紅外線LED 735nm規格書 - 尺寸2.8x3.5x0.65mm - 電壓2.2V - 功率0.4W

1. 產品概述

本文件詳述一款採用PLCC-2表面黏著封裝之紅外線發光二極體（LED）的技術規格。此元件專為需要近紅外線輻射的應用而設計，特別是在受控的農業與園藝環境中。

1.1 產品定位與核心優勢

本LED定位為可靠的735nm紅外線光源，此波長常應用於植物生理學研究與生長刺激。其核心優勢源於緊湊的PLCC-2封裝，提供120度的寬廣視角，相容於標準SMT組裝製程，且符合RoHS環保標準。濕氣敏感等級為3級，表示需遵守標準的防潮處理措施。

1.2 目標市場

主要目標市場包括專業園藝（例如花卉生產、組織培養實驗室、垂直農場/植物工廠），以及需要紅外線發射器進行感測或訊號傳輸的通用電子領域。

2. 深度技術參數分析

電氣與光學特性定義了此元件的操作範圍與性能期望。

2.1 光度與輻射度特性

在順向電流（I_F）為150mA、接面溫度（T_s）為25°C的條件下，關鍵參數如下：

• 峰值波長（λ_p）：735nm（典型值），範圍為730nm至740nm。這使其發光位於近紅外線光譜內。
• 總輻射通量（Φ_e）：112mW（典型值），範圍為90mW至140mW。此數值量測總光功率輸出。
• 視角（2θ_1/2）：120度（典型值），提供適合區域照明的廣闊發光模式。

2.2 電氣特性

• 順向電壓（V_F）：在I_F=150mA時為2.2V（典型值），範圍為1.8V至2.6V。此參數對於驅動電路設計至關重要。
• 逆向電流（I_R）：在逆向電壓（V_R）為5V時小於10µA，顯示其二極體結構完整性良好。

2.3 熱性能與可靠度特性

• 熱阻（R_θJ-S）：自接面至焊點為15°C/W（典型值）。此數值對於防止過熱的熱管理至關重要。
• 絕對最大額定值：定義了可能導致永久損壞的極限值。
  • 功率消耗（P_D）：0.4W
  • 連續順向電流（I_F）：150mA
  • 峰值順向電流（I_FP）：200mA（佔空比1/10，脈衝寬度0.1ms條件下）
  • 逆向電壓（V_R）：5V
  • 靜電放電人體模型：2000V（良率超過90%，但仍建議在操作時採取防護措施）
  • 操作溫度（T_OPR）：-40°C至+85°C
  • 儲存溫度（T_STG）：-40°C至+100°C
  • 最高接面溫度（T_J）：115°C

3. 分級制度說明

雖然文件中未明確提供正式的分級代碼，但產品參數保證在指定的最小值、典型值與最大值範圍內。這構成了一種隱含的電氣與光學分級系統。受此變異影響的關鍵參數包括順向電壓（V_F）、峰值波長（λ_p）以及總輻射通量（Φ_e）。設計者應考量這些公差：V_F為±0.1V，λ_p為±2nm，Φ_e為±10%。對於需要高度一致性的應用，可能需對個別元件進行挑選或測試。

4. 性能曲線分析

典型特性曲線有助於了解元件在不同條件下的行為。

4.1 順向電壓 vs. 順向電流（V-I曲線）

曲線顯示典型的二極體非線性關係。順向電壓隨電流增加而上升，低電流時約為1.65V，在最大額定150mA時接近1.9V。此曲線對於決定LED工作時的壓降至關重要。

4.2 相對輻射功率 vs. 順向電流

此圖表明光學輸出與電流在達到最大額定值前大致呈線性關係。然而，在較高電流下，由於接面溫度升高，效率可能下降。

4.3 相對輻射功率 vs. 焊點溫度

輸出功率隨著焊點溫度（T_s）升高而降低。此熱淬滅效應是LED的基本特性，凸顯了有效散熱對於維持穩定光輸出的重要性。

4.4 順向電流 vs. 焊點溫度

此曲線說明了隨環境溫度升高，允許順向電流降額的程度。為使接面溫度維持在安全限度內，在高溫環境中必須降低最大允許連續電流。

4.5 光譜分佈

光譜圖確認主峰位於約735nm處，並具有紅外線LED常見的典型半高全寬。其單色性足以用於針對植物中特定光受體反應的應用。

5. 機械與封裝資訊

5.1 實體尺寸

元件採用PLCC-2（塑膠引線晶片載體）封裝。關鍵尺寸如下（單位均為毫米，公差±0.2mm，除非另有註明）：

• 總長度：3.5 mm
• 總寬度：2.8 mm
• 總高度：0.65 mm
• 引腳尺寸與焊墊間距依規格書中的詳細圖紙為準。

5.2 焊墊設計與極性辨識

底面圖顯示兩個焊墊。極性標示清楚；與陽極（+）相關的焊墊通常較大，或在元件配置圖中另有標示。正確的放置方向對於功能至關重要。

5.3 建議焊接焊盤圖案

提供建議的PCB元件配置圖（焊接圖案），以確保迴焊後可靠的焊錫圓角與機械穩定性。遵循此圖案有助於實現良好的熱連接與電氣連接。

6. 焊接與組裝指南

6.1 SMT迴焊焊接製程

本元件適用於標準無鉛迴焊焊接製程。建議採用典型迴焊溫度曲線，峰值溫度不超過260°C。液相線以上時間應根據產業標準（例如IPC/JEDEC J-STD-020）控制，以防止封裝損壞。

6.2 手工焊接與重工

若需手工焊接，請使用烙鐵頭溫度低於350°C的溫控烙鐵。接觸時間應盡量縮短（少於3秒），以避免過多熱量傳導至LED晶片。進行重工時，建議對元件進行局部加熱，而非重新加熱整個電路板。

6.3 重要注意事項

• 靜電放電防護：本元件對靜電放電敏感。在所有操作與組裝階段，請使用防靜電安全措施。
• 濕氣敏感度：作為濕氣敏感等級3級的元件，產品必須在乾燥包裝袋開啟後168小時內使用，除非已根據標準程序進行烘烤。
• 機械應力：避免對封裝的透鏡或本體施加直接的機械力。
• 清潔：若需在焊接後進行清潔，請使用相容且不會損壞塑膠封裝或透鏡的溶劑。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 標準包裝

產品以載帶與捲盤形式供應，適用於自動貼片組裝。載帶寬度、元件袋尺寸與捲盤尺寸（例如7英吋或13英吋捲盤）符合EIA標準規格，以確保與SMT設備的相容性。

7.2 防潮袋包裝

根據濕氣敏感等級3級的要求，捲盤密封於鋁箔防潮袋中，袋內附有乾燥劑與濕度指示卡，以在儲存與運輸過程中保持乾燥。

7.3 外箱

多個捲盤包裝於堅固的紙箱中運輸，以提供防物理損壞的保護。

8. 應用建議

8.1 典型應用情境

• 植物生長與園藝：735nm波長可影響植物光形態發生，當與其他光譜組合使用時，可能促進特定植物的莖幹伸長或開花。
• 生物醫學與科學儀器：用作光譜分析、粒子感測或需要非可見光照明的醫療設備中的光源。
• 通用紅外線照明：適用於夜視系統、監視攝影機或不需要可見光的接近感測器。

8.2 設計考量

• 電流驅動：使用恆流驅動器以獲得穩定的光輸出。設計驅動電路時必須考量順向電壓的變化。
• 熱管理：確保PCB有足夠的散熱設計，必要時使用散熱器，盡可能降低焊點溫度，以最大化光輸出與使用壽命。
• 光學設計：120度視角提供寬廣的覆蓋範圍。如需聚焦光束，可能需要二次光學元件（透鏡）。

9. 與相似產品技術比較

相較於採用不同封裝的通用紅外線LED（例如5mm穿孔式或更小的晶片級封裝），此PLCC-2元件在SMT組裝的易操作性、透過引腳的良好熱傳導路徑以及標準化的元件配置圖之間取得平衡。其在150mA電流下112mW的典型輻射通量，在同級封裝尺寸中具競爭力。其主要區別在於結合了特定的735nm波長、適合自動化組裝的穩固封裝，以及明確的熱性能特性。

10. 常見問題（FAQ）

10.1 此LED的主要用途為何？

此LED主要設計為發射735nm的紅外線光，使其適用於此特定波長有益的環境控制農業與通用紅外線感測/照明應用。

10.2 我可以用恆壓源驅動它嗎？

不建議。LED是電流驅動元件。簡單的應用可使用恆壓源串聯電阻驅動，但專用的恆流驅動器在維持溫度變化與元件差異間的性能一致性方面更為優異。

10.3 熱管理有多重要？

非常重要。過高的接面溫度會降低光輸出效率、輕微偏移波長，並顯著縮短工作壽命。應使用提供的熱阻值（15°C/W）來計算在您的操作條件下的預期溫升。

10.4 此LED對眼睛安全嗎？

紅外線輻射對人眼不可見，但在高功率密度下仍可能造成危害。請務必遵循適用於您應用的雷射與LED安全標準，其中可能包含外殼設計或輸出功率限制。

11. 實際使用案例

11.1 案例研究：垂直農場中的補充照明

在多層垂直農耕系統中，可將此LED陣列整合於生長架中，於萵苣栽培的最後階段提供特定的遠紅光（735nm）照射處理。若時機得當，此處理可影響植物形態，並可能在無需增加可見光強度的情況下提升特定品質，從而節省能源。

11.2 案例研究：家電中的接近感測器

可將此LED與光電探測器配對，在家用電器（例如自動皂液機）中建立簡單的接近或物體偵測感測器。相較於紅光LED，其735nm波長較不易受到環境可見光的干擾，從而改善訊噪比。

12. 工作原理簡介

發光二極體是一種透過電致發光原理發光的半導體元件。當順向電壓施加於p-n接面時，電子與電洞復合，以光子的形式釋放能量。發射光的波長（顏色）取決於所用半導體材料的能隙。對於此紅外線LED，通常採用如鋁鎵砷（AlGaAs）等材料，以實現730-740nm範圍的發射。PLCC封裝容納半導體晶片，透過引腳提供電氣連接，並包含一個塑膠透鏡以塑造輸出光束。

13. LED技術發展趨勢

更廣泛的LED產業持續朝幾個與此類元件相關的方向發展：

• 效率提升：持續的研究旨在提升所有LED（包括紅外線類型）的電光轉換效率，在相同光輸出下降低能耗。
• 增強熱性能：新的封裝設計與材料正在開發中，以降低熱阻，從而在不過熱的情況下允許更高的驅動電流或更緊湊的設計。
• 精確波長控制：磊晶成長技術的進步，使得對發射波長的控制更為精準，這對於針對特定光反應的科學與專業農業應用至關重要。
• 整合與智慧系統：趨勢指向將LED與驅動器、感測器及通訊介面整合成智慧模組，用於支援物聯網的農業或工業系統。
• 永續性：越來越重視在LED封裝中使用更環保的材料，並提高可回收性。

此規格書詳述的元件符合這些持續發展的趨勢，為當前技術需求提供了一個標準化、可靠的紅外線光源。