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PLCC-2 冷白光 LED 規格書 - 1608 封裝 - 2.85V @ 10mA - 120° 視角 - 繁體中文技術文件

PLCC-2 封裝冷白光 LED 完整技術規格書。特點包括典型亮度 710 mcd、120° 視角、符合 AEC-Q102 認證及車規級規格。
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目錄

1. 產品概述

本文件詳細說明一款採用 PLCC-2（塑膠引線晶片載體）封裝的高效能表面黏著冷白光 LED，尺寸標示為 1608。此元件專為嚴苛環境下的可靠性和效能而設計，在 10 毫安培順向電流下，典型發光強度為 710 毫燭光。其主要設計重點在於汽車內裝應用，此類應用要求穩定的光輸出、寬廣的視角以及堅固的結構。

此 LED 的核心優勢包括其緊湊的 1608 佔位面積、120 度寬廣視角帶來優異的光線擴散效果，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。其目標市場是需要於狹小空間內提供可靠、長壽命照明的應用，例如車輛儀表板、背光開關以及一般車內氛圍或重點照明。

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 在標準條件（Ts=25°C）下的性能。順向電流（IF）的操作範圍從 2 mA 至最大 20 mA，其中 10 mA 為典型測試條件。在此電流下，典型順向電壓（VF）為 2.85V，範圍從 2.5V 到 3.75V。主要的光度輸出，即發光強度（IV），其典型值為 710 mcd，最小值為 560 mcd，最高可達 1300 mcd。主色度座標（CIE x, y）約為 0.3, 0.3，定義了其冷白光點。必須注意相關的測量公差：光通量為 ±8%，順向電壓為 ±0.05V，色度座標為 ±0.005。

2.2 絕對最大額定值與熱管理

為確保元件壽命，操作條件絕不能超過絕對最大額定值。最大連續順向電流為 20 mA，功耗限制為 75 mW。元件可承受持續時間 ≤10 μs 的 50 mA 短時突波電流（IFM）。接面溫度（TJ）不得超過 125°C，操作環境溫度範圍為 -40°C 至 +110°C。熱管理至關重要；從接面到焊點的熱阻指定為 160 K/W（實際值）和 140 K/W（電氣值）。此參數表示熱量從 LED 晶片傳導出去的效率，直接影響光輸出的穩定性與使用壽命。

2.3 可靠性與環境規格

此 LED 設計堅固耐用。其靜電放電敏感度等級為 2 kV（人體放電模型），這是元件處理的標準等級。它通過 AEC-Q102 標準認證，確認其適用於汽車應用。此外，它符合腐蝕穩健性 B1 級，遵循歐盟 REACH 法規，且為無鹵素（溴 <900 ppm，氯 <900 ppm，溴+氯 < 1500 ppm）。濕度敏感度等級為 3，意味著若在迴流焊前暴露於環境空氣超過 168 小時，必須對封裝進行烘烤。

3. 性能曲線分析

3.1 IV 曲線與發光效率

順向電流對順向電壓圖顯示出典型的指數關係。隨著電流從 0 增加到 25 mA，電壓從約 2.4V 上升到 3.2V。此曲線對於設計限流電路至關重要。相對發光強度對順向電流圖顯示，光輸出在較低電流下隨電流呈超線性增加，而在較高電流下趨向飽和，這強調了在建議電流或其附近驅動 LED 以獲得最佳效率的重要性。

3.2 溫度相依性

性能圖表顯示出顯著的溫度相依性。相對發光強度對接面溫度曲線顯示，輸出隨著溫度升高而降低。在 100°C 時，強度約為 25°C 時的 60-70%。相反地，順向電壓具有負溫度係數，在相同溫度範圍內下降約 0.2V。色度座標也會隨電流和溫度而變化，這對於要求顏色品質一致的應用是關鍵考量。

3.3 光譜分佈與光束圖

相對光譜分佈圖確認了冷白光譜，這是帶有螢光粉塗層的藍光 LED 晶片的典型特徵。峰值位於藍光區域，螢光粉在黃/綠區域產生寬廣的次級峰值。輻射圖案圖說明了類似朗伯分佈的發射輪廓，其半峰全寬為 120°，提供寬廣且均勻的照明。

3.4 降額與脈衝操作

順向電流降額曲線對於高溫操作至關重要。在最高焊墊溫度 110°C 時，允許的連續順向電流降至 20 mA。圖表亦指定不得使用低於 2mA 的電流。允許的脈衝處理能力圖表讓設計者可以在不同工作週期下，短時間（從 0.1 ms 到 10 秒）使用更高的峰值電流（IF），這對於多工或創造亮度突發很有用。

4. 分級系統說明

LED 輸出被分類為不同等級，以確保同一生產批次內的一致性。提供了兩種主要的分級結構。

4.1 發光強度分級

發光強度分為標記為 Q 到 B 的組別，每組再細分為 X、Y 和 Z 等級，代表遞增的強度範圍。針對此特定料號（1608-C701 00H-AM），標示了可能的輸出等級，落在 U 和 V 組內。這意味著典型 710 mcd 的元件位於 U 組的上範圍（U-Z：610-710 mcd）或 V 組的下範圍（V-X：710-820 mcd）。設計者在指定最低亮度等級時必須考慮此範圍。

4.2 色度（顏色）分級

標準冷白光顏色分級結構在 CIE 1931 色度圖上定義了特定的四邊形區域。每個等級（例如 PK0、NK0、MK0）由四組形成其邊界的 (x, y) 座標定義。這確保了給定等級代碼內的所有 LED 都將呈現該定義區域內的顏色座標，從而保持陣列中的顏色均勻性。提供的表格列出了眾多等級代碼及其對應的座標組。

5. 機械、封裝與組裝資訊

5.1 機械尺寸與極性

此 LED 採用標準 1608（1.6mm x 0.8mm）PLCC-2 封裝。機械圖通常會顯示頂視圖、側視圖和佔位面積。PLCC-2 封裝有兩個引腳。極性由元件頂部的標記指示，例如一個點或切角，對應於陰極 (-) 引腳。正確的方向對於電路運作至關重要。

5.2 建議焊墊佈局

提供了建議的焊墊佈局設計，以確保可靠的焊點和迴流焊期間的正確對齊。此佈局略大於元件的引腳，以利於形成良好的焊錫圓角。遵循此佔位面積對於製造良率和長期機械可靠性至關重要。

5.3 迴流焊溫度曲線與指引

規格書指定了峰值溫度為 260°C、最長 30 秒的迴流焊溫度曲線。這是標準的無鉛迴流焊曲線。該曲線包括預熱、熱浸、迴流和冷卻區域，並定義了升溫速率和時間限制，以防止熱衝擊並確保形成適當的焊點，同時不損壞 LED 封裝或內部晶粒。

5.4 包裝資訊

LED 以帶狀和捲盤包裝供應，用於自動貼片組裝。包裝資訊詳細說明了捲盤尺寸、帶寬、元件間距以及元件在帶上的方向。此資訊對於配置組裝設備是必需的。

5.5 使用與儲存注意事項

主要注意事項包括：避免施加反向電壓、確保操作條件不超過絕對最大額定值、實施適當的靜電放電處理程序，以及遵循指定的迴流焊溫度曲線。儲存條件應在 -40°C 至 +110°C 範圍內，且若包裝袋已打開，必須遵循 MSL-3 處理程序。

6. 應用說明與設計考量

6.1 典型應用場景

主要應用是汽車內裝照明。這包括儀表板的照明，為儀表和顯示器提供背光。它也非常適合用於各種開關（電動窗、空調控制）的背光，以及車廂內的一般環境或重點照明。其可靠性規格使其適用於這些嚴苛、溫度循環的環境。

6.2 電路設計考量

設計者必須加入限流電阻或恆流驅動電路。電阻值可使用歐姆定律計算：R = (V電源- VF) / IF。使用典型 VF 2.85V 和期望的 IF 10mA，以及 5V 電源，電阻約為 (5 - 2.85) / 0.01 = 215 歐姆。對於需要精確電流控制或調光（脈衝寬度調變）的應用，建議使用驅動 IC。寬廣的視角消除了許多漫射照明應用中對二次光學元件的需求。

6.3 設計中的熱管理

有效的散熱對於維持性能和壽命至關重要。高熱阻值意味著熱量不易從接面散逸。設計者應確保連接到 LED 散熱墊（如有）的 PCB 焊墊尺寸足夠，並連接到銅箔或平面層以作為散熱片。在高溫環境（例如靠近汽車引擎電子設備）中，必須根據提供的曲線對電流進行降額。

6.4 抗硫化物標準

規格書包含硫化物測試標準部分，這對於大氣中硫化物可能腐蝕鍍銀元件的汽車和工業環境尤其相關。此測試驗證了 LED 對此類環境的耐受性，是某些地理位置或應用中長期可靠性的關鍵因素。

7. 訂購與料號資訊

料號系統提供了特定資訊。以範例 "1608-C701 00H-AM" 為例："1608" 表示封裝尺寸，"C701" 可能是基礎產品代碼，而 "00H-AM" 可能指定了發光強度等級和顏色等級（例如，冷白光）。訂購資訊部分將詳細說明如何指定不同的等級或包裝選項（帶狀和捲盤與散裝）。

8. 常見問題 (FAQ)

問：實際熱阻與電氣熱阻（Rth JS）有何不同？

答：實際熱阻是使用 LED 本身的溫度敏感參數（如順向電壓）測量的。電氣熱阻通常是計算或模擬值。對於熱設計而言，實際值通常更準確。

問：我可以在沒有電阻的情況下用 3.3V 電源驅動此 LED 嗎？

答：不行。順向電壓會變化（2.5V-3.75V）。如果 VF 較低，直接連接 3.3V 可能導致電流過大，從而可能損壞 LED。請務必使用限流機制。

問：120° 視角如何影響我的設計？

答：它提供非常寬廣、漫射的光線。非常適合區域照明，但不適合產生聚焦光束。要達到聚光效果，則需要二次透鏡。

問：此 LED 可以調光嗎？

答：可以，與大多數 LED 一樣，它可以有效地使用脈衝寬度調變進行調光。請勿使用類比降壓方式調光，因為這會導致顯著的顏色偏移。

9. 技術原理與趨勢

9.1 工作原理

這是一款螢光粉轉換型白光 LED。一個半導體晶片（通常由氮化銦鎵製成）在順向偏壓下發出藍光。此藍光激發封裝內部的黃色（或黃紅色）螢光粉塗層。剩餘的藍光與轉換後的黃光結合，產生白光的視覺感知。螢光粉的特定混合決定了相關色溫，在此案例中為冷白光。

9.2 產業趨勢

此類元件的趨勢是朝向更高效率（每瓦更多流明）、改善演色性以獲得更好的光品質，以及在維持或增加光輸出的同時實現更微型化。同時，業界也強力推動更高的可靠性標準和更廣泛的環境合規性（例如，降低藍光危害、完全可回收性）。與智慧驅動器整合以實現適應性照明是另一個成長領域，特別是在汽車應用中。

LED規格術語詳解

LED技術術語完整解釋

一、光電性能核心指標

術語 單位/表示 通俗解釋 為什麼重要
光效（Luminous Efficacy） lm/W（流明/瓦） 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 直接決定燈具的能效等級與電費成本。
光通量（Luminous Flux） lm（流明） 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 決定燈具夠不夠亮。
發光角度（Viewing Angle） °（度），如120° 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 影響光照範圍與均勻度。
色溫（CCT） K（開爾文），如2700K/6500K 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 決定照明氛圍與適用場景。
顯色指數（CRI / Ra） 無單位，0–100 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。
色容差（SDCM） 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 保證同一批燈具顏色無差異。
主波長（Dominant Wavelength） nm（奈米），如620nm（紅） 彩色LED顏色對應的波長值。 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。
光譜分佈（Spectral Distribution） 波長 vs. 強度曲線 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 影響顯色性與顏色品質。

二、電氣參數

術語 符號 通俗解釋 設計注意事項
順向電壓（Forward Voltage） Vf LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。
順向電流（Forward Current） If 使LED正常發光的電流值。 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。
最大脈衝電流（Pulse Current） Ifp 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。
反向電壓（Reverse Voltage） Vr LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 電路中需防止反接或電壓衝擊。
熱阻（Thermal Resistance） Rth（°C/W） 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。
靜電放電耐受（ESD Immunity） V（HBM），如1000V 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。

三、熱管理與可靠性

術語 關鍵指標 通俗解釋 影響
結溫（Junction Temperature） Tj（°C） LED晶片內部的實際工作溫度。 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。
光衰（Lumen Depreciation） L70 / L80（小時） 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 直接定義LED的"使用壽命"。
流明維持率（Lumen Maintenance） %（如70%） 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 表徵長期使用後的亮度保持能力。
色漂移（Color Shift） Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 使用過程中顏色的變化程度。 影響照明場景的顏色一致性。
熱老化（Thermal Aging） 材料性能下降 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。

四、封裝與材料

術語 常見類型 通俗解釋 特點與應用
封裝類型 EMC、PPA、陶瓷 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。
晶片結構 正裝、倒裝（Flip Chip） 晶片電極佈置方式。 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。
螢光粉塗層 YAG、矽酸鹽、氮化物 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。
透鏡/光學設計 平面、微透鏡、全反射 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 決定發光角度與配光曲線。

五、質量控制與分檔

術語 分檔內容 通俗解釋 目的
光通量分檔 代碼如 2G、2H 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 確保同一批產品亮度一致。
電壓分檔 代碼如 6W、6X 按順向電壓範圍分組。 便於驅動電源匹配，提高系統效率。
色區分檔 5-step MacAdam橢圓 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。
色溫分檔 2700K、3000K等 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 滿足不同場景的色溫需求。

六、測試與認證

術語 標準/測試 通俗解釋 意義
LM-80 流明維持測試 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 用於推算LED壽命（結合TM-21）。
TM-21 壽命推演標準 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 提供科學的壽命預測。
IESNA標準 照明工程學會標準 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 行業公認的測試依據。
RoHS / REACH 環保認證 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 進入國際市場的准入條件。
ENERGY STAR / DLC 能效認證 針對照明產品的能效與性能認證。 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。