PLCC-4 超紅光 LED 規格書 - 3.5x3.0x1.9mm - 2.35V - 0.1175W - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款採用 PLCC-4（塑膠引腳晶片載體）表面黏著封裝的高效能超紅光 LED 規格。此元件主要針對嚴苛的汽車內外照明應用而設計。其核心優勢包括高發光強度、寬廣視角，以及符合嚴格汽車級可靠性標準的堅固結構，例如 AEC-Q102、抗硫性（A1 級），並符合 RoHS、REACH 及無鹵素要求。目標市場涵蓋開發先進照明系統的汽車原廠（OEM）與一階供應商。

2. 深入技術參數分析

2.1 光學與電氣特性

此 LED 的性能是在典型順向電流（IF）50mA 下定義。典型發光強度（IV）為 1800 毫燭光（mcd），最小值為 1400 mcd，最大值為 2800 mcd，顯示其亮度可能進行分級。典型順向電壓（VF）為 2.35V，範圍介於 2.0V 至 2.75V 之間，此參數對於驅動電路設計與功率耗散計算至關重要。主波長（λd）中心值為 630 nm（超紅光譜），範圍從 627 nm 到 639 nm。一個關鍵特點是其非常寬廣的 120 度視角（φ），能提供廣泛且均勻的照明，適用於信號指示與環境照明。

2.2 絕對最大額定值與熱管理

為確保元件壽命，絕對不可超過關鍵極限值。絕對最大連續順向電流為 70 mA，脈衝 ≤10 μs 時的突波電流（IFM）為 100 mA。最高接面溫度（TJ）為 125°C，操作溫度範圍（Topr）為 -40°C 至 +110°C，適用於嚴苛的汽車環境。熱管理至關重要；從接面到焊點的熱阻（Rth JS）指定了兩個數值：一個是實際測量值（典型值 70 K/W，最大值 95 K/W），另一個是電氣測量值（典型值 50 K/W，最大值 67 K/W）。此參數直接將功率耗散（Pd = VF * IF）與接面溫升聯繫起來。降額曲線顯示，隨著焊墊溫度升高，必須降低順向電流，例如在焊墊溫度 110°C 時需降至 57 mA。

3. 分級系統說明

為確保生產一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。

3.1 發光強度分級

定義了三個強度等級：AB（1400-1800 mcd）、BA（1800-2240 mcd）和 BB（2240-2800 mcd）。同時也提供了對應的發光通量範圍（供參考）。

3.2 主波長分級

波長以 3 奈米為間隔進行分級，從 2730（627-630 nm）到 3639（636-639 nm）。這允許選擇具有非常特定色點的 LED。

3.3 順向電壓分級

電壓分級以 0.25V 為增量定義，從 1720（1.75-2.00V）到 2527（2.50-2.75V）。在多 LED 陣列中，匹配 VF 分級對於電流平衡可能很重要。

4. 性能曲線分析

4.1 IV 曲線與相對強度

順向電流對順向電壓圖顯示出典型的指數關係。相對發光強度對順向電流曲線在達到典型值 50mA 之前幾乎呈線性，表明在正常工作範圍內具有良好的效率。

4.2 溫度相依性

數個圖表說明了熱性能。相對順向電壓對接面溫度具有負溫度係數，在 150°C 範圍內約下降 0.2V，此特性可用於溫度感測。相對發光強度對接面溫度顯示輸出隨溫度升高而下降，這是熱設計的關鍵因素。主波長偏移對接面溫度表明加熱時會產生紅移（波長增加），這是 AlInGaP LED 的典型特性。

4.3 光譜分佈與輻射模式

波長特性圖顯示在 630 nm 附近有一個窄的光譜峰值，確認了純紅色。輻射特性典型圖則以視覺方式呈現了 120 度視角的模式。

4.4 脈衝處理能力

一個圖表詳細說明了針對不同工作週期，允許的脈衝電流與脈衝寬度之間的關係。這對於設計脈衝操作電路（例如在 PWM 調光或通訊系統中）至關重要。

5. 機械與封裝資訊

此 LED 採用標準 PLCC-4 封裝。機械圖（由章節參考暗示）將指定精確尺寸（通常約為 3.5mm x 3.0mm x 1.9mm）、引腳間距和透鏡幾何形狀。極性由封裝形狀和/或頂部或底部的標記指示。提供了建議的焊接焊墊佈局，以確保在迴焊過程中形成可靠的焊點和適當的散熱。

6. 焊接與組裝指南

此元件適用於峰值溫度 260°C、持續 30 秒的迴焊製程，需遵循具有可控升溫、保溫和冷卻速率的標準溫度曲線。注意事項包括避免對透鏡施加機械應力、防止污染，並確保熱焊墊正確焊接以實現最佳熱傳導。儲存條件應在指定的 -40°C 至 +110°C 範圍內，並處於乾燥環境中。

7. 包裝與訂購資訊

包裝通常採用捲帶包裝，以便自動化組裝。料號結構解碼如下：67-41（系列）、SR（超紅光顏色）、050（50mA 測試電流）、1（金引線框架）、H（高亮度等級）、AM（汽車應用）。此編碼允許精確識別元件的性能特徵。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

主要應用於汽車外部照明（例如：中央高位煞車燈 - CHMSL、後組合燈、側面標誌燈）和內部照明（例如：儀表板背光、開關指示燈、環境照明）。其高亮度和寬廣視角使其適用於直視應用以及導光管/光導應用。

8.2 設計考量

設計人員必須考慮限流，通常使用恆流驅動器或與穩定電壓源串聯的電阻。熱管理至關重要；PCB 佈局必須提供足夠的熱焊墊，並可能需要散熱孔來散熱。2kV（HBM）的 ESD 敏感度要求在組裝過程中採取標準的 ESD 防護措施。對於富含硫的環境，應根據特定的應用環境驗證 A1 級抗硫性等級。

9. 技術比較與差異化

與標準紅光 LED 相比，此元件的超紅光配方提供了更高的發光強度和更飽和的顏色。PLCC-4 封裝比 0603 或 0805 等更小的封裝提供了更堅固的機械和熱介面。結合 AEC-Q102 認證、寬廣的溫度範圍和抗硫性，使其專門針對汽車應用，與可能無法承受嚴苛汽車生命週期的商用級元件區分開來。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

問：我應該使用多大的驅動電流？

答：典型操作電流為 50mA，可提供規定的 1800mcd。為獲得更高輸出，可連續驅動至高達 70mA，但必須根據圖表進行熱降額。請勿在低於 5mA 下操作。

問：如何解讀兩個不同的熱阻值？

答：實際Rth JS 是物理測量值，較為保守。電氣Rth JS 是從電氣參數推導出來的，可能較低。為了可靠的熱設計，建議使用較高的實際值（最大值 95 K/W）。

問：我可以使用 PWM 進行調光嗎？

答：可以，脈衝處理能力圖提供了指導原則。例如，在 1% 工作週期（D=0.01）下，允許使用顯著高於 70mA 的短脈衝，從而實現有效的 PWM 調光。

問：是否需要散熱片？

答：對於 50mA 或以上的連續操作，特別是在高環境溫度下，透過 PCB 熱焊墊進行有效的散熱至關重要，以保持接面溫度低於 125°C，並維持光輸出和壽命。

11. 實務設計與使用案例

案例：設計中央高位煞車燈（CHMSL）

設計師需要 15 顆 LED 用於 CHMSL 陣列。他們選擇 BA 強度等級（1800-2240 mcd）和 3033 波長等級（630-633 nm）的 LED 以確保顏色一致性。使用 13.8V 車輛電氣系統，並以每顆 LED 50mA 為目標，他們設計了一個電路，包含三條並聯的 LED 串，每串 5 顆 LED。根據典型 VF 2.35V（5 * 2.35V = 11.75V）為每串計算串聯電阻值。電阻值為（13.8V - 11.75V）/ 0.05A = 41 歐姆。設計了一個在 LED 熱焊墊下方具有實心銅箔的 PCB 作為散熱片，根據降額曲線，將焊墊溫度保持在 80°C 以下，以允許全額 50mA 操作。

12. 工作原理簡介

這是一款基於磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體的發光二極體。當施加超過其能隙能量的順向電壓時，電子和電洞在主動區複合，以光子的形式釋放能量。AlInGaP 層的特定成分決定了能隙能量，這對應於發射的紅光波長（約 630 nm）。PLCC 封裝的環氧樹脂透鏡塑造了光輸出，以實現 120 度的視角。

13. 技術趨勢與發展

汽車 LED 的趨勢是朝向更高效率（每瓦更多流明）、更高的功率密度以及更大的整合度（例如：多晶片封裝、整合驅動器）。同時也推動在整個溫度和使用壽命期間增強顏色穩定性。此外，為了應對自適應駕駛光束（ADB）和微投影等應用所需的高功率水平，具有改善熱性能的新封裝形式（例如陶瓷基板或先進模塑封裝）正在興起。遵守 AEC-Q102 等標準以及特定的化學耐受性（硫、濕度）仍然是汽車級元件的關鍵差異化因素。