SMD 中功率 LED 67-22ST 數據表 - PLCC-2 封裝 - 2.0x1.6x0.7mm - 1.8-2.7V - 150mA - 遠紅光 (720-750nm) - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明一款採用PLCC-2封裝的表面貼裝元件（SMD）中功率LED的技術規格。該元件採用AlGaInP芯片技術，發射遠紅光譜。其設計適用於需要高效、小巧光源及寬視角之應用。

1.1 核心特點與優勢

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 目標應用與市場

呢款LED專為受益於遠紅外波長嘅特定照明應用而設計。其主要用例包括裝飾同娛樂照明，以實現特定色彩效果。一個重要應用係農業照明，特別係園藝照明，因為遠紅外光（720-750nm）對植物光形態建成起關鍵作用，影響種子發芽、莖部伸長同開花等過程。佢亦適用於其特定光譜輸出適用嘅一般照明用途。

2. 技術規格與深入解讀

2.1 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。它們是在焊接點溫度（T_焊接) 為 25°C。

• 正向電流 (I_F): 150 mA - 為確保可靠運作，建議嘅最大連續直流電流。
• Peak Forward Current (I_FP): 300 mA - 僅適用於佔空比為1/10、脈衝寬度為10ms嘅脈衝條件下。即使短暫超出連續電流額定值，亦可能導致LED性能下降。
• 功耗 (P_d): 405 mW - 封裝可承受嘅最大功耗，係根據 V_F * I_F 同熱限制計算得出。
• 工作溫度 (T_opr): -40°C 至 +85°C - 正常運作時嘅環境溫度範圍。
• Storage Temperature (T_stg): -40°C 至 +100°C。
• Thermal Resistance (R_{th J-S}): 50 °C/W - 呢個關鍵參數定義咗每消耗一瓦功率時，半導體結點到焊接點嘅溫度上升幅度。數值越低，表示芯片嘅散熱效能越好。
• Junction Temperature (T_j): 115 °C - 半導體結點本身嘅最高容許溫度。
• Soldering Temperature: 該裝置能夠承受260°C下10秒嘅迴流焊接，或者350°C下3秒嘅手動焊接。佢對靜電放電（ESD）敏感，需要遵循適當嘅處理程序。

2.2 電光特性

呢啲係喺T_焊接 = 25°C同I_F = 150mA，除非另有说明。

• Radiometric Power (Φ_e): 80 至 160 mW - 指發射出的總輻射通量（光功率）。公差為 ±11%。
• Forward Voltage (V_F): 1.8 至 2.7 V - 指在指定電流下，LED兩端的電壓降。公差為 ±0.1V。較低的 V_F 喺特定電流下，通常表示更高嘅電氣效率。
• 視角 (2θ_1/2): 120度 - 發光強度為最大強度（軸上）一半時嘅全角。
• 反向電流 (I_R): 10 µA (max) at V_R = 5V - LED並非為反向偏壓而設計；此參數表示漏電流。

3. Binning System Explanation

產品會進行分級以確保一致性。設計師必須根據其應用需求選擇合適的級別。

3.1 Radiometric Power Binning

Binned at I_F=150mA。編碼C1至C4代表遞增嘅輸出功率範圍（例如C1：80-100mW，C4：140-160mW）。每個級別內適用±11%嘅公差。

3.2 正向電壓分級

Binned at I_F=150mA。編碼25至33代表電壓範圍以0.1V為級距，由1.8-1.9V（級別25）至2.6-2.7V（級別33）。適用±0.1V公差。選用窄電壓分級嘅LED可以簡化多LED陣列嘅驅動器設計。

3.3 峰值波長分級

Binned at I_F=150mA。此定義了光譜輸出：

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

主導/峰值波長量測公差為 ±1 納米。此精確分檔對於如園藝等應用至關重要，當中特定光子波長會觸發植物不同的反應。

4. Performance Curve Analysis

4.1 光譜分佈

所提供的光譜圖顯示了AlGaInP遠紅光LED的典型發射曲線。其峰值位於分選範圍內（720-750nm），並具有該半導體材料特徵的相對較窄的光譜帶寬（半高全寬 - FWHM），確保了色彩純度。

4.2 正向電壓與接面溫度關係（圖1）

此曲線顯示正向電壓（V_F）具有負溫度係數。當接面溫度（T_j）由25°C上升至115°C時，V_F 會下降。這是半導體二極管的基本特性。對於恆流驅動器來說，這並非主要問題，但在熱設計以及感測 V_F 作為 T_j.

4.3 相對輻射功率與正向電流關係（圖2）

光輸出與電流呈次線性關係。雖然輸出會隨電流增加，但由於熱量增加和效率下降，效能（mW/mA）通常在較高電流時會降低。在遠低於最大電流（例如，100mA 而非 150mA）下工作，可以提高效能和壽命。

4.4 相對發光強度與接面溫度關係（圖3）

此圖展示熱淬滅現象。隨T_j 上升，輻射輸出下降。透過有效的熱管理（例如使用具良好熱通孔和散熱器的PCB）來維持低接面溫度，對於保持穩定光輸出和長壽命至關重要。

4.5 正向電流與正向電壓關係圖 (圖4)

此為二極管的經典I-V曲線，展示了指數關係。曲線會隨溫度偏移（如圖1所示）。圖中所示為T_S=25°C時的數據。

4.6 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。它顯示，若焊接點（進而引申至晶片結點）溫度升高，則必須降低最大允許正向電流。例如，若焊接點溫度達到100°C，最大連續電流將顯著低於150mA。此圖基於給定的R_{th J-S} 為50°C/W。

4.7 輻射方向圖（圖6）

極座標圖可視化120度視角，顯示從0°（軸上）到90°不同角度的相對強度。該圖案呈現朗伯或近朗伯分佈，這在採用透明樹脂圓頂的此類封裝型號中十分常見。

5. 機械與封裝資料

5.1 封裝尺寸

PLCC-2 封裝嘅標稱尺寸為 2.0毫米（長）x 1.6毫米（闊）x 0.7毫米（高）。尺寸圖標明咗主要特徵，包括陽極同陰極焊盤位置、透鏡，以及機械公差（除非另有註明，通常為 ±0.1毫米）。晶片安裝喺反光杯內。

5.2 極性識別

該封裝具有標記的陰極（通常以陰極焊盤上的綠色色調、缺口或封裝該側的倒角表示）。在組裝過程中，正確的極性至關重要，以防止損壞。

6. 焊接與組裝指引

6.1 迴流焊接參數

此元件在迴流焊接過程中，可承受最高260°C持續10秒。嚴格遵循一個能充分預熱以減少熱衝擊、達到所需焊料迴流峰值溫度並以可控速率冷卻的溫度曲線至關重要。具體的液相線以上時間（TAL）應根據焊膏製造商的規格進行控制。

6.2 手工焊接

如必須進行手工焊接，烙鐵咀溫度不得超過350°C，每個焊盤的接觸時間應限制在3秒內。請使用尖咀低功率烙鐵（例如30W）。將熱力施加於PCB焊盤上，切勿直接接觸LED本體，然後加入焊錫。

6.3 儲存與處理

呢啲組件對濕氣好敏感（防潮包裝已暗示咗MSL等級）。如果保護袋被打開或者超過暴露時間限制，喺進行回流焊之前需要烘烤，以防「爆米花」損壞。處理時請務必採取靜電放電防護措施。

7. 包裝同訂購資料

7.1 捲帶同載帶規格

LED以貼裝於卷盤上的壓紋載帶形式供應。卷盤尺寸、口袋間距（節距）及載帶寬度均按兼容標準SMD貼片設備而制定。每卷盤包含4000件。

7.2 防潮包裝

卷盤密封於鋁質防潮袋內，並附有乾燥劑以保持乾燥環境，符合濕度敏感等級（MSL）要求。

7.3 標籤說明

卷盤標籤包含關鍵資訊：客戶產品編號（CPN）、產品編號（P/N）、包裝數量（QTY），以及發光強度等級（CAT）、主波長等級（HUE）和順向電壓等級（REF）的特定分檔代碼，連同批號（LOT No）。

8. 應用建議與設計考量

8.1 熱管理

鑑於R_{th J-S} 為50°C/W，要確保在全電流下可靠運作，有效的散熱設計是必不可少的。請使用設有專用散熱焊盤的PCB，該焊盤需連接至LED的散熱路徑（通常為陰極焊盤），並採用散熱過孔將熱量傳導至內部接地層或外部散熱器。必須使用降額曲線（圖5）來確定針對您特定電路板熱阻的最大安全工作電流。

8.2 電氣驅動

務必使用恆流源驅動LED，而非恆壓源。這可確保光輸出穩定，並保護LED免於熱失控。驅動器的額定值應符合所選分檔在目標工作電流下的正向電壓範圍（1.8-2.7V）。考慮採用脈衝寬度調製（PWM）進行調光，以避免模擬（電流降低）調光可能導致的色偏。

8.3 光學整合

若需要更集中的光束，其120度廣視角或需輔助光學元件（透鏡、反射器）。其水清樹脂封裝能實現高光萃取率。用於園藝應用時，須確保燈具設計能在目標區域提供均勻的遠紅外光子通量，通常需與其他波長（例如深紅660nm、藍光）結合使用。

9. 可靠性與品質保證

數據表列出了一系列全面的可靠性測試，這些測試以90%置信水平和10%批次容許不良率 (LTPD) 進行。測試包括：

• 耐焊接熱 (260°C/10s, 3次)
• 溫度循環測試 (-40°C 至 +100°C)
• 高溫高濕壽命測試 (85°C/85% RH, 1000小時)
• 高/低溫儲存及操作壽命測試
• 脈衝及熱衝擊測試

這些測試驗證了封裝結構、接線鍵合及半導體完整性在各種環境壓力下的穩健性。

10. Technical Principles and Trends

10.1 工作原理

此LED基於磷化鋁鎵銦（AlGaInP）半導體。當施加正向電壓時，電子和電洞在發光區複合，以光子形式釋放能量。AlGaInP合金的特定能隙能量決定了發射波長，在本例中為720-750nm遠紅光範圍。PLCC-2封裝提供環境保護、用於取光的主透鏡以及熱傳導路徑。

10.2 行業背景與趨勢

像這類中功率LED，填補了低功率指示燈LED與高功率照明LED之間的市場空隙。它們在成本、效能（流明/瓦或毫瓦/瓦）以及散熱管理的簡易性之間提供了良好的平衡。隨著可控環境農業（CEA）和園藝照明的擴展，對遠紅光LED的需求顯著增長。在這些領域，特定的光譜配方被用來優化植物生長、產量和品質。研究持續致力於提升AlGaInP LED的外部量子效率（EQE）和可靠性，特別是在管理效率衰減及維持高溫性能方面。