橙色LED PLCC2 2.2x1.4x1.3mm - 順向電壓1.8V - 功率69mW - 主波長605nm - 繁體中文技術規格書

1. 產品概述

RF-AURB14TS-AA-B是一款高效能表面貼裝LED，採用PLCC2封裝，專為嚴苛的汽車與工業應用而設計。該元件利用先進的AlGaInP（鋁鎵銦磷）磊晶技術在基板上生成飽和橙色光，主波長中心位於605 nm。緊湊的封裝尺寸為2.2 mm × 1.4 mm × 1.3 mm，適合空間受限的設計，同時透過底部散熱墊提供優異的熱散逸能力。

主要特性包括極寬的120°視角、相容於所有SMT組裝製程，以及符合RoHS與REACH指令。產品認證測試計畫基於AEC-Q101汽車級分立半導體應力測試認證，確保在嚴苛環境下具有穩健的可靠性。濕度敏感度等級為Level 2，打開密封包裝後需謹慎處理。

1.1 特性

• PLCC2標準封裝，便於自動取放
• 極寬120°視角，實現均勻光線分佈
• 適合所有SMT組裝與焊接製程（迴焊、波焊、手焊）
• 提供載帶與捲盤包裝，適用自動化生產
• 濕度敏感度等級：Level 2（依據J-STD-033）
• 符合RoHS與REACH環保標準
• 通過AEC-Q101認證，適用汽車應用

1.2 應用

主要應用：汽車內部照明，包括儀表板指示燈、資訊娛樂系統背光、環境燈條及按鈕照明。寬視角與高發光強度（5 mA時高達120 mcd）確保車廂內具有優異的可視性與美觀效果。

2. 技術參數

除非另有說明，所有電氣與光學特性均在焊接溫度25°C下量測。該LED設計在典型應用中於5 mA順向電流下運作，絕對最大額定值為30 mA直流。

與競爭技術相比，此LED的順向電壓相對較低，5 mA時典型值為1.8 V。低電壓可直接由低壓電源軌驅動，並降低LED本身的功率消耗。在5 V逆向偏壓下，逆向電流限制在10 µA以內，確保逆向極性條件下漏電流可忽略。

5 mA時的發光強度分級範圍為65至120 mcd，提供三個強度等級（F1、F2、G1）。主波長嚴格控制在7.5 nm範圍內（602.5–610 nm），中心點為605 nm，對應飽和橙色色調。寬達120°的視角使此LED非常適合需要大面積照明且無熱點的應用。

2.1 絕對最大額定值

操作期間絕對不可超過絕對最大額定值。此LED可承受100 mA的峰值順向電流（1/10工作週期、10 ms脈衝寬度），適用於多路驅動方案。接面溫度上限為120°C，需要適當的熱管理；熱阻（接面至焊點）最大值為300°C/W，因此對於69 mW的功率消耗，焊點以上的溫升約為20.7°C。這使得LED即使在高達100°C的環境溫度下也能安全運作。

3. 順向電壓、發光強度與主波長的分級系統

為確保一致的光學與電氣性能，此LED根據順向電壓、發光強度與主波長進行分級。分級系統使客戶能夠選擇特性緊密匹配的元件，以實現多LED應用中的均勻照明。

3.1 順向電壓分級（於IF=5mA條件下）

順向電壓分為六個等級：A2（1.7–1.8 V）、B1（1.8–1.9 V）、B2（1.9–2.0 V）、C1（2.0–2.1 V）、C2（2.1–2.2 V）與D1（2.2–2.3 V）。典型電壓1.8 V落在B1等級。選擇窄電壓等級可減少LED並聯時電流分配的不一致性。

3.2 發光強度分級（於IF=5mA條件下）

定義三個強度等級：F1（65–80 mcd）、F2（80–100 mcd）與G1（100–120 mcd）。典型值100 mcd位於F2與G1的邊界。若需最高亮度，請選擇G1；對於成本敏感的應用，F1可能已足夠。

3.3 主波長分級（於IF=5mA條件下）

三個波長等級涵蓋橙色光譜：A2（602.5–605 nm）、B1（605–607.5 nm）與B2（607.5–610 nm）。典型值605 nm為B1等級的下限。嚴格的波長控制確保各生產批次間的顏色一致性。

4. 性能曲線分析

技術規格書中提供的典型光學特性曲線有助於了解LED在各種操作條件下的行為。理解這些曲線對於正確的電路設計與熱管理至關重要。

4.1 順向電壓 vs. 順向電流（I-V曲線）

圖1-6顯示LED典型的指數關係。在1.5 V時，電流可忽略；在1.7 V時，電流急遽上升至約2 mA；在1.9 V時，電流達到約10 mA。此陡峭斜率強調了需要電流調節而非電壓驅動。電壓微小變化（0.2 V）可能導致電流五倍的變化，進而可能超過絕對最大額定值。

4.2 順向電流 vs. 相對強度

圖1-7說明了在8 mA以內，順向電流與相對光輸出之間接近線性的關係。將電流從2 mA加倍至4 mA，光輸出約增加一倍。超過5 mA後，曲線開始輕微飽和，顯示最大效率發生在中間電流值。

4.3 溫度對光輸出與順向電壓的影響

圖1-8顯示，當焊點溫度從室溫升高至120°C時，相對光通量下降約40%。此熱衰減是AlGaInP LED的典型特性，必須在汽車內飾等高溫環境中予以考量。圖1-10指出順向電壓隨溫度線性下降（約-2 mV/°C）。此負溫度係數有助於在高溫時降低功率消耗，但也需要仔細的電流限制。

4.4 最大順向電流 vs. 焊點溫度

圖1-9提供了降額曲線：在焊點溫度25°C時，最大順向電流為30 mA；在100°C時，降至約12 mA。此降額確保接面溫度永遠不超過120°C。設計人員應使用此曲線來確定預期環境溫度下的安全操作電流。

4.5 輻射圖案與光譜

輻射圖（圖1-11）確認了寬朗伯分布發射模式，半功率角為±60°。光譜（圖1-13）顯示在約605 nm處有一個窄發射峰值，半高全寬（FWHM）約為20 nm，提供純淨的橙色。

5. 機械尺寸與包裝

5.1 封裝外型

LED封裝為標準PLCC2格式：2.2 mm × 1.4 mm × 1.3 mm（長×寬×高）。俯視圖顯示矩形光學窗口；側視圖顯示封裝厚度。底視圖顯示兩個陽極/陰極焊墊以及一個中央散熱墊。極性由封裝上的凹口標示（見圖1-4）。建議的焊接圖案（圖1-5）包含充足的銅焊墊以利散熱並確保對位。

5.2 載帶與捲盤包裝

元件以8 mm寬的載帶供應，安裝在直徑178 mm的捲盤上，每盤3000顆。載帶尺寸（A0 = 1.50 mm、B0 = 2.35 mm、K0 = 1.48 mm）確保穩固的 pocket 固定。捲盤輪轂直徑為60 mm，總厚度為13 mm。每個捲盤密封在含乾燥劑與濕度指示卡的防潮袋中。儲存條件要求溫度≤30°C、濕度≤60% RH。打開後應在24小時內使用LED；否則，建議在60±5°C下烘烤至少24小時。

6. SMT迴焊接指導

正確的焊接對於維持LED可靠性至關重要。建議的迴焊曲線依據JEDEC J-STD-020，尖峰溫度為260°C（最大）。預熱區（150–200°C）應持續60–120秒。超過217°C的時間不得超過60秒，尖峰溫度維持不超過10秒。冷卻速率不得超過6°C/s。允許兩次迴焊循環，但間隔時間須小於24小時；否則濕度敏感度可能惡化。

允許手焊接，烙鐵頭溫度低於300°C，每個焊點最多3秒，僅允許一次重工。使用雙頭烙鐵進行修復工作時，應確認不會損壞LED。矽膠封裝材質柔軟，焊接或處理時請避免對透鏡施加機械壓力。焊接後請勿彎曲PCB，也請勿快速冷卻。

7. 可靠性測試與認證

此LED已根據AEC-Q101標準進行廣泛的認證測試。表2-3列出五項關鍵測試：迴焊（260°C、10秒、2個循環）、MSL2預處理（85°C/60%RH、168小時）、熱衝擊（-40°C至125°C、停留15分鐘、1000個循環）、壽命測試（Ta=105°C、IF=5mA、1000小時）以及高溫高濕壽命測試（85°C/85%RH、IF=5mA、1000小時）。所有測試以20個樣本零失效為合格。合格/不合格標準為：順向電壓偏移≤1.1× USL、逆向電流≤2.0× USL、發光強度≥0.7× LSL。

8. 處理注意事項與應用設計考量

為確保長期可靠性，必須遵守以下幾項設計與處理注意事項：

• 硫與鹵素控制：環境與配合材料中的硫元素含量不得超過100 ppm。溴與氯含量各須低於900 ppm，兩者總和低於1500 ppm。揮發性有機化合物（VOCs）可能滲入矽膠封裝體並導致變色；因此，應測試黏合劑與灌封材料的排氣相容性。
• ESD保護：此LED額定為2000 V HBM，良率>90%，但必須在ESD保護區域內進行操作。請使用接地工作台、離子風機與導電工具。
• 電流調節：務必使用限流電阻或恆流驅動器。不得超過30 mA直流。在脈衝條件下，請遵守工作週期限制。
• 熱管理：在LED焊墊下方提供足夠的銅面積與散熱導孔。接面溫度必須保持在120°C以下。請依據圖1-9考量環境溫度降額。
• 清潔：若需清潔，請使用異丙醇。請勿使用超音波清洗，以免損壞LED焊線。
• 儲存：請遵循濕敏元件的儲存條件。若濕度指示卡顯示>30% RH或暴露時間超過24小時，則需進行烘烤。

9. 技術比較：AlGaInP與其他LED技術

RF-AURB14TS-AA-B採用AlGaInP材料（基底為GaAs），在紅-橙-黃光譜中具有高效率。與InGaN基的藍/綠光LED相比，AlGaInP具有非常低的順向電壓（典型1.8 V vs. InGaN的2.8–3.2 V），可直接由電池供電。然而，AlGaInP的熱衰減較大，因此降額至關重要。PLCC2封裝因體積小且相容於自動化組裝，廣泛應用於汽車領域。

10. 設計案例研究：汽車內飾環境照明

考慮一個需要10顆橙色LED且亮度均勻的儀表板環境燈條。使用G1強度等級（100–120 mcd）與B1波長等級（605–607.5 nm）可確保嚴格的顏色與亮度匹配。透過恆流IC在5 mA驅動LED。每個LED串聯一個電阻以補償順向電壓變化。熱分析顯示，在5 mA與25°C環境溫度下，接面溫升僅約4.5°C（0.009 W × 300°C/W = 2.7°C加上環境餘裕），完全在安全範圍內。寬達120°的視角提供均勻照明，無明顯熱點。

11. 常見問題

Q1：我可以直接從3.3V電源驅動此LED（20 mA）而不使用電阻嗎？
A：不可以。20 mA時的順向電壓約為2.0 V（請參閱I-V曲線）。3.3 V電源將導致電流過大（超過30 mA）並損壞LED。務必使用限流電阻（例如(3.3–2.0)/0.02 = 65 Ω）或恆流驅動器。

Q2：此LED的典型壽命為何？
A：根據AEC-Q101在105°C、5 mA下進行1000小時壽命測試且零失效，推算在較低溫度下典型壽命超過50,000小時。實際壽命取決於操作條件。

Q3：我可以並聯多顆LED而不使用個別電阻嗎？
A：不建議，因為順向電壓的差異會導致電流不平衡。若必須並聯，請選擇相同電壓等級的LED，並在每個分支中增加小值平衡電阻（例如10 Ω）。

Q4：可見光輸出的最小電流為何？
A：由於高效率，即使在0.5 mA時，LED仍會發出可偵測的橙色光。建議最低操作電流為1 mA，以確保穩定的顏色。

12. AlGaInP LED的工作原理

AlGaInP是一種III-V族的直接帶隙半導體化合物。主動層由在晶格匹配的GaAs基板（或具透明基板以提升光萃取）上生長的量子井結構組成。當施加順向偏壓時，電子與電洞進行輻射複合，發出能量對應於能隙的光子。透過調整鋁與鎵的比例，發射波長可從約560 nm（黃綠）調至650 nm（深紅）。對於此橙色LED，其組成產生的峰值波長約為605 nm。AlGaInP材料系統具有高內部量子效率與低電阻率，從而實現低順向電壓。

13. 車用LED封裝的發展趨勢

業界趨勢朝向更小的封裝，同時具有更高的可靠性與更嚴格的顏色控制。PLCC2在中功率應用中仍然受歡迎，而晶片級封裝（CSP）與EMC封裝則在更高功率密度的領域嶄露頭角。然而，對於注重成本與耐用性的汽車內飾照明，PLCC2仍被廣泛採用。未來的發展包括透過先進基板材料（例如AlN）改善熱性能，以及更嚴格的波長分級，以滿足多LED系統對顏色偏差極小的要求。