目錄
1. 產品概述
本文件提供一款採用 PLCC-2（塑膠引腳晶片載體）表面黏著封裝的高亮度紅光 LED 之完整技術規格，其型號標示為 2214。此元件專為嚴苛應用中的可靠性與效能而設計，具備緊湊的佔位面積與寬廣的 120 度視角。其主要設計目標為汽車內裝照明系統，該應用要求一致的色彩輸出、長期穩定性以及符合產業標準。
此 LED 的核心優勢包括其通過 AEC-Q102 車用級分離式光電元件標準認證，確保其滿足車輛使用嚴格的品質與可靠性要求。它亦符合 RoHS、REACH 及無鹵素指令，使其適用於具有嚴格環保法規的全球市場。結合高發光強度、堅固結構（腐蝕穩健性等級 A1）以及成熟的封裝技術，使其成為設計師的多功能選擇。
2. 技術參數深入解析
2.1 光度學與光學特性
關鍵效能指標為發光強度，在標準驅動電流 30 mA 下，典型值為 1120 毫燭光 (mcd)。相同條件下的最小值與最大值分別為 900 mcd 與 1800 mcd，顯示了生產上的分佈範圍。決定感知顏色的主波長，典型值為 622 奈米 (nm)，範圍介於 615 nm 至 627 nm 之間，使其明確位於標準紅光光譜內。視角定義為強度為峰值一半時的全角，為 120 度，提供寬廣且均勻的照明模式，適用於背光與指示燈應用。
2.2 電氣特性
順向電壓 (Vf) 是電路設計的關鍵參數。在 30 mA 下，典型 Vf 為 2.05 伏特，範圍從 1.75V（最小值）到 2.75V（最大值）。絕對最大連續順向電流為 50 mA，而脈衝 ≤10 μs 時，允許的突波電流為 100 mA。此元件並非設計用於逆向偏壓操作。靜電放電 (ESD) 敏感度，依據人體放電模型 (HBM) 測試，額定值為 2 kV，這是採取基本預防措施即可處理的標準等級。
3. 熱特性與可靠性
熱管理對於 LED 壽命與效能穩定性至關重要。從半導體接面到焊點的熱阻以兩種方式指定：最大為 160 K/W 的實際測量值 (Rth JS real)，以及最大為 125 K/W 的電氣方法 (Rth JS el)。熱阻越低，熱量從 LED 晶片導出的效率越高。最大允許接面溫度 (Tj) 為 125°C。工作與儲存溫度範圍為 -40°C 至 +110°C，證實其適用於嚴苛的汽車環境。此元件可承受峰值溫度為 260°C、持續 30 秒的無鉛迴焊溫度曲線。
4. 分級系統說明
為確保生產中色彩與亮度的穩定性，LED 會根據關鍵參數進行分級。
4.1 發光強度分級
發光強度使用字母數字代碼系統進行分級，範圍從 L1 (11.2-14 mcd) 到 GA (18000-22400 mcd)。針對此特定料號 (2214-UR0301H-AM)，可能的輸出分級範圍已標示，從 V2 (900-1120 mcd) 到 AB (1400-1800 mcd)，而 1120 mcd 的典型值落在 AA 分級 (1120-1400 mcd) 內。設計師必須查閱特定料號的訂購資訊，以了解實際供應的確切分級。
4.2 主波長分級
主波長使用 4 位數代碼進行分級。與此紅光 LED 相關的分級位於 600-640 nm 範圍內。此料號可能的輸出分級涵蓋從 2124 (621-624 nm) 到 3033 (630-633 nm) 的範圍，其中典型值 622 nm 屬於 2124 分級。分級過程的容差為 ±1 nm。
4.3 順向電壓分級
順向電壓使用 4 位數代碼進行分級，代表以十分之一伏特為單位的電壓範圍。例如，分級 1720 涵蓋 1.75V 至 2.00V。典型 Vf 值 2.05V 將落入 2022 分級 (2.00-2.25V)。選擇來自緊密 Vf 分級的 LED 可以簡化並聯陣列中的限流電路設計。
5. 性能曲線分析
規格書提供了數個表徵不同條件下性能的圖表。
5.1 IV 曲線與相對發光強度
順向電流對順向電壓圖顯示了典型的二極體指數關係。相對發光強度對順向電流圖顯示光輸出隨電流呈次線性增加，強調了在建議電流下驅動以獲得最佳效率的重要性。
5.2 溫度相依性
關鍵圖表顯示了接面溫度 (Tj) 的影響。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，此現象稱為熱衰減。相對順向電壓對接面溫度圖顯示 Vf 隨溫度升高呈線性下降，可用於間接溫度監測。相對波長偏移圖顯示主波長隨溫度升高而略微增加（紅移）。
5.3 降額與脈衝處理能力
順向電流降額曲線根據焊墊溫度規定了最大允許連續電流。例如，在焊點溫度 (Ts) 為 110°C 時，最大電流為 35 mA。允許脈衝處理能力圖表定義了針對不同脈衝寬度與工作週期的最大單一脈衝電流幅度，適用於多工或閃光應用。
6. 機械與封裝資訊
此 LED 採用業界標準的 PLCC-2 封裝。2214標示通常指封裝尺寸約為長 2.2mm、寬 1.4mm。機械圖將詳細說明透鏡的精確長度、寬度、高度、引腳間距與開孔尺寸。極性由陰極標記指示，通常是封裝體上的凹口或綠色標記。提供了建議的焊墊佈局，以確保可靠的焊點以及與 PCB 的適當熱連接。
7. 焊接與組裝指南
此元件相容於無鉛迴焊製程。建議的迴焊溫度曲線包括峰值溫度 260°C 持續 30 秒，如絕對最大額定值中所定義。使用注意事項包括標準 ESD 處理程序、避免對透鏡施加機械應力，以及確保焊接過程不超過指定的熱限制。適當的儲存條件為在低濕度環境中，溫度範圍在 -40°C 至 +110°C 內。
8. 應用建議
8.1 典型應用情境
主要應用為汽車內裝照明，例如開關、按鈕與儀表板群組的背光。其可靠性與 AEC-Q102 認證使其成為此嚴苛環境的理想選擇。它也適用於一般指示燈、狀態顯示器，以及需要明亮可靠紅色指示的消費性電子產品與工業設備中的背光。
8.2 設計考量
電路設計師必須根據順向電壓分級與供應電壓，實施適當的限流方案，通常是串聯電阻或恆流驅動器。熱設計至關重要；PCB 佈局應提供足夠的銅箔面積（散熱墊）以散熱，特別是在高環境溫度或接近最大電流下運作時。為了確保陣列中色彩與亮度的一致性，可能需要指定緊密的波長與強度分級，或使用電子校準。
9. 技術比較與差異化
與非車用級 LED 相比，此元件的關鍵差異在於其 AEC-Q102 認證與擴展的溫度範圍 (-40°C 至 +110°C)，這是汽車應用的強制要求。其腐蝕穩健性等級 A1 評級表示對硫磺及其他腐蝕性氣體的抵抗力增強，這是汽車環境中的常見問題。相較於更小的晶片級封裝或更大的穿孔式 LED，PLCC-2 封裝在尺寸、可焊性與光輸出之間提供了良好的平衡。
10. 常見問題解答（基於技術參數）
問：建議的工作電流是多少？
答：標準測試條件與典型性能數據是在 30 mA 下給出的。它可以在 5 mA 到其絕對最大值 50 mA 之間運作，但在典型電流或接近典型電流時，效率與壽命達到最佳化。
問：溫度如何影響亮度？
答：如性能曲線所示，發光強度隨接面溫度升高而降低。有效的散熱對於維持穩定的光輸出至關重要。
問：我可以用 5V 電源驅動此 LED 嗎？
答：可以，但需要一個串聯電阻來限制電流。電阻值 R = (供應電壓 - LED Vf) / 期望電流。為保守設計起見，請使用分級或規格書中的最大 Vf 值。
問：120° 的視角是什麼意思？
答：這表示發光強度至少為其峰值（中心測量）一半時的角度範圍。它提供了非常寬廣的視野。
11. 實務設計案例研究
考慮為一個具有 10 個相同紅光 LED 的汽車開關面板設計背光。系統電壓為 12V（汽車電池）。為確保使用壽命，我們選擇以 25 mA（低於 30mA 典型值）驅動每個 LED。假設我們使用來自最高 Vf 分級（最大 2.75V）的 LED，則每個 LED 的串聯電阻為：R = (12V - 2.75V) / 0.025A = 370 歐姆。標準的 360 或 390 歐姆電阻將是合適的。PCB 佈局將 LED 分組，並將其散熱墊連接到共用的銅箔區域以散熱。為確保外觀均勻，建議指定來自相同主波長與發光強度分級的 LED。
12. 工作原理簡介
這是一種半導體發光二極體。當施加超過其特性順向電壓（紅光約為 2V）的順向電壓時，電子與電洞在半導體晶片（紅光通常基於磷化鋁鎵銦 - AlGaInP）的主動區域內復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。特定的材料組成與結構決定了發射光的波長（顏色）。塑膠封裝密封並保護晶片，包含用於電氣連接的引線框架，並包含一個模製透鏡來塑造光輸出光束。
13. 技術趨勢
像此類 SMD LED 的總體趨勢是朝向更高效率（每瓦電輸入產生更多光輸出），從而降低功耗與熱負載。同時也推動提高可靠性與更長的工作壽命，特別是對於汽車與工業應用。封裝小型化持續進行，但 PLCC-2 由於其在性能、成本與組裝便利性之間的良好平衡而仍然流行。此外，將內建電流調節或保護二極體等功能整合到封裝內，是簡化電路設計的成長趨勢。
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。 |