側視型LED PLCC-2 冷白光規格書 - 車規等級 - 3200mcd @ 30mA - 2.9V - 120°視角 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明一款採用PLCC-2（塑膠引線晶片載體）封裝的高性能冷白光側視型發光二極體（LED）之規格。此元件專為嚴苛環境（特別是汽車領域）的可靠性和效能而設計。其主要設計目標是在空間受限且廣視角至關重要的應用中，提供穩定、明亮的照明。

此LED的核心優勢包括在30mA標準驅動電流下，高達3200毫燭光（mcd）的典型發光強度，以及極寬的120度視角。這使其非常適用於需要從多個角度觀看的背光與指示燈應用。一個關鍵區別在於其通過了AEC-Q102標準認證，這是汽車應用中分離式光電半導體的應力測試資格。此認證涉及熱衝擊、耐濕性、高溫工作壽命等嚴格測試，確保在車輛惡劣環境下的長期可靠性。

主要目標市場為汽車內裝照明，包括開關背光、儀表板、資訊娛樂系統控制面板及其他內裝面板等應用。其外型尺寸與光學特性也適用於各種需要可靠側發光光源的消費性與工業電子產品。

2. 深入技術參數分析

2.1 光度與電氣特性

電氣與光學性能定義於標準測試條件下，通常為接面溫度（Tj）25°C，順向電流（IF）30mA。

• 順向電流（IF）：此元件工作範圍寬廣，從最低6mA至絕對最大值60mA。典型工作點為30mA，可提供指定的發光強度。不建議在低於6mA下操作。
• 發光強度（IV）：在IF=30mA時，光輸出規格為最小值2240 mcd，典型值3200 mcd，最大值4500 mcd。光通量量測公差為±11%。
• 順向電壓（VF）：在30mA時，LED兩端的電壓降典型值為2.9V，範圍從2.75V（最小）到3.75V（最大）。順向電壓量測公差為±0.05V。指定範圍代表99%的生產輸出。
• 視角（φ）：定義為發光強度降至峰值一半時的離軸角度，此LED提供120度的全視角，公差為±5°。
• 色度座標（CIE x, y）：此冷白光LED的典型色度座標為（0.29, 0.29）。座標公差為±0.005，確保各元件間顏色輸出的一致性。

2.2 熱與可靠性參數

• 熱阻：提供兩個數值。從接面到焊點的實際熱阻（Rth JS real）最大值為180 K/W。由電氣量測得出的電氣熱阻（Rth JS el）最大值為100 K/W。適當的熱管理對於維持效能與壽命至關重要。
• 接面溫度（Tj）：最大允許接面溫度為125°C。
• 工作與儲存溫度：此元件額定工作與儲存溫度範圍為-40°C至+110°C。
• 靜電放電（ESD）敏感度：人體模型（HBM）ESD等級為8 kV（R=1.5kΩ, C=100pF），提供良好的操作穩健性。
• 耐硫性：此LED符合B1級耐硫標準，這對於大氣中含硫環境的應用非常重要。

3. 絕對最大額定值

超過這些限制可能會對元件造成永久性損壞。

• 功率耗散（Pd）：225 mW
• 順向電流（IF）：60 mA（連續）
• 突波電流（IFM）：250 mA（t ≤ 10 μs，工作週期=0.005，Ts=25°C）
• 逆向電壓（VR）：此元件並非為逆向操作而設計。施加逆向電壓可能導致立即故障。
• 焊接溫度：此封裝可承受峰值溫度為260°C、持續時間最長30秒的回流焊接溫度曲線。

4. 性能曲線分析

規格書提供了數張圖表，詳細說明在不同條件下的性能。

4.1 光譜與輻射特性

相對光譜分佈圖顯示了冷白光LED的發射光譜，這是一條在藍光區域達到峰值並延伸至可見光譜的寬廣曲線，為螢光粉轉換白光LED的典型特徵。輻射典型圖特性圖說明了空間強度分佈，確認了120°視角的光型。

4.2 電氣與光學特性 vs. 電流

順向電流 vs. 順向電壓（IV曲線）圖顯示了指數關係，對於設計限流電路至關重要。相對發光強度 vs. 順向電流圖顯示光輸出隨電流增加呈次線性增長，強調了穩定電流驅動對於一致亮度的重要性。

4.3 溫度相依性

相對發光強度 vs. 接面溫度圖顯示負溫度係數；光輸出隨接面溫度升高而降低。有效的散熱對於維持亮度至關重要。相對順向電壓 vs. 接面溫度圖顯示VF具有負溫度係數，在某些應用中可用於監測接面溫度。色度座標偏移 vs. 接面溫度圖顯示隨溫度變化的色偏極小，這對於維持一致的外觀是理想的。

4.4 降額與脈衝操作

順向電流降額曲線對於熱設計至關重要。它顯示了最大允許連續順向電流與焊墊溫度（Ts）的函數關係。例如，在Ts=110°C時，最大電流需降額至23mA。允許脈衝處理能力圖定義了給定脈衝寬度（tp）和工作週期（D）下允許的峰值脈衝電流（IFP），適用於多工或閃光應用。

5. 分級系統說明

為管理生產變異，LED會根據關鍵參數進行分級。

5.1 發光強度分級

規格書提供了廣泛的發光強度分級表，範圍從極低輸出（L1，11.2-14 mcd）到極高輸出（GA，18000-22400 mcd）。針對此特定料號（57-11-C70300H-AM），標示了可能的輸出分級，對應於特性表中所述的最小/典型/最大值（2240-4500 mcd）。這對應於BA到CB範圍內的分級。

5.2 顏色分級

包含標準白光顏色分級結構圖和特定的冷白光顏色分級座標表。分級（例如FK0、GK0、HK0、IK0、FL0、GL0）在CIE 1931色度圖上定義了小四邊形。典型座標（0.29, 0.29）落在這些預定義分級之一內，確保購買的LED在指定公差內具有一致的白光色點。

6. 機械、封裝與組裝資訊

6.1 機械尺寸

規格書包含詳細的機械圖（第7節），指定了PLCC-2封裝的精確物理尺寸，包括長度、寬度、高度、引腳間距和公差。這對於PCB焊墊設計和確保組裝中的正確配合至關重要。

6.2 建議焊墊與極性

第8節提供了建議的PCB焊墊圖形（焊墊佈局），以確保可靠的焊接和正確對位。極性由封裝形狀和/或元件上的標記指示；通常會標示陰極。

6.3 回流焊接溫度曲線

第9節定義了建議的回流焊接溫度曲線。遵循此曲線（預熱、均熱、最高260°C的回流峰值、冷卻）對於防止LED封裝和內部晶粒受到熱損傷，同時實現可靠的焊點是必要的。

6.4 包裝資訊

關於LED供應方式的詳細資訊見第10節。這通常包括與自動貼片組裝設備相容的捲帶包裝規格（膠帶寬度、口袋間距、捲盤直徑）。

7. 應用指南與設計考量

7.1 典型應用場景

• 汽車內裝照明：電動車窗開關、空調控制面板、方向盤控制鍵和儀表板指示燈的背光。
• 消費性電子產品：遙控器、遊戲周邊設備或音響設備上按鍵的側面照明。
• 工業面板：控制面板上的狀態指示燈，廣視角在此處具有優勢。

7.2 關鍵設計考量

• 電流驅動：務必使用恆流驅動器或與電壓源串聯的限流電阻。請勿直接連接到電壓源。為獲得最佳壽命，請在建議的30mA或以下操作。
• 熱管理：不得超過最大接面溫度。在LED散熱墊下方和周圍的PCB上使用足夠的銅面積作為散熱片。請參閱降額曲線。
• ESD預防措施：組裝期間應遵循標準ESD處理程序，如注意事項章節（第11節）所述。
• 含硫環境：對於高硫含量環境（例如某些工業或地理區域）的應用，應驗證B1級耐硫性評級是否足以滿足應用的壽命要求。

8. 符合性與環保標準

本產品符合多項重要的產業與環保標準：

• RoHS（有害物質限制指令）：符合，意指其鉛、汞、鎘等受限物質含量低於定義的閾值。
• REACH（化學品註冊、評估、授權和限制法規）：符合歐盟REACH法規。
• 無鹵素：符合無鹵素要求（溴<900 ppm，氯<900 ppm，溴+氯<1500 ppm）。
• AEC-Q102：通過認證，確認其適用於汽車應用。

9. 訂購與料號資訊

此元件的料號為57-11-C70300H-AM。第5節和第6節可能詳細說明了料號結構和訂購資訊，其中可能包括不同分級、包裝數量或捲帶規格的選項。設計人員應查閱完整的規格書或供應商以了解可用的變體。

10. 基於技術參數的常見問題

問：我可以連續以60mA驅動此LED嗎？

答：雖然絕對最大額定值為60mA，但在此電流下連續操作會產生大量熱量，除非提供極佳的冷卻，否則很可能超過最大接面溫度。建議的工作點是30mA。請務必根據您應用的焊墊溫度查閱降額曲線。

問：兩個不同的熱阻值（Rth JS real 和 Rth JS el）的用途是什麼？

答：Rth JS real 是使用物理溫度感測器量測的，代表實際熱阻。Rth JS el 是根據順向電壓隨溫度的變化（LED接面本身的已知特性）計算得出的，在實務中通常更容易量測。對於最壞情況的熱設計，應使用較高的數值（180 K/W）。

問：視角是120°。這是否意味著光線在此錐形範圍內均勻發射？

答：不是。視角定義為強度降至峰值50%時的角度。輻射圖顯示了實際的分佈，通常是朗伯或側發光模式，強度在中心（0°）最高，並向邊緣遞減。

問：是否需要逆向保護二極體？

答：是的。規格書明確指出此元件並非為逆向操作而設計。施加任何顯著的逆向電壓都會損壞它。如果電路中存在任何逆向電壓的可能性（例如來自感性負載、電源連接錯誤），則必須串聯一個外部阻斷二極體或在LED兩端並聯一個分流二極體。