HPND3535CZ0112 (EU) 系列 LED 數據手冊 - 3.5x3.5x1.6mm - 1.75-2.35V - 1070mW 輻射通量 - 660nm 深紅光 - 英文技術文件

1. 產品概述

HPND3535CZ0112 (EU) 系列代表咗最新一代高功率表面貼裝LED技術，採用緊湊嘅3535陶瓷封裝。呢個系列採用先進透鏡設計，旨在提供極高亮度同卓越光子發射效率。主要針對園藝照明市場，呢款LED被定位為需要特定光譜以影響植物生長同發育嘅應用中最有效率同最具競爭力嘅解決方案之一。其核心優勢包括堅固嘅陶瓷基板以實現優異嘅熱管理、集成ESD保護增強可靠性，以及符合嚴格嘅環境同安全標準，包括RoHS、REACH同無鹵要求。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

當散熱焊盤溫度維持在25°C時，此元件額定最大連續正向電流（IF）為700 mA。在脈衝操作下，於1 kHz頻率及1/10佔空比條件下，容許峰值脈衝電流（IPulse）為1250 mA。最高接面溫度（TJ）為125°C，操作溫度範圍（TOpr）為-40°C至+100°C。由接面至焊點的熱阻（Rth）指定為8 °C/W，此參數對熱設計至關重要。元件在回流焊期間可於有限時間內承受最高焊接溫度（TSol）260°C，為防止封裝劣化，最多容許兩次回流焊循環。

2.2 光度與輻射度特性

主要顏色變體為深紅色，峰值波長（λP）通常為660 nm，根據特定分檔，範圍在655 nm至665 nm之間。在標稱電流700 mA驅動下，於熱墊溫度25°C時測量，典型輻射通量（光功率）為1070 mW。園藝應用的一個關鍵性能指標是光合光子通量（PPF），其指定值為5.83 μmol/s。輻射效率（表示電功率轉換為光功率的效率）為71%。視角（2θ1/2）為120度，提供寬廣的朗伯輻射模式，適合廣泛且均勻的照明。

2.3 電氣特性

在700 mA電流下，正向電壓（Vf）通常約為2.15V，分檔範圍從1.75V（U1檔）到2.35V（U2檔）。該器件提供穩健的靜電放電（ESD）保護，可承受高達8000 V（人體模型），這對於工業環境中的處理和組裝至關重要。

3. 分檔系統說明

3.1 輻射功率分檔

LED會按輻射功率分檔，以確保光輸出嘅一致性。呢個系列嘅主要分組包括最低輻射功率為1000 mW、最高為1200 mW嘅檔位。咁樣設計師就可以根據應用嘅特定光通量要求揀選合適嘅元件。

3.2 正向電壓分檔

正向電壓分為兩檔：U1 (1.75V - 2.05V) 和 U2 (2.05V - 2.35V)。此分檔定義於700 mA的工作電流下。了解Vf分檔對於設計驅動電路至關重要，以確保系統中多個LED的電流調節穩定及功耗可預測。

3.3 波長（顏色）分選

深紅光發射通過波長分選進行嚴格控制。可選的分選區段為 D5 (655 nm - 660 nm) 和 D6 (660 nm - 665 nm)。這種精確控制對於園藝應用至關重要，因為特定的光子波長會觸發植物不同的光形態建成反應，例如開花或莖稈伸長。

4. 性能曲線分析

4.1 光譜功率分佈

相對光譜功率分佈 (SPD) 圖顯示出一個狹窄且主導的峰值，中心約在 660 nm 波長，而在光譜的其他部分則只有極少的發射。這種單色特性非常適合需要純正深紅光而毋須在無用波長上浪費能量的應用。其狹窄的頻寬確保所發射的光子對於驅動光合作用極具效率，而光合作用在紅光區域的吸收率最高。

4.2 電流-電壓 (I-V) 特性

典型嘅 I-V 曲線展示咗正向電流同正向電壓之間嘅關係。喺標稱 700 mA 驅動電流下，電壓約為 2.15V。曲線顯示出預期嘅指數關係，而工作區域嘅斜率反映咗二極管嘅動態電阻，呢一點對於驅動器設計（特別係恆流配置）非常重要。

5. 機械及封裝資料

5.1 機械尺寸

封裝採用標準3535封裝尺寸，長寬尺寸為3.5 mm x 3.5 mm。整體高度約為1.6 mm。封裝採用陶瓷基板，提供優異的導熱性能，有助於高效散發LED結點的熱量。透鏡是封裝的組成部分，數據手冊明確警告在處理時切勿對其施力，否則可能導致器件失效。

5.2 焊盤配置與極性

該元件有三個電氣焊盤：焊盤1指定為陽極（+），焊盤2為陰極（-），中央的「P」焊盤是散熱焊盤。必須特別注意，散熱焊盤與陽極和陰極是電氣隔離的。這種隔離允許直接與散熱器或PCB銅箔進行熱連接以實現冷卻，而不會造成電氣短路。組裝時必須注意正確的極性，以防止損壞。

6. 焊接與組裝指引

6.1 回流焊接溫度曲線

此元件專為使用無鉛焊料嘅標準表面貼裝技術（SMT）製程而設計。提供詳細嘅回流焊溫度曲線：以每秒2-3°C嘅速率從25°C預熱至150°C，喺150°C至200°C之間保持60-120秒，然後升溫至峰值溫度，唔超過260°C。喺液相線溫度（217°C）以上嘅時間應為60-90秒，而喺峰值溫度±5°C範圍內嘅時間應為20-40秒。最大降溫速率為每秒3-5°C。

6.2 關鍵組裝注意事項

此器件嘅濕度敏感等級（MSL）為1級，即喺≤30°C / 85%相對濕度嘅條件下，其車間壽命冇限制，若儲存得當，使用前無需烘烤。然而，強烈建議回流焊接次數唔超過兩次，以避免對封裝同內部接合點造成熱應力。焊接後，切勿彎曲印刷電路板（PCB），因為機械應力可能導致焊點或陶瓷封裝本身破裂。

7. 封裝與訂購資料

產品由一個包含其關鍵特性嘅完整部件編號識別。現提供一個訂購代碼示例：HPND3535CZ0112-NDR55651K0X24700-4H(EU)。此代碼標明咗系列、深紅色（NDR）、輻射功率分檔、波長分檔（D5/D6）、正向電壓分檔（U1/U2）、驅動電流（700mA）以及符合性標記（EU）。設計師必須使用完整嘅訂購代碼，以確保獲得應用所需嘅確切性能分檔組合。

8. 應用建議

8.1 主要應用場景

園藝照明： 此乃主要應用。660納米深紅光對光合作用過程至關重要，尤其對驅動光系統II反應。它被用於溫室補光、垂直農場及植物生長室，以加速生長、控制開花及增加產量。
裝飾及娛樂照明： 純正飽和的紅色適用於建築重點照明、舞台燈光，以及需要特定色點的主題娛樂場所。
信號及標誌照明： 適用於狀態指示燈、出口標誌或其他需要高亮度、可靠紅光光源嘅應用。

8.2 設計考慮因素

散熱管理： 由於熱阻為8°C/W且最高接面溫度為125°C，有效的散熱至關重要。隔熱墊必須連接至PCB上足夠大的銅箔區域，或於必要時使用導熱但絕緣的材料連接至專用散熱器。冷卻不足將導致光輸出降低、光衰加速，並可能引致過早失效。
驅動電流： 雖然額定電流為700 mA，但以較低電流運作可顯著提升效能（每瓦流明或μmol/J）及使用壽命。驅動器應為恆流類型，並與所用LED的正向電壓分檔匹配，以確保性能穩定均勻。
光學設計： 120度視角提供廣闊覆蓋範圍。對於需要更集中光束嘅應用，可以採用反射器或透鏡等二次光學元件。

9. 技術比較與差異化

HPND3535CZ0112 (EU) 系列透過幾項關鍵特性喺高功率LED市場中突圍而出。採用陶瓷封裝而非塑膠，提供更優異嘅熱性能同長期可靠性，尤其喺園藝常見嘅高驅動條件下。高達71%嘅輻射效率意味著更少能量以熱量形式浪費，令燈具設計可以更緊湊。標準700mA驅動電流下高PPF（5.83 μmol/s）配合約660nm嘅精準波長定位，使其特別針對光合作用效率優化，喺專用植物生長燈應用中通常比更寬光譜或效率較低嘅紅色LED表現更佳。

10. 常見問題 (FAQ)

Q: 輻射通量 (mW) 與光合光子通量 (PPF) 有何區別？
A: 輻射通量以瓦特為單位，量度發射的總光功率。PPF 則量度每秒發射的光合有效光子（在 400-700 納米波長範圍內）數量，單位為每秒微摩爾 (μmol/s)。PPF 是衡量植物生長的相關指標，而輻射通量描述的是總光功率。

Q: 我可以用恆壓電源驅動這款 LED 嗎？
A: 唔可以。LED係電流驅動器件。其正向電壓具有負溫度係數，而且每個單體之間都有差異（如分檔所示）。使用恆壓電源可能導致熱失控並損壞LED。請務必使用恆流驅動器。

Q: 點解散熱焊盤要電氣隔離？
A: 電氣隔離允許將焊盤直接焊接至PCB上嘅大面積銅面，以實現最佳散熱效果，同時避免在陽極與陰極之間形成電氣短路。咁樣可以簡化散熱設計並提升冷卻效率。

Q: 相比其他紅光，660nm波長對植物有何益處？
A: 葉綠素吸收光譜的高峰位於紅光與藍光區域。660nm波長與葉綠素a和b的一個主要吸收高峰非常接近，因此能高效驅動光合作用的光反應，並影響光敏色素調節的過程，例如開花。

11. 實際應用案例分析

Scenario: 為垂直農場的葉菜類作物設計補光模組。
一位照明工程師正在設計一款纖薄型LED燈條，用於安裝在種植生菜的垂直農場層架之間。目標是在狹窄空間內提供強效且節能的照明，以最大化作物生長速度。
設計選擇： 工程師選用HPND3535CZ0112 (EU)系列，因其具有高PPF輸出及660nm波長，非常適合促進葉菜生長。他們選用來自更高輻射功率等級（S3, 1100-1200mW）的元件，以最大化光照強度。這些LED以密集陣列方式安裝在鋁基板（MCPCB）上，以有效管理來自700mA驅動電流的熱負荷。120度的寬光束角確保了光線在植物冠層上均勻分佈，無需額外光學元件，從而保持模組纖薄。驅動器選用恆流類型，能夠提供所需電流，同時兼容農場電力系統的輸入電壓範圍。最終成果是一個緊湊、高輸出的燈條，能將光子高效輸送到光合作用最需要的部位。

12. 技術原理介紹

發光二極管（LED）係一種半導體器件，當電流通過時會發光。呢種稱為電致發光嘅現象，發生喺器件內電子同電洞重新結合嘅時候，並以光子形式釋放能量。光嘅顏色（即波長）取決於所用半導體材料嘅能帶隙。對於好似 HPND3535CZ0112 呢類深紅色 LED，通常會採用磷化鋁鎵銦（AlGaInP）等材料，以實現 660nm 嘅發射波長。陶瓷封裝既係保護外殼，亦係關鍵嘅熱傳導路徑，將熱量從微型半導體芯片（接面）傳導到外部環境，從而保持性能同可靠性。

13. 技術趨勢與發展

園藝照明領域正推動LED技術取得重大進展。行業趨勢正邁向更高嘅光子效能（μmol/J），以降低每單位植物生長所需嘅電力成本。同時亦專注於開發超越單純深紅同藍光嘅特定光譜輸出LED，包括用於影響植物形態同開花嘅遠紅光（730nm），以及用於蟲害/病害控制嘅紫外光波長。改進嘅封裝設計持續降低熱阻，使單一發光元件能夠承受更高驅動電流並輸出更強光照。此外，將多種單色晶片（例如紅光、藍光、遠紅光）集成至單一封裝以創建定制光譜，係目前積極發展嘅領域，為照明設計師提供針對唔同作物同生長階段嘅光配方前所未有的控制能力。