PLCC-2 红光LED规格书 - 120° 视角 - 3550mcd @ 50mA - 2.2V - 车规级 - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细阐述了一款采用PLCC-2封装的高性能表面贴装红色LED的规格。该器件主要针对严苛的汽车内饰应用而设计，兼具高光输出、宽视角和卓越的可靠性。其核心优势包括：符合AEC-Q102等严格的汽车标准、优异的抗硫性能（A1级），以及满足RoHS、REACH和无卤素等环保指令要求。目标市场为汽车电子领域，特别是内饰氛围照明、开关背光以及其他在恶劣条件下对可靠性和一致性性能要求极高的指示灯功能。

2. 深入技术参数分析

2.1 光电特性

LED的关键性能指标在标准测试条件下定义。在正向电流（I_F）为50mA时，典型正向电压（V_F）为2.20V，规定范围从1.75V（最小值）到2.75V（最大值）。在相同的50mA条件下，典型发光强度（I_V）额定值为3550毫坎德拉（mcd），最小值为2800 mcd，最大值为5600 mcd。主波长（λ_d）中心值为615nm，定义了其红色光色，容差为±1nm。该器件具有非常宽的120度视角（φ），确保在离轴位置也有良好的可见性。绝对最大正向电流为70mA，该器件不设计用于反向电压工作。

2.2 热性能与可靠性等级

热管理对于LED寿命至关重要。结到焊点的热阻（R_{th JS}）有两个值：85 K/W（典型，实际值）和60 K/W（典型，电学值）。最大允许结温（T_J）为125°C，而工作温度范围（T_opr）为-40°C至+110°C。该器件可承受最高260°C的回流焊温度，持续时间最长为30秒。对于静电放电（ESD）防护，其额定值为2kV（人体模型）。功耗（P_d）限制为192 mW。

3. 分档系统说明

为确保生产中的颜色和亮度一致性，LED会进行分档筛选。

3.1 发光强度分档

发光强度采用详细的字母数字分档结构进行分类。分档范围从L1（11.2-14 mcd）到GA（18000-22400 mcd）等高输出档位。本规格书所涵盖的特定器件，基于其3550 mcd的典型额定值，将归入CA档（2800-3550 mcd）。此系统允许设计师为需要均匀照明的应用选择亮度控制严格的器件。

3.2 主波长分档

决定感知颜色的主波长同样进行分档。分档由四位数字代码定义，代表以纳米为单位的最小和最大波长。例如，分档“1215”覆盖从612nm到615nm的波长。该器件典型的615nm波长使其属于“1518”档（615-618 nm），或可能属于“1215”档，具体取决于生产批次。这种精确的分档对于需要特定色点或混色的应用至关重要。

4. 性能曲线分析

4.1 正向电流与正向电压关系（I-V曲线）

提供的图表显示了25°C下正向电流与正向电压的关系。该曲线具有二极管的典型特征，显示一旦正向电压超过阈值（对于此LED约为1.7V），电流呈指数增长。此曲线对于设计限流电路以确保稳定工作至关重要。

4.2 热特性

多张图表说明了性能随温度的变化。相对发光强度与结温图表显示，光输出随着温度升高而降低，这是LED的典型行为。相对正向电压与结温图表表明V_F具有负温度系数，随着温度升高线性下降。主波长与结温和相对波长与结温图表显示波长随温度有轻微偏移（通常为几纳米），这对于对颜色要求苛刻的应用很重要。

4.3 光谱分布与辐射模式

该相对光谱分布图表确认了其单色红光输出，峰值在615nm附近，光谱其他部分发射极少。典型辐射特性图（摘录中未完全详述）通常会显示光的空间分布，说明强度降至峰值一半时的120°视角。

4.4 降额与脉冲处理能力

该正向电流降额曲线对可靠性至关重要。它显示了最大允许连续正向电流与焊盘温度（T_S）的函数关系。例如，在T_S为110°C时，最大I_F需降额至55mA。允许脉冲处理能力图表定义了针对不同脉冲宽度（t_p）和占空比（D）的最大允许非重复或重复脉冲电流，这对于PWM调光或瞬态条件非常有用。

5. 机械与封装信息

该LED采用标准的PLCC-2（塑料引线芯片载体）表面贴装封装。虽然确切的机械尺寸（长、宽、高）在规格书第7节有引用但摘录中未提供，但这种封装类型应用广泛，支持自动化贴片组装。器件上会有清晰的阳极和阴极标记，以确保正确的PCB方向。提供了推荐的焊盘布局，以确保在回流焊过程中形成良好的焊点并利于散热。

6. 焊接与组装指南

该器件适用于回流焊工艺。规定的温度曲线允许峰值温度为260°C，最长持续30秒。设计人员必须遵守此温度曲线，以防止对塑料封装或半导体芯片造成热损伤。使用注意事项可能包括：遵循标准操作程序以避免对引脚施加机械应力、防潮（MSL等级2）以及避免过度的静电放电。正确的存储条件应符合规定的存储温度范围-40°C至+110°C，并置于干燥环境中。

7. 包装与订购信息

该器件的料号为57-21R-UR0501H-AM。订购信息和包装详情（例如，编带规格、每卷数量）在规格书的第6节和第10节有说明。料号结构可能编码了颜色（R代表红色）、封装类型以及可能的分档代码等信息，以便精确订购所需的性能等级。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

主要应用是汽车内饰照明。这包括仪表盘背光、脚部空间氛围照明、控制按钮和开关的背光，以及中控台上的状态指示灯。其AEC-Q102认证和抗硫性能使其特别适合车辆内部的恶劣环境，这些环境可能涉及高温、热循环以及暴露于腐蚀性气体。

8.2 设计考量

在设计使用此LED时，工程师必须考虑以下几个因素：
1. 电流驱动：建议使用恒流驱动器以保持稳定的光输出，因为LED亮度是电流的函数，而非电压。电路必须将I_F限制在50mA以实现典型工作，且绝不能超过70mA。
2. 热管理：PCB布局必须有利于焊盘散热，以防止结温超过125°C，尤其是在高环境温度下。建议使用推荐的焊盘布局，并可能使用散热过孔。
3. ESD防护：尽管额定值为2kV HBM，但在输入线上实施基本的ESD保护是良好的实践，尤其是在处理和组装过程中。
4. 光学设计：120°视角提供了宽广的发射角度。如需聚焦光线，可能需要二次光学元件（透镜）。

9. 技术对比与差异化

与标准商用级LED相比，该器件的关键差异化在于其车规级可靠性认证。AEC-Q102认证包含一系列针对高温工作、热冲击、耐湿性和寿命的严格测试。A1级抗硫等级表明其对含硫气氛具有卓越的抵抗力，这是汽车环境中由于某些橡胶和润滑剂化合物导致的常见失效模式。其宽广的工作温度范围（-40°C至+110°C）超过了典型的消费级LED，确保在车辆可能遇到的所有气候条件下都能正常工作。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以用3.3V电源直接驱动这个LED吗？
答：不可以。典型正向电压为2.2V，但可能低至1.75V。在没有限流电阻或驱动器的情况下将其直接连接到3.3V电源，会导致过大电流流过，可能超过70mA的绝对最大额定值并损坏LED。必须串联电阻或使用恒流驱动器。

问：如果我用30mA而不是50mA驱动它，光输出会如何变化？
答：参考相对发光强度与正向电流图表，输出与电流并非线性比例关系。在30mA时，相对强度大约是其50mA时值的0.6（或60%）。因此，发光强度大约为2130 mcd（0.6 * 3550 mcd）。

问：这个LED适合PWM调光吗？
答：是的，LED非常适合PWM调光。应参考允许脉冲处理能力图表，以确保所选的峰值电流、脉冲宽度和占空比在安全工作范围内。通常，对于高于100Hz的调光频率，该图表允许的脉冲电流可以高于直流最大值，但仍需控制平均功率。

11. 实际设计与使用案例

案例：设计汽车开关背光。设计师需要照亮中控台上的一排5个按钮开关。每个开关需要均匀、低亮度的红色照明。设计师选择此LED是因其可靠性。使用12V汽车电源，设计了一个电路，其中每个LED由一个设置为50mA的专用恒流调节器驱动。LED被放置在PCB上，位于导光板后方，以便将120°的光束均匀分布到开关图标上。热分析确认，在最坏情况下的车厢温度85°C时，焊盘温度保持在100°C以下，从而使正向电流保持在图表所示的降额限值内，从而确保长期可靠性。

12. 工作原理简介

发光二极管（LED）是一种通过电致发光发光的半导体器件。当在p-n结上施加正向电压时，来自n型材料的电子与来自p型材料的空穴在有源区复合。这个复合过程以光子（光）的形式释放能量。发射光的特定波长（颜色）由构成LED芯片的半导体材料的能带隙决定。在此红色LED中，通常使用铝镓砷（AlGaAs）或类似化合物等材料来产生波长约为615nm的光子，人眼感知为红色。

13. 技术趋势与发展

汽车LED照明的趋势是朝着更高效率（每瓦更多流明）发展，从而降低功耗和热负荷。同时也在朝着更小封装尺寸和更高功率密度发展，以实现更紧凑和时尚的设计。此外，将控制电子器件（例如，LED驱动器、保护电路）直接集成到LED封装中变得越来越普遍，简化了工程师的系统设计。尽管本器件是单色红光LED，但内饰氛围照明对更广色域和更高显色指数（CRI）的需求也在推动荧光粉技术和多芯片设计的进步。可靠性标准持续演进，对更长寿命的要求以及对新环境应力的测试也在不断增加。