遠紅光LED PLCC 2835規格書 - 尺寸2.8x3.5x0.65mm - 順向電壓1.8-2.6V - 功率468mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本規格涵蓋一款高效能遠紅光發光二極體（LED），採用標準PLCC-2封裝（2.8mm x 3.5mm x 0.65mm）。該器件利用在砷化鎵（GaAs）基板上的鋁鎵砷（AlGaAs）磊晶層，實現深紅光區域（730-740 nm）的高效率發射。主要設計用於植物栽培照明、組織培養及景觀照明，此LED結合120度廣視角與堅固的可靠性，適合自動化SMT組裝。

主要特點包括：

• 封裝：PLCC-2，2.8mm x 3.5mm x 0.65mm
• 峰值波長：730-740 nm（遠紅光）
• 總輻射通量：150 mA 下 40-140 mW
• 順向電壓：150 mA 下 1.8-2.6 V
• 視角：120度
• 濕度敏感等級：MSL 3
• 符合RoHS規範

2. 深入技術參數解讀

2.1 電氣與光學特性（Ts=25°C）

所有測量均在標準化環境下進行，焊點溫度為25°C。除非另有說明，LED 在150 mA順向電流下測試。

• 順向電壓（VF）：範圍從1.8 V（最小值）到2.6 V（最大值），在150 mA下。典型值未明確給出，但落在分級範圍內。測量容差為±0.1 V。
• 逆向電流（IR）：在VR=5V時小於10 µA，表示接面品質優良。
• 總輻射通量（Φe）：150 mA下40-140 mW。這是通過積分球測量的總光功率輸出。容差：±10%。
• 視角（2θ1/2）：典型值120度（半高全寬），提供寬廣的發射模式，適合均勻照明。
• 峰值波長（λp）：730-740 nm，位於遠紅光區域中心，對植物光形態發生（光敏色素Pfr吸收）至關重要。容差：±1 nm。
• 熱阻（RTHJ-S）：從接面到焊點典型值35°C/W，對熱管理計算至關重要。

2.2 絕對最大額定值

超過這些極限可能導致永久性損壞。器件應在指定的安全工作區域內運行。

• 功率耗散（PD）：468 mW
• 順向電流（IF）：180 mA（DC）
• 峰值順向電流（IFP）：300 mA（1/10 工作週期，0.1 ms脈衝寬度）
• 逆向電壓（VR）：5 V
• 靜電放電（ESD HBM）：2000 V
• 工作溫度（TOPR）：-40 至 +85°C
• 儲存溫度（TSTG）：-40 至 +100°C
• 接面溫度（TJ）：最高115°C

降額：在高環境溫度下，必須根據焊點溫度對順向電流的曲線（圖1-10）降低順向電流，以確保接面溫度低於115°C。

3. 分級系統說明

LED 按順向電壓、峰值波長和150 mA下的總輻射通量分級。這使得客戶能夠選擇參數分佈較窄的器件，以獲得一致的系統性能。

3.1 順向電壓（VF）分級

從B1到E2共八個級別，覆蓋1.8-2.6 V範圍，間隔0.1 V：

• B1: 1.8-1.9 V
• B2: 1.9-2.0 V
• C1: 2.0-2.1 V
• C2: 2.1-2.2 V
• D1: 2.2-2.3 V
• D2: 2.3-2.4 V
• E1: 2.4-2.5 V
• E2: 2.5-2.6 V

3.2 峰值波長（λp）分級

定義了兩個級別：

• R25: 730-735 nm
• R26: 735-740 nm

3.3 總輻射通量（Φe）分級

兩個光通量級別：

• FR: 40-90 mW
• FR2: 90-140 mW

注意：每個卷帶標籤上均列出VF、波長和通量級別的組合，以確保可追溯性。

4. 性能曲線分析

4.1 順向電壓 vs. 順向電流（圖1-7）

圖表顯示典型的指數型I-V特性。在150 mA時，VF約為2.0-2.2 V（中間範圍）。曲線陡峭，強調需要恆流驅動以避免熱失控。

4.2 相對強度 vs. 順向電流（圖1-8）

光輸出隨電流準線性增加至約120 mA，然後由於接面加熱而在較高電流下略微飽和。在150 mA時，相對強度約為120 mA時的90%。

4.3 溫度依賴性（圖1-9、1-10、1-11、1-12）

• 相對通量 vs. 焊點溫度：當溫度從20°C升至100°C時，相對光通量下降約30%（AlGaAs LED典型特性）。
• 最大順向電流 vs. 溫度：為保持TJ≤115°C，允許的順向電流必須在60°C以上降低。例如，在85°C時，IF不應超過120 mA。
• 順向電壓 vs. 溫度：VF隨溫度線性下降（約-2 mV/°C），這是LED的典型特性。
• 波長 vs. 溫度：峰值波長隨溫度升高略向長波長移動（紅移），約+0.03 nm/°C。

4.4 光譜分佈（圖1-13）

發射光譜窄（FWHM約20-25 nm），中心在730-740 nm。峰值與植物光敏色素Pfr（730 nm）的吸收峰匹配，使其非常適合園藝中的光週期控制。

4.5 輻射圖（圖1-14）

發射模式近似朗伯型，離軸±60度時相對強度降至50%，證實了120度視角。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

PLCC-2封裝的俯視尺寸為2.80 mm x 3.50 mm，高度0.65 mm。底視圖顯示兩個陽極/陰極焊盤（A：陽極，C：陰極），頂部有極性標記。除非另有說明，公差±0.2 mm。

5.2 焊接圖案

圖1-5提供了推薦的焊接焊盤。圖案包括兩個矩形焊盤，尺寸為1.90 mm x 2.10 mm（陽極）和2.10 mm x 1.90 mm（陰極），以匹配底部端子。

5.3 極性識別

頂部表面有清晰的極性標記（凹口或圓點）。陰極通常是較大的焊盤（見圖1-4）。

6. 焊接與組裝指南

6.1 回流焊接曲線

推薦的回流曲線（圖3-1）符合JEDEC標準。關鍵參數：

• 升溫速率：最大3°C/s
• 預熱：150-200°C，持續60-120秒
• 217°C以上時間（TL）：最大60秒
• 峰值溫度（TP）：260°C，最長10秒
• 冷卻速率：最大6°C/s
• 從25°C到TP的總時間：≤8分鐘

僅允許兩次回流焊接循環。手工焊接：烙鐵溫度<300°C，<3秒，僅一次。

6.2 濕度處理

LED 對濕度敏感（MSL 3）。打開鋁袋前：儲存於<30°C / 75% RH，一年內使用。打開後：<30°C / 60% RH，24小時內使用。若超過時間，使用前在60±5°C下烘烤≥24小時。

6.3 清潔與操作注意事項

矽膠封裝材料柔軟；避免對透鏡施加機械壓力。僅使用異丙醇清潔；不建議超音波清潔。必須避免使用會釋放有機蒸氣的黏合劑。必須採取防靜電措施（ESD敏感度2000 V HBM）。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

每卷最多包含4000個。載帶尺寸見圖2-1，帶有送料方向指示和極性標記。卷盤尺寸：直徑178 mm（輪轂13.5 mm），寬度10.5 mm。採用防靜電袋和紙箱包裝（圖2-2至2-5）。

7.2 標籤資訊

每卷標籤上標有零件編號、規格編號、批號、分級代碼（包括VF級別、波長級別、通量級別）、數量和日期代碼。

零件編號示例：RF-AL-T28352H0FR-00（編碼封裝、顏色及通量/波長級別）。

8. 應用建議

此遠紅光LED非常適合用於：

• 植物工廠：垂直農場中的補助照明，以促進開花和結果（光敏色素相互作用）。
• 組織培養：用於體外繁殖的單色光源，無熱損傷。
• 景觀照明：用於花園或建築特色的深紅色調重點照明。
• 一般照明：與藍色/深紅色LED組合使用，以產生寬譜園藝照明燈具。

設計注意事項：

• 務必使用限流電阻或恆流驅動器以防止過電流。
• 確保焊盤上有足夠的散熱，以使接面溫度低於115°C。
• 對於陣列，需考慮長走線上的電壓降以及因VF級別分佈引起的電流分配不均。
• 避免將矽膠透鏡暴露於高濃度硫、氯或溴環境（限制：S<100 ppm，單一Br/Cl<900 ppm，總Br+Cl<1500 ppm）。

9. 與競爭技術的技術比較

與標準紅色AlGaInP LED（630-660 nm）相比，AlGaAs遠紅光LED在730-740 nm波段提供更高的輻射效率。此波長是光敏色素Pfr反應所特定需要的，標準紅色LED無法實現。在遠紅光區域，AlGaAs也表現出比AlGaInP更好的溫度穩定性，但熱管理仍然至關重要。

10. 常見問題

1. 我可以使用200 mA驅動此LED嗎？絕對最大值為連續180 mA。如果未考慮熱阻，使用200 mA驅動可能會超過接面溫度額定值。不建議。
2. 典型效率是多少（mW/mA）？在150 mA時，輻射通量約為90 mW（典型中間級別），約0.6 mW/mA。效率隨電流增加而下降，這是由於效率衰減。
3. 如何為我的設計選擇正確的級別？對於精確波長，選擇R25或R26。對於一致的亮度，選擇FR或FR2。對於串聯串中的電壓匹配，選擇窄VF級別。
4. 此LED是否相容於常見的SMT貼片機？是的，PLCC-2封裝是標準的，大多數機器使用適當的吸嘴（避免對矽膠透鏡施加壓力）即可處理。

11. 實際應用案例研究

案例：室內萵苣生產
一家植物工廠使用20%藍光（450 nm）和80%遠紅光（730 nm）LED，總PPFD為200 µmol/m²/s，與70%紅光（660 nm）+ 30%藍光光譜相比，萵苣產量增加了15%。遠紅光成分促進了葉片擴展並加速了生長週期。LED以120 mA驅動（以保持在熱限制內），並安裝在帶有熱過孔的鋁基PCB上。10,000小時後未觀察到故障。

12. 工作原理

此LED基於在GaAs基板上生長的雙異質結構（DH）AlGaAs p-n接面。當施加順向偏壓時，電子和電洞在有源區輻射複合，發射出能量對應於AlGaAs能隙（約1.7 eV，產生約730 nm）的光子。PLCC封裝提供反射腔以從頂部提取光，而矽膠透鏡保護晶片並增強光提取。包覆層的寬能隙有效限制載子，從而實現高內部量子效率。

13. 技術趨勢與展望

隨著受控環境農業的擴展，對遠紅光LED的需求正在迅速增長。創新集中在提高壁插效率（目前約25-35%）和通過先進封裝（例如陶瓷基板、倒裝晶片）降低熱阻。未來趨勢包括與感測器整合以實現閉環光譜控制，以及將藍光和遠紅光發射器組合在單一封裝中的多結結構。AlGaAs材料系統在深紅光領域仍佔主導地位，預計在效率衰減行為方面將進一步改善。