PLCC-6 黃光LED 規格書 - 封裝尺寸 3.2x2.8x1.9mm - 順向電壓 2.15V - 功率 0.32W - 繁體中文技術文件

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型黃光LED規格。此元件主要針對嚴苛的汽車外部照明應用而設計，例如方向燈，其可靠性、亮度以及在惡劣環境條件下的一致性表現至關重要。其核心優勢包括：在標準驅動電流150mA下，典型發光強度高達5500毫燭光（mcd）；寬廣的120度視角，提供卓越的可視性；以及符合嚴格汽車級標準的堅固結構。

此LED通過AEC-Q101認證，確保其適用於汽車應用的可靠性。同時符合RoHS與REACH環保指令，並具備抗硫化物特性，使其適用於可能存在腐蝕性氣體的環境。目標市場為需要緊湊、明亮且可靠黃光光源的汽車照明製造商與設計師。

2. 深入技術參數分析

2.1 光度與電氣特性

關鍵操作參數定義了LED在典型條件（T_s=25°C）下的性能。順向電流（I_F）的建議操作範圍為20mA至200mA，典型值為150mA。在此典型電流下，發光強度（I_V）範圍從最小值3550 mcd到最大值7100 mcd，典型值為5500 mcd。在150mA時的順向電壓（V_F）典型值為2.15V，範圍從1.75V至2.75V。此相對較低的順向電壓有助於提高系統效率。主波長（λ_d）規格介於582 nm至594 nm之間，典型值為589 nm，使其明確位於可見光譜的黃色區域。視角（2θ_½）為寬廣的120度，提供寬廣的發光模式。

2.2 絕對最大額定值與熱管理

這些額定值定義了可能導致永久損壞的極限。絕對最大順向電流為200 mA。元件可承受脈衝寬度≤10 μs、工作週期極低（D=0.005）的1000 mA突波電流（I_FM）。最高接面溫度（T_J）為125°C，而操作與儲存溫度範圍為-40°C至+110°C。功率耗散（P_d）額定值為550 mW。熱管理至關重要；規格中定義了從接面到焊點的熱阻。實際熱阻（R_{th JS real}）為≤60 K/W，而電氣法測量值（R_{th JS el}）為≤50 K/W。需要適當的PCB熱設計，以將接面溫度維持在安全範圍內，特別是在高驅動電流或高環境溫度的情況下。

2.3 可靠性與環境規格

此LED專為高可靠性而設計。其ESD敏感度等級為8 kV（人體放電模型），對於操作與組裝而言是穩健的等級。通過適用於分離式半導體的AEC-Q101標準認證，這是汽車元件的關鍵要求。此元件符合RoHS（有害物質限制）與REACH法規。同時具備抗硫化物特性，表示能抵抗可能導致某些LED封裝中銀腐蝕的含硫大氣。

3. 分級系統說明

此LED提供分級選項，以確保應用中的色彩與亮度一致性。定義了兩個主要的分級參數。

3.1 發光強度分級

發光輸出分為多個等級，每個等級以兩個字元代碼表示（例如：L1、M2、DA、DB）。分級涵蓋極廣的範圍，從最小值11.2 mcd（L1）到最大值22400 mcd（GA）。針對特定料號A09K-UY1501H-AM，其可能的輸出分級範圍被特別標示，落在3550 mcd至7100 mcd之間。這對應於從CA（2800-3550 mcd）到DB（5600-7100 mcd）的分級。設計師必須根據其亮度需求選擇適當的分級。

3.2 主波長分級

色彩（主波長）也使用四位數代碼進行分級（例如：8285、9194）。分級範圍從459 nm（紫藍色）到639 nm（紅橙色）。對於此黃光LED，相關的分級是涵蓋黃色光譜的部分，具體約從582 nm至597 nm。此料號的規格範圍582-594 nm與諸如8285（582-585 nm）、8588（585-588 nm）、8891（588-591 nm）和9194（591-594 nm）等分級相符。這確保了組件中多個LED之間的精確色彩匹配。

4. 性能曲線分析

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）

此圖表顯示順向電流與順向電壓之間的關係。這是一條典型的二極體非線性指數曲線。在150mA的典型工作點，電壓約為2.15V。設計師使用此曲線來選擇適當的限流電阻或定電流驅動器設定，以在電壓與功率限制內達到所需的亮度。

4.2 相對發光強度 vs. 順向電流

此圖表顯示光輸出隨電流增加而增加，但並非完全線性，特別是在較高電流時。它有助於理解在不同驅動水平下的發光效率（每單位電功率的光輸出）。

4.3 溫度依賴特性

數個圖表說明了溫度的影響。相對發光強度 vs. 接面溫度曲線顯示光輸出隨溫度升高而降低。在熱設計中必須考慮此熱降額效應。相對順向電壓 vs. 接面溫度曲線顯示負溫度係數；V_F隨溫度上升而下降。這對於使用電壓調節的電路很重要。主波長 vs. 順向電流與相對波長 vs. 接面溫度圖表顯示色彩（波長）隨操作條件變化而產生的微小偏移，這是LED的典型現象。

4.4 順向電流降額曲線

此關鍵圖表定義了最大允許連續順向電流與焊墊溫度（T_S）的函數關係。隨著T_S升高，最大允許的I_F必須降低，以防止超過最高接面溫度。例如，在T_S為110°C時，最大I_F約為91 mA。此曲線對於確保在汽車照明等高溫環境中的長期可靠性至關重要。

4.5 允許脈衝處理能力

此圖表定義了最大允許的非重複性或重複性脈衝電流（I_F(A)）與脈衝寬度（t_p）的函數關係，適用於不同的工作週期（D）。它讓設計師能了解LED處理短暫、高電流脈衝的能力，這可能用於通訊或特殊信號應用。

4.6 光譜分佈

相對光譜分佈圖顯示了在不同波長下發射的光強度。對於此黃光LED，峰值約在589 nm處，具有典型的窄頻寬，從而產生飽和的黃色光。

5. 機械與封裝資訊

5.1 機械尺寸

此LED採用PLCC-6（塑膠引腳晶片載體）封裝。典型尺寸約為長3.2mm、寬2.8mm、高1.9mm。規格書中提供了帶有公差的詳細尺寸圖，以供準確的PCB焊墊設計。

5.2 建議焊墊佈局

提供了建議的PCB設計焊墊圖案（Footprint）。這包括六個引腳和中央散熱焊墊（如適用）的銅墊尺寸與間距。遵循此建議可確保正確的焊接、機械穩定性以及從LED到PCB的最佳熱傳導。

5.3 極性識別

封裝包含極性指示器，通常是靠近第1腳的凹口或圓點。接腳圖標示了陽極與陰極連接。組裝時必須注意正確的極性，以防止損壞。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

規定了詳細的迴焊溫度曲線。最高焊接溫度不應超過260°C，且高於240°C的時間應受到限制。典型曲線包括預熱、均熱、迴焊和冷卻階段。遵守此曲線對於防止塑膠封裝及內部晶片與打線的熱損壞至關重要。

6.2 使用注意事項

概述了一般操作與使用注意事項。包括避免對引腳施加機械應力、在操作時防止靜電放電（儘管其ESD等級為8kV）、確保操作條件不超過絕對最大額定值，以及在PCB上實施適當的熱設計。此元件不設計用於反向電壓操作。

6.3 儲存條件

元件應儲存在乾燥、受控的環境中，溫度在規定的儲存範圍-40°C至+110°C內。對於長期儲存，濕度敏感等級（MSL）2表示封裝元件在需要進行迴焊前烘烤之前，可在工廠環境條件（≤30°C/60% RH）下暴露長達一年。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝資訊

LED以捲帶包裝供應，適用於自動化組裝。包裝規格包括捲盤尺寸、帶寬、料袋間距以及元件在帶上的方向。此資訊對於配置貼片機是必要的。

7.2 料號與訂購資訊

料號A09K-UY1501H-AM遵循特定的編碼系統。雖然完整的解碼可能是專有的，但它通常傳達有關封裝類型（PLCC-6）、顏色（黃色 - Y）、發光強度分級和波長分級的資訊。訂購資訊會指定每捲數量及其他商業細節。

8. 應用說明與設計考量

8.1 主要應用：汽車外部照明

主要且最關鍵的應用是汽車外部照明，特別是方向燈。在此角色中，LED必須提供高亮度以確保日間可見性、寬廣的視角以便從各個角度都能看到、在寬廣的溫度範圍（-40°C至+110°C）內具有極高的可靠性，並能抵抗振動及濕氣、硫化物等環境污染物。

8.2 電路設計考量

設計師應使用定電流驅動器而非簡單的電阻，以獲得最佳性能與壽命，特別是在汽車電壓環境（例如，帶有負載突降暫態的12V系統）中。驅動器應設計為能補償V_F的負溫度係數以及發光強度隨溫度上升而下降的特性。PCB上的熱管理至關重要，需使用足夠的銅面積或連接到LED散熱焊墊的熱導孔，以保持低接面溫度、維持亮度並確保可靠性。

8.3 光學設計考量

120度視角屬於朗伯或近朗伯分佈。可能需要二次光學元件（透鏡、反射器）來塑造光束模式，以滿足特定應用（如方向燈）的需求，這些應用通常對角度強度分佈有法規要求。

9. 技術比較與差異化

與標準商用黃光LED相比，此元件為汽車應用提供了關鍵的差異化優勢：AEC-Q101認證是最重要的，確保了在汽車壓力測試下經過驗證的可靠性。更高的典型亮度（5500 mcd）在緊湊的封裝中提供更大的亮度。抗硫化物特性解決了汽車環境中的特定失效模式。寬廣視角（120°）與高強度的結合，針對需要廣泛可見性的信號應用進行了優化。詳細的分級結構允許在多LED陣列中進行精確的色彩與亮度匹配。

10. 常見問題（FAQ）

問：此LED的建議驅動電流是多少？

答：典型操作電流為150mA，可提供5500 mcd。它可在20mA至200mA範圍內操作，但性能參數是在150mA下指定的。

問：如何解讀發光強度分級代碼（例如：DA）？

答：分級代碼對應於特定的發光強度範圍。例如，分級DA涵蓋4500至5600 mcd。您必須查閱分級表，以選擇適合您設計的強度範圍。

問：為什麼熱管理如此重要？

答：LED性能會因熱而衰減。過高的接面溫度會降低光輸出、偏移色彩，並大幅縮短使用壽命。必須遵循降額曲線（第4.4節）以確保可靠操作。

問：此LED可用於非汽車應用嗎？

答：可以，其高可靠性使其適用於其他要求嚴苛的應用，如工業指示燈、戶外標誌和安全設備等需要環境耐受性的領域，儘管其成本可能針對汽車量產進行了優化。

問：MSL 2對組裝意味著什麼？

答：濕度敏感等級2表示封裝元件在需要進行烘烤以去除吸收的水分（這些水分可能在迴焊過程中導致破裂）之前，可在環境工廠條件（≤30°C/60% RH）下暴露長達一年。

11. 設計與使用案例研究

情境：設計高可靠性汽車後方向燈。一位設計工程師正在為一款乘用車創建一個新的基於LED的後方向燈組。該燈組使用12個黃光LED以特定模式排列。使用此PLCC-6 LED，工程師首先從供應商處選擇適當的發光強度分級（例如：DB以獲得最高亮度）和主波長分級（例如：8891以獲得一致的黃色調），以確保所有12個LED的一致性。選擇一款適用於汽車應用的定電流驅動器IC，為每個LED串提供穩定的150mA電流。PCB設計採用2盎司銅層，並在LED焊墊正下方佈置一系列熱導孔，以有效導熱，使操作時焊墊溫度保持在80°C以下。這確保實際接面溫度遠低於125°C的最高限制，在車輛使用壽命期間保持流明維持率。使用LED的120度輻射模式進行光學模擬，以設計符合方向燈強度與角度分佈法規要求的二次光學元件。

12. 工作原理

此LED是一種半導體光源。它基於由磷化鎵砷（GaAsP）或類似材料製成的半導體晶片，當電流通過時會發射黃色波長的光。當施加超過二極體閾值的順向電壓時，電子與電洞在半導體的主動區複合，以光子（光）的形式釋放能量。此過程稱為電致發光。半導體層的特定材料組成與結構決定了發射光的主波長。晶片安裝在反射式PLCC-6封裝內，封裝內也包含連接的打線，並由黃色或透明的矽膠透鏡封裝，以保護晶片並塑造光輸出。

13. 技術趨勢

汽車LED照明的一般趨勢朝向更高的發光效率（每瓦更多流明），以更低的功耗與熱負載實現更明亮的信號。微型化持續發展，允許更緊湊和風格化的照明設計。改善的色彩一致性與更嚴格的分級隨著LED陣列越來越普遍而變得至關重要。同時也有朝向整合式智慧LED模組的趨勢，將驅動器、診斷和通訊介面整合在同一封裝內。此外，材料科學的進步提供了對極端熱循環、高濕度和腐蝕性氣體等惡劣環境因素更強的抵抗力，推動了汽車應用中可靠性與使用壽命的極限。