SMD 中功率 LED 67-22ST 資料手冊 - PLCC-2 封裝 - 2.0x1.6x0.7mm - 1.8-2.7V - 150mA - 遠紅光 (720-750nm) - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明一款採用PLCC-2封裝的表面黏著元件（SMD）中功率LED的技術規格。該元件使用AlGaInP晶片技術，發射遠紅光譜。其設計適用於需要高效、緊湊光源且具備廣視角的應用。

1.1 核心特點與優勢

The primary advantages of this LED include its high efficacy and middle power consumption profile, making it suitable for a balance between performance and thermal management. The package offers a wide viewing angle of 120 degrees, ensuring broad light distribution. It is constructed with environmentally friendly materials, being Pb-free, compliant with RoHS, EU REACH, and halogen-free standards (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). The product also follows ANSI binning standards for consistent performance categorization.

1.2 目標應用與市場

此LED專為能受益於遠紅外波長的特定照明應用而設計。其主要應用場景包括裝飾與娛樂照明，以實現特定的色彩效果。一個重要的應用領域是農業照明，特別是園藝照明，因為遠紅外光（720-750奈米）在植物光形態建成中扮演關鍵角色，影響種子發芽、莖部伸長和開花等過程。它也適用於其特定光譜輸出可發揮作用的一般照明用途。

2. 技術規格與深入解讀

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致器件永久損壞的極限條件。它們是在焊接點溫度（T_焊接) 為 25°C。

• 順向電流 (I_F): 150 mA - 為確保可靠運作所建議的最大連續直流電流。
• 峰值順向電流 (I_FP): 300 mA - 僅適用於佔空比為1/10、脈衝寬度為10ms的脈衝條件。即使短暫超過連續電流額定值，也可能導致LED性能下降。
• 功率消耗 (P_d): 405 mW - 封裝可消耗的最大功率，根據 V_F * I_F 與熱限制計算得出。
• 工作溫度 (T_opr): -40°C 至 +85°C - 正常運作時的環境溫度範圍。
• Storage Temperature (T_stg): -40°C 至 +100°C。
• 熱阻 (R_{th J-S}): 50 °C/W - 此關鍵參數定義了半導體接面至焊接點每消耗一瓦功率所產生的溫升。數值越低，表示晶片的散熱效能越好。
• Junction Temperature (T_j): 115 °C - 半導體接面本身所允許的最高溫度。
• Soldering Temperature: 該裝置可承受260°C迴流焊接10秒或350°C手工焊接3秒。其對靜電放電（ESD）敏感，需遵循適當的操作程序。

2.2 電光特性

這些是在T_焊接 = 25°C與I_F = 150mA，除非另有說明。

• 輻射功率 (Φ_e): 80 至 160 mW - 發射的總輻射通量（光功率）。公差為 ±11%。
• 順向電壓 (V_F): 1.8 至 2.7 V - 在指定電流下，LED 兩端的電壓降。公差為 ±0.1V。較低的 V_F 在特定電流下通常表示更高的電氣效率。
• 視角 (2θ_1/2): 120度 - 發光強度為最大強度（軸上）一半時的全角。
• 逆向電流 (I_R): 10 µA (最大值) 於 V_R = 5V - LED 並非設計用於逆向偏壓；此參數表示漏電流。

3. 分級系統說明

產品經過分選以確保一致性。設計師必須根據其應用需求選擇合適的分選等級。

3.1 Radiometric Power Binning

Binned at I_F=150mA。代碼 C1 至 C4 代表遞增的輸出功率範圍（例如，C1：80-100mW，C4：140-160mW）。±11% 的公差適用於每個分檔內。

3.2 順向電壓分檔

Binned at I_F=150mA。代碼 25 至 33 代表以 0.1V 為間隔的電壓範圍，從 1.8-1.9V（分檔 25）到 2.6-2.7V（分檔 33）。適用 ±0.1V 的公差。從緊密的電壓分檔中選擇 LED 可以簡化多 LED 陣列的驅動器設計。

3.3 峰值波長分檔

Binned at I_F=150mA。這定義了其光譜輸出：

• FA3: 720 - 730 nm
• FA4: 730 - 740 nm
• FA5: 740 - 750 nm

主導/峰值波長量測公差為±1nm。這種精確的分檔對於如園藝等應用至關重要，在該領域中特定的光子波長會觸發植物不同的反應。

4. Performance Curve Analysis

4.1 光譜分佈

所提供的頻譜圖顯示了AlGaInP遠紅光LED的典型發射曲線。峰值位於分選範圍內（720-750nm），具有該半導體材料特有的相對較窄的光譜帶寬（半高全寬 - FWHM），確保了色彩純度。

4.2 順向電壓 vs. 接面溫度 (圖1)

此曲線顯示順向電壓 (V_F) 具有負溫度係數。當接面溫度 (T_j) 從 25°C 上升至 115°C 時，V_F 降低。這是半導體二極體的基本特性。對於恆流驅動器來說，這不是主要問題，但在熱設計以及感測 V 的電路中必須予以考慮。_F 作為 T 的代理_j.

4.3 相對輻射功率 vs. 順向電流 (圖2)

光學輸出與電流呈次線性關係。雖然輸出會隨電流增加而增加，但由於熱量增加和效率下降，在高電流下效能 (mW/mA) 通常會降低。在遠低於最大電流（例如，100mA 而非 150mA）下運作，可以提高效能和壽命。

4.4 相對發光強度 vs. 接面溫度（圖3）

此圖展示了熱淬滅現象。當T_j 升高時，輻射輸出會下降。透過有效的熱管理（例如使用具備良好熱導孔的PCB與散熱器）來維持較低的接面溫度，對於保持穩定的光輸出與長使用壽命至關重要。

4.5 順向電流 vs. 順向電壓 (圖4)

這是二極體的經典 I-V 曲線，呈現指數關係。曲線會隨溫度偏移（如圖1所示）。本圖表數據條件為 T_S=25°C。

4.6 最大驅動電流 vs. 焊接溫度 (圖5)

此降額曲線對可靠性至關重要。它顯示，若焊接點（進而接面）的溫度升高，則必須降低最大允許正向電流。例如，若焊接點達到100°C，最大連續電流將顯著低於150mA。此圖表基於給定的R_{th J-S} 為50°C/W。

4.7 輻射圖 (圖6)

極座標圖可視化了120度的視角，顯示從0°（軸上）到90°不同角度的相對強度。該圖案呈現朗伯或近朗伯分佈，這在採用透明樹脂圓頂的此類封裝型號中很常見。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

PLCC-2 封裝的標稱尺寸為 2.0mm (長) x 1.6mm (寬) x 0.7mm (高)。尺寸圖標示了關鍵特徵，包括陽極與陰極焊墊位置、透鏡以及機械公差（除非另有說明，通常為 ±0.1mm）。晶片安裝於反射杯內。

5.2 極性辨識

該封裝具有標記的陰極（通常以陰極焊墊上的綠色色調、缺口或封裝該側的倒角表示）。組裝時正確的極性至關重要，以防止損壞。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊參數

此元件在迴焊過程中可承受的最高條件為260°C持續10秒。遵循一個能充分預熱以減少熱衝擊、達到焊料迴流所需峰值溫度並以可控速率冷卻的溫度曲線至關重要。具體的液相線以上時間應根據焊膏製造商的規格進行控制。

6.2 手工焊接

若需進行手工焊接，烙鐵頭溫度不得超過350°C，且每個焊盤的接觸時間應限制在3秒內。請使用尖頭低功率烙鐵（例如30W）。將熱量施加於PCB焊盤，而非直接接觸LED本體，然後再引入焊錫。

6.3 儲存與操作

元件對濕氣敏感（防潮包裝隱含MSL等級）。若保護袋被打開或超過暴露時間限制，需在回流焊前進行烘烤，以防「爆米花」損壞。操作時務必遵守靜電防護措施。

7. 封裝與訂購資訊

7.1 捲帶與載帶規格

LED 以壓紋載帶包裝，並捲繞於捲盤上供應。捲盤尺寸、凹槽間距（節距）及載帶寬度均依照標準 SMD 貼片設備相容性設計。每捲盤包含 4000 顆元件。

7.2 防潮包裝

捲盤密封於內含乾燥劑的鋁製防潮袋中，以維持乾燥環境並符合濕度敏感等級(MSL)要求。

7.3 標籤說明

捲盤標籤包含關鍵資訊：客戶產品編號(CPN)、產品編號(P/N)、包裝數量(QTY)，以及發光強度等級(CAT)、主波長等級(HUE)、順向電壓等級(REF)的特定分檔代碼，連同批號(LOT No)。

8. 應用建議與設計考量

8.1 熱管理

給定 R_{th J-S} 為 50°C/W，要確保在全電流下可靠運作，有效的散熱設計是不可妥協的。請使用具有專用散熱焊盤的 PCB，該焊盤需連接到 LED 的熱路徑（通常是陰極焊盤），並利用熱通孔將熱量傳導至內部接地層或外部散熱器。必須使用降額曲線（圖 5）來確定針對您特定電路板熱阻的最大安全工作電流。

8.2 電氣驅動

務必使用恆流源驅動 LED，而非恆壓源。這可確保穩定的光輸出，並保護 LED 免於熱失控。驅動器的額定值應符合所選分檔（1.8-2.7V）在期望工作電流下的順向電壓範圍。考慮實施脈衝寬度調變（PWM）進行調光，以避免類比（降低電流）調光可能產生的色偏。

8.3 光學整合

若需要更集中的光束，其120度的寬廣視角可能需要二次光學元件（透鏡、反射器）。其水透明樹脂封裝能實現高光萃取效率。在園藝應用中，需確保燈具設計能在目標區域提供均勻的遠紅外光子通量，通常需與其他波長（例如深紅光660nm、藍光）結合使用。

9. 可靠度與品質保證

資料表中列出了一系列在90%信心水準與10%批容許不良率(LTPD)下執行的完整可靠度測試。測試項目包括：

• 耐銲熱性 (260°C/10秒, 3次)
• 溫度循環測試 (-40°C 至 +100°C)
• 高溫高濕壽命測試 (85°C/85% RH, 1000小時)
• 高/低溫儲存與操作壽命測試
• 脈衝與熱衝擊測試

這些測試驗證了封裝結構、焊線以及半導體完整性在各種環境應力下的穩健性。

10. Technical Principles and Trends

10.1 工作原理

此LED基於磷化鋁鎵銦（AlGaInP）半導體。當施加正向電壓時，電子和電洞在主動區複合，以光子的形式釋放能量。AlGaInP合金的特定能隙能量決定了發射波長，在本例中為720-750nm的遠紅光範圍。PLCC-2封裝提供了環境保護、用於取光的主透鏡以及熱傳導路徑。

10.2 產業背景與趨勢

像這樣的中功率LED，填補了低功率指示燈LED與高功率照明LED之間的市場空缺。它們在成本、光效（lm/W或mW/W）以及散熱管理的簡易性之間提供了良好的平衡。隨著可控環境農業（CEA）和園藝照明的擴展，對遠紅光LED的需求顯著增長，這些應用使用特定的光譜配方來優化植物生長、產量和品質。研究持續致力於提升AlGaInP LED的外部量子效率（EQE）和可靠性，特別是在管理效率衰減以及維持高溫下的性能方面。