目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 主要特性與優勢
- 2. 技術規格深入解析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性
- 3. 分級代碼與分類系統
- 3.1 順向電壓（Vf）分級
- 3.2 輻射通量（Φe）分級
- 3.3 峰值波長（Wp）分級
- 4. 效能曲線分析
- 4.1 相對輻射通量 vs. 順向電流
- 4.2 相對光譜分佈
- 4.3 輻射圖案（特性）
- 4.4 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）
- 4.5 相對輻射通量 vs. 接面溫度
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 外型尺寸
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴焊溫度曲線
- 6.2 建議 PCB 焊墊佈局
- 6.3 清潔
- 7. 可靠性與測試
- 7.1 可靠性測試摘要
- 7.2 失效判定標準
- 8. 包裝與處理
- 8.1 載帶與捲盤規格
- 9. 應用註記與設計考量
- 9.1 驅動方法
- 9.2 熱管理
- 9.3 典型應用情境
- 10. 技術比較與定位
- 11. 常見問題（基於技術參數）
- 11.1 輻射通量與光通量有何不同？
- 11.2 我可以持續以最大電流 700mA 驅動此 LED 嗎？
- 11.3 訂購時應如何解讀分級代碼？
- 12. 運作原理與技術趨勢
- 12.1 基本運作原理
- 12.2 產業趨勢
1. 產品概述
LTPL-C035RH730 是一款專為固態照明應用設計的高功率、高能效紅外線發光二極體（LED）。此元件代表先進的光源技術，結合了 LED 固有的長使用壽命、高可靠性與顯著的輻射輸出。其設計旨在提供設計靈活性與效能，適合於各種應用中取代傳統的紅外線照明技術。
1.1 主要特性與優勢
此 LED 整合了多項特性，可提升其在電子設計中的可用性與效能：
- 積體電路相容性：元件設計可直接相容於標準積體電路驅動位準與邏輯，簡化介面設計。
- 環保法規符合性：元件符合 RoHS（有害物質限制）指令，並採用無鉛製程製造。
- 運作效率：由於其更高的電光轉換效率，相較於傳統紅外線光源，此 LED 能提供更低的運作成本。
- 降低維護需求：延長的使用壽命與堅固的固態結構，有助於在產品生命週期內顯著降低維護成本與停機時間。
2. 技術規格深入解析
本節根據標準測試條件（Ta=25°C），提供 LED 關鍵技術參數的詳細客觀分析。
2.1 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。不建議在接近或達到這些極限的條件下持續運作，否則可能影響可靠性。
- 直流順向電流（If）：700 mA（最大值）
- 功耗（Po）：1.96 W（最大值）
- 操作溫度範圍（Topr）：-40°C 至 +85°C
- 儲存溫度範圍（Tstg）：-55°C 至 +100°C
- 接面溫度（Tj）：110°C（最大值）
重要注意事項：在逆向偏壓條件下長時間運作 LED，可能導致元件損壞或故障。正確的電路設計應包含防止逆向電壓的保護措施。
2.2 電光特性
在典型驅動電流 350mA 與環境溫度 25°C 下量測，這些參數定義了 LED 的核心效能。
- 順向電壓（Vf）：
- 最小值：1.6 V
- 典型值：2.0 V
- 最大值：2.4 V
- 輻射通量（Φe）：此為總光功率輸出，使用積分球以毫瓦（mW）為單位量測。
- 最小值：230 mW
- 典型值：250 mW
- 最大值：310 mW
- 峰值波長（Wp）：光譜輻射強度達到最大值時的波長。
- 最小值：720 nm
- 最大值：740 nm
- 料號中的730表示標稱峰值波長為 730nm。
- 視角（2θ1/2）：輻射強度為最大強度一半時的全角（通常從光軸量測）。
- 典型值：130°
3. 分級代碼與分類系統
LED 根據關鍵效能參數進行分級（binning），以確保批次內的一致性。分級代碼標示於每個包裝袋上。
3.1 順向電壓（Vf）分級
LED 分為四個電壓等級（V0 至 V3），在 350mA 下容差為 ±0.1V。
- V0：1.6V – 1.8V
- V1：1.8V – 2.0V
- V2：2.0V – 2.2V
- V3：2.2V – 2.4V
3.2 輻射通量（Φe）分級
LED 分為四個輻射通量等級（R0 至 R3），在 350mA 下容差為 ±10%。
- R0：230 mW – 250 mW
- R1：250 mW – 270 mW
- R2：270 mW – 290 mW
- R3：290 mW – 310 mW
3.3 峰值波長（Wp）分級
LED 分為四個波長等級（P7E 至 P7H），在 350mA 下容差為 ±3nm。
- P7E：720 nm – 725 nm
- P7F：725 nm – 730 nm
- P7G：730 nm – 735 nm
- P7H：735 nm – 740 nm
特殊或限定等級需求需直接諮詢。
4. 效能曲線分析
以下典型曲線（除非特別註明，均在 25°C 下量測）提供 LED 在不同條件下行為的深入解析。
4.1 相對輻射通量 vs. 順向電流
此圖表顯示光學輸出（輻射通量）如何隨順向電流增加而增加。通常為非線性關係，在極高電流下，由於熱效應與內部損耗增加，效率（單位電流的輻射通量）往往會下降。設計人員利用此圖表選擇平衡輸出與效率的最佳工作點。
4.2 相對光譜分佈
此圖表描繪了以峰值波長（730nm）為中心，不同波長的光強度分佈。它顯示了發射光譜的寬度或頻寬。對於像此類紅外線裝置的單色 LED 而言，較窄的光譜是典型特徵。
4.3 輻射圖案（特性）
此極座標圖描繪了 LED 周圍光強度的空間分佈，定義了其 130° 的視角。此圖案影響光線在應用中的分佈方式，例如均勻照明或定向感測。
4.4 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）
此基本曲線顯示施加於 LED 兩端的電壓與所產生電流之間的關係，展示了二極體的指數特性。典型順向電壓（Vf）是在給定電流（350mA）下指定的。此曲線對於設計限流電路至關重要。
4.5 相對輻射通量 vs. 接面溫度
此關鍵圖表顯示光學輸出如何隨著 LED 接面溫度（Tj）升高而降低。這種熱降額是所有 LED 的關鍵特性。有效的熱管理（散熱）對於維持穩定、長期的光輸出並防止加速劣化至關重要。
5. 機械與封裝資訊
5.1 外型尺寸
此 LED 採用緊湊的表面黏著封裝。關鍵尺寸註記包括：
- 所有尺寸單位為毫米（mm）。
- 一般尺寸公差為 ±0.2mm。
- 透鏡高度與陶瓷基板長度/寬度具有更嚴格的公差 ±0.1mm。
- 元件底部的散熱墊與陽極、陰極電氣墊在電氣上是隔離的（中性）。這允許其直接連接到 PCB 接地層以進行散熱，而不會造成電氣短路。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊溫度曲線
提供建議的迴焊溫度曲線。關鍵參數包括：
- 峰值溫度：如曲線圖所示。所有溫度均指封裝體頂部溫度。
- 液相線以上時間（TAL）：由溫度曲線定義。
- 升溫/降溫速率：指定了受控的加熱與冷卻速率。不建議使用快速冷卻製程。
重要注意事項：溫度曲線可能需要根據特定錫膏特性進行調整。為最小化 LED 的熱應力，應始終採用能達成可靠焊點的最低可能焊接溫度。若使用浸焊方法組裝，則不保證元件可靠性。
6.2 建議 PCB 焊墊佈局
建議印刷電路板採用焊墊圖案設計，以確保正確焊接與機械穩定性。
- 焊接方法：可使用迴焊或手工焊接。
- 手工焊接：最高 300°C，最多 2 秒，僅限一次。
- 迴焊次數限制：LED 不應進行超過三次的迴焊。
6.3 清潔
若焊接後需要清潔，僅應使用酒精類溶劑，如異丙醇（IPA）。未指定的化學清潔劑可能損壞 LED 封裝材料與光學元件。
7. 可靠性與測試
全面的可靠性測試計畫驗證了 LED 在各種環境與操作應力下的穩健性。所有列出的測試在 10 個樣品中均顯示零失效。
7.1 可靠性測試摘要
- 低/高溫操作壽命（LTOL/HTOL）：在 -10°C、25°C 和 85°C 下進行 1000 小時操作測試。
- 濕度高溫操作壽命（WHTOL）：60°C / 90% 相對濕度下進行 500 小時測試。
- 熱衝擊（TMSK）：-40°C 與 125°C 之間進行 100 次循環。
- 高溫儲存：100°C 下進行 1000 小時測試。
- 可焊性與耐迴焊性：測試焊接耐熱性（260°C 持續 10 秒）與錫膏潤濕性。
7.2 失效判定標準
測試後，元件將依據嚴格限制進行判定：
- 順向電壓（Vf）：必須保持在初始典型值的 ±10% 範圍內。
- 輻射通量（Φe）：必須保持在初始典型值的 ±15% 範圍內。
8. 包裝與處理
8.1 載帶與捲盤規格
LED 以壓紋載帶包裝於捲盤上供應，適用於自動化組裝。
- 載帶中的空穴以蓋帶密封。
- 標準 7 英吋（178mm）捲盤最多可容納 500 個元件。
- 根據規格，最多允許連續兩個缺失元件（空穴）。
- 包裝符合 EIA-481-1-B 標準。
9. 應用註記與設計考量
9.1 驅動方法
關鍵設計規則：LED 是電流驅動元件。其光輸出主要是順向電流（If）的函數，而非電壓。在應用中並聯多個 LED 時，為確保亮度均勻性，每個 LED 或並聯支路應由專用的限流機制（例如電阻，或更佳的是恆流驅動器）驅動。僅依賴並聯 LED 的自然 Vf 匹配，由於陡峭的 I-V 曲線與製造差異，可能導致顯著的電流不平衡與亮度不均。
9.2 熱管理
如輻射通量 vs. 接面溫度曲線所示，效能高度依賴溫度。為了在高驅動電流（例如接近 350mA 或以上）下實現可靠、長期的運作，有效的散熱是必需的。這包括：
- 使用指定的散熱墊將熱量從 LED 晶片導出。
- 設計 PCB 時，應包含足夠的散熱孔與連接至散熱墊的銅箔鋪設。
- 考慮整體系統的氣流與環境溫度。
9.3 典型應用情境
此 LED 的峰值波長為近紅外光（NIR）光譜中的 730nm，適用於包括但不限於以下應用：
- 機器視覺與檢測：工業自動化中對紅外線敏感攝影機的照明。
- 安全與監控：夜視 CCTV 系統的隱蔽照明。
- 生物辨識感測器：用於心率監測器或接近感測器等裝置。
- 光學開關與編碼器：作為遮斷式或反射式感測器中的光源。
- 一般紅外線照明：用於科學、農業或特殊照明需求。
10. 技術比較與定位
此 LED 透過其參數組合與眾不同：
- 高輻射通量：在 350mA 下輸出高達 310mW，使其躋身紅外線 LED 的中高功率類別，適合需要大量紅外線照明的應用。
- 寬視角：130° 的視角提供寬廣、擴散的照明，非常適合覆蓋大面積，或應用於光源與偵測器精確對準不關鍵的場合。
- 堅固封裝與可靠性：陶瓷基板封裝與全面的可靠性測試，表明其適用於工業與嚴苛環境。
- 特定波長：730nm 波長是矽基光電偵測器的常見選擇，因為其在該波長範圍內具有良好的靈敏度，使其成為實用的系統級選擇。
11. 常見問題（基於技術參數）
11.1 輻射通量與光通量有何不同？
輻射通量（Φe，單位為瓦特）是所有波長發射的總光功率。光通量（單位為流明）則根據人眼靈敏度對此功率進行加權。由於這是人眼不可見的紅外線 LED，其效能正確地以輻射通量（mW）指定。
11.2 我可以持續以最大電流 700mA 驅動此 LED 嗎？
700mA 的絕對最大額定值是一個應力極限。除非提供卓越的冷卻，否則在此電流下持續運作很可能導致接面溫度超過其最大額定值 110°C，從而導致快速劣化。典型操作條件是 350mA。任何接近最大額定值的設計都需要細緻的熱分析與散熱措施。
11.3 訂購時應如何解讀分級代碼？
為確保批次內效能一致，請指定所需的 Vf、Φe 和 Wp 等級。例如，要求 V1（1.8-2.0V）、R2（270-290mW）和 P7G（730-735nm）可確保您訂單中的所有 LED 具有緊密分組的電氣與光學特性。若未指定等級，您將收到來自所有等級的標準生產分佈的 LED。
12. 運作原理與技術趨勢
12.1 基本運作原理
紅外線 LED 是一種半導體 p-n 接面二極體。當施加順向電壓時，電子與電洞被注入接面區域並在此復合。在此特定的 LED 材料系統中，此復合能量的顯著部分以紅外線光譜中的光子（光）形式釋放，其峰值波長由所用半導體材料（通常基於砷化鋁鎵 - AlGaAs）的能隙決定。
12.2 產業趨勢
固態照明趨勢持續發展，紅外線 LED 在以下方面不斷改進：
- 電光轉換效率（WPE）：輻射通量輸出與電功率輸入的比率，推動相同光功率下的更低能耗。
- 功率密度：開發能夠處理更高驅動電流並散發更多熱量的封裝，從而實現更小、更亮的光源。
- 光譜控制：更嚴格的波長容差，以及針對氣體感測或光通訊等應用開發特定波長的 LED。
- 整合化：將多個 LED 晶片、驅動器與光學元件整合到模組化或智慧照明系統中。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |