SMD 中功率深紅光 LED 67-21S 規格書 - PLCC-2 封裝 - 150mA - 405mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款採用 PLCC-2 封裝、發射深紅光之表面黏著元件（SMD）中功率 LED 的規格。該元件採用 AlGaInP 晶片技術製造，並以水透明樹脂封裝。其設計旨在滿足中功率範圍內，需要高光效、寬視角及緊湊尺寸的應用。本元件為無鉛製程，並符合 RoHS 指令。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 的主要優勢包括其高發光效率，意味著能以較低的電能消耗產生高效的光輸出。寬達 120 度的視角確保了均勻的光分佈，使其非常適合需要廣泛照明的應用。其緊湊的 PLCC-2 封裝允許高密度的 PCB 佈局。這些特點使其成為裝飾與娛樂照明、農業照明（例如植物生長補光）以及需要深紅光譜輸出之一般照明應用的理想選擇。

2. 技術參數深度解析

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極限。操作應維持在此範圍內。

• 順向電流 (I_F)F): 150 mA（連續）。
• 峰值順向電流 (I_FP)Fp): 300 mA（脈衝，工作週期 1/10，脈衝寬度 10ms）。
• 功耗 (P_d)d): 405 mW。此為接面處允許的最大功率損耗。
• 操作溫度 (T_opr)): -40°C 至 +85°C。
• 儲存溫度 (T_stg)): -40°C 至 +100°C。
• 熱阻 (R_{th J-S})): 50 °C/W（接面至焊接點）。此參數對於熱管理設計至關重要。
• 接面溫度 (T_j)j): 115 °C（最大值）。
• 焊接溫度): 迴焊：最高 260°C，最長 10 秒。手工焊接：最高 350°C，最長 3 秒。本元件對靜電放電（ESD）敏感。

2.2 電光特性

測量條件為焊接點溫度 (T_soldering) 25°C。提供典型值供參考；最小/最大值定義了保證的性能範圍。

• 輻射功率 (Φ_e)e): 80 mW（最小），180 mW（最大），於 I_FF=150mA 時。此為總光功率輸出，以毫瓦為單位。容差為 ±11%。
• 順向電壓 (V_F)F): 1.8V（最小），2.7V（最大），於 I_FF=150mA 時。典型值落在此範圍內。與分檔值的容差為 ±0.1V。
• 視角 (2θ_1/2)): 120 度（典型值），於 I_FF=150mA 時。此為發光強度降至峰值一半時的全角。
• 逆向電流 (I_R)R): 50 µA（最大值），於逆向電壓 (V_RR) 5V 時。

3. 分檔系統說明

LED 針對關鍵參數進行分檔，以確保應用設計的一致性。具體的分檔代碼是產品訂購型號的一部分。

3.1 輻射功率分檔

分檔於 I_FF=150mA。代碼 C1 至 C5 代表遞增的輸出功率範圍。

• C1: 80 - 100 mW
• C2: 100 - 120 mW
• C3: 120 - 140 mW
• C4: 140 - 160 mW
• C5: 160 - 180 mW

3.2 順向電壓分檔

分檔於 I_FF=150mA。代碼 25 至 33 代表遞增的順向電壓範圍。

• 2525
• 26: 1.8 - 1.9 V
• 2633: 1.9 - 2.0 V

... 直至

33_F: 2.6 - 2.7 V

• 3.3 峰值波長分檔分檔於 I
• F=150mA。定義深紅光發射的光譜峰值。DA2
• : 650 - 660 nmDA3

: 660 - 670 nm

DA4

: 670 - 680 nm

主/峰值波長測量容差為 ±1nm。

4. 性能曲線分析

4.1 光譜分佈_F提供的光譜曲線顯示在深紅光區域（約 650-680nm，依分檔而定）有一個窄而明確的峰值，這是 AlGaInP 半導體的特性。在其他光譜波段幾乎沒有發射，使其適合需要純紅光的應用。_j4.2 順向電壓 vs. 接面溫度_F圖 1 說明順向電壓 (V

F) 具有負溫度係數。當接面溫度 (T

j) 從 25°C 上升到 115°C 時，V

F 線性下降約 0.25V。這是恆流驅動器設計中確保溫度變化下穩定運作的關鍵考量。

4.3 相對輻射功率 vs. 順向電流_j圖 2 顯示次線性關係。輻射功率隨電流增加而增加，但在較高電流（約 100mA 以上）時開始飽和，這是由於熱效應增加和效率下降所致。與略低的電流相比，在最大額定電流（150mA）下操作可能不會產生成比例更高的輸出。

4.4 相對發光強度 vs. 接面溫度

圖 3 展示了熱淬滅效應。隨著 T

j 上升，光輸出下降。在 115°C 時的強度約為 25°C 時值的 70-80%。有效的散熱對於維持光輸出至關重要。

4.5 順向電流 vs. 順向電壓（IV 曲線）_S圖 4 呈現了 25°C 下的經典二極體 IV 特性。曲線顯示了低電流區域的指數關係，以及在 150mA 操作電流下更為線性、電阻性的行為，從中可以推斷動態電阻。_S4.6 最大驅動電流 vs. 焊接點溫度_F圖 5 為降額曲線。它表明，如果焊接點溫度 (T

soldering) 超過約 70°C，則必須降低最大允許的連續順向電流。例如，在 T

soldering=90°C 時，最大 I

F 降額至約 110mA。此圖表對於高環境溫度環境下的可靠性至關重要。

4.7 輻射圖型

圖 6（輻射圖）確認了具有 120° 視角的近朗伯發射圖型。在寬廣的中心區域強度幾乎均勻，在距機械軸 ±60 度處降至 50%。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

PLCC-2 封裝具有標準的佔位面積。關鍵尺寸（單位 mm，除非註明，容差 ±0.1mm）包括總長、寬、高，以及焊盤間距和尺寸。陰極通常由封裝上的標記或切角來識別。PCB 焊墊圖形設計應參考確切的尺寸圖。

5.2 極性識別

正確的操作需要正確的方向。規格書中的封裝圖清楚地標示了陽極和陰極焊盤。焊接時極性連接錯誤將導致 LED 無法點亮，並可能使其承受逆向偏壓。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

最大耐受條件為 260°C 持續 10 秒。建議使用峰值溫度低於 260°C 且控制液相線以上時間（TAL）的標準無鉛迴焊曲線。應考慮 PCB 上的熱質量差異，以確保所有 LED 經歷相似的熱暴露。

6.2 手工焊接

若需手工焊接，烙鐵頭溫度不應超過 350°C，且與 LED 端子的接觸時間應限制在每焊盤 3 秒或更短。使用低熱質量技術。

6.3 儲存條件

元件包裝在帶有乾燥劑的防潮阻隔袋中。一旦密封袋被打開，元件對濕氣吸收敏感（MSL 等級）。應在指定的車間壽命內使用，若超過則需根據 IPC/JEDEC 標準在迴焊前進行烘烤。長期儲存應在 -40°C 至 100°C 之間的乾燥環境中進行。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 捲帶與載帶規格

LED 以凸版載帶供應，捲繞在捲盤上。提供標準捲盤尺寸和載帶寬度。每捲常見數量包括 250、500、1000、2000、3000 和 4000 片，便於自動貼片組裝。

7.2 標籤說明

• 捲盤標籤包含關鍵資訊：產品編號（P/N），其中編碼了輻射功率（CAT）、波長（HUE）和順向電壓（REF）的特定分檔選擇；包裝數量（QTY）；以及用於追溯的批號（LOT No）。8. 應用建議
• 8.1 典型應用場景裝飾與娛樂照明
• ：建築重點照明、舞台照明以及需要深紅色的標誌。農業照明

：園藝中的補光照明，特別是針對植物對紅光和遠紅光敏感的光形態建成反應（例如，影響開花、莖伸長）。

• 一般用途：指示燈、背光以及任何需要可靠、高效紅光源的應用。_{8.2 設計考量}熱管理
• ：由於 Rth J-S_F為 50°C/W，PCB 必須作為有效的散熱器。在散熱焊盤下方和周圍使用足夠的銅面積，並考慮使用熱通孔連接到內層或金屬核心 PCB，以用於高功率或高環境溫度的應用。
• 電流驅動：** 務必使用恆流驅動器，而非恆壓源。驅動器設計應能適應 V

F 的分檔範圍及其負溫度係數。若需要，請考慮調光功能。

光學設計

• ：如果需要光束整形或聚焦，寬視角可能需要二次光學元件（透鏡、反射器）。水透明樹脂提供了良好的光提取效率。
• 9. 可靠性與測試
• 本規格書概述了以 90% 信心水準和 10% 批容許不良率（LTPD）執行的全面可靠性測試計劃。測試包括：
• 迴焊耐受性
• 熱衝擊（-10°C 至 +100°C）

溫度循環（-40°C 至 +100°C）

高溫/高濕儲存（85°C/85% RH）

在不同電流和溫度條件下的高/低溫儲存與操作壽命測試。

這些測試驗證了 LED 在典型製造和操作應力下的穩健性，確保了長期性能。

10. 技術比較與差異化

作為一款 PLCC-2 封裝的中功率深紅光 LED，其關鍵差異在於性能與尺寸的平衡。相較於低功率 LED，它提供了顯著更高的輻射通量。相較於高功率 LED，它通常具有較低的對板熱阻，並且可以在較低電流下驅動，簡化了驅動器設計。與螢光粉轉換紅光等其他技術相比，使用 AlGaInP 技術在紅光譜中提供了高效率。150mA 驅動電流、405mW 功耗和 120° 視角在此緊湊外形尺寸中的特定組合，瞄準了照明市場中的特定利基。

11. 常見問題（基於技術參數）

11.1 我應該使用多大的驅動電流？

要達到完整規格輸出，請使用 150mA 恆流。然而，為了提高壽命或降低熱負載，也可以在較低電流（例如 100-120mA）下驅動，輸出請參考相對輻射功率 vs. 電流曲線（圖 2）。切勿超過 150mA 連續電流。

11.2 如何解讀料號中的分檔代碼？

料號（例如 NDR3C-P5080C1C51827Z15/2T）編碼了特定的分檔。您必須將字母數字代碼與第 3.1、3.2 和 3.3 節中的分檔表進行交叉對照，以確定該特定可訂購項目的輻射功率、順向電壓和峰值波長的保證最小值和最大值。

11.3 為什麼 LED 變熱時光輸出會下降？_F這是由於半導體材料的固有特性，稱為熱淬滅或效率下降，如圖 3 所示。隨著溫度升高，非輻射復合增加，降低了內部量子效率。適當的散熱可最小化接面溫升，維持較高的光輸出。

11.4 我可以將多個 LED 串聯或並聯嗎？

使用恆流驅動器時，通常首選串聯連接，因為相同電流流經所有 LED。然而，順向電壓容差（分檔）會累加，需要驅動器具有足夠的順應電壓。不建議在沒有個別限流電阻或專用通道的情況下進行並聯連接，因為 VF 不匹配可能導致電流搶奪、亮度不均或故障。

12. 實務設計案例研究:

1. 情境：設計用於溫室中補充紅光的植物燈條，環境溫度最高可達 40°C。
2. 設計步驟選擇_j：選擇此深紅光 LED，因其目標光譜（例如分檔 DA3：660-670nm，與光敏色素活化相關）。_熱分析：為確保良好壽命，目標最大接面溫度 (T_{j) 為 85°C。給定 T}ambient_d=40°C，R_Fth J-S_F=50°C/W，且 P_dd ≈ V_{F * I}F（例如 2.2V * 0.15A = 0.33W）。從焊接點到接面的溫升：ΔT = P_Sd * R_jth J-S
3. = 0.33W * 50°C/W = 16.5°C。因此，焊接點溫度 (Tsoldering) 必須保持在 T_Sj - ΔT = 85°C - 16.5°C = 68.5°C 以下。_{PCB 設計}：設計 PCB，使用連接到 LED 散熱焊盤的大面積連續銅墊。使用多個熱通孔連接到內層接地層或專用散熱層，以在 T_S.
4. ambient=40°C 時保持 T_Fsoldering 低於 68.5°C。參考圖 5 以確保驅動電流對於計算出的 T
5. soldering 是可接受的。驅動器設計

：選擇能夠為每串提供 150mA 的恆流驅動器。對於 10 個串聯的 LED，驅動器的輸出電壓順應範圍必須涵蓋所選分檔中最大 V

F 的總和（例如 10 * 2.3V = 23V）加上一些餘量。

光學佈局

：考慮到 120° 視角，在燈條上適當間距 LED，以在植物冠層上實現所需的光強均勻度。

• 13. 工作原理此 LED 是一種基於磷化鋁鎵銦（AlGaInP）材料的半導體 p-n 接面二極體。當施加超過二極體導通閾值的順向電壓時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入到主動區域。這些電荷載子進行輻射復合，以光子的形式釋放能量。AlGaInP 合金的特定能隙決定了發射光的波長，在本例中為深紅光譜（650-680 nm）。水透明環氧樹脂封裝體保護半導體晶片，提供機械穩定性，並塑造光輸出圖型。
• 14. 技術趨勢像這樣的中功率 LED 代表了固態照明的一個重要趨勢，填補了低功率指示 LED 和高功率照明 LED 之間的空白。影響此領域的關鍵產業趨勢包括：
• 效率提升：持續的材料和封裝研究旨在提高每單位電能輸入（mA）的輻射功率（mW），在相同光輸出下降低能耗。
• 熱管理改進：封裝設計（例如增強型散熱焊盤）和 PCB 材料（例如絕緣金屬基板、散熱覆銅板）的進步允許更好的散熱，從而實現更高的驅動電流或在標準電流下提高可靠性。