側視型紅色LED 57-21-UR0200H-AM 規格書 - PLCC-2封裝 - 2.0V - 1120mcd - 車規等級

1. 產品概述

本文件詳細說明一款專為汽車內飾應用設計的高性能側視發光紅色LED之規格。該元件採用緊湊型PLCC-2（塑膠引線晶片載體）表面黏著封裝，兼具高光輸出與寬視角的優點，適用於背光與指示功能。

此元件的核心優勢在於其車規級可靠性，已通過AEC-Q101標準認證，確保在車輛環境中典型的嚴苛溫度、濕度與振動條件下仍能穩定運作。其符合RoHS與REACH指令，適用於具有嚴格環保法規的全球市場。

目標市場為汽車電子，具體應用包括儀表板背光、開關照明以及其他需要穩定、明亮且可靠的紅光輸出的內飾狀態指示器。

2. 深入技術參數分析

2.1 光度與電氣特性

關鍵操作參數定義了LED在標準測試條件（T_s=25°C）下的性能。在順向電流（I_F）為20mA時，典型的順向電壓（V_F）為2.00V，指定範圍為1.75V至2.75V。此相對較低的電壓與常見的汽車電源軌相容。

主要的光度參數是發光強度（I_V），在20mA下典型值為1120毫燭光（mcd）。此批次的發光強度最小與最大限值分別為710 mcd與1400 mcd。在實現此高亮度的同時，仍維持非常寬廣的120度視角（φ），此視角定義為發光強度降至峰值一半時的離軸角度。此寬視角確保在廣大區域內提供均勻照明，對於面板背光至關重要。

主波長（λ_d）中心值為622 nm（典型值），定義了發射紅光的色調，範圍從618 nm至627 nm。此元件並非設計用於反向電壓操作。

2.2 絕對最大額定值與熱管理

這些額定值定義了可能導致永久損壞的極限。絕對最大連續順向電流為50 mA，最大功耗為137 mW。對於短脈衝（t ≤ 10 μs，工作週期 D=0.005），允許的突波電流（I_FM）為100 mA。

熱管理對於LED壽命與性能穩定性至關重要。從LED接面到焊點的熱阻（R_thJS）指定了兩個數值：160 K/W（實際值，基於熱量測）與120 K/W（電氣值，由電氣參數推導）。此參數表示熱量從半導體接面傳導出去的效率。最大允許接面溫度（T_J）為125°C。工作與儲存溫度範圍為-40°C至+110°C，證實其適用於嚴苛的汽車環境。

此元件的ESD（靜電放電）敏感度等級為2 kV（人體放電模型），這是許多電子元件的標準等級，但在組裝過程中仍需採取標準的ESD處理預防措施。

3. 分級系統說明

為管理生產變異，LED會根據關鍵性能參數進行分級。本規格書提供了發光強度與主波長的詳細分級資訊。

3.1 發光強度分級

發光強度使用字母數字代碼（例如L1、M2、V1、AA）進行分級。每個分級涵蓋以毫燭光（mcd）測量的特定最小與最大發光強度值範圍。分級遵循對數級數，每個級距約對應25%的增長。針對此特定料號（57-21-UR0200H-AM），可能的輸出分級會被標示出來，其中1120 mcd的典型值屬於"AA"分級（1120-1400 mcd）。此系統讓設計師能為其應用選擇亮度一致的元件。

3.2 主波長分級

同樣地，決定紅光精確顏色的主波長也會進行分級。分級由代表波長範圍（單位為奈米，nm）的數字代碼定義。此LED的典型值622 nm會落在特定的波長分級內，確保生產批次中多個單元間的顏色一致性。主波長量測的公差為±1 nm。

4. 性能曲線分析

規格書包含數個圖表，說明LED在不同條件下的行為，這對於電路設計與熱管理至關重要。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (IV曲線)

此圖顯示順向電流（I_F）與順向電壓（V_F）之間的指數關係。對於設計限流電路至關重要。曲線顯示，電壓超過典型值2.0V的微小增加，可能導致電流顯著且具潛在破壞性的增加，這凸顯了使用恆流驅動器而非恆壓電源的必要性。

4.2 相對發光強度 vs. 順向電流

此圖顯示光輸出如何隨驅動電流變化。雖然輸出隨電流增加而增加，但並非完全線性，特別是在較高電流下，由於產生的熱量增加，效率可能會下降。

4.3 溫度依賴特性

數個圖表詳細說明了接面溫度（T_J）的影響：

• 相對發光強度 vs. 接面溫度：顯示光輸出隨溫度升高而降低。在LED可能於較高環境溫度下運作的設計中，必須考慮此降額效應。
• 相對順向電壓 vs. 接面溫度：顯示V_F具有負溫度係數，約以2 mV/°C的速率下降。這可能會影響簡單的電阻式限流器的性能。
• 相對波長 vs. 接面溫度：表示主波長會隨溫度輕微偏移（通常增加），這可能在應用中造成輕微的顏色偏移。

4.4 順向電流降額曲線

這是可靠設計中最關鍵的圖表之一。它繪製了最大允許連續順向電流與焊墊溫度的關係。隨著焊點溫度升高，最大安全電流線性下降。例如，在最高焊墊溫度110°C時，最大允許連續電流僅為34 mA，遠低於25°C時的絕對最大值50 mA。設計師必須確保熱設計能使焊點保持足夠低的溫度，以允許所需的驅動電流。

4.5 允許脈衝處理能力

此圖定義了針對不同工作週期（D），脈衝寬度（t_p）與允許的突波順向電流（I_F）之間的關係。它讓設計師能了解脈衝操作的極限，例如在多工照明系統或用於創造閃爍效果時，確保LED不會承受可能導致性能劣化的電流脈衝。

4.6 光譜與輻射分佈

相對光譜分佈圖顯示了整個可見光譜的光輸出，在約622 nm的紅色區域達到峰值。輻射模式圖（極座標圖）直觀地確認了120度視角，顯示了強度在空間中的分佈方式。

5. 機械、組裝與包裝資訊

5.1 機械尺寸與極性

此元件採用標準PLCC-2表面黏著封裝。機械圖提供了封裝本體、引腳間距與總高度的精確尺寸。極性有明確標示，通常是透過封裝上的凹口或標記和/或焊墊圖來表示。正確的方向對於正常運作至關重要。

5.2 建議焊墊設計

提供了PCB設計的焊墊圖形（Footprint）建議。這包括LED引腳將焊接的銅墊尺寸與間距。遵循此建議可確保良好的焊點形成、正確的對位，以及從元件到PCB的最佳熱傳導。

5.3 迴焊溫度曲線

規格書指定了與無鉛（Pb-free）焊接製程相容的迴焊溫度曲線。峰值溫度不應超過260°C，且高於240°C的時間應限制在最多30秒。在表面黏著組裝過程中，遵守此溫度曲線對於防止LED塑膠封裝與內部打線的熱損壞至關重要。

5.4 包裝資訊

LED以適合自動化取放機器的捲帶包裝供應。規格包括捲盤尺寸、帶寬、料袋間距以及元件在帶上的方向。此資訊對於設定組裝線設備是必要的。

6. 應用指南與設計考量

6.1 典型應用情境

主要應用是汽車內飾照明。這包括：

• 儀表板與儀表組背光：照亮儀表、LCD顯示器與警告符號。
• 開關與控制元件照明：為空調控制、音響系統、車窗開關與排檔選擇器的按鈕提供背光。
• 一般狀態指示器：電源指示燈、車門未關警告燈或其他功能指示燈。

6.2 關鍵設計考量

1. 驅動電路：務必使用恆流驅動器或與LED串聯的限流電阻。電阻值（R）可使用歐姆定律計算：R = (V_電源- V_F) / I_F。確保電阻的功率額定值足夠（P = I_F²* R）。

2. 熱管理：這對於可靠性與維持光輸出至關重要。使用降額曲線來決定您預期工作溫度下的最大驅動電流。確保連接到焊墊的PCB上有足夠的銅面積（散熱墊）來散熱。在高環境溫度的環境中（例如靠近汽車引擎室的電子設備），可能需要額外的冷卻措施。

3. ESD防護：在組裝過程中實施標準的ESD處理程序。對於敏感的應用，考慮在輸入電源線上添加暫態電壓抑制（TVS）二極體或其他保護電路。

4. 光學設計：120度的視角可能需要使用擴散片或導光板，以在最終產品中達到所需的均勻度與外觀。選擇側視型封裝正是為了能有效地耦合到此類光學元件中。

7. 使用注意事項

規格書包含標準的注意事項章節。要點包括：

• 避免施加反向電壓。
• 切勿超過電流、功率與溫度的絕對最大額定值。
• 遵循建議的迴焊溫度曲線，以防止封裝損壞。
• 在適當條件下儲存以避免吸濕（MSL 2等級表示在乾燥包裝打開後，於≤30°C/60% RH條件下，車間壽命為1年）。
• 使用與封裝材料相容的方法進行清潔（避免使用特定頻率的超音波清洗）。

8. 訂購資訊

料號57-21-UR0200H-AM遵循特定的編碼系統。雖然完整的解析可能是專有的，但它通常編碼了封裝類型（57-21可能表示PLCC-2）、顏色（UR代表紅色）、亮度分級以及其他可能的屬性。對於特定的分級選擇或包裝選項（例如捲帶尺寸），訂購資訊章節會提供要使用的確切代碼。

9. 基於技術參數的常見問題

問：我可以直接從5V或12V的汽車電源軌驅動此LED嗎？

答：不行。您必須始終使用串聯的限流電阻或恆流驅動器。將其直接連接到高於其順向電壓的電壓源，將導致過量電流流動，可能立即損壞LED。

問：規格書顯示典型強度為1120mcd。為什麼我量測到的數值可能不同？

答：有幾個因素會影響量測到的強度：驅動電流（必須恰好為20mA）、量測時LED的溫度、量測設備的校準，以及固有的分級變異（您的樣品可能來自AA分級的下限或上限）。

問：此LED適合用於汽車外部應用，例如尾燈嗎？

答：雖然它通過了AEC-Q101認證，但其主要應用列為內飾照明。外部車燈通常對更高亮度、不同色座標以及更嚴格的耐候與抗紫外線曝曬有不同要求。專用的外部車規級LED會更為合適。

問：MSL 2對於儲存意味著什麼？

答：濕度敏感等級2表示該封裝在需要於迴焊前進行烘烤之前，可以在工廠車間條件（≤30°C/60% RH）下暴露長達1年。捲帶包裝的元件在乾燥袋中運送，袋內附有濕度指示卡。