SMD PLCC-2 红色发光二极管 G67-21S/R3C 数据手册 - 3.0x2.8x1.9mm - 1.8-2.9V - 150mA - 435mW - 英文技术文档

1. 产品概述

本文档详述了一款采用PLCC-2（塑料引线芯片载体）封装的中功率表面贴装器件（SMD）LED的技术规格。该器件采用AlGaInP半导体芯片设计，可发射红光，并封装于无色透明树脂中。其特点是外形紧凑、光效高（符合其功率等级）、视角宽，是适用于多种照明应用的通用组件。本产品符合严格的环境标准，为无铅（Pb-free）产品，遵从欧盟REACH法规，并被归类为无卤产品，其溴和氯含量均低于规定限值。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

该器件的工作极限定义在25°C的基准焊接温度下。最大连续正向电流（I_F）额定值为150 mA，峰值正向电流（I_FP在脉冲条件下（占空比1/10，脉冲宽度10ms）允许的最大电流为300 mA。最大功耗（P_d）为435 mW。结到焊点的热阻（R_{th J-S}) 为50°C/W，这对热管理设计至关重要。最大允许结温（T_j) 为115°C。工作温度范围为-40°C至+85°C，存储温度范围为-40°C至+100°C。该器件具有2000V（人体模型）的静电放电（ESD）耐受能力，但操作时必须采取适当的ESD防护措施。焊接参数分别针对回流焊（260°C，10秒）和手工焊接（350°C，3秒）工艺进行了规定。

2.2 光电特性

在温度 T 下测量_焊接 = 25°C 且 I_F = 150 mA 时，定义关键性能参数。光通量 (Φ_v典型光通量范围为15.0至24.0流明，标称公差为±11%。正向电压（V_F范围为1.8V至2.9V，制造公差更严格，为±0.1V。该器件提供120度的宽视角（2θ_1/2）。最大反向电流（I_R当施加5V反向电压(V)时，反向电流为50 µA。_R施加5V反向电压(V)时。

3. Binning System 说明

该产品通过分档来确保关键参数的一致性，从而实现精确的设计和色彩匹配。

3.1 辐射功率（光通量）分档

光通量输出按档位分类，代码如L6、L7、L8、L9、M3和M4。每个档位定义了在I_F=150mA条件下的最小和最大光通量值，例如，L6档覆盖15-16流明，而M4档覆盖21-24流明。每个档位内部适用±11%的容差。

3.2 正向电压分档

正向电压采用从25到35的两位数码进行分档。每个代码代表0.1V的步进，例如，档位25覆盖1.8-1.9V，档位26覆盖1.9-2.0V，依此类推，直至档位35覆盖2.8-2.9V。每个档位的制造公差为±0.1V。

3.3 主波长分档

色坐标通过主波长分档进行控制。可选分档包括O54（615-620 nm）、R51（620-625 nm）和R52（625-630 nm），这些分档定义了所发射红光的具体色调。主波长/峰值波长的测量容差为±1 nm。

4. 性能曲线分析

该数据手册提供了多条特性曲线，用以说明器件在不同条件下的工作特性。

4.1 光谱分布

图表显示了相对发光强度与波长的关系，这是红色AlGaInP LED的典型特征，其峰值波长在620-660 nm范围内，并具有确定的光谱宽度。

4.2 正向电压与结温的关系

图1绘制了正向电压随结温变化的偏移曲线。该曲线通常呈现负温度系数，意味着V_F 随T_j 增加，这是恒流驱动器设计中的一个关键因素。

4.3 相对辐射功率与正向电流的关系

图2展示了光输出（相对辐射功率）与正向电流之间的亚线性关系。输出随电流增加而增加，但在较高电流下由于效率下降和热效应，其增益逐渐减小。

4.4 相对光通量与结温的关系

图3显示了光输出如何随着结温升高而下降。这种热降额对于在实际应用中（其散热可能受限）预测性能至关重要。

4.5 正向电流 vs. 正向电压 & Thermal Derating

图4展示了标准的I-V曲线。图5对可靠性至关重要，它显示了最大允许驱动正向电流与焊接温度的函数关系，确保器件在组装后的运行中不会承受过大的应力。

4.6 辐射方向图

图6展示了一幅极坐标辐射图，证实了120°的视角（此处光强降至轴向值的50%）以及顶视PLCC封装典型的对称类朗伯发射模式。

5. Mechanical & Package Information

5.1 封装尺寸

PLCC-2封装的标称尺寸为长3.0毫米、宽2.8毫米、高1.9毫米。详细的尺寸图规定了焊盘位置、总体公差（除非注明，否则为±0.1毫米）以及透镜结构。其顶视图设计表明，光线垂直于安装平面发射。

5.2 极性识别

阴极通常通过封装上的视觉标记来识别，例如尺寸图中所示的凹口、圆点或透镜/本体上的切角。在组装过程中，正确的极性方向至关重要。

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 回流焊参数

推荐的回流焊接曲线峰值温度为260°C，持续时间为10秒。这是标准的无铅（SnAgCu）工艺要求。如必需进行手工焊接，应使用接地烙铁，温度限制在350°C以内，每个引脚不超过3秒。

6.2 贮存条件

元件采用防潮屏障袋包装，内置干燥剂。在打开包装袋之前，LED必须存储在30°C以下且相对湿度90%以下的环境中。一旦打开包装，应在规定时间内使用元件，或按照MSL（湿度敏感等级）程序进行烘烤，以防止回流焊过程中出现“爆米花”现象。

6.3 使用注意事项

Over-current Protection: LED是电流驱动器件。必须使用外部限流电阻或恒流驱动器。由于二极管的指数型I-V特性，正向电压的微小增加可能导致电流大幅且具破坏性的增长。
静电防护注意事项： 本器件对静电放电敏感。在操作和组装过程中，请使用防静电工作站、腕带和包装。

7. Packaging & Ordering Information

7.1 卷带包装规格

LED 采用压纹载带包装，适用于自动贴片组装。载带宽度、凹槽尺寸及链轮孔间距均有明确规定。每卷包含 4000 颗器件。提供的卷盘尺寸（直径、宽度、轴心尺寸）可确保与自动化设备兼容。

7.2 防潮包装

完整包装流程包括将卷盘式元件与干燥剂、湿度指示卡一同放入铝塑复合防潮袋中，随后将袋口密封。

7.3 标签说明

卷盘标签包含多个代码：P/N (产品型号)，QTY (包装数量)，CAT (发光强度等级/分档)，HUE (主波长等级/分档)，REF (正向电压等级/分档)，以及 LOT No (可追溯批号)。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

中等功率、良好效率、宽角度以及紧凑尺寸的结合，使得此LED适用于：
• 装饰与娱乐照明： 建筑重点照明、标识照明、舞台灯光效果中需要红色光的场景。
• 农业照明： 园艺中的补光，可能对植物在红光光谱下的光形态建成产生影响。
• 通用照明： 指示灯、状态灯、面板或开关的背光，以及其他需要可靠红色指示的应用。

8.2 设计考量

• 热管理： 在 R_{th J-S} 为 50 °C/W 的情况下，PCB 上的有效热路径设计（使用散热过孔、铜箔铺面）对于维持较低的结温至关重要，以确保长期可靠性和稳定的光输出。
• 电流驱动： 始终使用恒流源或带有串联电阻的电压源，该电阻值需根据分档表中的最大V_F 和目标工作电流计算得出。
• 光学设计： 120°视角和朗伯光型简化了光束整形所需的二次光学设计。

9. Reliability & Quality Assurance

我们执行了一套全面的可靠性测试，置信水平为90%，批次容许不合格率（LTPD）为10%。测试矩阵包括：
• 耐回流焊性
• 热冲击测试（-10°C 至 +100°C）
• 温度循环测试（-40°C 至 +100°C）
• 高温高湿存储测试（85°C/85% RH）
• 在不同条件与电流（例如 90mA、180mA）下的高/低温工作及存储寿命测试。
每项测试采用 22 件的样本量，判定标准为 0/1，表明其高可靠性标准。

10. Technical Comparison & Positioning

这款中功率PLCC-2 LED占据了一个特定的细分市场。与低功率SMD LED（例如0603、0805）相比，它能提供显著更高的光通量，使其适用于照明而不仅仅是指示用途。与高功率LED相比，它所需的热管理和驱动电路不那么复杂，同时仍能为许多应用提供实用的光输出。与类似尺寸的荧光粉转换型白光LED相比，AlGaInP技术在红/橙/琥珀色光谱范围内能提供更高的效率。其120°的宽视角是与光束更窄、更集中的LED的关键区别所在。

11. 常见问题（基于技术参数）

问：我应该使用多大的驱动电流？
答：绝对最大连续电流为150 mA。为在效率、寿命和光输出之间取得最佳平衡，通常在60-120 mA之间工作，但请务必根据您电路板的热性能参考降额曲线（图5）。
问：如何解读我订单中的分档代码？
答：标签代码 CAT、HUE 和 REF 分别直接对应第 3.1、3.2 和 3.3 节中的光通量、主波长和正向电压分档表。这使您可以了解所收到 LED 的精确性能范围。
问：我能否直接用 3.3V 或 5V 逻辑电源驱动此 LED？
答：不能。您必须使用一个串联限流电阻。电阻值计算公式为 R = (V_电源 - V_F) / I_F. 使用最大 V_F 从您的电压档位中选择，以确保电阻两端始终有足够的电压降。
Q: 结温对性能有何影响？
A: 如图3所示，光输出随着T_j 的升高而降低。此外，更高的温度会加速光通量衰减，并可能缩短器件寿命。保持较低的T_j 良好的散热设计对于确保长期稳定的性能至关重要。

12. 设计导入案例研究示例

场景： 设计一款低成本、电池供电的红色安全信标。
要求： 全方位可见、低功耗、驱动电路简单、结构紧凑。
设计选择：
1. LED选型： 选择这款PLCC-2红色LED，是因为其120°视角（全向性良好）、中等功率（亮度与电池寿命兼顾）以及SMD封装（体积小，易于组装）。
2. 驱动电路： 一个使用3V纽扣电池、一个用于开关的MOSFET和一个串联电阻的简单电路。电阻值根据 I_F = 100 mA，使用 R = (3.0V - 2.5V 计算得出。_类型) / 0.1A = 5Ω。选择了一个5.1Ω、1/4W的电阻。
3. Thermal & PCB Design: 信标以短脉冲方式工作（占空比10%），降低了平均功耗和热负荷。PCB采用简单的双层设计，LED焊盘连接到底层的小面积铜箔区域，以实现轻微的散热效果。
4. 结果： 一款功能可靠、满足尺寸、成本和性能目标的信标，充分利用了LED的指定特性。

13. 工作原理

这是一种基于AlGaInP（铝镓铟磷）异质结构的半导体光子器件。当施加超过二极管开启电压的正向电压时，电子和空穴分别从n型和p型层注入有源区。这些载流子在有源区的量子阱内发生辐射复合，以光子的形式释放能量。AlGaInP合金的具体成分决定了带隙能量，从而直接定义了发射光的波长（颜色）——在本例中，位于红色光谱（615-630 nm）。水清环氧树脂封装保护半导体芯片，提供机械稳定性，并塑造光输出光束。

14. 技术趋势

诸如PLCC-2型的中功率贴片LED仍在持续发展。行业总体趋势包括：
• 效能提升： 内部量子效率、光提取效率和封装设计的持续改进，使得每瓦流明数（lm/W）不断提高，在相同光输出下降低了能耗。
• 色彩一致性提升： 通过先进的制造过程控制，实现了更严格的波长和光通量分档容差，从而无需人工筛选即可在多LED阵列中实现更好的色彩匹配。
• 可靠性增强： 更坚固的封装材料（模塑化合物、引线框架）的开发以及芯片级可靠性的提升，使得LED在更高驱动电流和温度下具有更长的使用寿命（L70、L90指标）。
• 小型化与性能兼顾： 对更小、更密集LED阵列的追求推动了封装尺寸的缩小，同时保持或增加了光输出，但这加剧了热管理的挑战。
• Smart & Integrated Solutions: 更广泛的市场中，集成驱动器、控制器或传感器的LED产品呈现增长趋势，尽管这在高功率或特殊应用领域更为普遍。