67-21系列頂視LED技術規格書 - P-LCC-2封裝 - 2.0x1.25x0.8mm - 2.35V - 60mW - 柔光橘色

1. 產品概述

67-21系列為採用緊湊型P-LCC-2（塑膠引腳晶片載體）表面黏著封裝的頂視LED系列產品。此元件專為光學指示器設計，採用白色封裝本體與無色透明視窗，提供寬廣且均勻的光線發射模式。其核心優勢包括極寬的視角，針對導光柱的光耦合效率進行優化，以及低順向電流需求，使其特別適合對功耗敏感的應用。主要目標市場為汽車內裝照明（例如儀表板背光）、通訊設備指示燈、開關與符號的通用背光，以及任何對空間與電源效率要求嚴苛的可攜式電子裝置。

1.1 主要特性與符合性

• 封裝：P-LCC-2，白色本體，無色透明透鏡。
• 光學性能：寬廣視角，專為導光柱應用設計。
• 製造相容性：適用於氣相迴焊製程，並相容於自動貼裝設備。
• 供貨形式：提供8mm載帶與捲盤包裝，適用於自動化組裝。
• 環境符合性：無鉛產品，符合RoHS指令。
• 顏色選項：本系列提供柔光橘色（如本規格書詳述）、綠色、藍色與黃色。

2. 技術參數詳解

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。不建議在接近或達到這些極限的條件下操作，否則可能影響可靠性。

• 逆向電壓 (V_R)：5 V - 可施加於逆向方向的最大電壓。
• 順向電流 (I_F)：25 mA - 最大連續直流順向電流。
• 峰值順向電流 (I_FP)：60 mA - 最大脈衝順向電流（1/10工作週期，1 kHz）。
• 功率耗散 (P_d)：60 mW - 在25°C環境溫度下，封裝可散逸的最大功率。
• 靜電放電 (ESD)：2000 V（人體放電模型） - 表示具有中等ESD敏感度；需要遵循正確的處理程序。
• 操作溫度 (T_opr)：-40°C 至 +85°C - 正常操作的環境溫度範圍。
• 儲存溫度 (T_stg)：-40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度：迴焊：最高260°C，持續時間最長10秒；手動焊接：最高350°C，每焊點接觸時間最長3秒。

2.2 電光特性 (T_a= 25°C)

此為標準測試條件下（I_F= 20 mA）的典型性能參數。

• 發光強度 (I_v)：90 至 180 mcd（毫燭光）。光輸出經過分選，典型值約在此範圍的中間。容差為±11%。
• 視角 (2θ_1/2)：120 度（典型值）。此為發光強度降至峰值強度一半時的全角。廣角是指示器應用的關鍵特性。
• 峰值波長 (λ_p)：611 nm（典型值）。光譜發射最強的波長。
• 主波長 (λ_d)：603 至 609 nm。此為人眼感知的光線顏色，經過分選以確保一致性。容差為±1 nm。
• 頻譜頻寬 (Δλ)：20 nm（典型值）。在最大強度一半處的發射頻譜寬度。
• 順向電壓 (V_F)：1.75 至 2.35 V。LED在20 mA電流下的壓降，同樣經過分選。容差為±0.1 V。
• 逆向電流 (I_R)：10 μA（最大值），條件為 V_R= 5 V。

3. 分選系統說明

為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED會進行分選。特定的元件代碼（例如 Q2R2 B/2T）即表示其分選歸類。

3.1 發光強度分選 (CAT 代碼)

• 分選 Q2：90 - 112 mcd
• 分選 R1：112 - 140 mcd
• 分選 R2：140 - 180 mcd

3.2 主波長分選 (HUE 代碼)

• 群組 F，分選 EE1：603 - 606 nm
• 群組 F，分選 EE2：606 - 609 nm

3.3 順向電壓分選 (REF 代碼)

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

4. 性能曲線分析

規格書提供了數條對設計至關重要的特性曲線。

4.1 相對發光強度 vs. 環境溫度

曲線顯示，從-40°C到大約25°C，發光強度相對穩定。超過25°C後，強度隨溫度升高而逐漸下降，這是LED因效率下降（efficiency droop）導致的典型行為。在85°C時，輸出可能約為其25°C值的80-85%。在高溫環境中必須考慮此因素。

4.2 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

這條非線性曲線對於選擇限流電阻至關重要。在20 mA時，典型的 V_F約為2.0V，但根據分選與溫度，其值可能在1.8V至2.2V之間變化。曲線在20 mA以上變得更陡峭，表示電流的小幅增加需要電壓更大幅度的增加。

4.3 相對發光強度 vs. 順向電流

在額定的20 mA以內，光輸出與電流大致呈線性關係。超過此電流操作將增加亮度，但代價是更高的功率耗散、效率降低，並可能導致壽命縮短。降額曲線顯示，當環境溫度超過25°C時，為使接面溫度保持在安全限度內，最大允許順向電流會隨之降低。

4.4 頻譜分佈

頻譜為以611 nm（峰值）為中心的窄頻帶，典型頻寬為20 nm，確認了單色的柔光橘色。在此頻帶外的發射極少。

4.5 輻射模式圖

極座標圖確認了類似朗伯分佈的發射模式，具有非常寬廣的120°視角。強度在廣闊的正面區域幾乎均勻，使其非常適合廣角指示器。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

P-LCC-2封裝具有以下關鍵尺寸（除非註明，容差為±0.1 mm）：

• 總長度：2.0 mm
• 總寬度：1.25 mm
• 總高度：0.8 mm
• 引腳間距：1.0 mm（兩引腳中心之間的距離）
• 引腳寬度：0.4 mm（典型值）
• 焊墊圖案建議：提供詳細的焊墊佈局圖供PCB設計使用，以確保正確焊接與機械穩定性。

5.2 極性識別

陰極（負極）側通常由封裝本體上的凹口或綠色標記識別，如頂視圖所示。正確的方向對於電路操作至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

本元件適用於氣相或紅外線迴焊。關鍵參數是封裝本體峰值溫度為260°C（±5°C），持續時間最長10秒。標準的無鉛迴焊曲線（升溫、預熱、迴焊、冷卻）適用。避免在液相線溫度範圍內停留過長時間。

6.2 手動焊接

若需手動焊接，烙鐵頭溫度不應超過350°C，且與引腳的接觸時間應限制在每焊點3秒或更短。請使用細尖頭的低功率烙鐵（約30W）。

6.3 儲存條件

作為濕度敏感元件（MSD），LED包裝在含有乾燥劑的防潮鋁箔袋中。一旦密封袋被打開，元件必須在特定時間內（本規格書未指定，但通常為Level 3，在<30°C/60%RH條件下168小時）使用完畢，或在迴焊前進行烘烤，以防止焊接過程中的爆米花效應。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

• 載帶寬度：8 mm
• 凹槽間距：4.0 mm
• 捲盤尺寸：標準7英吋捲盤（直徑178 mm），軸心13英吋（330 mm）。
• 每捲數量：2000 顆。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含數個代碼：CPN（客戶料號）、PN（內部料號）、數量、批號，以及三個關鍵分選代碼：CAT（發光強度）、HUE（主波長）和REF（順向電壓）。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

最常見的驅動電路是簡單的串聯電阻。電阻值 (R_s) 計算公式為：R_s= (V_電源- V_F) / I_F。對於5V電源，在20 mA下典型 V_F為2.0V：R_s= (5 - 2.0) / 0.02 = 150 Ω。電阻的額定功率至少應為 I_F²* R_s= 0.06W；1/8W或1/4W的電阻即適用。若需在電壓範圍或溫度變化下保持亮度恆定，建議使用恆流驅動器。

8.2 導光柱設計考量

• 對準：LED與導光柱入口之間的精確對準對於最大化光耦合效率至關重要。
• 距離：盡可能縮小LED透鏡與導光柱之間的距離（理想情況下為<0.5 mm），以減少光損。
• 材料：使用高透光率光學級材料（例如PMMA、PC）製成的導光柱。

9. 可靠性與品質保證

本產品經過一系列完整的可靠性測試，置信水準為90%，批允許不良率（LTPD）為10%。測試項目包括：

• 迴焊耐熱性 (260°C)
• 溫度循環 (-40°C 至 +100°C)
• 熱衝擊 (-10°C 至 +100°C)
• 高低溫儲存
• 直流操作壽命 (20mA，1000小時)
• 高溫高濕操作壽命 (85°C/85% RH，1000小時)

這些測試確保了元件在汽車與工業應用常見的嚴苛環境條件下的穩健性。

10. 常見問題解答（基於技術資料）

10.1 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長 (λ_p) 是光譜功率輸出最高的物理波長（611 nm）。主波長 (λ_d) 是能產生相同感知顏色的單色光波長（603-609 nm）。λ_d對於顏色規格更為相關。

10.2 我可以用30 mA驅動此LED以獲得更高亮度嗎？

以30 mA驅動超過了連續順向電流的絕對最大額定值（25 mA）。雖然可能短暫工作，但這將顯著提高接面溫度，加速光通量衰減，並可能導致早期失效。如需更高亮度，請選擇發光強度分選較高的LED，或額定電流更高的產品。

10.3 如何解讀元件代碼67-21/S2C-F Q2R2 B/2T (SLO)？

此為完整料號。67-21為系列。S2C-F可能表示封裝與顏色（柔光橘色）。Q2R2表示發光強度分選（可能為指定子範圍的組合）。B/2T表示順向電壓分選（群組B，分選2）。SLO確認柔光橘色。

11. 實務設計案例研究

11.1 設計儀表板指示燈群組

情境：為汽車應用中的5個儀表板圖標設計背光。電源電壓為12V（車輛電池），環境溫度可能達到85°C。

設計步驟：

1. 驅動方法：為簡化與成本考量，每個LED使用串聯電阻。若需在整個電壓範圍內進行精確的電流控制，使用線性穩壓器或專用LED驅動IC會更好。
2. 電流選擇：為確保在高溫下的長壽命，需對電流進行降額。使用15 mA而非20 mA可提供安全餘量。檢查降額曲線：在85°C時，最大允許 I_F仍高於20 mA，因此15 mA是安全的。
3. 電阻計算：使用分選2中的最大 V_F（2.35V）進行最壞情況設計，以確保電流絕不超過目標值。R_s= (12V - 2.35V) / 0.015A ≈ 643 Ω。使用最接近的標準值620 Ω。
4. 電阻額定功率：P = (12-2.35)^2 / 620 ≈ 0.15W。1/4W（0.25W）的電阻即足夠。
5. PCB佈局：根據建議的焊墊圖案精確放置LED。確保陰極標記方向一致。若PCB有大面積鋪銅，請在焊墊上提供小的散熱隔離，但避免過度的散熱，以免妨礙焊接。
6. 導光柱設計：對導光柱進行建模，以捕捉120°的發射錐角。導光柱的入口應略大於LED的發光區域。

12. 技術介紹與趨勢

12.1 P-LCC-2封裝技術

P-LCC-2封裝是SMD LED的標準之一。它由安裝在引線框架上的LED晶片、用於提高光輸出效率的白色反射塑膠本體（通常為PPA或PCT）封裝，以及頂部的透明或擴散環氧樹脂透鏡組成。頂視意指主要光線發射方向垂直於安裝平面。寬廣的視角是透過晶片技術、反射杯設計與透鏡幾何形狀的結合來實現的。

12.2 產業趨勢

像67-21系列這類指示器LED的趨勢是朝向更高效率（每mA更多光輸出）、透過更嚴格的分選改善顏色一致性，以及提升汽車與工業等級的可靠性。同時也在朝微型化（如0402等更小的封裝）發展，同時維持或改善光學性能。此外，整合晶片上ESD保護以提高處理與組裝過程中的穩健性也越來越普遍。