SMD中功率深红LED 67-21S - PLCC-2封装 - 2.0x1.25x0.7mm - 2.0-2.9V - 60mA - 40-100mW - 英文技术文档

1. 产品概述

本文件详述了一款采用AlGaInP芯片技术发射深红光的中功率表面贴装器件（SMD）LED的规格。该元件封装于紧凑的PLCC-2（塑料引线芯片载体）封装内，专为自动化组装工艺设计。其主要优势包括高光效、适合长时间运行的中等功耗，以及确保光线均匀分布的极宽视角。这些特性使其成为超越简单指示灯用途的广泛照明应用领域的通用选择。

1.1 主要特性与合规性

• 封装： 标准PLCC-2封装形式，确保可靠的表面贴装。
• 发光颜色： 深红色（峰值波长650-680 nm）。
• 视角： 120度（典型值），提供宽广的辐射模式。
• 环境合规性： The product is Pb-free (lead-free), compliant with the EU RoHS (Restriction of Hazardous Substances) directive, adheres to EU REACH regulations, and meets halogen-free standards (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• 分档： 遵循ANSI（美国国家标准协会）标准，确保颜色和光通量输出的一致性，保障生产批次间的均匀性。

1.2 目标应用

该LED专为需要高效红光发射的照明应用而设计。典型用例包括：

• 装饰与娱乐照明： 建筑重点照明、舞台照明及氛围照明，这些应用对特定色点要求极为严格。
• 农业照明： 园艺与垂直农业中的补光照明，尤其在光形态建成过程中，红光影响植物生长与开花。
• 通用照明： 集成到需要红色组件以实现可调白光或特定色温效果的灯具中。

2. 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能对器件造成永久性损坏的极限。不保证在此极限或接近此极限的条件下运行。

重要提示： 本设备对静电放电（ESD）敏感。在组装和操作过程中必须遵循正确的ESD处理程序，以防止潜在或灾难性故障。

3. 电光特性

这些参数是在焊点温度（T_soldering) 在25°C条件下，代表指定条件下的典型性能。

注：
1. 辐射功率容差为±11%。
2. 正向电压容差为±0.1V。

4. Binning System 说明

为确保生产中的颜色与性能一致性，LED会进行分档。本设备采用三项独立的分档标准。

4.1 辐射功率分档

LED根据其在60mA电流下的光输出功率进行分类。Bin码是产品订购编号的一部分。

4.2 正向电压分档

LED 还会根据其正向压降进行分选，这对于设计恒流驱动器和管理热负载至关重要。

4.3 峰值波长分档

这定义了所发射深红光的光谱颜色，对于需要特定波长的应用（例如，植物光感受器响应）至关重要。

注： 主波长/峰值波长的测量容差为±1纳米。

5. 性能曲线分析

以下图表基于典型数据绘制，展示了关键参数如何随工作条件变化。这对于稳健的系统设计至关重要。

5.1 光谱分布

所提供的光谱曲线在深红色区域（典型器件约为660-670nm）显示出一个窄而明确的峰值，这是AlGaInP技术的典型特征。在其他光谱波段辐射极少，从而产生饱和的红色。

5.2 正向电压与结温关系（图1）

半导体LED的正向电压（V_F）具有负温度系数。当结温（T_j）从25°C升高至115°C时，V_F 线性下降约0.25V。这一特性对于驱动电路中的温度补偿至关重要，并可用于间接监测结温。

5.3 相对辐射功率与正向电流关系（图2）

光输出功率随正向电流呈亚线性增长。虽然更高驱动电流能产生更多光，但也会显著产生更多热量，从而降低光效（流明每瓦）并可能缩短使用寿命。该曲线有助于设计者在输出、效率和可靠性之间取得平衡。

5.4 相对光通量与结温关系（图3）

与大多数LED类似，该器件的光输出会随着结温升高而降低。图表显示，当T_j 达到115°C时，相对光通量会降至其室温值的约80%。有效的热管理（低R_th因此，这对于维持稳定的光输出至关重要。

5.5 正向电流与正向电压关系（IV曲线）（图4）

这是基本的IV特性。它显示了在低电流下的指数关系，在额定工作电流（约60mA）下过渡为更具电阻性的行为。工作区域的斜率与LED的动态电阻相关。

5.6 最大驱动电流与焊接温度关系（图5）

此降额曲线对可靠性至关重要。它基于焊点温度（受PCB温度影响），指明了为保持结温低于其115°C极限所允许的最大正向电流。例如，若焊点温度达到70°C，最大安全连续电流需降额至约45mA。

5.7 辐射方向图（图6）

极坐标图证实了其宽泛、类朗伯型的发射模式，典型半角为120°。在宽阔的中心区域内，光强几乎均匀分布，这使其适用于需要大面积照明而非聚焦光束的应用。

6. 机械与封装信息

6.1 封装尺寸

该LED采用标准PLCC-2封装。关键尺寸（单位：mm）如下：
- 总长度：2.0 mm
- 总宽度：1.25 mm
- 整体高度：0.7 毫米
- 引脚间距：1.05 毫米（焊盘间距）
- 焊盘尺寸：约 0.6 毫米 x 0.55 毫米
所有未注公差为 ±0.1 毫米。阴极通常通过封装上的凹口或绿色标记来标识。

6.2 极性识别

正确的极性至关重要。该封装设有视觉指示标志（如切角或彩色圆点）以标示阴极 (-) 端子。PCB 封装设计必须与此方向保持一致。

7. 焊接与组装指南

7.1 回流焊接参数

该器件适用于标准红外或对流回流焊接。推荐的温度曲线要求封装体上测得的峰值温度为260°C (+0/-5°C)，温度高于240°C的时间不超过10秒。建议仅进行一次回流焊接循环。

7.2 手工焊接

若需进行手工焊接，应使用温控烙铁，其烙铁头最高温度设定不得超过350°C。每个引脚的接触时间应限制在3秒或以内，以防止对塑料封装及内部芯片键合造成热损伤。

7.3 储存条件

As a moisture-sensitive device (MSD), the LEDs are packed in a moisture-resistant bag with desiccant. Once the sealed bag is opened, the components must be used within a specified time frame (typically 168 hours at <30°C/60%RH) or baked before reflow to prevent \"popcorning\" damage during soldering.

8. 包装与订购信息

8.1 卷盘与载带规格

元件以压纹载带形式提供，适用于自动贴片机。提供标准卷盘尺寸（例如，13英寸卷盘）。每盘可用数量包括500、1000、1500、2000、2500、3000、3500和4000件。

8.2 标签说明

卷盘标签包含用于追溯和验证的关键信息：
- P/N： 完整产品编号，其中编码了Flux、Wavelength和Voltage的具体Bin代码。
- QTY： 卷盘上的元件数量。
- 批号： 用于质量控制的制造批号。

8.3 防潮包装

运输单元包含卷盘，卷盘置于铝塑复合防潮袋内，袋中同时放有干燥剂和湿度指示卡，随后将袋口密封。

9. 可靠性测试

该产品在90%置信水平和10%LTPD（批允许不合格品率）条件下，进行了一系列全面的可靠性测试。主要测试项目包括：
- 回流焊耐热性： 260°C for 10 seconds.
- 热冲击： 在-10°C至+100°C之间循环200次。
- 温度循环： 在-40°C至+100°C之间进行200次循环。
- High Temperature/Humidity Storage & Operation: 在85°C/85%RH条件下持续1000小时。
- 高/低温存储： 在85°C和-40°C下进行1000小时测试。
- 高低温工作寿命： 在指定驱动电流下，于不同温度（25°C、55°C、85°C、-40°C）进行1000小时测试。
这些测试验证了LED在严苛环境和运行压力下的长期稳定性与鲁棒性。

10. 应用设计考量

10.1 热管理

热阻（R_{th J-S}）为50°C/W，散热管理至关重要。在60mA（V_F~2.5V，P_d~150mW）条件下连续工作时，结温将比焊点高7.5°C。请使用具有足够散热过孔和焊盘下铜箔面积的PCB，以将热量散发到周围环境中。请参考降额曲线（图5），根据预期的PCB温度调整最大电流。

10.2 电气驱动

务必使用恒流源而非恒压源来驱动LED。这能确保稳定的光输出并防止热失控。驱动器的设计应能适应正向电压分档范围（2.0V至2.9V）。为实现调光，应考虑采用脉宽调制（PWM）方式，以避免模拟（电流降低）调光可能引起的色偏。

10.3 光学集成

若需更集中的光束，120°的宽视角可能需要辅助光学元件（透镜、扩散片）。水晶透明树脂透镜可最大限度减少光吸收。对于多LED阵列，应确保足够的间距，以防止相邻器件间的热耦合。

11. 技术对比与差异化

这款中功率LED占据了一个特定的细分市场。与低功率指示灯LED相比，它提供显著更高的辐射通量，专为持续照明而设计。与高功率LED相比，它工作电流更低，封装更简单，无需金属基PCB，因此在需要大量分布式点光源的应用中更具成本效益。其关键差异化优势在于结合了AlGaInP深红光效率、便于制造的标准化PLCC-2封装以及确保颜色一致性的全面ANSI分档。

12. 常见问题解答 (FAQ)

问：我可以让这颗LED持续工作在120mA吗？
答：不可以。持续正向电流的绝对最大额定值是60mA。120mA的额定值仅适用于脉冲操作（占空比10%，脉冲宽度10ms）。超过持续电流额定值会导致结温过热，从而引起光通量快速衰减和过早失效。

问：辐射功率（mW）和光通量（lm）有什么区别？
答：辐射功率测量的是以瓦为单位的总发射光功率。光通量测量的是根据人眼敏感度（明视觉曲线）调整后的感知光功率。对于深红色LED，其光通量值会相对较低，因为人眼对红光较不敏感，但其辐射功率（对植物生长或传感很重要）却很高。

问：如何解读产品代码 67-21S/NDR2C-P5080B2C12029Z6/2T？
答：该代码包含了封装类型（67-21S）、颜色（NDR = 深红）以及各项参数的具体分档代码（例如，B2代表光通量，C1代表光通量，29代表电压，Z6代表波长）。确切的解码应参考制造商的分档代码表进行确认。

问：是否需要散热器？
A> For a single LED on a standard FR4 PCB with moderate copper, a dedicated heatsink may not be necessary at 60mA. However, for arrays of LEDs or operation in high ambient temperatures, thermal analysis is required. The derating curve (Fig.5) provides guidance. Improving the PCB thermal design is often more effective than adding a separate heatsink to such a small package.

13. 实际设计案例研究

场景： 为室内生菜种植设计一款补光灯条。灯条长1米，需要均匀覆盖深红光（660nm）以促进光合作用。

设计步骤：
1. 目标照度： 确定植物冠层所需的光合光子通量密度（PPFD）。
2. LED选择： 这款LED，位于DA3分档（660-670nm），因其光谱与叶绿素吸收峰相匹配而成为理想选择。
3. 阵列设计： 根据每颗LED的辐射输出（例如，B4分档的70mW）和光学系统的效率，计算所需的LED数量。将它们沿灯条均匀排布。
4. 热设计： Mount the LEDs on an aluminum PCB (MCPCB) to manage the collective heat from the array, keeping the solder point temperature low to maximize light output and longevity (per Fig.3 & 5).
5. 驱动器设计： 使用能够提供总电流（LED数量 * 60mA）的恒流驱动器，其电压顺从范围需覆盖串联灯串的最大V_F 之和。需包含PWM调光功能，用于每日光积分控制。

14. 工作原理

该LED基于铝镓铟磷（AlGaInP）半导体材料。当施加超过二极管开启电压（约2.0V）的正向电压时，电子和空穴分别从n型和p型层注入有源区。它们发生辐射复合，以光子的形式释放能量。AlGaInP合金的特定带隙能量决定了发射光子的波长，位于深红色光谱范围（650-680 nm）。环氧树脂透镜封装芯片，提供机械保护，并塑造出射光束的形状。

15. 技术趋势

此类中功率LED的发展趋势是不断提升光效（每瓦输入电能产生更多的光输出）并在更高工作温度下增强可靠性。外延生长和芯片设计的进步持续降低效率衰减（高电流下的光效下降）。封装技术的创新侧重于改善热传导路径以降低热阻_th 并采用更耐用、耐高温的树脂。此外，更严格的分档容差正成为标准，以满足园艺照明和高端建筑照明等对色彩要求严苛的应用需求，这些应用要求成千上万颗LED保持高度一致性。