目錄
- 1. 產品概述
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 光度與輻射度特性
- 2.3 電氣特性
- 3. 分檔系統說明3.1 輻射功率分檔LED 根據輻射功率進行分檔，以確保光輸出的穩定性。此系列的主要分組包括最小輻射功率為 1000 mW、最大為 1200 mW 的分檔。這使設計師能夠選擇符合其應用特定通量要求的元件。3.2 順向電壓分檔順向電壓分為兩組：U1 (1.75V - 2.05V) 和 U2 (2.05V - 2.35V)。此分檔定義於 700 mA 的操作電流下。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 的穩定電流調節與可預測的功耗。3.3 波長（顏色）分檔深紅光發射透過波長分檔進行嚴格控制。可用的分檔為 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發生反應，例如開花或莖伸長。4. 性能曲線分析
- 4.1 光譜功率分佈
- 4.2 電流-電壓 (I-V) 特性
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 機械尺寸
- 5.2 焊墊配置與極性
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴焊焊接曲線
- 6.2 關鍵組裝注意事項
- 7. 包裝與訂購資訊
- 8. 應用建議
- 8.1 主要應用場景
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題 (FAQ)
- 11. 實際應用案例分析
- 12. 技術原理介紹
- 13. 技術趨勢與發展
1. 產品概述
HPND3535CZ0112 (EU) 系列代表了高功率表面黏著 LED 技術的最新發展，採用緊湊的 3535 陶瓷封裝。此系列採用先進的透鏡設計，旨在提供極高的亮度與卓越的光子發射效率。主要針對園藝照明市場，此 LED 被定位為最有效率且具競爭力的解決方案之一，適用於需要特定光譜以影響植物生長與發育的應用。其核心優勢包括：採用堅固的陶瓷基板以實現優異的熱管理、整合 ESD 保護以增強可靠性，以及符合嚴格的環境與安全標準，包括 RoHS、REACH 及無鹵素要求。
2. 深入技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
此元件在散熱墊溫度維持於 25°C 的條件下，額定最大連續順向電流 (IF) 為 700 mA。對於脈衝操作，在 1 kHz 頻率、1/10 工作週期下，允許的峰值脈衝電流 (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。從接面到焊點的熱阻 (Rth) 指定為 8 °C/W，這對於熱設計至關重要。元件在迴焊過程中可承受最高 260°C 的焊接溫度 (TSol) 一段有限時間，最多允許兩次迴焊循環，以防止封裝劣化。
2.2 光度與輻射度特性
主要顏色變體為深紅光，峰值波長 (λP) 典型值為 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、散熱墊溫度 25°C 下測量時，典型輻射通量（光功率）為 1070 mW。園藝照明的一個關鍵性能指標是光合作用光子通量 (PPF)，指定為 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，順向電壓 (Vf) 典型值約為 2.15V，分檔範圍從 1.75V (U1 分檔) 到 2.35V (U2 分檔)。此元件提供強大的靜電放電 (ESD) 保護，可承受高達 8000 V（人體放電模型），這對於工業環境中的處理與組裝至關重要。
3. 分檔系統說明3.1 輻射功率分檔
LED 根據輻射功率進行分檔，以確保光輸出的穩定性。此系列的主要分組包括最小輻射功率為 1000 mW、最大為 1200 mW 的分檔。這使設計師能夠選擇符合其應用特定通量要求的元件。
3.2 順向電壓分檔
順向電壓分為兩組：U1 (1.75V - 2.05V) 和 U2 (2.05V - 2.35V)。此分檔定義於 700 mA 的操作電流下。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 的穩定電流調節與可預測的功耗。
3.3 波長（顏色）分檔
深紅光發射透過波長分檔進行嚴格控制。可用的分檔為 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發生反應，例如開花或莖伸長。
4. 性能曲線分析
4.1 光譜功率分佈
相對光譜功率分佈 (SPD) 圖顯示一個窄而主導的峰值，中心約在 660 nm，光譜其他部分的發射極少。這種單色特性非常適合需要純深紅光而不浪費能量於未使用波長的應用。窄頻寬確保發射的光子對於驅動光合作用具有高效率，而光合作用在紅光區域有峰值吸收。
4.2 電流-電壓 (I-V) 特性
典型的 I-V 曲線說明了順向電流與順向電壓之間的關係。在標稱 700 mA 驅動電流下，電壓約為 2.15V。曲線顯示了預期的指數關係，操作區域的斜率反映了二極體的動態電阻，這對於驅動器設計（特別是在恆流配置中）非常重要。
5. 機械與封裝資訊
5.1 機械尺寸
封裝遵循標準 3535 尺寸，長寬為 3.5 mm x 3.5 mm。總高度約為 1.6 mm。封裝採用陶瓷基板，提供優異的導熱性，有助於有效地將熱量從 LED 接面散發出去。透鏡是封裝的組成部分，規格書明確警告在處理過程中不要對其施加外力，否則可能導致元件故障。
5.2 焊墊配置與極性
元件有三個電氣焊墊：焊墊 1 指定為陽極 (+)，焊墊 2 為陰極 (-)，中央的 'P' 焊墊是散熱墊。必須特別注意，散熱墊與陽極和陰極是電氣隔離的。這種隔離允許直接將散熱墊連接到散熱器或 PCB 銅箔進行冷卻，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. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊焊接曲線
此元件設計用於標準表面黏著技術 (SMT) 製程，使用無鉛焊料。提供了詳細的迴焊曲線：以 2-3°C/秒的速率從 25°C 預熱至 150°C，在 150°C 至 200°C 之間保持 60-120 秒，然後升溫至不超過 260°C 的峰值溫度。高於液相線溫度 (217°C) 的時間應為 60-90 秒，在峰值溫度 ±5°C 內的時間應為 20-40 秒。最大降溫速率為 3-5°C/秒。
6.2 關鍵組裝注意事項
此元件的濕度敏感等級 (MSL) 為 1，這意味著在 ≤30°C / 85% 相對濕度的條件下，其車間壽命是無限的，如果儲存得當，使用前無需烘烤。然而，強烈建議迴焊焊接次數不超過兩次，以避免對封裝和內部連接造成熱應力。焊接後，印刷電路板 (PCB) 不應彎曲，因為機械應力可能導致焊點或陶瓷封裝本身破裂。
7. 包裝與訂購資訊
產品透過一個全面的料號來識別，該料號編碼了其關鍵特性。提供了一個訂購代碼範例：HPND3535CZ0112-NDR55651K0X24700-4H(EU)。此代碼指定了系列、深紅光顏色 (NDR)、輻射功率分檔、波長分檔 (D5/D6)、順向電壓分檔 (U1/U2)、驅動電流 (700mA) 以及符合性標記 (EU)。設計師必須使用完整的訂購代碼，以確保收到其應用所需的確切性能分檔組合。
8. 應用建議
8.1 主要應用場景
園藝照明：這是主要應用。660nm 深紅光對於光合作用過程至關重要，特別是驅動光系統 II 反應。它用於溫室補光、垂直農場和植物生長箱，以加速生長、控制開花並提高產量。
裝飾與娛樂照明：純淨、飽和的紅色適合建築重點照明、舞台照明以及需要特定色點的娛樂場所。
信號與標誌照明：可用於狀態指示燈、出口標誌或其他需要高亮度、可靠紅光光源的應用。
8.2 設計考量
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。電氣隔離的散熱墊必須連接到 PCB 上足夠大的銅箔區域，或使用導熱但電氣絕緣的材料連接到專用散熱器。冷卻不足將導致光輸出降低、光衰加速，並可能導致過早失效。
驅動電流：雖然額定電流為 700 mA，但在較低電流下操作可以顯著提高效率（每瓦流明數或 μmol/J）和壽命。驅動器應為恆流型，並與所用 LED 的順向電壓分檔相匹配，以確保穩定且一致的性能。
光學設計：120 度的視角提供了廣泛的覆蓋範圍。對於需要更聚焦光束的應用，可以使用二次光學元件，如反射器或透鏡。
9. 技術比較與差異化
HPND3535CZ0112 (EU) 系列透過幾個關鍵特性在高功率 LED 市場中脫穎而出。與塑膠封裝相比，使用陶瓷封裝提供了卓越的熱性能和長期可靠性，特別是在園藝照明常見的高驅動條件下。高達 71% 的輻射效率意味著更少的能量以熱量形式浪費，從而允許更緊湊的燈具設計。在標準 700mA 驅動電流下，高 PPF (5.83 μmol/s) 與精確的 660nm 波長目標相結合，使其特別針對光合作用效率進行了優化，在專用的植物生長燈應用中，其性能通常優於寬光譜或效率較低的紅光 LED。
10. 常見問題 (FAQ)
問：輻射通量 (mW) 和光合作用光子通量 (PPF) 有什麼區別？
答：輻射通量測量以瓦特為單位發射的總光功率。PPF 測量每秒發射的光合作用有效光子（在 400-700 nm 範圍內）數量，單位為微摩爾每秒 (μmol/s)。PPF 是植物生長的相關指標，而輻射通量描述的是總光功率。
問：我可以用恆壓源驅動這個 LED 嗎？
答：不行。LED 是電流驅動元件。其順向電壓具有負溫度係數，並且每個單元之間存在差異（如分檔所示）。恆壓源可能導致熱失控並損壞 LED。請務必使用恆流驅動器。
問：為什麼散熱墊是電氣隔離的？
答：電氣隔離允許將散熱墊直接焊接到 PCB 上的大面積銅箔上，以實現最大散熱效果，而不會在陽極和陰極之間造成電氣短路。這簡化了熱設計並提高了冷卻效率。
問：與其他紅光相比，660nm 波長對植物有什麼好處？
答：葉綠素在光譜的紅光和藍光區域有吸收峰值。660nm 波長與葉綠素 a 和 b 的一個主要吸收峰非常吻合，使其對於驅動光合作用的光反應非常高效，並影響光敏色素介導的過程，如開花。
11. 實際應用案例分析
情境：為垂直農場的葉菜類設計補光模組。
一位照明工程師正在設計一個窄型 LED 燈條，安裝在種植生菜的垂直農場層架之間。目標是在有限的空間內提供強烈、節能的光照，以最大化生長速度。
設計選擇：工程師選擇了 HPND3535CZ0112 (EU) 系列，因為其高 PPF 輸出和 660nm 波長，非常適合促進葉菜生長。他們選擇了來自較高輻射功率分檔 (S3, 1100-1200mW) 的元件，以最大化光強度。將這些 LED 密集排列在鋁基板 (MCPCB) 上，以有效管理來自 700mA 驅動電流的熱負載。寬廣的 120 度光束角確保了植物冠層上的均勻光分佈，無需額外的光學元件，使模組保持纖薄。驅動器選擇為恆流型，能夠提供所需的電流，同時接受農場電力系統的輸入電壓範圍。結果是一個緊湊、高輸出的燈條，能有效地將光子輸送到光合作用最需要的地方。
12. 技術原理介紹
發光二極體 (LED) 是一種當電流通過時會發光的半導體元件。這種現象稱為電致發光，發生在電子與元件內的電洞復合時，以光子的形式釋放能量。光的顏色（其波長）由所用半導體材料的能帶隙決定。對於像 HPND3535CZ0112 這樣的深紅光 LED，通常使用磷化鋁鎵銦 (AlGaInP) 等材料來實現 660nm 的發射。陶瓷封裝既作為保護外殼，也作為關鍵的熱路徑，將熱量從微小的半導體晶片（接面）傳導到外部環境，從而維持性能和可靠性。
13. 技術趨勢與發展
園藝照明領域正在推動 LED 技術的重大進步。趨勢正朝著更高的光子效率 (μmol/J) 發展，以降低每單位植物生長的電力成本。同時，重點也在於開發具有特定光譜輸出的 LED，超越簡單的深紅光和藍光，包括遠紅光 (730nm) 以影響植物形態和開花，以及紫外線波長用於病蟲害控制。改進的封裝設計持續降低熱阻，允許更高的驅動電流和單一發光體更大的光輸出。此外，將多個單色晶片（例如紅光、藍光、遠紅光）整合到單一封裝中，以創建客製化光譜，是一個積極發展的領域，為照明設計師提供了前所未有的控制能力，以針對不同作物和生長階段調配光譜配方。
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。 |