SMD 中功率深紅光 LED 67-21S - PLCC-2 封裝 - 2.0x1.25x0.7mm - 2.0-2.9V - 60mA - 40-100mW - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明一款採用AlGaInP晶片技術發射深紅光嘅表面貼裝器件（SMD）中功率LED規格。該元件封裝於緊湊嘅PLCC-2（塑料引線晶片載體）封裝內，專為自動化組裝流程而設計。其主要優點包括高發光效能、適合長時間運作嘅中等功耗，以及確保光線均勻分佈嘅極寬視角。這些特性使其成為超越簡單指示用途、適用於廣泛照明應用嘅多功能選擇。

1.1 主要特點與合規性

• Package: 標準 PLCC-2 外形，確保可靠的表面貼裝技術（SMT）放置。
• 發射顏色： 深紅色（峰值波長 650-680 nm）。
• 視角： 120度（典型值），提供廣闊的輻射模式。
• 環境合規性： 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).
• Binning： 遵循ANSI（美國國家標準協會）標準，確保顏色與光通量輸出一致，保障生產批次之均勻性。

1.2 目標應用

此LED專為需要高效能紅光發射嘅照明應用而設計。典型應用場景包括：

• 裝飾與娛樂照明： 建築重點照明、舞台照明及氣氛照明，當中特定色點至關重要。
• 農業照明： 園藝及垂直農業中的補充照明，特別是在光形態建成過程中，紅光會影響植物生長和開花。
• 一般照明： 整合到需要紅色組件以實現可調白光或特定色溫效果的燈具中。

2. 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致器件永久損壞的極限。不保證在這些極限下或接近這些極限時的操作。

重要提示： 此裝置對靜電放電（ESD）敏感。在組裝和處理過程中必須遵循正確的ESD處理程序，以防止潛在或災難性故障。

3. 電光特性

這些參數是在焊點溫度（T_soldering) 為25°C，並代表在指定條件下的典型性能。

備註：
1. 輻射功率容差為 ±11%。
2. 正向電壓容差為 ±0.1V。

4. Binning System 說明

為確保生產中顏色與性能的一致性，LED會進行分級。此裝置採用三項獨立的分級準則。

4.1 輻射功率分級

LED係根據佢哋喺60mA時嘅光輸出功率嚟分類。Bin code係產品訂購編號嘅一部分。

4.2 順向電壓分檔

LED亦會根據其順向壓降進行分揀，這對於設計恆流驅動器及管理熱負荷至關重要。

4.3 峰值波長分檔

此定義了所發出深紅光的光譜顏色，對於需要特定波長的應用（例如植物光感受器反應）至關重要。

註： 主導/峰值波長測量公差為±1納米。

5. 性能曲線分析

以下圖表源自典型數據，闡明關鍵參數如何隨操作條件變化。這些對於穩健的系統設計至關重要。

5.1 光譜分佈

所提供的光譜曲線顯示，在深紅色區域（典型部分約為660-670nm）有一個窄而清晰的峰值，這是AlGaInP技術的特徵。在其他光譜波段只有極少的發射，從而產生飽和的紅色。

5.2 正向電壓與接面溫度關係（圖1）

半導體LED嘅正向電壓（V_F）具有負溫度係數。當接面溫度（T_j）由25°C升至115°C時，V_F 會線性下降約0.25V。此特性對驅動電路嘅溫度補償至關重要，亦可用於間接監測接面溫度。

5.3 相對輻射功率與正向電流關係（圖2）

光輸出功率隨正向電流呈次線性增長。雖然以更高電流驅動可產生更多光，但同時亦會產生顯著更多熱量，從而降低效能（每瓦流明）並可能縮短使用壽命。該曲線有助設計師在輸出、效率及可靠性之間取得平衡。

5.4 相對光通量與接面溫度關係（圖3）

與大多數LED一樣，此元件嘅光輸出會隨接面溫度上升而降低。圖表顯示當溫度T_j 達到115°C時，相對光通量會降至室溫值嘅約80%。有效嘅熱管理（低R_th因此，對於維持穩定的光輸出至關重要。

5.5 正向電流與正向電壓關係（IV曲線）（圖4）

這是基本的IV特性。它顯示了在低電流下呈指數關係，在額定工作電流（約60mA）下轉變為更具電阻性的行為。工作區域的斜率與LED的動態電阻有關。

5.6 最大驅動電流與焊接溫度關係圖 (圖5)

這條降額曲線對可靠性至關重要。它根據焊點溫度（受PCB溫度影響），指明了為使結溫低於其115°C限值所允許的最大正向電流。例如，若焊點溫度達到70°C，最大安全連續電流需降額至約45mA。

5.7 輻射模式圖 (圖6)

極座標圖證實了其寬廣、類似朗伯分佈的發射模式，典型半角為120°。強度在寬闊的中心區域近乎均勻，使其適合需要廣域照明而非聚焦光束的應用。

6. 機械與封裝資訊

6.1 封裝尺寸

LED 採用標準 PLCC-2 封裝。主要尺寸（單位：mm）如下：
- 總長度：2.0 mm
- 總寬度：1.25 mm
- 整體高度：0.7 毫米
- 引腳間距：1.05 毫米（焊盤之間距離）
- 焊盤尺寸：約 0.6毫米 x 0.55毫米
所有未註明公差均為 ±0.1毫米。陰極通常由封裝上的凹口或綠色標記指示。

6.2 極性識別

正確極性至關重要。封裝設有視覺指示標記（例如切角或彩色圓點）以標示陰極 (-) 端子。PCB 封裝設計必須對應此方向。

7. 焊接與組裝指引

7.1 迴流焊接參數

本器件適用於標準紅外線或對流迴流焊接。建議的溫度曲線為：在封裝體上測得的峰值溫度為260°C (+0/-5°C)，溫度高於240°C的時間不超過10秒。建議僅進行一次迴流焊接循環。

7.2 手動焊接

如需進行手工焊接，應使用溫度受控的烙鐵，其烙鐵咀最高溫度設定為350°C。每條引腳的接觸時間應限制在3秒或以内，以防止塑料封裝及内部晶片鍵合受熱損壞。

7.3 儲存條件

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. 包裝及訂購資料

8.1 捲帶及載帶規格

元件以壓紋載帶包裝供應，適用於自動貼片機。提供標準捲盤尺寸（例如13英吋捲盤）。每捲可供應數量包括500、1000、1500、2000、2500、3000、3500及4000件。

8.2 標籤說明

卷盤標籤包含用於追溯同驗證嘅關鍵資訊：
- P/N： 完整產品編號，內含Flux、Wavelength同Voltage嘅特定Bin碼編碼。
- QTY： 每卷帶上之元件數量。
- 批次編號： 用於質量控制之生產批次編號。

8.3 防潮包裝

運輸單元包括捲盤，其置於鋁箔層壓防潮袋內，袋中附有乾燥劑及濕度指示卡，隨後將袋密封。

9. Reliability Testing

產品需通過一系列全面的可靠性測試，測試置信水平為90%，批容許不良率(LTPD)為10%。主要測試項目包括：
- 回流焊接耐受性： 260°C for 10 seconds.
- 熱衝擊： 在-10°C至+100°C之間循環200次。
- 溫度循環： 在-40°C至+100°C之間進行200次循環。
- High Temperature/Humidity Storage & Operation: 在85°C/85%RH條件下進行1000小時。
- 高/低溫儲存： 在85°C同-40°C下进行1000小时测试。
- 高/低温操作寿命： 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。
呢啲測試驗證咗LED喺惡劣環境同操作壓力下嘅長期穩定性同穩健性。

10. 應用設計考慮因素

10.1 熱管理

由於熱阻（R_{th J-S}）為50°C/W，散熱管理至關重要。若以60mA（V_F~2.5V，P_d~150mW）連續運作，接面溫度將比焊點高7.5°C。請使用具備足夠散熱通孔及焊墊下銅箔面積的PCB，將熱量散逸至周圍環境。請參考降額曲線（圖5），根據預期PCB溫度調整最大電流。

10.2 Electrical Drive

必須使用恆流源驅動LED，而非恆壓源。這可確保光輸出穩定並防止熱失控。驅動器設計應能適應正向電壓分檔範圍（2.0V至2.9V）。調光時建議採用脈衝寬度調變（PWM），以避免模擬（降電流）調光可能引致的色偏。

10.3 Optical Integration

若需要更集中的光束，120°的寬廣視角可能需要輔助光學元件（透鏡、擴散片）。水清樹脂透鏡能將光吸收降至最低。對於多LED陣列，請確保足夠的間距，以避免相鄰元件之間的熱耦合。

11. 技術比較與差異化

呢款中功率LED佔據咗一個特定嘅市場定位。同低功率指示LED相比，佢提供顯著更高嘅輻射通量，並且專為持續照明而設計。相比高功率LED，佢喺較低電流下運作，封裝更簡單，無需金屬基PCB，對於需要大量分佈式光源嘅應用嚟講更具成本效益。佢嘅關鍵區別在於結合咗AlGaInP深紅色效率、標準化PLCC-2封裝以方便製造，以及全面嘅ANSI分檔以確保顏色一致性。

12. 常見問題 (FAQ)

Q: 我可唔可以持續用120mA驅動呢款LED？
答：不可以。連續正向電流的絕對最大額定值為60mA。120mA的額定值僅適用於脈衝操作（10%佔空比，10ms脈衝寬度）。超過連續電流額定值會導致接面過熱，造成光通量快速衰減及提早失效。

問：輻射功率（mW）與光通量（lm）有何分別？
答：輻射功率量度以瓦特為單位的總輸出光功率。光通量則是根據人眼敏感度（明視覺曲線）調整後所感知的光功率。對於深紅光LED，由於人眼對紅光的敏感度較低，其光通量值會相對較低，但其輻射功率（對植物生長或感測應用很重要）卻很高。

Q: 如何解讀產品編碼 67-21S/NDR2C-P5080B2C12029Z6/2T？
A: 此編碼包含封裝類型 (67-21S)、顏色 (NDR = 深紅)，以及各項參數的特定分檔代碼（例如 B2 代表光通量，C1 代表光通量，29 代表電壓，Z6 代表波長）。確切解碼應參考製造商的分檔代碼對照表確認。

Q: 是否需要散熱器？
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. 實用設計案例研究

情境： 為室內生菜種植設計一款補充照明燈條。燈條長1米，需要均勻覆蓋深紅光（660nm）以促進光合作用。

設計步驟：
1. 目標照度： 確定植物冠層所需的光合光子通量密度（PPFD）。
2. LED選擇： 呢款LED，屬於DA3光譜區（660-670nm），由於其光譜同葉綠素吸收峰吻合，係理想之選。
3. 陣列設計： 根據每粒LED嘅輻射輸出（例如B4級別嘅70mW）同光學系統效率，計算所需LED數量。將佢哋均勻分佈喺燈條上。
4. 散熱設計： 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. 驅動器設計： 使用能夠提供總電流（LED數量 * 60mA）的恆流驅動器，其電壓順應範圍需覆蓋串聯電路的最大V_F 總和。須包含PWM調光功能以控制每日光照積分。

14. Operating Principle

此發光二極管基於磷化鋁鎵銦（AlGaInP）半導體材料。當施加超過二極管導通電壓（約2.0V）的正向電壓時，電子與電洞分別從n型層和p型層注入至主動區域。它們以輻射形式復合，並以光子形式釋放能量。AlGaInP合金的特定帶隙能量決定了發射光子的波長，位於深紅色光譜範圍（650-680 nm）。環氧樹脂透鏡封裝芯片，提供機械保護，並塑造輸出光束。

15. 技術趨勢

好似呢類中功率LED嘅趨勢，係向住不斷提升光效（每輸入一瓦電能輸出更多光）同喺更高工作溫度下改善可靠性。外延生長同芯片設計嘅進步持續減少效率下降（高電流時光效降低）問題。封裝創新集中於改善熱傳導路徑以降低熱阻_th 同使用更耐用、耐高溫嘅樹脂。此外，更嚴格嘅分檔公差正成為標準，以滿足園藝照明同高端建築照明等對顏色要求嚴格嘅應用需求，呢類應用要求成千上萬粒LED嘅表現必須保持一致。