紅色LED PLCC4 3.5x2.8x1.85mm - 順向電壓1.9-2.5V - 功率125mW - 發光強度1500-2800mcd - 通過AEC-Q102認證

1. 產品概述

這款高亮度紅色LED採用AlGaInP半導體技術，封裝於尺寸為3.50mm x 2.80mm x 1.85mm的緊湊型PLCC4封裝形式。專為嚴苛的車用內外照明應用而設計，該元件符合AEC-Q102應力測試認證標準，確保在惡劣操作條件下具備穩健的可靠性。此LED的主波長範圍為627.5nm至635nm，典型視角為120°，可在廣闊區域內提供均勻照明。在50mA電流下，其順向電壓為1.9V至2.5V，發光強度介於1500mcd至2800mcd之間，在效率與亮度之間取得平衡，適用於各種信號與指示燈照明需求。

2. 技術參數分析

2.1 電氣與光學特性

在測試電流為50mA且環境溫度為25°C的條件下，電氣與光學參數定義如下：

• 順向電壓 (VF)：最小值1.9V，典型值未提供，最大值2.5V。量測公差為±0.1V。
• 逆向電流 (IR)：在逆向電壓5V下，最大值10µA，確保低漏電。
• 主波長 (λD): 627.5nm 至 635nm，涵蓋深紅光區域。量測公差 ±0.005nm。
• 發光強度 (IV): 1500mcd 至 2800mcd，量測公差 ±10%。
• 視角 (2θ1/2): 典型值 120°，提供寬廣擴散角度，適用於指示燈與背光應用。
• 熱阻 (Rth JS real): 典型值 160°C/W，最大值 180°C/W（接面至焊點）。電氣量測法得出典型值 80°C/W，最大值 90°C/W。

2.2 絕對最大額定值

在25°C焊接點溫度下，裝置不得操作於以下限制範圍之外：

• 功率消耗：175mW
• 順向電流：70mA（連續），100mA 峰值（1/10 工作週期，10ms 脈衝寬度）
• 逆向電壓：5V
• ESD (HBM)：2000V
• 工作溫度：-40°C 至 +100°C
• 儲存溫度：-40°C 至 +100°C
• 接面溫度：120°C

應注意功耗不得超過絕對最大額定值。操作時的最大電流應在量測封裝溫度後決定，以確保接面溫度維持在最高限制以下。

3. 分級系統

3.1 順向電壓分檔 (IF=50mA)

順向電壓分為六個檔位：B2（1.9-2.0V）、C1（2.0-2.1V）、C2（2.1-2.2V）、D1（2.2-2.3V）、D2（2.3-2.4V）、E1（2.4-2.5V）。

3.2 發光強度分檔

強度檔位定義為M2（1500-1800mcd）、N1（1800-2300mcd）、N2（2300-2800mcd）。

3.3 波長分檔

主波長檔位：F2（627.5-630nm）、G1（630-632.5nm）、G2（632.5-635nm）。

這些檔位讓客戶能夠選擇容差緊湊的元件，以在大量生產中確保一致的色彩與亮度。產品標籤上的檔位代碼標示了VF、IV與波長等級的具體組合。

4. 性能曲線

4.1 順向電壓 vs. 順向電流 (V-I 曲線)

順向電壓隨電流呈非線性增加。在 1.9V 時，電流趨近於零；在 2.5V 時，電流約達 60mA。該曲線顯示在 50mA 時，典型順向電壓約為 2.2V。

4.2 相對發光強度 vs. 順向電流

相對強度在順向電流達 60mA 前幾乎呈線性增加。在 50mA 時，相對強度約為 100%（參考點）。透過降低電流來調光效果顯著，但請注意在此範圍內色度偏移極小。

4.3 接面溫度效應

隨著接面溫度從-40°C上升到120°C，在120°C時的相對發光強度比室溫時降低約20%。順向電壓偏移（ΔVF）隨溫度呈負向變化，在整個範圍內約下降0.2V。主波長會隨著溫度升高而略微偏移（約4-5nm）至較長波長。這些特性對於高溫汽車環境中的熱管理非常重要。

4.4 焊接溫度降額

最大順向電流必須隨著焊接點溫度升高而進行降額。在100°C的焊接溫度下，允許電流從25°C時的70mA降至約20mA。

4.5 輻射場型

輻射圖顯示典型的朗伯（Lambertian）模式，半功率角為±60°，確認了寬達120°的視角。在整個發射錐範圍內，強度均勻一致。

4.6 頻譜分布

光譜分佈峰值約在630nm，半高全寬（FWHM）約為20-25nm。未觀察到二次發射，確保了色彩純度。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED封裝於PLCC4封裝中，尺寸為：長3.50mm、寬2.80mm、高1.85mm。封裝頂視圖上有一個極性標記（圓點），指示陰極。底視圖顯示四個端子：根據極性圖，焊墊1（陰極）、焊墊2（陽極）、焊墊3（陽極）、焊墊4（陰極）。極性也由封裝角落的倒角指示。

5.2 建議焊接墊片佈局

建議的PCB焊盤圖案包含四個焊墊：兩個內側陽極焊墊（各2.20mm x 0.80mm）和兩個外側陰極焊墊（各2.60mm x 0.80mm）。整體佔位面積為4.60mm x 1.60mm，焊墊間距為0.70mm。除非另有說明，公差為±0.05mm。

5.3 載帶與捲盤

元件以8mm寬的載帶供應，帶有4mm間距的鏈輪孔。載帶尺寸：寬度8.00mm，口袋間距4.00mm，腔體尺寸3.50mm x 2.80mm x 1.85mm。每個捲盤（直徑330mm）包含2000個元件。捲盤輪轂內徑為60mm，輪轂孔徑為13.6mm。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊溫度曲線

建議的回流焊接溫度曲線（無鉛）如下：

• 平均升溫速率：從Tsmin（150°C）到Tp，最大3°C/s
• 預熱：150°C 至 200°C，持續 60-120 秒
• 超過 217°C (TL) 的時間：最長 60 秒
• 峰值溫度 (Tp)：260°C，最長持續 10 秒
• 冷卻降溫速率：最高 6°C/秒
• 從 25°C 升至峰值的時間：最長 8 分鐘

迴流焊接不得超過兩次。若兩次焊接間隔超過 24 小時，LED 可能吸收濕氣而受損。加熱期間請勿施加機械應力。

6.2 手工焊接

若需進行手工焊接，請使用溫度低於300°C的烙鐵，焊接時間少於3秒，且僅限一次。

6.3 儲存與濕度敏感度

濕度敏感等級為Level 2。在打開鋁箔袋前，請儲存於≤30°C及≤75% RH的環境中，自製造日起最長一年。開封後，請在≤30°C及≤60% RH的條件下於24小時內使用。若超出儲存條件，則需在60±5°C下烘烤超過24小時。

7. 包裝與訂購資訊

產品以每捲2000件的數量包裝。每捲密封於含乾燥劑及濕度指示卡的防潮鋁箔袋中。外層紙箱內含多捲產品。每捲及每袋均標示有料號、規格編號、批號、分 bin 代碼、數量及日期代碼。分 bin 代碼編碼了發光強度、色度（波長）及順向電壓的具體等級。

8. 應用建議

8.1 典型應用

車內照明（儀表板指示燈、環境照明）、車外照明（煞車燈、方向燈、尾燈）、開關以及一般訊號指示。寬廣的視角與高亮度使其適用於側光式面板與背光應用。

8.2 設計考量

• 熱管理： 考量其熱阻為 160°C/W，在接近最大電流驅動時，必須有足夠的散熱措施。請將焊點溫度維持在 100°C 以下，以確保接面溫度不超過 120°C。
• 電流限制： 務必使用串聯電阻或恆流驅動器以防止過電流。由於陡峭的 I-V 曲線，微小的電壓變化會導致較大的電流變化。
• 靜電放電保護： 該元件額定為 2kV HBM。在處理和組裝過程中，請採取適當的靜電放電預防措施。
• 硫與鹵素限制： 為避免腐蝕和光通量衰減，請將硫含量控制在 100ppm 以下，溴含量在 900ppm 以下，氯含量在 900ppm 以下，且總含量低於 1500ppm。
• 揮發性有機化合物 (VOCs)： 避免使用會釋出有機蒸氣的黏合劑或灌封膠，這些蒸氣可能滲入有機矽封裝體並導致變色。
• 清潔： 建議在焊接後使用異丙醇進行清潔。請勿使用超音波清洗，因為可能會損壞LED。

9. 技術比較

與傳統基於GaAsP或GaP的紅色LED相比，此AlGaInP元件提供顯著更高的發光效率（典型值在50mA下為1500-2800mcd）以及更佳的溫度穩定性。採用具有寬廣120°視角的PLCC4表面貼裝封裝，為空間受限的車用模組提供了設計靈活性。通過AEC-Q102認證，確保其符合嚴苛的車用可靠性要求，包括熱衝擊、壽命測試及高濕度運作。

10. 常見問題

問：此LED建議的最大工作電流是多少？
答：絕對最大連續順向電流為70mA，但為確保可靠且長壽命的運作，必須根據環境溫度與散熱管理進行降額使用。通常，在具備足夠散熱條件下，50mA是安全的名義電流值。

問：此LED是否可由PWM訊號驅動？
A: 可以，此LED可透過脈衝寬度調變進行調光。請確保峰值電流不超過100mA，並限制工作週期，使平均功率維持在175mW以下。

Q: 不同亮度分級之間的色彩一致性為何？
A: 波長分級與亮度分級彼此獨立。客戶應同時選擇波長與亮度分級，以確保一致的色彩與亮度。在指定範圍內，電流與溫度造成的典型波長偏移極小。

11. 實際應用案例

案例1：汽車後組合燈
設計者採用18顆此款紅光LED，以3串6並的配置應用於尾燈。每串以40mA的恆流IC驅動。熱模擬顯示，在環境溫度50°C下，接面溫度維持在85°C以下。寬廣的發光角度無需使用二次光學元件。

案例2：車內氛圍照明
對於中控台裝飾燈，在導光條後方放置了兩顆LED。120度的發光角度沿著導光條提供了均勻的照明。較低的正向電壓允許直接由3.3V電源軌驅動，每顆LED搭配一顆22Ω電阻，在30mA電流下可達到每顆1500mcd的亮度。

12. 運作原理

紅色LED使用AlGaInP（磷化鋁鎵銦）作為主動層材料，這是一種直接能隙半導體。當施加正向偏壓時，n型層的電子與p型層的電洞復合，以光子的形式釋放能量。AlGaInP的能隙能量可透過調整銦的組成來調變，以在紅色波段（約630nm）發光。多重量子井結構提升了復合效率，即使在中等電流下也能產生高發光強度。透明的基板與最佳化的晶片設計改善了光萃取效率。

13. 發展趨勢

車用紅光LED的發展趨勢是朝向更高效率（lm/W）與更小的封裝尺寸，以實現更緊湊的照明設計。AlGaInP磊晶生長與晶片成型的持續改進，正將紅光LED的發光效率推向超過100 lm/W。此外，在封裝內整合ESD保護也變得常見。採用AEC-Q102及類似標準，確保了這些LED能夠承受嚴苛的汽車環境。未來的發展可能包括在單一PLCC封裝中使用多晶片，實現全光譜可調的紅-琥珀-綠模組。