SMD中功率蓝光LED 67-21S规格书 - PLCC-2封装 - 150mA - 典型值3.2V - 540mW - 中文技术文档

1. 产品概述

67-21S是一款面向通用照明应用设计的表面贴装器件（SMD）中功率LED。它采用PLCC-2（塑料引线芯片载体）封装，外形紧凑，适合自动化组装工艺。其主要发光颜色为蓝色，通过InGaN芯片技术实现，并封装在透明树脂中以最大化光输出。这款LED的特点是高效能和120度的宽视角，使其能够灵活应对各种照明需求。它符合RoHS指令，并作为无铅（Pb-free）元件制造。

1.1 核心优势与目标市场

这款LED的主要优势在于其性能与功耗的平衡，通常被称为“中功率”。它比典型的低功率指示灯LED提供更高的光输出，同时与某些高功率产品相比，保持了更好的热管理和效率。其宽视角确保了均匀的光分布，这对于区域照明至关重要。主要目标市场是装饰和娱乐照明（其中色彩和漫射光很重要）以及农业照明（特定光谱可以影响植物生长）。它也适用于消费和商业产品中的通用照明。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

器件的操作极限在特定条件下定义（焊点温度为25°C）。最大连续正向电流（I_F）为150 mA。它可以承受300 mA的峰值正向电流（I_FP），但仅限于占空比为1/10、脉冲宽度为10 ms的脉冲条件下。最大功耗（P_d）为540 mW。工作温度范围（T_opr）为-40°C至+85°C，存储温度范围（T_stg）为-40°C至+100°C。从结到焊点的热阻（R_{th J-S}）为50 °C/W，这是热管理设计的关键参数。最大允许结温（T_j）为125°C。该器件对静电放电（ESD）敏感，需要采取适当的处理程序。

2.2 光电特性

在标准测试条件下（T_soldering= 25°C，I_F= 150 mA），指定了LED的典型性能。光通量（Φ）范围从最小值9.0 lm到最大值15.0 lm，典型容差为±11%。正向电压（V_F）通常在2.9 V至3.6 V之间，制造容差更严格，为±0.1V。视角（2θ_1/2），定义为光强降至其峰值一半时的角度，通常为120度。当施加5V反向电压（V_R）时，反向电流（I_R）最大为50 μA。

3. 分档系统说明

为确保生产一致性，LED根据关键性能参数被分入不同的档位。

3.1 光度（光通量）分档

光通量输出被分为多个档位代码（B8, B9, L1-L5）。每个代码代表在150 mA下测量的特定光通量范围。例如，档位B8覆盖9.0至9.5 lm，而档位L5覆盖14.0至15.0 lm。这使得设计人员可以根据其应用需求选择具有所需亮度级别的LED。

3.2 正向电压分档

正向电压被分入代码36至42。每个代码代表一个0.1V的范围，从档位36的2.9-3.0V开始，到档位42的3.5-3.6V结束。当多个LED并联连接时，选择相同或相邻电压档位的LED对于确保电流均匀分配非常重要。

3.3 主波长分档

颜色（主波长）被分为两个范围：B54（465-470 nm）和B55（470-475 nm）。这为需要特定蓝色色调的应用提供了一定程度的颜色一致性。主波长/峰值波长的测量容差为±1 nm。

4. 性能曲线分析

4.1 光谱分布

提供的光谱图显示了蓝色InGaN LED的典型发射曲线。峰值集中在蓝色波长区域（约465-475 nm），光谱宽度相对较窄，这是该半导体材料的特征。

4.2 正向电压与结温的关系

图1说明了正向电压如何随结温升高而变化。电压通常随温度升高而线性下降（负温度系数），这是半导体二极管的常见特性。在恒压驱动电路中必须考虑这一点。

4.3 相对辐射功率与正向电流的关系

图2显示了光输出功率与正向电流之间的关系。输出随电流呈亚线性增长，在极高电流下，由于发热增加和其他非理想效应，效率可能会下降。

4.4 相对光通量与结温的关系

图3展示了热淬灭效应。随着结温升高，光通量输出下降。适当的散热对于维持光输出和寿命至关重要。

4.5 正向电流与正向电压的关系（IV曲线）

图4展示了25°C下的经典二极管IV特性曲线。它显示了在超过开启电压后，电流与电压之间的指数关系。

4.6 最大驱动电流与焊接温度的关系

图5提供了降额曲线。它指示了基于焊点温度（与PCB温度相关）为保持结温低于其125°C极限所允许的最大正向电流。在较高的环境温度或电路板温度下，必须降低电流。

4.7 辐射模式

图6是一个极坐标图，显示了光强的空间分布。该模式证实了具有120°视角的宽朗伯型发射轮廓。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

规格书包含PLCC-2封装的详细尺寸图。关键尺寸包括总长、宽、高，以及焊盘间距和尺寸。阴极通常通过封装上的标记或切角来识别。所有未指定的公差为±0.15 mm。

6. 焊接与组装指南

该LED适用于回流焊接。推荐的最大焊接曲线为峰值温度260°C，持续时间10秒。对于手工焊接，烙铁头温度不应超过350°C，每个焊盘的接触时间应限制在3秒以内。这些限制对于防止塑料封装和内部引线键合损坏至关重要。

7. 包装与订购信息

7.1 卷盘与载带规格

元件以防潮载带和卷盘形式提供，用于自动化贴片组装。提供了卷盘尺寸和载带凹槽尺寸。标准装载数量为每卷4000片。

7.2 湿度敏感性与包装

LED包装在带有干燥剂的铝箔防潮袋中，以保护其在存储和运输过程中免受环境湿度影响，因为吸湿可能导致回流焊接时发生“爆米花”现象。

7.3 标签说明

卷盘标签包含产品编号（P/N）、数量（QTY）以及光强（CAT）、主波长（HUE）和正向电压（REF）的具体分档代码等信息。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

装饰与娱乐照明：蓝色和宽视角使其适用于重点照明、标识和舞台效果。
农业照明：蓝光是园艺照明光谱的关键组成部分，影响植物形态和光合作用。
通用照明：可用于面板灯、筒灯和其他需要漫射蓝光或白光（与荧光粉结合时）光源的灯具阵列中。

8.2 设计考量

热管理：由于R_{th J-S}为50 °C/W，必须通过PCB（使用散热过孔、铜箔铺地）进行有效散热，以确保在全电流下可靠运行。
电流驱动：强烈建议使用恒流驱动器而非恒压源，以确保稳定的光输出并防止热失控。
光学：如果需要更聚焦的光束，宽视角可能需要二次光学元件（透镜、反射器）。
ESD保护：在PCB输入端实施ESD保护，并确保组装过程中的正确处理。

9. 可靠性与测试

规格书列出了一系列全面的可靠性测试，置信水平为90%，批允许不合格品率（LTPD）为10%。测试包括回流焊接耐受性、热冲击、温度循环、高温/高湿存储与操作、低温存储与操作，以及在不同条件（25°C、55°C、85°C，不同电流）下的多次高温操作寿命测试。这些测试验证了LED在典型环境和操作应力下的稳健性。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以连续以300 mA驱动这款LED吗？
答：不可以。300 mA额定值仅适用于脉冲操作（1/10占空比，10ms脉冲宽度）。最大连续电流为150 mA。超过此值可能会导致LED过热并损坏。

问：为什么正向电压分档很重要？
答：当多个LED并联连接时，正向电压的差异会导致电流分布不均。V_F较低的LED会汲取更多电流，可能导致过早失效。使用相同电压档位的LED可以最大限度地降低这种风险。

问：如何解读热阻值（50 °C/W）？
答：这意味着LED结中每耗散一瓦功率，结温将比焊点温度升高50°C。例如，在150 mA和V_F为3.2V时，功率约为0.48W。这将导致从PCB焊盘到结的温升为24°C。

问：防潮袋的作用是什么？
答：SMD封装会从空气中吸收湿气。在高温回流焊接过程中，这些被截留的湿气会迅速汽化，产生内部压力，导致封装破裂（“爆米花”现象）。防潮袋和干燥剂可防止使用前吸湿。

11. 实际设计案例

场景：使用20颗67-21S LED设计一个线性灯条。
设计步骤：
1. 电气设计：决定串并联配置。例如，10串并联，每串包含2颗LED串联。这需要约6.4V的驱动电压（2 * 3.2V）和1.5A的总电流（10串 * 150mA）。需要一个设置为1.5A且输出能力大于7V的恒流驱动器。
2. 热设计：计算总功耗：20颗LED * 0.48W ≈ 9.6W。PCB必须充当散热器。使用2盎司铜层，在每个LED焊盘下使用散热过孔连接到大的内部接地层，并考虑使用铝基板（MCPCB）以获得更好的散热效果。
3. 光学设计：对于线性灯条，固有的120°光束可能已足够。如果使用漫射罩，确保其具有高透光率以保持效率。
4. 元件选择：指定来自相同光通量档位（例如L2）和正向电压档位（例如38）的LED，以确保亮度均匀和电流均分。

12. 技术原理介绍

67-21S LED基于氮化铟镓（InGaN）制成的半导体异质结构。当在p-n结上施加正向电压时，电子和空穴被注入有源区。它们的复合以光子（光）的形式释放能量。InGaN合金的具体成分决定了带隙能量，进而定义了发射光的波长（颜色）——在本例中为蓝色。PLCC-2封装将半导体芯片安装在引线框架上，用细线连接，并封装在透明的环氧树脂或硅树脂中，以保护芯片并作为主要光学元件。

13. 技术趋势

像67-21S这样的中功率LED市场持续发展。主要趋势包括：
光效提升（lm/W）：芯片设计、外延生长和封装取光效率的持续改进，使得在相同电输入下获得更高的光输出。
颜色一致性改善：更严格的分档容差和先进的制造控制减少了生产批次内和批次间的颜色差异。
可靠性增强：开发更坚固的封装材料（例如高温硅胶）和芯片贴装技术，以承受更高的工作温度和更恶劣的环境。
应用特定优化：LED越来越多地针对特定市场进行定制，例如针对植物光感受器优化光谱的园艺照明，或考虑人体昼夜节律的人本照明。