SMD中功率深红LED 67-21S规格书 - PLCC-2封装 - 150mA - 405mW - 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封装的表面贴装器件（SMD）中功率深红光LED的规格。该器件采用AlGaInP芯片技术，封装于无色透明树脂中。其设计旨在满足中功率范围内对高光效、宽视角和紧凑外形尺寸的应用需求。该元件为无铅产品，符合RoHS指令要求。

1.1 核心优势与目标市场

此LED的主要优势包括其高光效，这意味着在消耗相同电功率的情况下能产生更高的光输出。120度的宽视角确保了均匀的光分布，使其非常适合需要大面积均匀照明的应用场景。其紧凑的PLCC-2封装允许高密度的PCB布局。这些特性共同使其成为装饰与娱乐照明、农业照明（例如，植物生长补光）以及需要深红光光谱输出的一般照明用途的理想选择。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久性损坏的极限。操作应始终维持在这些界限之内。

• 正向电流（I_F)）：150 mA（连续）。
• 峰值正向电流（I_FP)）：300 mA（脉冲，占空比1/10，脉冲宽度10ms）。
• 功耗（P_d)）：405 mW。这是结温处允许的最大功率损耗。
• 工作温度（T_opr)）：-40°C 至 +85°C。
• 储存温度（T_stg)）：-40°C 至 +100°C。
• 热阻（R_{th J-S})）：50 °C/W（结到焊点）。此参数对于热管理设计至关重要。
• 结温（T_j)）：115 °C（最大值）。
• 焊接温度：回流焊：最高260°C，最长10秒。手工焊接：最高350°C，最长3秒。该器件对静电放电（ESD）敏感。

2.2 光电特性

在焊点温度（T_soldering）为25°C下测量。提供典型值供参考；最小/最大值定义了保证的性能范围。

• 辐射功率（Φ_e)）：80 mW（最小值），180 mW（最大值），在 I_F=150mA条件下。这是总的光功率输出，以毫瓦为单位测量。容差为±11%。
• 正向电压（V_F)）：1.8V（最小值），2.7V（最大值），在 I_F=150mA条件下。典型值在此范围内。相对于分档值的容差为±0.1V。
• 视角（2θ_1/2)）：120度（典型值），在 I_F=150mA条件下。这是光强降至峰值一半时的全角。
• 反向电流（I_R)）：50 µA（最大值），在反向电压（V_R）为5V条件下。

3. 分档系统说明

为确保应用设计的一致性，LED根据关键参数进行分类分档。具体的分档代码是产品订货号的一部分。

3.1 辐射功率分档

在 I_F=150mA条件下分档。代码C1至C5代表递增的输出功率范围。

• C1：80 - 100 mW
• C2：100 - 120 mW
• C3：120 - 140 mW
• C4：140 - 160 mW
• C5：160 - 180 mW

3.2 正向电压分档

在 I_F=150mA条件下分档。代码25至33代表递增的正向电压范围。

• 25：1.8 - 1.9 V
• 26：1.9 - 2.0 V
• ... 直至33：2.6 - 2.7 V

3.3 峰值波长分档

在 I_F=150mA条件下分档。定义了深红光发射的光谱峰值。

• DA2：650 - 660 nm
• DA3：660 - 670 nm
• DA4：670 - 680 nm

主波长/峰值波长测量容差为±1nm。

4. 性能曲线分析

4.1 光谱分布

提供的光谱曲线显示在深红区域（根据分档大约为650-680nm）有一个狭窄且明确的峰值，这是AlGaInP半导体的特征。在其他光谱波段几乎没有发射，使其适用于需要纯红光应用。

4.2 正向电压 vs. 结温

图1说明正向电压（V_F）具有负温度系数。当结温（T_j）从25°C升高到115°C时，V_F线性下降约0.25V。这是恒流驱动器设计中的一个关键考虑因素，以确保在温度变化下的稳定运行。

4.3 相对辐射功率 vs. 正向电流

图2显示了一种亚线性关系。辐射功率随电流增加而增加，但在较高电流（约100mA以上）时，由于热效应增加和效率下降，开始趋于饱和。与略低的电流相比，在最大额定电流（150mA）下工作可能不会成比例地获得更高的输出。

4.4 相对发光强度 vs. 结温

图3展示了热淬灭效应。随着T_j升高，光输出下降。在115°C时的强度大约是其25°C时值的70-80%。有效的散热对于维持光输出至关重要。

4.5 正向电流 vs. 正向电压（IV曲线）

图4展示了25°C下的经典二极管IV特性。曲线显示了低电流区域的指数关系，以及在150mA工作电流下更线性、电阻性的行为，从中可以推断出动态电阻。

4.6 最大驱动电流 vs. 焊点温度

图5是一条降额曲线。它表明，如果焊点温度（T_S）超过约70°C，则必须降低最大允许的连续正向电流。例如，在T_S=90°C时，最大I_F需降额至约110mA。此图对于高环境温度环境下的可靠性至关重要。

4.7 辐射模式

图6（辐射图）证实了具有120°视角的近朗伯发射模式。在宽阔的中心区域内强度几乎均匀，在距机械轴±60度处降至50%。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

PLCC-2封装具有标准外形尺寸。关键尺寸（单位：mm，除非注明，容差±0.1mm）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。PCB焊盘图案设计应参考精确的尺寸图。

5.2 极性识别

正确的操作需要正确的方向。规格书中的封装图清晰地标明了阳极和阴极焊盘。焊接时极性连接错误将导致LED无法点亮，并可能使其承受反向偏压。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

最大耐受条件为260°C持续10秒。建议采用峰值温度低于260°C且控制液相线以上时间（TAL）的标准无铅回流焊温度曲线。应考虑PCB上的热质量差异，以确保所有LED经历相似的热暴露。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，烙铁头温度不应超过350°C，且与LED端子的接触时间应限制在每个焊盘3秒或更短。使用低热容量的焊接技术。

6.3 储存条件

器件包装在带有干燥剂的防潮阻隔袋中。一旦密封袋被打开，元件对吸湿敏感（MSL等级）。应在指定的车间寿命内使用，如果超过，则应在回流焊前按照IPC/JEDEC标准进行烘烤。长期储存应在-40°C至100°C的干燥环境中。

7. 包装与订购信息

7.1 卷盘与载带规格

LED以卷绕在卷盘上的凸起式载带形式提供。提供标准卷盘尺寸和载带宽度。每卷常见数量包括250、500、1000、2000、3000和4000片，便于自动化贴片组装。

7.2 标签说明

卷盘标签包含关键信息：产品编号（P/N），其中编码了辐射功率（CAT）、波长（HUE）和正向电压（REF）的具体分档选择；包装数量（QTY）；以及用于追溯的批号（LOT No）。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

• 装饰与娱乐照明：建筑重点照明、舞台灯光以及需要深红色的标识。
• 农业照明：园艺中的补光照明，特别是针对植物对红光和远红光敏感的光形态建成反应（例如，影响开花、茎伸长）。
• 通用用途：指示灯、背光以及任何需要可靠、高效红光光源的应用。

8.2 设计考虑因素

• 热管理：由于R_{th J-S}为50°C/W，PCB必须充当有效的散热器。在热焊盘下方和周围使用足够的铜面积，并考虑在高功率或高环境温度应用中使用连接到内层或金属芯PCB的热过孔。
• 电流驱动：**始终使用恒流驱动器，而非恒压源。驱动器设计应能适应V_F的分档范围及其负温度系数。如果需要，应考虑调光功能。
• 光学设计：如果需要光束整形或聚焦，宽视角可能需要二次光学元件（透镜、反射器）。无色透明树脂提供了良好的光提取效率。

9. 可靠性与测试

规格书概述了在90%置信水平和10%批允许不合格品率（LTPD）下进行的全面可靠性测试计划。测试包括：

• 回流焊耐受性
• 热冲击（-10°C 至 +100°C）
• 温度循环（-40°C 至 +100°C）
• 高温/高湿储存（85°C/85% RH）
• 在各种电流和温度条件下的高/低温储存及工作寿命测试。

这些测试验证了LED在典型制造和操作应力下的稳健性，确保了长期性能。

10. 技术对比与差异化

作为一款PLCC-2封装的中功率深红LED，其关键差异化在于性能与尺寸的平衡。与低功率LED相比，它提供了显著更高的辐射通量。与高功率LED相比，它通常具有更低的到板热阻，并且可以在更低的电流下驱动，从而简化驱动器设计。与其他技术（如荧光粉转换红光）相比，使用AlGaInP技术在红光光谱中提供了高效率。150mA驱动电流、405mW功耗和120°视角在紧凑外形尺寸中的特定组合，瞄准了照明市场中的一个特定利基。

11. 常见问题解答（基于技术参数）

11.1 我应该使用多大的驱动电流？

要获得完全指定的输出，请使用150mA恒流。然而，为了提高寿命或降低热负载，也可以在较低电流（例如100-120mA）下驱动，输出参考相对辐射功率 vs. 电流曲线（图2）。切勿超过150mA连续电流。

11.2 如何解读部件号中的分档代码？

部件号（例如，NDR3C-P5080C1C51827Z15/2T）编码了具体的分档。您必须将字母数字代码与第3.1、3.2和3.3节中的分档表进行交叉引用，以确定该特定可订购项目的辐射功率、正向电压和峰值波长的保证最小值和最大值。

11.3 为什么LED发热时，光输出会下降？

这是由于半导体材料固有的特性，称为热淬灭或效率下降，如图3所示。随着温度升高，非辐射复合增加，降低了内量子效率。适当的散热可以最小化结温升高，从而维持更高的光输出。

11.4 我可以将多个LED串联或并联吗？

使用恒流驱动器时，通常首选串联连接，因为相同的电流流经所有LED。然而，正向电压容差（分档）会累加，需要驱动器具有足够的顺从电压。不建议在没有单独的限流电阻或专用通道的情况下进行并联连接，因为V_F不匹配可能导致电流不均、亮度不均或故障。

12. 实用设计案例研究

场景：为环境温度最高达40°C的温室设计一个用于补充红光的植物灯条。

设计步骤:

1. 选型：选择此深红LED，因其目标光谱（例如，分档DA3：660-670nm，与光敏色素激活相关）。
2. 热分析：设定最大结温（T_j）为85°C以获得良好寿命。给定环境温度（T_ambient）=40°C，热阻（R_{th J-S}）=50°C/W，功耗（P_d）≈ V_F*I_F（例如，2.2V * 0.15A = 0.33W）。从焊点到结的温升：ΔT = P_d* R_{th J-S}= 0.33W * 50°C/W = 16.5°C。因此，焊点温度（T_S）必须保持在 T_j - ΔT = 85°C - 16.5°C = 68.5°C 以下。
3. PCB设计：设计PCB时，使用连接到LED热焊盘的大面积连续铜焊盘。使用多个热过孔连接到内层接地层或专用散热层，以在环境温度（T_Sambient_{）=40°C时保持T}低于68.5°C。参考图5以确保驱动电流对于计算出的T_S.
4. 是可接受的。驱动器设计_F：选择一个能够为每串提供150mA的恒流驱动器。对于10个串联的LED，驱动器的输出电压顺从范围必须覆盖所选分档中最大V
5. 的总和（例如，10 * 2.3V = 23V）加上一些裕量。光学布局

：考虑到120°视角，在灯条上适当间隔LED，以实现植物冠层上所需的光照强度均匀性。

13. 工作原理

此LED是一种基于铝镓铟磷（AlGaInP）材料的半导体p-n结二极管。当施加超过二极管开启阈值的正向电压时，来自n型区域的电子和来自p型区域的空穴被注入到有源区。这些载流子发生辐射复合，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的波长，在本例中为深红光光谱（650-680 nm）。无色透明环氧树脂封装料保护半导体芯片，提供机械稳定性，并塑造光输出模式。

14. 技术趋势

• 像这样的中功率LED代表了固态照明的一个重要趋势，弥合了低功率指示灯LED和高功率照明LED之间的差距。影响该领域的关键行业趋势包括：光效提升
• ：持续的材料和封装研究旨在提供每单位电输入（mA）更高的辐射功率（mW），从而在相同光输出下降低能耗。热管理改进
• ：封装设计（例如，增强型热焊盘）和PCB材料（例如，绝缘金属基板、覆铜板）的进步允许更好的散热，从而实现更高的驱动电流或在标准电流下提高可靠性。更窄的光谱峰值与新波长
• ：在园艺领域，对具有非常特定、狭窄的发射峰值以匹配植物光感受器（例如，660nm，730nm）的LED有需求。开发工作持续优化这些目标波长下的效率。小型化与集成化