤佈局

提供了用於 PCB 設計的建議焊墊圖案（佔位面積）。此圖案確保在迴焊過程中形成良好的焊點，並提供必要的熱和電氣連接。遵循此佈局對於製造良率和長期可靠性非常重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

規格書指定了與無鉛製程相容的迴焊溫度曲線。峰值焊接溫度不應超過 260°C，且高於 240°C 的時間應受到限制。提供了特定的時間-溫度圖表，顯示了預熱、均熱、迴焊和冷卻區域。遵循此曲線可防止對 LED 封裝和內部晶片造成熱損壞。

6.2 使用注意事項

一般注意事項包括避免對透鏡施加機械應力、防止污染，以及確保元件操作不超過其絕對最大額定值。在處理和組裝過程中，應特別注意靜電放電 (ESD) 防護，如 8kV HBM 等級所規定。

7. 包裝與訂購資訊

LED 以捲帶包裝供應，便於自動化組裝。包裝資訊詳細說明了捲盤尺寸、帶寬、元件間距以及元件在捲帶上的方向。訂購資訊通常會包含基本料號 (A09K-SR1501H-AM) 以及特定發光強度和波長分級代碼，儘管提供的摘錄中未詳細說明確切格式。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

列出的主要應用皆屬於汽車外部照明：中央高位煞車燈 (CHMSL), 尾燈，以及煞車燈。其高亮度和紅色非常適合這些安全信號功能。它也可能適用於其他需要高可靠性的紅色指示燈應用。

8.2 設計考量

關鍵設計考量包括：
驅動電路：建議使用恆流驅動器以維持穩定的光輸出，因為 LED 亮度是電流的函數，而非電壓。電路必須將電流限制在最大 200 mA 連續，並根據溫度進行降額。
熱管理：PCB 佈局必須提供從 LED 焊盤到散熱器或電路板銅層的足夠熱路徑，以將接面溫度保持在限制範圍內，特別是在高環境溫度或高驅動電流的情況下。
光學設計：120° 的視角可能需要二次光學元件（透鏡、反射器）來為特定應用（如 CHMSL）塑形光束。

9. 技術比較與差異化

與標準的非汽車級紅光 LED 相比，A09K-SR1501H-AM 的關鍵差異在於其AEC-Q101 認證和抗硫化物特性。這些通常在商用級 LED 中不會測試。高典型發光強度 (4500 mcd) 對於需要長距離可見度的應用也是一個性能優勢。與更小或更大的封裝相比，PLCC-6 封裝在尺寸、熱性能和組裝便利性之間提供了良好的平衡。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

問：我可以直接從 12V 汽車電池驅動此 LED 嗎？
答：不行。您必須使用限流電路或恆流驅動器。直接連接到 12V 會導致過大電流，立即損壞 LED。
問：為什麼在高溫下光輸出會降低？
答：這是半導體材料的基本特性。溫度升高會增加 LED 晶片內的非輻射復合，降低其內部量子效率（每單位電輸入的光輸出）。
問：MSL: 2a是什麼意思？
答：濕度敏感等級 2a 表示該封裝在需要於迴焊前烘烤之前，可以在乾燥環境（≤30°C/60% RH）中存放長達 4 週。這對於製造流程控制很重要。
問：如何為我的應用選擇合適的分級？
答：對於顏色關鍵的應用（例如，在尾燈中匹配多個 LED），請指定嚴格的波長分級（例如，2730）。對於亮度關鍵且關注最小強度的應用，請指定符合您設計目標的最小發光強度分級。

11. 實務設計與使用案例研究

情境：設計一個 CHMSL 模組。設計師需要創建一個符合法規光度要求且亮度均勻的中央高位煞車燈。他們選擇 A09K-SR1501H-AM 是因為其可靠性。他們決定以 100 mA（低於 150mA 典型點）驅動每個 LED，以確保使用壽命並考慮高溫降額。使用降額曲線，在計算出的最大焊點溫度 85°C 下，100mA 驅動是安全的。他們設計了一個恆流驅動器陣列。為了確保顏色和亮度的一致性，他們與供應商合作，採購來自特定生產批次、且在特定強度（例如 DA 分級）和波長（2730 分級）範圍內的 LED。PCB 佈局使用建議的焊墊設計，並透過散熱孔連接到內部接地層以散熱。

12. 工作原理簡介

發光二極體是一種半導體元件，透過稱為電致發光的過程將電能直接轉換為光。當順向電壓施加於 p-n 接面時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入到主動區域。當這些電荷載子復合時，它們會釋放能量。在此 LED 中，半導體材料（通常基於 AlInGaP，用於紅/橙/琥珀色）經過設計，使得釋放的能量以光子（光）的形式呈現，其波長對應於紅光（~629 nm）。塑膠封裝封裝並保護微小的半導體晶片，包含用於電氣連接的引線框架，並整合了一個模製透鏡，用於塑形光輸出並決定視角。

13. 技術趨勢

汽車 LED 照明的趨勢是朝向更高效率（每瓦更多流明）、更高功率密度和更高的整合度。這使得更小、更具風格化的燈具設計成為可能，同時降低能耗。同時也朝向智慧、自適應照明系統發展，其中個別 LED 或群組可以進行數位控制以實現動態功能。基礎的半導體技術持續改進，提供更好的溫度性能表現和更長的操作壽命。封裝技術也在不斷發展，以在緊湊的外形尺寸中提供更好的熱管理，這對於在空間受限的汽車應用中維持性能和可靠性至關重要。