P-LCC-2 封裝頂視型LED技術規格書 - 亮紅色 - 20mA - 120mW

1. 產品概述
2. 技術參數
2.1 絕對最大額定值
2.2 電光特性 (Ta = 25°C)
3. 分級系統
3.1 發光強度分級
3.2 主波長分級
3.3 順向電壓分級
4. 性能曲線分析
4.1 相對發光強度 vs. 順向電流
4.2 發光強度 vs. 環境溫度
4.3 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)
4.4 光譜分佈
4.5 輻射模式圖
4.6 順向電流降額曲線
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
5.2 極性識別
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴流焊溫度曲線
6.2 手工焊接
6.3 濕度敏感性與儲存
7. 包裝與訂購資訊
7.1 載帶與捲盤規格
7.2 標籤說明
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
8.2 設計考量
9. 可靠性與品質保證
10. 技術比較與差異化
11. 常見問題 (FAQ)
11.1 建議的工作電流是多少？
11.2 如何解讀標籤上的分級代碼？
11.3 我可以不使用限流電阻來驅動這顆LED嗎？
11.4 這顆LED適合戶外使用嗎？
12. 實務設計案例分析
13. 工作原理
14. 技術趨勢

1. 產品概述

本文件詳述一款採用P-LCC-2封裝的表面黏著頂視型LED規格。此元件採用白色封裝本體與無色透明視窗，提供寬廣視角，非常適合指示燈應用。其設計相容於現代組裝製程，包括氣相迴流焊、紅外線迴流焊與波峰焊，並適用於自動貼裝設備。產品以8mm載帶捲盤供貨，符合無鉛與RoHS要求。

此LED系列的主要應用焦點在於光學指示。其寬廣視角以及透過內部反射器設計實現的優化光耦合，使其特別適合與光導管搭配使用。其低順向電流需求，也使其成為電池供電或對功耗敏感的攜帶式電子設備的絕佳選擇。

2. 技術參數

2.1 絕對最大額定值

元件不得在超出這些限制的條件下操作，否則可能造成永久性損壞。

逆向電壓 (V_R):5 V
連續順向電流 (I_F):50 mA
峰值順向電流 (I_FP):100 mA (工作週期 1/10, 1 kHz)
功率消耗 (P_d):120 mW
靜電放電 (ESD) HBM:2000 V
工作溫度 (T_opr):-40°C 至 +85°C
儲存溫度 (T_stg):-40°C 至 +90°C
焊接溫度 (T_sol):迴流焊：260°C 持續10秒；手工焊：350°C 持續3秒。

2.2 電光特性 (T_a= 25°C)

標準測試條件下量測的典型性能參數。

發光強度 (I_v):360 - 900 mcd (I_F= 20mA)
視角 (2θ_1/2):120° (I_F= 20mA)
峰值波長 (λ_p):632 nm (I_F= 20mA)
主波長 (λ_d):621 - 631 nm (I_F= 20mA)
頻譜頻寬 (Δλ):20 nm (I_F= 20mA)
順向電壓 (V_F):1.75 - 2.35 V (I_F= 20mA)
逆向電流 (I_R):最大 10 μA (V_R= 5V)

備註：公差規定為：發光強度 ±11%，主波長 ±1nm，順向電壓 ±0.1V。

3. 分級系統

為確保生產中的顏色與亮度一致性，元件會根據關鍵參數進行分級。

3.1 發光強度分級

分級由代碼定義（例如 T2, U1），並標示在 I_F=20mA 時的最小與最大發光強度值。

T2:360 - 450 mcd
U1:450 - 565 mcd
U2:565 - 715 mcd
V1:715 - 900 mcd

3.2 主波長分級

波長分組以控制紅光的感知顏色（色調）。

群組 F, 代碼 FF1:621 - 626 nm
群組 F, 代碼 FF2:626 - 631 nm

3.3 順向電壓分級

順向電壓分級有助於電流調節的電路設計。

群組 B, 代碼 0:1.75 - 1.95 V
群組 B, 代碼 1:1.95 - 2.15 V
群組 B, 代碼 2:2.15 - 2.35 V

4. 性能曲線分析

圖形化資料提供了元件在不同條件下行為的深入見解。

4.1 相對發光強度 vs. 順向電流

此曲線顯示光輸出如何隨順向電流增加。通常為非線性關係，在極高電流下效率可能下降。設計者應選擇一個能平衡亮度、功耗與元件壽命的工作點。

4.2 發光強度 vs. 環境溫度

此曲線展示了光輸出的熱降額效應。發光強度通常隨環境溫度升高而降低。對於高環境溫度的應用，必須考量此降額效應以確保足夠的亮度。

4.3 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)

I-V曲線是二極體的特性曲線。順向電壓呈現正溫度係數，意即在給定電流下，它會隨著溫度升高而略微下降。

4.4 光譜分佈

光譜圖確認了光的單色性，其中心位於峰值波長632 nm附近，屬於可見光譜中的亮紅色區域。窄頻寬表示良好的色純度。

4.5 輻射模式圖

極座標圖說明了寬廣的120度視角，顯示出近乎朗伯分佈的發光特性。這證實了該元件非常適合需要寬廣可見度的應用。

4.6 順向電流降額曲線

此圖定義了最大允許連續順向電流與環境溫度的函數關係。為防止過熱，當操作溫度超過特定值（通常約從60-70°C開始）時，必須降低電流。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

P-LCC-2封裝具有特定的機械外型與焊墊佈局。關鍵尺寸包括總長、寬、高，以及陰極識別標記的位置。所有未指定的公差為 ±0.1 mm。設計者必須參考詳細的尺寸圖來建立PCB焊盤圖形。

5.2 極性識別

陰極通常由封裝上的視覺標記識別，例如凹口、圓點或切角。正確的方向對於電路運作至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊溫度曲線

此元件額定峰值迴流焊溫度為260°C，最長持續10秒。適用於無鉛組裝的標準IPC/JEDEC J-STD-020溫度曲線。必須精確控制高於液相線的時間，以防止環氧樹脂封裝受到熱損傷。

6.2 手工焊接

若需進行手工焊接，烙鐵頭溫度不應超過350°C，且每個引腳的接觸時間應限制在3秒或更短。

6.3 濕度敏感性與儲存

產品以防潮包裝（含乾燥劑的鋁箔袋）出貨。一旦密封袋被打開，元件應在指定時間內（未明確說明，但標準實務為Level 3在≤30°C/60%RH下168小時）使用，或在重新進行迴流焊前按照標準程序烘烤，以防止"爆米花效應"。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

此元件以8mm載帶供貨。標準捲盤數量為2000顆。其他最小包裝數量包括每捲250、500和1000顆。提供詳細的載帶與捲盤尺寸，以供自動化處理設備設定。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含數個代碼：

CAT:對應發光強度分級代碼（例如 V1）。
HUE:對應主波長分級代碼（例如 FF1）。
REF:對應順向電壓分級代碼（例如 1）。

這些代碼允許追溯性與特定性能等級的選擇。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

通訊設備：電話、傳真機、路由器中的狀態指示燈以及按鍵或顯示器的背光。
消費性電子產品：音訊/視訊設備、電腦及周邊設備中的電源、靜音或連線狀態指示燈。
工業控制：機械狀態、故障警報或操作模式的面板指示燈。
光導管應用：其寬廣視角與優化的耦合效率，使其非常適合與成型光導管搭配使用，將光線從PCB傳導至前面板或顯示器。
通用指示：任何需要明亮、可靠、低功耗視覺指示的應用。

8.2 設計考量

電流限制：務必使用串聯電阻或恆流驅動器將順向電流限制在安全值，標準亮度通常為20mA，不得超過50mA的絕對最大值。
熱管理：在高環境溫度下或以較高電流驅動時，應確保足夠的PCB銅箔或其他散熱措施，以將接面溫度維持在限制範圍內，並參考降額曲線。
ESD防護：雖然額定為2000V HBM，但在組裝與處理過程中仍應遵守標準的ESD防護措施。
光學設計：對於光導管應用，需考量LED的輻射模式與光導管入口點的設計，以最大化耦合效率。

9. 可靠性與品質保證

本產品經過一系列全面的可靠性測試，測試置信水準為90%，LTPD為10%。測試項目與條件包括：

耐迴流焊測試：260°C ±5°C，至少10秒。
溫度循環測試：-40°C 至 +100°C 之間進行300次循環。
熱衝擊測試：-10°C 至 +100°C 之間進行300次循環。
高溫與低溫儲存測試：分別在+100°C與-40°C下進行1000小時。
直流工作壽命測試：20mA、25°C下進行1000小時。
高溫高濕測試 (85/85):85°C、85%相對濕度下進行1000小時。

這些測試驗證了元件在電子產品中常見的典型環境與操作應力下的穩健性。

10. 技術比較與差異化

此P-LCC-2 LED在幾個與指示燈應用相關的關鍵領域具有差異化優勢。相較於更簡單的晶片型LED，成型的P-LCC封裝提供了更優異的機械保護、更便於取放機處理，以及更一致的光學介面。當需要離軸可見度時，其寬廣的120度視角相較於窄視角LED是一大優勢。使用AlGaInP半導體材料製作紅色晶片，相較於GaAsP等舊技術，提供了更高的發光效率與更好的溫度穩定性，從而產生更明亮且更一致的紅光輸出。針對強度、波長與電壓的全面分級系統，使得終端產品中的顏色與亮度匹配更為精準，這對於多指示燈面板或美觀性應用至關重要。

11. 常見問題 (FAQ)

11.1 建議的工作電流是多少？

標準測試條件與典型應用電流為20mA。這提供了亮度與效率的良好平衡。元件可在其絕對最大值50mA下操作，但這會產生更多熱量並降低長期可靠性，除非實施適當的熱管理。

11.2 如何解讀標籤上的分級代碼？

CAT代碼（例如 V1）表示發光強度範圍。HUE代碼（例如 FF1）表示主波長範圍，控制紅色的確切色調。REF代碼（例如 1）表示順向電壓範圍。為了確保組裝中多個元件性能一致，請指定或要求相同分級代碼的元件。

11.3 我可以不使用限流電阻來驅動這顆LED嗎？

No.LED是電流驅動元件。將其直接連接到電壓源會導致過量電流流過，可能立即損壞LED。必須使用串聯電阻或主動式恆流電路。

11.4 這顆LED適合戶外使用嗎？

其工作溫度範圍延伸至-40°C至+85°C，涵蓋了許多戶外條件。然而，並未規範其是否適合長時間直接暴露於紫外線陽光與天氣（雨、濕氣）下。若用於戶外，LED應置於保護鏡片或外蓋後方，且整個組件應適當密封並具備相應的環境耐受等級。

12. 實務設計案例分析

情境：為一台具有24個埠的網路交換器設計狀態指示燈面板，每個埠需要一個紅色連線/活動LED。LED必須具有寬廣視角可見性，顏色與亮度一致，且設計必須節能。

實作：

元件選擇：選擇此P-LCC-2亮紅色LED，因其具有120°寬廣視角、20mA低驅動電流，且可提供嚴格性能分級的產品。
電路設計：每個LED由微控制器的GPIO腳位透過一個100Ω串聯電阻驅動（計算基於3.3V電源與典型V_F=2.0V，結果約為13mA）。此電流低於20mA測試點，但在節省功耗的同時提供了充足的亮度。
PCB佈局：LED以網格狀排列。使用規格書中建議的PCB焊盤圖形。在LED下方保留一個小的禁置區，以防止焊錫芯吸。
光學設計：設計一個客製成型的導光管陣列，將PCB上每個SMD LED的光線引導至前面板上的個別透明視窗。LED的寬廣視角確保了進入導光管的高效耦合。
分級：為確保外觀均勻，在採購訂單中指定單一發光強度分級（例如 U2）與單一主波長分級（例如 FF1）的LED。
熱考量：即使24顆LED可能同時點亮，總功耗仍很低（約0.75W）。PCB上不需要特殊的熱管理措施。

此案例突顯了LED的規格如何直接指導並促成一個成功且可製造的設計。

13. 工作原理

此LED是一種半導體光子元件。其核心是由生長在基板上的磷化鋁鎵銦（AlGaInP）磊晶層製成的晶片。當施加超過二極體導通閾值（約1.8V）的順向電壓時，電子與電洞會注入跨越p-n接面。這些電荷載子在半導體的主動區內復合，以光子的形式釋放能量。AlGaInP合金的特定成分決定了能隙能量，這直接決定了發射光的波長（顏色）——在本例中，約為632 nm的亮紅色。產生的光線隨後透過晶片表面提取，並由P-LCC封裝的內部反射器與透明環氧樹脂透鏡進行整形與導向，以實現所需的寬廣視角。

14. 技術趨勢

指示燈LED市場持續演進。總體趨勢包括追求更高的發光效率（每瓦電能輸入產生更多光輸出），使攜帶式與IoT設備能在更低電流下實現更亮的指示燈，從而提升能源效率。微型化也是一大趨勢，對於空間受限的應用，比P-LCC-2更小的封裝已變得普遍。在更高溫度的迴流焊溫度曲線下增強可靠性是另一個重點領域，以配合先進的PCB組裝製程。此外，將控制電子元件（如恆流驅動器甚至簡單邏輯電路）直接整合到LED封裝中（"智慧型LED"）是一個日益增長的趨勢，簡化了終端使用者的電路設計。雖然此特定元件代表了一項成熟可靠的技術，但材料、封裝與整合方面的持續發展，正在塑造指示燈元件的未來樣貌。

LED規格術語詳解

LED技術術語完整解釋

一、光電性能核心指標

術語	單位/表示	通俗解釋	為什麼重要
光效（Luminous Efficacy）	lm/W（流明/瓦）	每瓦電能發出的光通量，越高越節能。	直接決定燈具的能效等級與電費成本。
光通量（Luminous Flux）	lm（流明）	光源發出的總光量，俗稱"亮度"。	決定燈具夠不夠亮。
發光角度（Viewing Angle）	°（度），如120°	光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。	影響光照範圍與均勻度。
色溫（CCT）	K（開爾文），如2700K/6500K	光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。	決定照明氛圍與適用場景。
顯色指數（CRI / Ra）	無單位，0–100	光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。	影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。
色容差（SDCM）	麥克亞當橢圓步數，如"5-step"	顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。	保證同一批燈具顏色無差異。
主波長（Dominant Wavelength）	nm（奈米），如620nm（紅）	彩色LED顏色對應的波長值。	決定紅、黃、綠等單色LED的色相。
光譜分佈（Spectral Distribution）	波長 vs. 強度曲線	顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。	影響顯色性與顏色品質。

二、電氣參數

術語	符號	通俗解釋	設計注意事項
順向電壓（Forward Voltage）	Vf	LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。	驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。
順向電流（Forward Current）	If	使LED正常發光的電流值。	常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。
最大脈衝電流（Pulse Current）	Ifp	短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。	脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。
反向電壓（Reverse Voltage）	Vr	LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。	電路中需防止反接或電壓衝擊。
熱阻（Thermal Resistance）	Rth（°C/W）	熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。	高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。
靜電放電耐受（ESD Immunity）	V（HBM），如1000V	抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。	生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。

三、熱管理與可靠性

術語	關鍵指標	通俗解釋	影響
結溫（Junction Temperature）	Tj（°C）	LED晶片內部的實際工作溫度。	每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。
光衰（Lumen Depreciation）	L70 / L80（小時）	亮度降至初始值70%或80%所需時間。	直接定義LED的"使用壽命"。
流明維持率（Lumen Maintenance）	%（如70%）	使用一段時間後剩餘亮度的百分比。	表徵長期使用後的亮度保持能力。
色漂移（Color Shift）	Δu′v′ 或麥克亞當橢圓	使用過程中顏色的變化程度。	影響照明場景的顏色一致性。
熱老化（Thermal Aging）	材料性能下降	因長期高溫導致的封裝材料劣化。	可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。

四、封裝與材料

術語	常見類型	通俗解釋	特點與應用
封裝類型	EMC、PPA、陶瓷	保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。	EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。
晶片結構	正裝、倒裝（Flip Chip）	晶片電極佈置方式。	倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。
螢光粉塗層	YAG、矽酸鹽、氮化物	覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。	不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。
透鏡/光學設計	平面、微透鏡、全反射	封裝表面的光學結構，控制光線分佈。	決定發光角度與配光曲線。

五、質量控制與分檔

術語	分檔內容	通俗解釋	目的
光通量分檔	代碼如 2G、2H	按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。	確保同一批產品亮度一致。
電壓分檔	代碼如 6W、6X	按順向電壓範圍分組。	便於驅動電源匹配，提高系統效率。
色區分檔	5-step MacAdam橢圓	按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。	保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。
色溫分檔	2700K、3000K等	按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。	滿足不同場景的色溫需求。

六、測試與認證

術語	標準/測試	通俗解釋	意義
LM-80	流明維持測試	在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。	用於推算LED壽命（結合TM-21）。
TM-21	壽命推演標準	基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。	提供科學的壽命預測。
IESNA標準	照明工程學會標準	涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。	行業公認的測試依據。
RoHS / REACH	環保認證	確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。	進入國際市場的准入條件。
ENERGY STAR / DLC	能效認證	針對照明產品的能效與性能認證。	常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。

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