PLCC4 綠色 LED 規格書 - 尺寸 3.50x2.80x3.25mm - 電壓 2.8-3.5V - 功率 0.245W - 技術文檔

1. 產品概述

本文件提供了一個 PLCC4（塑料引線晶片載體）表面黏著封裝綠色發光二極體（LED）的完整技術規格。該元件採用 InGaN（氮化銦鎵）半導體技術於基板上製造，這是生產高亮度綠色 LED 的行業標準。其主要設計目標是可靠性和與自動化組裝流程的相容性，使其適用於高批量製造環境。

1.1 核心優勢與目標市場

該 LED 的核心優勢源自其特定的結構和性能參數。PLCC4 封裝提供了一個堅固可靠的保護殼，保護半導體晶片同時提供優異的熱和電性能。極寬的視角（通常為 60 度）確保了均勻的光分佈，這對於指示和照明應用至關重要。符合 AEC-Q101 應力測試指南表明設計注重汽車級可靠性，暗示其適用於有嚴格耐久性要求的環境。主要目標市場是汽車內飾照明，例如儀表板背光、開關照明和氛圍照明，以及需要綠色狀態指示的消費電子和工業控制中的通用指示器。

2. 技術參數分析

對電氣、光學和熱參數進行深入且客觀的解釋對於正確的電路設計和應用至關重要。

2.1 光度與電氣特性

關鍵操作參數在接面溫度（Ts）為 25°C 下指定。正向電壓（V_F）範圍從最小 2.8V 到最大 3.5V，當以正向電流（I_F）50mA 驅動時，典型值為 3.2V。此電壓範圍對於設計限流電路很重要。發光強度（I_V）在相同測試電流下極高，範圍從 10,000 到 18,000 毫坎德拉（mcd）。這種高亮度使 LED 即使在光線充足的條件下也能可見。主波長（W_d）指定了光的感知顏色，範圍從 515 nm 到 525 nm，落在可見光譜的純綠色區域內。視角（2θ_1/2）為 60 度，定義為發光強度為 0 度（軸上）值一半時的全角。

2.2 絕對最大額定值與降額

這些是應力極限，超過可能導致元件永久損壞。最大連續正向電流（I_F）為 70 mA。然而，建議的操作條件是 50 mA，提供安全裕度。峰值正向電流（I_FP）為 100 mA，但這僅針對脈衝操作指定（如註明，佔空比 1/10，脈衝寬度 10ms）。最大功耗（P_D）為 245 mW。這是熱管理的關鍵參數；實際消耗的功率計算為 V_F* I_F。例如，在典型 V_F3.2V 和 I_F50mA 下，功率為 160 mW，在限制內。反向電壓（V_R）限制為 5V，表明 LED 的反向偏壓保護有限，在可能發生電壓反轉的電路中應加以保護。操作和儲存溫度範圍為 -40°C 至 +100°C，確認其適用於嚴苛的汽車環境。最大接面溫度（T_J）為 120°C。

2.3 熱特性與管理

從接面到焊點的熱阻（R_θJ-S）指定為最大 130 K/W。此參數量化了半導體接面產生的熱量通過焊盤傳遞到 PCB 的效率。較低的值表示更好的散熱。為防止過熱，接面溫度必須保持在 120°C 以下。設計師必須使用公式計算預期的接面溫度上升：ΔT_J= P_D* R_θJ-S。充足的 PCB 銅面積（熱焊盤設計）和可能的氣流是維持安全操作溫度所必需的，特別是在以最大電流或接近最大電流驅動 LED 時。

3. 分級系統說明

產品根據關鍵參數進行分級，以確保應用中的一致性。這允許設計師根據其特定需求選擇性能公差嚴格的 LED。

3.1 正向電壓（V_F）分級

正向電壓在 2.8V 至 3.5V 範圍內以 0.1V 為步進進行分級。分級標記為 G1（2.8-2.9V）、G2（2.9-3.0V）、H1（3.0-3.1V）、H2（3.1-3.2V）、I1（3.2-3.3V）、I2（3.3-3.4V）和 J1（3.4-3.5V）。在並聯配置中使用相同 V_F分級的 LED 有助於確保電流分擔更平衡。

3.2 發光強度（I_V）分級

發光強度分為三個等級：R1（10,000-12,000 mcd）、R2（12,000-15,000 mcd）和 S1（15,000-18,000 mcd）。這允許在多 LED 陣列中進行亮度匹配，防止光輸出有明顯差異。

3.3 主波長（W_d）分級

主波長定義了色調，分為四個範圍：D1（515-517.5 nm）、D2（517.5-520 nm）、E1（520-522.5 nm）和 E2（522.5-525 nm）。這種嚴格的分級確保了一致的綠色外觀，對於美學應用至關重要。

4. 性能曲線分析

雖然 PDF 提供了典型的正向電壓與正向電流（IV）曲線，但其他特性可以從提供的數據中推斷。

4.1 IV（電流-電壓）特性曲線

提供的曲線（圖 1-7）以圖形方式顯示了正向電流與正向電壓的關係。它將表現出二極體的典型指數行為。該曲線對於理解 LED 的動態電阻和設計高效的驅動電路至關重要。指定的 V_F在 50mA 下給出了該曲線上的一個特定操作點。

4.2 參數的溫度依賴性

雖然未明確繪製圖形，但這是 LED 的基本特性，即正向電壓隨著接面溫度升高而降低（對於 InGaN，通常為 -2 mV/°C）。相反，發光輸出通常隨著溫度升高而減少。寬廣的操作溫度範圍（-40°C 至 +100°C）意味著該元件設計為在整個範圍內最小化性能下降，但設計師應考慮在高環境溫度下光輸出的減少。

4.3 光譜分佈

主波長規格（515-525 nm）表示在綠色區域有相對窄的光譜峰。光譜寬度（未指定）影響顏色純度。對於綠色 InGaN LED，光譜通常比磷光體轉換的白光 LED 更窄，從而產生飽和的綠色。

5. 機械與封裝資訊

準確的物理尺寸對於 PCB 焊盤設計和組裝至關重要。

5.1 封裝尺寸與公差

整體封裝尺寸為長 3.50 mm、寬 2.80 mm、高 3.25 mm。除非另有說明，所有尺寸公差為 ±0.2 mm。圖紙顯示了頂視圖、側視圖和底視圖，詳細說明了透鏡形狀、引線框架定位和整體幾何形狀。

5.2 推薦焊盤設計與極性識別

提供了一個焊接圖案（圖 1-5）作為 PCB 焊盤設計的指南。遵循此建議可確保在迴焊過程中形成適當的焊點和機械穩定性。底視圖（圖 1-3）和極性圖（圖 1-4）清楚地顯示了陽極和陰極連接。封裝通常具有成型缺口或標記的陰極角，用於放置時的視覺極性識別。

6. 焊接與組裝指南

6.1 SMT 迴焊焊接說明

該元件適用於所有標準 SMT 組裝和焊接流程。濕度敏感等級（MSL）評為 2 級。這意味著封裝的元件密封在帶有乾燥劑的防潮袋中，並且在袋子打開後，在 ≤ 30°C / 60% 相對濕度（RH）下，地板壽命為 1 年。對於迴焊焊接，關鍵是遵循與封裝熱質量和 PCB 組裝相容的推薦迴焊曲線。必須控制峰值溫度和高於液相線的時間，以避免損壞 LED 透鏡或內部線鍵合。如果暴露時間超過 MSL 2 級限制，可能需要預烘烤。

6.2 處理與儲存注意事項

靜電放電保護是必要的。人體模型（HBM）靜電放電（ESD）耐受電壓為 2000V。雖然這提供了基本保護，但應始終使用標準 ESD 處理程序（例如接地工作站、腕帶）。儲存應在指定的溫度範圍（-40°C 至 +100°C）內，並在乾燥環境中。避免對透鏡施加機械應力。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 自動化處理的包裝規格

產品以帶狀和捲盤形式提供，以與高速取放機相容。詳細說明了載帶尺寸、捲盤尺寸和標籤形式規格，以確保與標準送料系統相容。使用浮雕載帶可在運輸和處理過程中保護 LED 透鏡。

7.2 防潮包裝與紙箱

對於長期儲存和運輸，捲盤包裝在帶有乾燥劑的防潮袋中，以保持 MSL 2 級評級。這些袋子然後包裝在紙箱中，旨在提供物理保護。箱子標籤包括零件號、數量、批號和日期代碼等信息，以便追蹤。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用場景

主要聲明的應用是汽車內飾照明（例如儀表組背光、HVAC 控制照明、門開關燈）和通用開關。高亮度和可靠性也使其適用於需要綠色指示的工業控制面板指示器、消費電器狀態燈和戶外標誌。

8.2 關鍵設計考量

• 電流控制：始終使用恆流驅動器或與 LED 串聯的限流電阻。正向電流不得超過 70 mA DC。
• 熱管理：將熱焊盤（如果存在）連接到 PCB 上足夠的銅面積以導熱。在高環境或高電流應用中監控接面溫度。
• 光學設計：60 度視角提供了廣泛的照明。對於聚焦光束，可能需要次級光學元件（透鏡）。
• ESD 與反向電壓保護：如果 LED 處於容易發生電壓瞬變或反向連接的環境中，應納入保護二極體或電路。

9. 技術比較與區分

與通用通孔綠色 LED 相比，該元件提供了顯著優勢：表面黏著設計用於自動化組裝、更高的發光強度（10-18k mcd 對比基本 LED 通常低於 1k mcd）和汽車級可靠性（基於 AEC-Q101 的認證）。在 PLCC4 SMD LED 系列中，其區別在於其在綠色光譜中高亮度的特定組合、用於顏色和亮度一致性的嚴格分級，以及為要求嚴格的熱環境設計的堅固封裝。明確符合 RoHS 和 REACH 環境指令也是一個關鍵的市場區分因素。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我應該使用什麼電阻值從 5V 電源驅動此 LED？

答：使用歐姆定律和典型 V_F在 50mA 下為 3.2V：R = (V_電源- V_F) / I_F= (5V - 3.2V) / 0.05A = 36Ω。使用標準 36Ω 或 39Ω 電阻，額定功率至少為 (5V-3.2V)*0.05A = 0.09W（推薦使用 0.125W 或 0.25W 電阻）。

問：我可以脈衝此 LED 以實現更高的表觀亮度嗎？

答：可以，峰值正向電流額定值在佔空比 1/10 下為 100 mA。以較高電流和低佔空比脈衝可以增加峰值發光強度，但平均電流不得超過最大連續額定值，並且必須管理接面溫度。

問：溫度如何影響光輸出？

答：與所有 LED 一樣，發光輸出通常隨著接面溫度升高而減少。對於精確應用，應參考降額曲線（本規格書未提供，但為一般特性）或在預期操作溫度下進行測試。

11. 實際使用案例

案例研究：汽車中控台照明：設計師需要照亮汽車中控台中的幾個按鈕和一個旋鈕。他們選擇此 LED 是因為其高亮度（確保在白天可見）、綠色（匹配車輛主題）和 AEC-Q101 隱含的可靠性。多個 LED 放置在柔性 PCB 上。通過指定相同 V_F和 I_V分級的 LED（例如 H2 和 R2），實現了所有按鈕的一致亮度和顏色。SMT 封裝允許自動化組裝，降低成本。熱焊盤連接到 PCB 上的銅澆鑄區域以散熱，因為封閉的中控台環境可能會變熱。

12. 操作原理介紹

該 LED 在半導體 p-n 接面的電致發光原理下操作。有源區由 InGaN（氮化銦鎵）組成。當施加超過二極體開啟電壓的正向電壓時，電子和電洞分別從 n 型和 p 型層注入有源區。這些電荷載子重新結合，以光子（光）的形式釋放能量。InGaN 合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長（顏色）。對於該元件，合金調整為發射綠色波長範圍（515-525 nm）的光子。PLCC4 封裝的環氧樹脂透鏡封裝了晶片，提供機械保護、塑造光輸出光束並提高光提取效率。

13. LED 技術的發展趨勢

指示和信號應用中 LED 技術的趨勢繼續朝著更高效率（每瓦電輸入更多光輸出）、在惡劣條件下提高可靠性、以及封裝小型化同時保持或增加光功率的方向發展。對於汽車內飾，對可定制照明（顏色和強度）以及與智能控制系統整合的需求不斷增長。符合 AEC-Q101 等標準的認證正成為車輛中使用元件的基線要求。此外，環境法規正在推動進一步減少或消除 RoHS 以外的有害物質，影響 LED 封裝中的材料選擇。新半導體材料和磷光體的發展也旨在填補光譜中的空白並在需要時改善顯色性。