白色PLCC-2 LED規格書 - 尺寸2.20x1.40x1.30mm - 電壓3.0V

1. 產品概述
1.1 一般描述
1.2 特性
1.3 應用
2. 深入技術參數
2.1 電氣與光學特性
2.2 絕對最大額定值
3. 分級系統說明
3.1 順向電壓（VF）分級
3.2 發光強度（IV）分級
3.3 色度座標分級
4. 性能曲線分析
4.1 順向電流 vs. 順向電壓（IV曲線）
4.2 順向電流 vs. 相對發光強度
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
5.2 極性識別與焊接圖案
6. SMT迴焊與處理指南
6.1 迴焊溫度曲線
6.2 處理與儲存注意事項
7. 包裝與訂購資訊
7.1 捲帶包裝規格
7.2 可靠性測試
8. 應用設計建議
8.1 典型應用：汽車內裝照明
8.2 設計考量
9. 技術比較與優勢
10. 常見問題（基於技術參數）
10.1 此LED需要多大的驅動器電壓？
10.2 我可以用5V電源和電阻驅動此LED嗎？
10.3 我可以串聯多少顆LED？
11. 實務設計案例研究
11.1 設計汽車空調控制背光
12. 技術原理介紹
13. 技術趨勢
LED規格術語詳解
一、光電性能核心指標
二、電氣參數
三、熱管理與可靠性
四、封裝與材料
五、質量控制與分檔
六、測試與認證

1. 產品概述

1.1 一般描述

此元件為一款採用PLCC-2（塑料引線晶片載體）封裝的白色發光二極體（LED）。該裝置使用藍色半導體晶片結合螢光粉塗層以產生白光。緊湊的表面黏著封裝尺寸為長2.20毫米、寬1.40毫米、高1.30毫米，適用於空間受限的應用。

1.2 特性

封裝：PLCC-2 外形規格。
視角：極寬視角，典型值為120度。
組裝相容性：專為所有標準表面黏著技術（SMT）組裝與焊接製程設計。
包裝：提供捲帶包裝，適用於自動化貼裝。
濕度敏感度：濕度敏感等級（MSL）評定為2級。
環保法規符合性：符合RoHS（危害性物質限制指令）與REACH（化學品註冊、評估、授權和限制）法規。
品質認證：產品認證測試基於汽車等級分離式半導體應力測試資格標準AEC-Q101。

1.3 應用

此LED的主要應用領域為汽車內裝照明。這包括儀表板背光、開關照明、氣氛燈以及車室內的指示燈等應用。

2. 深入技術參數

2.1 電氣與光學特性

所有參數均在焊點溫度（Ts）為25°C時指定。此為設計計算的關鍵參考點。

順向電壓（V_F）：在順向電流（I_F）為20mA時，LED兩端的典型壓降為3.0伏特。生產的最小與最大限值分別為2.7V與3.3V。量測公差為±0.1V。
逆向電流（I_R）：施加5V逆向電壓（V_R）時的最大漏電流為10 µA。
發光強度（I_V）：在I_F=20mA時的典型光輸出為1200毫燭光（mcd），範圍從800 mcd（最小）至1500 mcd（最大）。量測公差為±10%。
視角（2θ_1/2）：定義為發光強度為峰值強度一半時的全角。典型值為120度，提供非常寬廣且均勻的照明模式。
熱阻（R_θJ-S）：從LED接面到焊點的熱阻最大值為300 °C/W。此參數對於防止過熱的熱管理設計至關重要。

2.2 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極限。不建議在此條件下操作。

功耗（P_D）：最大值99 mW。
連續順向電流（I_F）：最大值30 mA。
峰值順向電流（I_FP）：最大值100 mA，於1/10工作週期、10ms脈衝寬度下指定。
逆向電壓（V_R）：最大值5 V。
靜電放電（ESD）：人體放電模式（HBM）額定值為8000V。
操作與儲存溫度（T_OPR, T_STG）：-40°C 至 +100°C。
最高接面溫度（T_J）：120°C。此為半導體接面本身允許的最高溫度。

3. 分級系統說明

為確保量產一致性，LED會根據在I_F= 20mA時量測的關鍵電氣與光學參數進行分級。

3.1 順向電壓（V_F）分級

LED被分組為F2、G1、G2、H1、H2和I1等級，對應從2.7-2.8V到3.2-3.3V的特定電壓範圍。這讓設計師能根據其特定電路需求，選擇電壓公差更緊密的元件。

3.2 發光強度（I_V）分級

光輸出分為三個等級：L1（800-1000 mcd）、L2（1000-1200 mcd）和M1（1200-1500 mcd）。此分級確保組裝內的亮度均勻性。

3.3 色度座標分級

白光的色點在CIE 1931色度圖上的特定區域內定義。規格書定義了三個分級（TC1、TC2、TC3），每個均為一個四邊形區域，指定了可接受的x與y色彩座標範圍。這些座標的公差為±0.005。此分級控制了白光的色調與飽和度，確保多個LED之間的白光外觀一致。

4. 性能曲線分析

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（IV曲線）

特性曲線顯示非線性關係。順向電壓隨電流增加，在極低電流時約為2.5V，在最大連續電流30mA時升至約3.2V。此曲線對於驅動器設計（特別是恆流驅動器）至關重要，有助於理解所需的順應電壓。

4.2 順向電流 vs. 相對發光強度

此曲線顯示在工作範圍內，光輸出大致與電流成正比。然而，這並非完全線性，且效率（每單位電功率的光輸出）在極高電流時通常會因熱量增加而下降。曲線證實20mA是一個標準工作點，能提供良好的效率與輸出。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

PLCC-2封裝的本體尺寸為2.20毫米（長）× 1.40毫米（寬）× 1.30毫米（高）。除非圖面另有規定，所有尺寸公差均為±0.20毫米。封裝包含一個模製透鏡，可產生寬廣的120度視角。

5.2 極性識別與焊接圖案

陰極（負極）由封裝上的明顯標記識別，通常是如圖所示的綠點、凹口或倒角邊。提供推薦的焊墊圖案（Footprint）以供PCB佈局。此圖案旨在確保可靠的焊點與迴焊過程中的正確對位。

6. SMT迴焊與處理指南

6.1 迴焊溫度曲線

作為MSL 2級元件，此LED必須在工廠環境條件（<30°C/60% RH）下，於打開防潮袋後168小時（1週）內完成焊接。標準無鉛（SAC305）迴焊曲線適用。關鍵參數包括預熱升溫、活化助焊劑的均溫區、通常不超過260°C的峰值溫度，以及受控的冷卻階段。應控制高於液相線（例如217°C）的特定時間，以最小化元件熱應力。

6.2 處理與儲存注意事項

靜電防護：儘管裝置具有高ESD耐受電壓（8000V HBM），但在處理過程中仍須遵循標準ESD預防措施（靜電手環、導電墊、離子風扇）以防止潛在損壞。
操作中的熱管理：應在量測應用中的實際封裝溫度後，決定最大操作電流。接面溫度（T_J）不得超過其絕對最大額定值120°C。設計師必須考慮熱阻，並透過PCB焊墊與走線確保足夠的散熱。
清潔：若焊接後需要清潔，請使用與塑料封裝材料相容的方法與溶劑，以避免透鏡損壞或變色。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 捲帶包裝規格

元件以凸版載帶捲繞在捲盤上供應。規格書提供載帶口袋、帶寬、間距與捲盤直徑的精確尺寸。此資訊對於設定自動化取放機至關重要。

7.2 可靠性測試

產品基於AEC-Q101指南進行一系列可靠性測試。這些測試可能包括（但不限於）高溫操作壽命（HTOL）、溫度循環（TC）、高溫高濕逆向偏壓（H3TRB）以及其他應力測試，以驗證其在汽車條件下的性能。

8. 應用設計建議

8.1 典型應用：汽車內裝照明

對於儀表板照明，寬視角有利於確保大面積面板或符號上的均勻光線分佈。強烈建議使用恆流驅動器而非恆壓/電阻組合，以確保無論順向電壓或溫度的微小變化，光輸出都能保持穩定。驅動器應根據熱考量，設計為將電流限制在安全水平，通常為20-30mA。

8.2 設計考量

電流限制：始終使用串聯電阻，或更理想的是使用主動式恆流驅動器。
熱路徑：最大化PCB上連接至LED散熱墊（焊點）的銅面積，以作為散熱片。
光學設計：設計導光板、擴散片或透鏡時，請考慮120度的發光模式，以達到理想的照明效果。

9. 技術比較與優勢

相較於一般非汽車等級LED，此元件提供關鍵差異化優勢：

汽車等級認證（AEC-Q101）：此為主要優勢，表明裝置經過測試，能耐受汽車應用中的嚴苛環境條件（極端溫度、振動、濕度）。
受控分級：詳細的順向電壓與發光強度分級提供了可預測的性能，對於需要視覺一致性的應用至關重要。
寬廣視角：120度角對於需要寬廣、均勻照明而無需二次光學的應用具有優勢。
堅固封裝：PLCC-2封裝提供良好的機械穩定性與可靠的焊點圖案。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 此LED需要多大的驅動器電壓？

驅動器必須在最差情況下提供高於LED串最大順向電壓的電壓。對於單顆LED，建議電源電壓至少為3.5V，以考慮最大V_F值3.3V及一些餘量。

10.2 我可以用5V電源和電阻驅動此LED嗎？

可以，但需要仔細計算。例如，目標電流20mA，典型V_F值3.0V，使用5V電源：R = (5V - 3.0V) / 0.020A = 100Ω。電阻額定功率為 P = I^2 * R = (0.02^2)*100 = 0.04W，因此1/8W或1/10W電阻即足夠。然而，效率較低（~60%），且光輸出會隨V_F分級與電源電壓波動而變化。

10.3 我可以串聯多少顆LED？

數量取決於驅動器的順應電壓。對於12V驅動器，考慮一些餘裕：N = (12V - 餘裕) / 最大V_F。使用2V餘裕與3.3V最大值：(12-2)/3.3 ≈ 3顆LED串聯。請務必查閱驅動器規格書。

11. 實務設計案例研究

11.1 設計汽車空調控制背光

情境：照亮空調控制面板上的四個按鈕符號。均勻的亮度與色彩至關重要。

設計步驟：

1. 選用相同發光強度等級（例如L2：1000-1200mcd）與色度等級（例如TC2）的LED，以確保一致性。

2. 使用專用LED驅動器IC設計一個簡單的恆流驅動電路，該IC總輸出能力為80mA（4顆LED × 20mA）。

3. 將LED置於PCB上，使其中心對齊按鈕符號的擴散區域下方。

4. 在LED周圍的PCB上使用白色防焊漆，以反射光線向上並提升效率。

5. 確保PCB有足夠的散熱銅箔連接至LED焊墊，因為密閉空間可能限制空氣流通。

此方法確保可靠、均勻且持久的照明。

12. 技術原理介紹

這是一款螢光粉轉換白光LED。基本光源是氮化銦鎵（InGaN）半導體晶片，在順向偏壓時發出藍光。此藍光照射沉積在晶片上或附近的鈰摻雜釔鋁石榴石（YAG:Ce）螢光粉層。螢光粉吸收部分藍色光子，並將其重新發射為黃光。剩餘的藍光與轉換後的黃光混合，被人眼感知為白光。確切的白光色調（冷白、中性白、暖白）由藍光與黃光的比例決定，而此比例由螢光粉成分與厚度控制。

13. 技術趨勢

此類SMD LED在汽車與通用照明領域的趨勢朝向：

更高效率（lm/W）：提升每電瓦的光輸出，降低能耗與熱負載。

改善色彩還原指數（CRI）：使用多種螢光粉混合物產生能更準確還原色彩的光線，對於內裝氣氛照明非常重要。

更嚴格的色彩一致性：螢光粉應用與分級製程的進步，使LED的色度座標變異非常小。

更高的功率密度：開發能在相同或更小佔位面積下承受更高驅動電流的封裝，這得益於更好的熱管理材料與設計。

整合化：將多個LED晶片或驅動器元件整合到單一封裝模組中。

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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