目錄
1. 產品概述
65-21-UR0200H-AM 是一款高亮度、發紅光的 LED，採用緊湊型 PLCC-2（塑膠引線晶片載體）表面黏著封裝。此元件專為嚴苛的汽車內裝照明應用而設計，結合了高光輸出、寬視角與強健的可靠性。其主要設計重點在於儀表板照明、儀表組以及一般內裝環境照明，這些應用要求在變化的環境條件下具有一致的顏色和亮度。
此 LED 的核心優勢包括其符合嚴格的 AEC-Q102 車用離散光電元件標準，確保在車輛內裝典型的嚴苛條件下仍能保持性能與壽命。其典型發光強度在標準驅動電流 20mA 下為 1120 毫燭光（mcd），並搭配 120 度的寬視角以提供出色的可見度。此外，本產品符合 RoHS、REACH 及無鹵素環保指令，適用於具有嚴格材料法規的全球市場。
目標市場專注於汽車領域，應用明確列出為汽車內裝照明與儀表組顯示。此專注性決定了其相較於標準商用級 LED，在溫度範圍、靜電放電（ESD）防護及長期可靠性方面具有更嚴格的規格。
2. 深入技術參數分析
2.1 光度與電氣特性
電氣與光學性能定義於標準測試條件下（Ts=25°C）。順向電流（IF）的絕對最大額定值為 50mA，典型工作點為 20mA，建議最小工作電流為 5mA。在 20mA 下，發光強度（IV）範圍從最小值 710mcd 到典型值 1120mcd，最大規格可達 1800mcd，顯示不同生產分級間可能存在性能差異。在此電流下的順向電壓（VF）介於 1.75V 至 2.75V 之間，典型值為 2.0V。主波長（λd）位於紅色光譜，規格為 612nm 至 627nm，典型值為 622nm。視角（2θ½）為一致的 120 度，標示公差為 ±5°。
2.2 熱與可靠性參數
熱管理對於 LED 的性能與壽命至關重要。此元件有兩個指定的熱阻值："實際"熱阻（Rth JS real）最大值為 160 K/W，以及"電氣"熱阻（Rth JS el）最大值為 125 K/W。差異可能源於量測方法，其中電氣法是業界常見的估算方法。絕對最大接面溫度（TJ）為 125°C。工作與儲存溫度範圍指定為 -40°C 至 +110°C，這對於必須在極端氣候下運作的汽車應用至關重要。此元件可承受高達 2kV 的 ESD（人體放電模型）脈衝，提供基本的操作防護。
2.3 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能導致永久損壞的應力極限。最大功耗（Pd）為 137 mW。突波電流能力（IFM）對於脈衝 ≤10μs 且工作週期極低（D=0.005）時為 100mA。此元件並非設計用於逆向偏壓操作。迴焊過程中的最高焊接溫度為 260°C，持續 30 秒，這是無鉛焊接製程的標準曲線。
3. 分級系統說明
為確保量產的一致性，LED 會根據性能進行分級。規格書提供了三個關鍵參數的詳細分級表。
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（例如 L1、L2、M1... 直至 GA）。每個分級涵蓋特定的最小與最大發光強度範圍（單位為毫燭光，mcd）。對於 65-21-UR0200H-AM，可能的輸出分級已標示，包括 V1（710-900 mcd）、V2（900-1120 mcd）、AA（1120-1400 mcd）和 AB（1400-1800 mcd）。這讓設計師能根據應用所需的亮度等級選擇元件，相關的量測公差為 ±8%。
3.2 主波長分級
決定紅光感知顏色的主波長也進行分級。分級由四位數代碼標識（例如 1215、1518、1821）。每個代碼對應一個 3 奈米的波長範圍。對於此特定元件，可能的分級為 1215（612-615 nm）、1518（615-618 nm）、1821（618-621 nm）、2124（621-624 nm）、2427（624-627 nm）和 2730（627-630 nm）。主波長量測的公差為 ±1nm。這種嚴格的分級確保了顯示器或照明陣列中多個 LED 的顏色均勻性。
3.3 順向電壓分級
順向電壓使用如 1517、1720、2022 等代碼進行分級，代表以 0.25V 為增量的電壓範圍（例如 1.50-1.75V、1.75-2.00V、2.00-2.25V）。了解 VF分級對於設計高效的電流驅動電路和管理功耗非常重要。
4. 性能曲線分析
規格書包含數個圖表，說明關鍵參數如何隨操作條件變化。
4.1 IV曲線與相對發光強度
順向電流對順向電壓圖顯示典型的指數關係，對於選擇適當的限流電阻或恆流驅動器至關重要。相對發光強度對順向電流圖顯示，光輸出隨電流增加呈超線性增長，但超過建議的 20mA 操作可能會降低效率並增加熱量。
4.2 溫度依存性
數個圖表詳細說明了熱效應。相對發光強度對接面溫度曲線顯示，光輸出隨溫度升高而降低——這對於環境溫度可能很高的汽車應用是關鍵考量。相對順向電壓對接面溫度圖顯示 VF具有負溫度係數，隨溫度升高而線性下降。此特性有時可用於間接溫度感測。主波長對接面溫度圖顯示，隨著溫度升高，波長會略微紅移（增加）。
4.3 光譜分佈與降額
相對光譜分佈圖確認了以 622nm 為中心的單色紅光輸出。順向電流降額曲線對於熱設計至關重要；它顯示最大允許連續順向電流必須隨著焊墊溫度升高而降低。例如，在焊墊溫度 110°C 時，最大連續電流僅為 35mA。允許脈衝處理能力圖提供了以不同工作週期的脈衝電流驅動 LED 的指南，允許在多工應用中實現更高的瞬時亮度。
5. 機械與封裝資訊
此 LED 採用標準 PLCC-2 表面黏著封裝。雖然此處未複製第 15 頁的確切機械圖，但典型的 PLCC-2 尺寸在業界廣為人知。封裝包含一個帶有兩個引腳的模製塑膠本體。極性由封裝形狀或頂部標記指示，陰極通常有標識。規格書第 16 頁還包含"建議焊墊"佈局，這對於 PCB 設計以確保正確焊接、散熱和機械穩定性至關重要。
6. 焊接與組裝指南
此元件設計用於與無鉛焊料相容的迴焊製程。第 16 頁指定的曲線（迴焊溫度曲線）允許峰值溫度 260°C 持續最多 30 秒。這是標準的 IPC/JEDEC 曲線。設計師必須確保其組裝製程保持在這些限制內，以防止封裝損壞或內部晶粒和焊線劣化。"使用注意事項"部分（第 19 頁）可能包含重要的操作、儲存和清潔說明以維持可靠性，例如避免暴露於含硫環境，該環境可能腐蝕鍍銀引腳（參見第 20 頁的"硫磺測試標準"）。
7. 包裝與訂購資訊
"包裝資訊"（第 17 頁）詳細說明了 LED 的供應方式，通常是捲繞在捲盤上的壓紋載帶，適用於自動化取放組裝設備。料號 65-21-UR0200H-AM 遵循可能的內部編碼系統，可能包含封裝類型、顏色、性能分級和其他屬性的資訊。"訂購資訊"部分（第 14 頁）將提供對應於不同發光強度、波長和順向電壓分級的特定訂購代碼，以便為生產進行精確選擇。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
如前所述，主要應用是汽車內裝照明和儀表組。這包括中控台上按鈕、開關和圖示的背光照明，門把和腳部空間的照明，以及最關鍵的是作為儀表組內的指示燈和警告燈。120 度的寬視角使其適用於 LED 可能無法正面觀看的應用。
8.2 設計考量
使用此 LED 進行設計時，工程師必須考慮以下幾個因素：電流驅動：使用設定為 20mA（典型值）的恆流驅動器或限流電阻，以確保一致的亮度和壽命。熱管理：必須遵守降額曲線。確保足夠的 PCB 銅箔面積或散熱孔，將熱量從焊墊導出，特別是在高環境溫度的環境中，例如陽光直射下的汽車儀表板。光學設計：寬視角可能需要導光板或擴散片來為特定的指示目的塑造光束。ESD防護：雖然額定值為 2kV HBM，但在 PCB 上加入基本的 ESD 防護對於汽車電子產品是良好的實務做法。
9. 技術比較與差異化
與標準商用 PLCC-2 紅色 LED 相比，65-21-UR0200H-AM 透過其車規級認證實現差異化。關鍵差異包括：AEC-Q102 認證：這涉及一系列商用元件不會經歷的壓力測試（高溫工作壽命、溫度循環、耐濕性等）。擴展溫度範圍：-40°C 至 +110°C 的工作範圍超過了商用元件典型的 -40°C 至 +85°C 或 +100°C 範圍。耐腐蝕性：耐腐蝕性規格為"B1 級"，表示針對汽車環境中常見的特定氣態污染物進行了測試。更嚴格的分級與規格：參數通常以更嚴格的公差和更全面的分級來指定，以確保系統層級的一致性。
10. 常見問題（基於技術參數）
問：我可以連續以 50mA 驅動此 LED 嗎？
答：不行。50mA 的絕對最大額定值是應力極限。為了可靠的長期運作，您必須根據焊墊溫度遵循降額曲線。在典型環境條件下，20mA 是建議的連續電流。
問："實際"熱阻和"電氣"熱阻有何不同？
答："電氣"法使用對溫度敏感的順向電壓作為代理來計算熱阻，常用於規格制定。"實際"法可能涉及更直接的熱量測量。就設計目的而言，使用較高的值（160 K/W）進行熱計算會更為保守。
問：如何解讀訂單中的發光強度分級代碼（例如 AA）？
答：分級代碼保證 LED 的發光強度落在該分級的指定範圍內（例如 AA = 1120-1400 mcd）。您必須訂購應用所需亮度一致性的特定分級代碼。
問：是否需要逆向保護二極體？
答：是的。規格書明確指出此元件"並非設計用於逆向操作"。如果存在施加逆向電壓的任何可能性（這在汽車電源系統中很常見），則串聯一個阻斷二極體或在 LED 兩端並聯一個分流二極體是必要的。
11. 實務設計案例分析
情境：為汽車儀表組設計一個紅色"引擎檢查"警告指示燈。
選型：選擇 65-21-UR0200H-AM 是因為其符合 AEC-Q102、高亮度及紅色。可選擇波長分級在 612-621nm 範圍內以獲得標準紅色外觀。
電路設計：儀表組的電源標稱值為 12V（範圍可從 9V 到 16V）。為節省成本，選擇一個簡單的串聯電阻。使用典型 VF在 20mA 下為 2.0V：R = (12V - 2.0V) / 0.020A = 500Ω。選擇一個標準 510Ω 電阻，產生的電流約為 19.6mA，這是可接受的。計算電阻額定功率：P = I2R = (0.0196)2* 510 ≈ 0.2W，因此 1/4W 電阻已足夠。
熱檢查：LED 將安裝在儀表組的 PCB 上。假設車內最高環境溫度為 85°C，計算出焊墊處的 PCB 溫升為 15°C，則焊墊溫度為 100°C。參考降額曲線，在 100°C 時允許的最大連續電流約為 40mA。我們的設計電流約 20mA 遠低於此限制，提供了良好的安全餘量。
光學設計：設計一個導光管或小型擴散帽，利用 120 度視角將光線從 PCB 上的 SMD LED 引導至儀表組面板上朝前的指示圖示。
12. 工作原理
此裝置是一個發光二極體（LED），一種半導體 p-n 接面二極體。當施加超過二極體內建電位（對於此紅色 LED 約為 1.75-2.75V）的順向電壓時，電子和電洞會注入接面。這些電荷載子重新結合，對於此特定的材料組成（可能基於 AlGaInP），一部分的重新結合能量以光子（光）的形式釋放，其波長對應於半導體材料的能隙能量，從而產生主波長約 622nm 的紅光。塑膠 PLCC-2 封裝包裹著半導體晶粒，提供機械保護，並包含一個模製透鏡，將發射的光塑造成指定的 120 度視角圖案。
13. 技術趨勢
在汽車 LED 領域，可以觀察到幾個趨勢。持續推動的方向包括更高的發光效率（每電瓦產生更多光輸出），從而實現更亮的顯示器或更低的功耗和熱量產生。改進的顏色一致性和更嚴格的分級隨著顯示器變得更加精密而變得至關重要。增強的可靠性和強健性仍然是首要任務，封裝材料不斷發展以承受更高的溫度和更嚴苛的環境應力，包括對新型污染物的抵抗力。此外，驅動電子與控制直接與 LED 封裝整合（例如，具有整合 IC 用於 PWM 調光或診斷的智慧型 LED）是一個日益增長的趨勢，儘管此特定元件仍是一個離散、無驅動器的元件。
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。 |