PLCC-2 LED 67-11-IB0100L-AM 规格书 - 冰蓝色 - 120° 视角 - 3.1V - 10mA - 简体中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细说明了一款采用PLCC-2（塑料引线芯片载体）表面贴装封装的高亮度冰蓝色LED的规格。该器件专为严苛环境下的可靠性和高性能而设计，具备120度宽视角，并符合针对汽车元件的严格AEC-Q101标准。其主要设计目的是为汽车内饰应用提供稳定、鲜艳的照明，同时确保在不同电气和热条件下具有长久的使用寿命和稳定性。

1.1 核心优势

• 高发光效率：在10mA标准正向电流下，典型发光强度可达300毫坎德拉（mcd），确保明亮可见的光输出。
• 广角照明：120°视角提供宽广、均匀的光分布，非常适合背光面板和指示灯。
• 汽车级可靠性：AEC-Q101认证确认了其适用于汽车电子中严酷的环境条件，包括宽温度波动和振动。
• 强大的ESD防护：可承受高达8kV（人体模型）的静电放电，增强了处理和组装的鲁棒性。
• 环保合规：产品符合RoHS（有害物质限制）和REACH法规，支持全球环保标准。

1.2 目标市场与应用

该LED专门针对汽车电子市场。其主要应用领域包括：

• 汽车内饰照明：用于脚坑、门把手、杯架和一般车厢氛围照明。
• 开关背光：为仪表板、中控台和方向盘上的按钮和控制装置提供清晰的可见性。
• 仪表盘指示灯：用于驾驶员仪表盘内的警告灯、状态指示灯和仪表背光。

2. 深入技术参数分析

2.1 光度与电气特性

工作参数定义了LED在标准测试条件（Ts=25°C）下的性能。

• 正向电流（I_F）：推荐工作电流为10mA，绝对最大额定值为20mA。工作需要至少2mA的最小电流。
• 发光强度（I_V）：在10mA下，强度通常达到355 mcd，标准分档的保证最小值为140 mcd，最大值为560 mcd。测量容差为±8%。
• 正向电压（V_F）：在10mA下通常为3.1V，范围从最小2.75V到最大3.75V。正向电压具有负温度系数，随着结温升高而降低。
• 视角（φ）：定义为强度降至其峰值一半时的全角。该LED提供120° ± 5°的宽视角。
• 色度坐标（CIE x, y）：典型色点为（0.18, 0.23），定义了其冰蓝色调。这些坐标的容差为±0.005。

2.2 热特性

热管理对于LED的寿命和性能稳定性至关重要。

• 热阻（R_{th JS}）：结到焊点的热阻指定了两个值：130 K/W（实际测量值）和100 K/W（电气计算值）。该参数表示热量从LED芯片传递到PCB的效率。
• 结温（T_J）：最大允许结温为125°C。超过此限制可能导致永久性性能下降。
• 工作与存储温度：器件额定工作温度范围为-40°C至+110°C，适用于全球汽车应用。

2.3 绝对最大额定值

这些是任何条件下都不得超越的应力极限，以防止永久性损坏。

• 功耗（P_d）：最大75 mW。
• 浪涌电流（I_FM）：可承受持续时间≤10μs、占空比低（D=0.005）的300mA脉冲。
• 反向电压（V_R）：此LED并非为反向偏压操作而设计。施加反向电压可能导致立即失效。
• 焊接温度：可承受峰值温度为260°C、最长30秒的回流焊接，兼容标准的无铅焊接工艺。

3. 性能曲线分析

3.1 正向电流与正向电压关系（I-V曲线）

该图显示了非线性关系。正向电压随电流增加而增加，但呈现负温度系数。设计限流电路时必须考虑这一点，因为V_F会随着LED在工作时发热而下降。

3.2 相对发光强度与正向电流关系

在较低电流范围内，光输出与电流大致呈线性关系，但在电流接近最大额定值（20mA）时，可能显示出效率下降（效能降低）的迹象。建议在典型10mA或以下工作，以获得最佳效率和寿命。

3.3 相对发光强度与结温关系

发光强度随结温升高而降低。该图显示，当T_J接近140°C时，输出可能降至其室温值的约40%。这突显了有效的PCB热设计（使用散热过孔、足够的铜面积）对于维持亮度的重要性。

3.4 色度漂移

正向电流和结温都会影响LED的色度坐标。ΔCIE-x和ΔCIE-y的图表显示了微小的偏移。虽然偏移范围很小，但对于需要在不同工作条件下或在使用多个LED的阵列中保持严格颜色一致性的应用，应予以考虑。

3.5 正向电流降额曲线

这个关键图表根据焊盘温度（T_S）定义了最大允许连续正向电流。随着T_S升高，最大允许I_F必须降低，以保持结温低于125°C。例如，在T_S为110°C时，最大I_F为20mA。此曲线对于确定最终应用中的安全工作条件至关重要。

3.6 允许的脉冲处理能力

该图显示了脉冲宽度（t_p）、占空比（D）和允许的峰值脉冲电流（I_FA）之间的关系。对于低占空比（0.005）下的极短脉冲（例如10μs），LED可处理高达300mA的电流。这对于设计频闪或脉冲信号功能很有用。

3.7 光谱分布

相对光谱分布图显示了冰蓝色LED的特征峰值波长。狭窄的主峰确保了颜色纯度。红色或绿色区域没有显著的次峰，证实了预期的颜色输出。

4. 分档系统说明

为确保批量生产的一致性，LED根据关键参数被分类到不同的档位中。

4.1 发光强度分档

根据在10mA下测得的发光强度，LED被分为多个档位（L1至GA）。每个档位在对数尺度上覆盖一个特定范围（例如，T1：280-355 mcd，T2：355-450 mcd）。规格书突出了此特定产品型号的“可能输出档位”。设计人员在订购时必须指定所需档位，以保证使用多个LED的组件中亮度的一致性。

4.2 颜色分档

标准的冰蓝色分档结构在CIE 1931色度图中定义。提供的表格列出了特定的分档代码（例如CM0、CL3）及其对应的CIE x和y坐标边界。这允许选择色点几乎相同的LED，这对于背光等应用至关重要，因为相邻LED之间的颜色不匹配在视觉上是不可接受的。

5. 机械与封装信息

5.1 机械尺寸

PLCC-2封装是一种标准的表面贴装设计。尺寸图（PDF中引用）提供了关键尺寸，包括本体长度、宽度、高度、引脚间距和焊盘位置。遵守这些尺寸对于PCB焊盘设计和自动贴片组装至关重要。

5.2 推荐焊接焊盘布局

提供了建议的PCB焊盘设计。此布局针对回流焊接过程中形成可靠的焊点进行了优化，确保与PCB的适当机械连接和热传导。遵循此建议有助于防止立碑或焊接不良。

5.3 极性识别

PLCC-2封装通常在器件本体的一角有一个模制凹口或标记的阴极。在PCB组装过程中，正确的极性方向对于确保LED正常工作至关重要。禁止施加反向电压。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊接温度曲线

该元件兼容标准的无铅（SnAgCu）回流焊接工艺。温度曲线包括预热、热浸、回流和冷却阶段，峰值温度不超过260°C，最长30秒。应控制高于217°C（液相线温度）的时间，以确保形成适当的焊点而不损坏LED封装。

6.2 使用注意事项

• ESD预防措施：尽管额定值为8kV HBM，但在组装过程中仍应遵循标准的ESD处理程序（使用接地腕带、工作站和导电容器）。
• 电流限制：始终使用恒流源或与电压源串联的限流电阻来驱动LED。直接连接到超过V_F的电压源将导致电流过大和失效。
• 热管理：实施适当的PCB热设计。使用降额曲线根据预期的最高环境温度和PCB热性能确定安全工作电流。
• 清洁：如果焊接后需要清洁，请使用不会损坏塑料透镜或环氧树脂的兼容溶剂。
• 存储条件：在规定的-40°C至+110°C温度范围内，存储在干燥、防静电的环境中。

7. 包装与订购信息

7.1 包装信息

LED以编带和卷盘形式提供，这是自动表面贴装组装设备的标准包装。提供了卷盘规格（带宽度、口袋间距、卷盘直径），以确保与组装线送料器的兼容性。

7.2 料号与订购信息

基础料号为67-11-IB0100L-AM。此编号编码了关键属性：

• 67-11：可能表示封装类型（PLCC-2）和/或系列。
• IB：表示冰蓝色。
• 0100L：可能与亮度分档或产品代码有关。
• AM：可能表示汽车级或特定修订版。

8. 应用设计考量

8.1 驱动电路设计

为稳定运行，首选恒流驱动器而非简单的电阻限压源，尤其是在汽车环境中，电源电压（例如12V电池）可能大幅波动。驱动器应设计为在预期的输入电压范围和温度下提供所需电流（例如10mA）。

8.2 PCB热设计

为维持性能和寿命：

• 使用具有足够铜厚度的PCB。
• 采用连接到更大铜平面或内部接地层的散热焊盘，并通过多个散热过孔连接。
• 遵循降额曲线。如果焊点处的PCB温度预计达到80°C，则必须相应地从绝对最大值20mA降低最大连续电流。

8.3 光学集成

120°视角适用于广域照明。对于需要更聚焦光线的应用，可能需要二次光学元件（透镜、导光板）。设计导光板或扩散器时，应考虑冰蓝色的色度坐标，以实现所需的最终色彩效果。

9. 技术对比与差异化

与通用PLCC-2 LED相比，此器件为汽车应用提供了显著优势：

• 可靠性：AEC-Q101认证涉及严格的应力测试（高温存储、温度循环、湿度等），这是商用级元件所不需要的。
• 扩展温度范围：工作环境温度高达+110°C，超过了商用LED典型的+85°C限制，这对于车辆中靠近热源的位置是必要的。
• 受控分档：详细的强度和颜色分档确保了一致性，这在低成本替代品中要求较低或不存在。
• ESD鲁棒性：8kV HBM ESD额定值为制造和处理过程中的静电损伤提供了更高的安全裕度。

10. 常见问题解答（FAQ）

10.1 推荐的工作电流是多少？

典型工作电流为10mA。它可以在最小2mA到绝对最大20mA之间工作，但在10mA下工作可在亮度、效率和长期可靠性之间取得最佳平衡。

10.2 如何选择合适的限流电阻？

使用欧姆定律：R = (V_电源- V_F) / I_F。使用规格书中的最大V_F（3.75V）进行最坏情况设计，以确保电流永远不会超过期望值。对于12V电源和10mA目标：R = (12V - 3.75V) / 0.01A = 825Ω。使用下一个更高的标准值（例如820Ω或1kΩ），并计算电阻中的功耗（P = I²R）。

10.3 为什么热管理如此重要？

高结温直接导致三个问题：1)光输出下降：光输出减少。2)颜色漂移：发出的颜色可能改变。3)加速老化：LED的寿命呈指数级缩短。通过PCB进行适当的散热对于维持指定性能是必不可少的。

10.4 多个LED可以串联或并联连接吗？

串联连接通常是首选，因为所有LED承载相同的电流，确保亮度均匀。电源电压必须高于所有V_F values. 并联连接不建议在没有为每个LED配备独立限流电阻的情况下进行，因为V_F的微小变化可能导致显著的电流不平衡，从而导致亮度不均和单个LED可能过载。

11. 实际设计案例研究

11.1 汽车仪表板开关背光

场景：为仪表板上的一排5个相同按钮开关设计背光。

• 设计目标：所有按钮上均匀、冷蓝色的照明。
• 实施方案：
  1. LED选择：指定料号67-11-IB0100L-AM，并选择严格颜色分档（例如CM2）和特定发光强度分档（例如T1：280-355 mcd）以确保一致性。
  2. 电路：将所有5个LED串联，连接到一个设置为10mA的单一恒流驱动器。假设典型V_F为3.1V，驱动器需要输出顺从电压 > 15.5V（5 * 3.1V）。12V汽车电源不足，因此需要升压转换器或从稳压更高电压（例如18V）工作的驱动器。
  3. PCB布局：将每个LED直接放置在其相应开关扩散器的后面。严格按照推荐的焊盘布局设计PCB焊盘。将每个LED的散热焊盘连接到板上的专用铜浇灌区，并通过多个散热过孔连接到内部接地层以散热。
  4. 验证：组装后，在高环境温度室（例如+85°C）中运行时，测量靠近一个LED的焊盘温度。使用降额曲线验证在测得的T_S.

12. 工作原理

这是一种半导体发光二极管（LED）。当在阳极和阴极之间施加超过其带隙能量的正向电压时，电子和空穴在半导体芯片（通常基于InGaN材料，用于蓝/白/冰蓝色）的有源区复合。此复合过程以光子（光）的形式释放能量。半导体层的特定成分决定了发射光的波长（颜色）。塑料PLCC封装保护芯片，提供机械保护，并包含一个模制透镜，该透镜塑造光输出以实现120°视角。

13. 技术趋势

此类LED的发展受到汽车和通用照明行业几个关键趋势的推动：

• 效率提升（lm/W）：持续的材料科学改进旨在每单位电输入功率（瓦特）产生更多的光输出（流明），从而降低能耗和热负荷。
• 更高的可靠性与寿命：封装材料、芯片贴装技术和荧光粉技术（用于白光LED）的进步持续推动平均故障间隔时间（MTBF）数值更高，超过50,000小时。
• 小型化：对更小、更密集电子组件的需求推动了更小封装形式（例如芯片级封装）LED的发展，同时保持或提高光输出。
• 智能与自适应照明：与控制系统集成以实现动态照明效果、调光和色温调整正变得越来越普遍，尽管这通常涉及更复杂的LED驱动IC，而非LED元件本身。
• 严格的质量标准：采用AEC-Q102（汽车应用中分立光电半导体的更具体标准）等标准，代表了汽车用元件向更专业、更严格测试的趋势。