SMD中功率LED 67-22ST 数据手册 - PLCC-2封装 - 2.0x1.6x0.7mm - 1.8-2.7V - 150mA - 远红光 (720-750nm) - 英文技术文档

1. 产品概述

本文件详细说明了一款采用PLCC-2封装的中功率表面贴装器件（SMD）的技术规格。该器件利用AlGaInP芯片技术，发射远红光光谱。其设计旨在满足需要高效、紧凑光源及宽视角的应用。

1.1 核心特性与优势

The primary advantages of this LED include its high efficacy and middle power consumption profile, making it suitable for a balance between performance and thermal management. The package offers a wide viewing angle of 120 degrees, ensuring broad light distribution. It is constructed with environmentally friendly materials, being Pb-free, compliant with RoHS, EU REACH, and halogen-free standards (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). The product also follows ANSI binning standards for consistent performance categorization.

1.2 目标应用与市场

这款LED专为受益于远红光波长的特定照明应用而设计。其主要应用场景包括装饰和娱乐照明，以满足特定的色彩效果需求。一个重要的应用领域是农业照明，特别是园艺照明，因为远红光（720-750纳米）在植物光形态建成中起着关键作用，影响种子萌发、茎秆伸长和开花等过程。它也适用于其特定光谱输出适用的通用照明场合。

技术规格与深度解读

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条件。其规定基于焊接点温度（T_焊接) 为25°C。

• 正向电流 (I_F): 150 mA - 为确保可靠运行而建议的最大连续直流电流。
• 峰值正向电流 (I_FP): 300 mA - 仅适用于占空比为1/10、脉冲宽度为10ms的脉冲条件。即使短暂超过连续电流额定值，也可能导致LED性能下降。
• 功耗 (P_d): 405 mW - 封装可承受的最大功耗，根据 V_F * I_F 及热限值计算得出。
• 工作温度 (T_opr): -40°C 至 +85°C - 正常工作的环境温度范围。
• Storage Temperature (T_stg): -40°C 至 +100°C。
• 热阻 (R_{th J-S}): 50 °C/W - 此关键参数定义了半导体结到焊接点每耗散一瓦功率的温升。数值越低，表明芯片的散热性能越好。
• Junction Temperature (T_j): 115 °C - 半导体结本身允许的最高温度。
• Soldering Temperature: 该器件可承受260°C下10秒的回流焊接或350°C下3秒的手工焊接。它对静电放电（ESD）敏感，需要采取适当的操作程序。

2.2 电光特性

这些是在 T_焊接 = 25°C 和 I_F = 150mA，除非另有说明。

• 辐射功率 (Φ_e): 80 至 160 mW - 发射的总辐射通量（光功率）。容差为 ±11%。
• 正向电压 (V_F): 1.8 至 2.7 V - 在指定电流下 LED 两端的电压降。容差为 ±0.1V。较低的 V_F 在给定电流下通常表示更高的电效率。
• 视角 (2θ_1/2): 120度 - 光强为最大光强（轴向）一半时的全角。
• 反向电流 (I_R): 在 V_R = 5V 时最大 10 µA - LED 并非为反向偏压设计；此参数表示漏电流。

3. 分档系统说明

产品经过分档以确保一致性。设计人员必须根据其应用需求选择合适的分档。

3.1 辐射功率分档

在 I 处分档_F=150mA。代码C1至C4代表递增的输出功率范围（例如，C1：80-100mW，C4：140-160mW）。±11%的容差适用于每个分档内。

3.2 正向电压分档

在 I 处分档_F=150mA。代码25至33代表以0.1V为步进的电压范围，从1.8-1.9V（分档25）到2.6-2.7V（分档33）。适用±0.1V的容差。从窄电压分档中选择LED可以简化多LED阵列的驱动器设计。

3.3 峰值波长分档

在 I 处分档_F=150mA。这定义了光谱输出：

• FA3: 720 - 730 nm
• FA4: 730 - 740 nm
• FA5: 740 - 750 纳米

主波长/峰值波长的测量容差为±1纳米。这种精确的分档对于诸如园艺等应用至关重要，因为特定的光子波长会触发植物不同的响应。

4. 性能曲线分析

4.1 光谱分布

所提供的光谱图展示了一个典型的AlGaInP远红光LED发射曲线。其峰值位于分档波长范围（720-750nm）内，并具有该半导体材料特有的相对较窄的光谱带宽（半高全宽 - FWHM），确保了色纯度。

4.2 正向电压与结温的关系（图1）

该曲线表明正向电压（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 会降低。这是半导体二极管的一个基本特性。对于恒流驱动器来说，这不是主要问题，但在热设计和用于感测V的电路中必须予以考虑。_F 作为T的替代指标_j.

4.3 相对辐射功率 vs. 正向电流 (图2)

光输出与电流呈亚线性关系。虽然输出随电流增加而增加，但由于热量增加和效率下降，效能（mW/mA）通常在较高电流下会降低。工作电流显著低于最大电流（例如，100mA而非150mA）可以提高效能和寿命。

4.4 相对发光强度与结温的关系（图3）

该图展示了热淬灭现象。随着T_j 升高，辐射输出下降。通过有效的热管理（例如，使用具有良好导热孔和散热片的PCB）来保持较低的结温，对于维持稳定的光输出和长寿命至关重要。

4.5 正向电流与正向电压关系 (图4)

这是典型的二极管I-V特性曲线，展示了指数关系。该曲线会随温度变化而偏移（如图1所示）。所提供图表是在T_S=25°C的条件下测得。

4.6 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。它表明，如果焊点（进而结温）温度升高，则必须降低最大允许正向电流。例如，若焊点温度达到100°C，最大连续电流将显著低于150mA。此图表基于给定的R_{th J-S} 为50°C/W。

4.7 辐射方向图（图6）

该极坐标图展示了120度的视角范围，显示了从0°（轴向）到90°不同角度下的相对光强。其光强分布呈朗伯或近朗伯型，这对于采用透明树脂圆顶的此类封装形式而言是常见的。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

PLCC-2 封装的标准尺寸为 2.0毫米（长）x 1.6毫米（宽）x 0.7毫米（高）。尺寸图明确了关键特征，包括阳极和阴极焊盘位置、透镜以及机械公差（除非另有说明，通常为 ±0.1毫米）。芯片安装在反光杯中。

5.2 极性识别

该封装带有阴极标记（通常表现为阴极焊盘上的绿色色调、该侧封装上的凹口或倒角）。组装时确保极性正确至关重要，以防损坏。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊接参数

该器件在回流焊接过程中可承受的最高条件为260°C持续10秒。必须遵循特定的温度曲线：充分预热以减小热冲击，达到焊料回流所需的峰值温度，并以可控速率冷却。具体的液相线以上时间（TAL）应根据焊膏制造商的规格进行控制。

6.2 手工焊接

若必须进行手工焊接，烙铁头温度不得超过350°C，且每个焊盘的接触时间应限制在3秒以内。请使用尖头低功率烙铁（例如30W）。应对PCB焊盘加热，而非直接加热LED本体，然后送入焊锡。

6.3 储存与操作

本元件对湿气敏感（防潮包装已暗示其MSL等级）。若防护袋已开封或超出暴露时间限制，需在回流焊前进行烘烤，以防发生“爆米花”效应损伤。操作时务必采取ESD防护措施。

7. 包装与订购信息

7.1 卷带与载带规格

LED以贴装在压纹载带上的形式提供，载带卷绕在卷盘上。卷盘尺寸、口袋间距（节距）及载带宽度均按兼容标准SMD贴装设备的要求规定。每卷盘包含4000件。

7.2 防潮包装

卷盘被密封在带有干燥剂的铝箔防潮袋内，以维持干燥环境并满足湿度敏感等级（MSL）要求。

7.3 标签说明

卷盘标签包含关键信息：客户产品编号（CPN）、产品编号（P/N）、包装数量（QTY），以及光强度等级（CAT）、主波长等级（HUE）和正向电压等级（REF）的具体分档代码，连同批号（LOT No）。

8. 应用建议与设计考量

8.1 热管理

鉴于R_{th J-S} 为50°C/W，要在满电流下可靠运行，有效的散热措施是必不可少的。请使用带有专用散热焊盘的PCB，该焊盘需连接至LED的热通路（通常为阴极焊盘），并利用散热过孔将热量传导至内部接地层或外部散热器。必须根据降额曲线（图5）来确定针对您具体电路板热阻的最大安全工作电流。

8.2 电气驱动

务必使用恒流源而非恒压源来驱动LED。这能确保光输出稳定，并防止LED发生热失控。所选驱动器的额定参数应匹配目标工作电流下选定分档LED的正向电压范围（1.8-2.7V）。为实现调光，建议采用脉宽调制（PWM）方式，以避免模拟（电流降低）调光可能引起的色偏。

8.3 光学集成

若需要更聚焦的光束，其120度的宽广视角可能需要次级光学元件（透镜、反射器）。其水晶透明树脂封装可实现高光提取效率。在园艺应用中，需确保灯具设计能在目标区域提供均匀的远红光子通量，并常与其他波长（如深红660nm、蓝光）组合使用。

9. 可靠性与质量保证

数据手册列出了一整套在90%置信水平和10%批次容许不合格品率（LTPD）下进行的可靠性测试。测试包括：

• 耐焊接热（260°C/10秒，3次）
• 温度循环测试（-40°C 至 +100°C）
• 高温高湿寿命测试（85°C/85% RH，1000小时）
• 高低温存储及工作寿命测试
• 脉冲与热冲击测试

这些测试验证了封装结构、引线键合以及半导体在各种环境应力下的鲁棒性。

10. Technical Principles and Trends

10.1 工作原理

该LED基于铝镓铟磷（AlGaInP）半导体材料。当施加正向电压时，电子和空穴在有源区内复合，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波长，在本例中为720-750纳米的远红光范围。PLCC-2封装提供了环境保护、用于光提取的主透镜以及热传导路径。

10.2 行业背景与趋势

此类中功率LED填补了低功率指示灯LED和高功率照明LED之间的市场空白。它们在成本、光效（lm/W或mW/W）以及热管理的便捷性之间提供了良好的平衡。随着可控环境农业（CEA）和园艺照明领域的扩展，远红光LED的需求显著增长，这些应用使用特定的光配方来优化植物的生长、产量和品质。研究持续致力于提升AlGaInP LED的外量子效率（EQE）和可靠性，特别是在管理效率衰减和维持高温性能方面。