SMD PLCC-2 中功率綠色發光二極體 G67-12S 規格書 - 60mA - 3.2V - 120° 視角 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

G67-12S 是一款採用 PLCC-2 封裝形式的表面黏著元件（SMD）發光二極體。它被歸類為中功率 LED，旨在效能與能耗之間取得平衡。其主要發光顏色為綠色，採用 InGaN 晶片技術與水透明樹脂封裝。此組合提供了寬廣的視角，使其適用於需要廣泛光線分佈的應用。

此 LED 的核心優勢包括其高光效，意味著在消耗的電功率下能提供良好的光輸出，以及其緊湊的外形尺寸，便於整合到現代空間受限的照明設計中。其符合無鉛與 RoHS 指令，確保滿足當代電子元件的環境與安全標準。

此元件的目標市場涵蓋各種需要可靠、高效綠色照明的應用。其特性使其成為設計師的多功能選擇。

2. 技術參數深入解析

2.1 絕對最大額定值

為防止永久性損壞，不得在超出這些限制的條件下操作元件。絕對最大額定值是在焊接點溫度（T_焊接）為 25°C 時指定的。

• 順向電流（I_F）：60 mA（連續）
• 峰值順向電流（I_FP）：100 mA（允許在佔空比 1/10 且脈衝寬度 10ms 下）
• 功率消耗（P_d）：230 mW
• 操作溫度（T_opr）：-40°C 至 +85°C
• 儲存溫度（T_stg）：-40°C 至 +100°C
• 靜電放電（ESD）人體模型（HBM）：2000 V。此元件對 ESD 敏感，需要適當的處理程序。
• 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。
• 最高接面溫度（T_j）：115 °C
• 焊接溫度：對於迴流焊接，規定最高峰值溫度為 260°C，最長 10 秒。對於手工焊接，每引腳的烙鐵頭溫度限制為 350°C，最長 3 秒。

2.2 電光特性

這些關鍵效能參數是在標準測試條件下測量的（T_焊接= 25°C，I_F= 60 mA）。

• 光通量（I_v）：13.0 流明（最小值），18.0 流明（最大值）。典型值落在此範圍內。適用 ±11% 的容差。
• 順向電壓（V_F）：2.9 V（最小值），3.4 V（最大值）。典型值約在中點附近。適用 ±0.1V 的容差。
• 視角（2θ_1/2）：120 度（典型值）。此定義了發光強度至少為峰值強度一半的角度範圍。

3. 分級系統說明

為確保生產一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。G67-12S 採用多代碼分級系統，作為其完整產品編號的一部分（例如，G2C-D1525L4L82934Z6/2T）。

3.1 光通量分級

根據 I_F=60mA 時的最小與最大光通量進行分級。分級代碼（例如，L4，L5）是產品編號的一部分。

• L4：13.0 流明 至 14.0 流明
• L5：14.0 流明 至 15.0 流明
• L6：15.0 流明 至 16.0 流明
• L7：16.0 流明 至 17.0 流明
• L8：17.0 流明 至 18.0 流明

3.2 順向電壓分級

根據 I_F=60mA 時的順向電壓範圍進行分級。

• 36：2.9 V 至 3.0 V
• 37：3.0 V 至 3.1 V
• 38：3.1 V 至 3.2 V
• 39：3.2 V 至 3.3 V
• 40：3.3 V 至 3.4 V

3.3 主波長分級

定義主要顏色（綠色）的波長。

• G51：515 nm 至 520 nm
• G52：520 nm 至 525 nm

主波長/峰值波長的測量容差為 ±1 nm。

4. 效能曲線分析

4.1 光譜分佈

提供的光譜圖顯示了在綠色區域（約 515-535 nm）的特徵窄頻發射峰值，這是基於 InGaN 的綠色 LED 的典型特徵。此曲線讓設計師能夠了解其色純度以及在對特定波長敏感的系統中的潛在應用。

4.2 順向電壓 vs. 接面溫度

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。這對於恆流驅動器是關鍵考量，因為固定電壓供應在高溫下可能導致電流增加。

4.3 相對輻射功率 vs. 順向電流

圖 2 顯示了光輸出（輻射功率）與驅動電流之間的關係。輸出是次線性的，隨電流增加而增加，但在較高電流（接近 60-70 mA）時有飽和的趨勢。這凸顯了在建議電流範圍內操作以獲得最佳光效與壽命的重要性。

4.4 相對光通量 vs. 接面溫度

圖 3 展示了熱淬滅效應。光輸出隨著接面溫度升高而降低。在 T_j= 115°C 時，輸出約為其在 25°C 時值的 80%。因此，有效的散熱對於維持亮度至關重要。

4.5 順向電流 vs. 順向電壓（IV 曲線）

圖 4 展示了 LED 在 25°C 時的經典二極體 IV 特性。曲線顯示了指數關係，元件約在 2.9V 開啟，並在額定 60mA 電流下於 3.0-3.4V 範圍內工作。

4.6 最大驅動電流 vs. 焊接溫度

圖 5 提供了降額指引。它顯示了最大允許順向電流隨著焊接點溫度升高而降低。此圖對於設計在較高環境溫度下運作的系統至關重要，確保不超過接面溫度限制。

4.7 輻射模式圖

圖 6 是一個極座標圖，描繪了光強度的空間分佈。該圖確認了寬廣的 120° 視角，顯示出接近朗伯（餘弦）的分佈，這是具有圓頂形樹脂的 PLCC 封裝的典型特徵，可在廣闊區域提供均勻照明。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

PLCC-2 封裝具有標準外形尺寸。尺寸圖標示了關鍵尺寸，包括本體長度、寬度和高度，以及焊盤間距和尺寸。所有未指定的公差為 ±0.15 mm。陰極通常由封裝上的標記或焊盤圖來識別。

6. 焊接與組裝指南

規格書指定了兩種焊接方法：

• 迴流焊接：最高峰值溫度 260°C，最長 10 秒。
• 手工焊接：每引腳烙鐵頭溫度 350°C，最長 3 秒。

遵守這些溫度曲線至關重要，以防止對 LED 晶片、接合線或塑膠封裝造成熱損壞。該元件對靜電放電（ESD）敏感，因此必須採用適當的 ESD 安全處理和工作站操作規範。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 防潮包裝

LED 以防潮包裝供應，以防止環境濕氣損壞，這對於在迴流焊接（爆米花效應）期間對濕氣誘導應力敏感的元件至關重要。包裝包括載帶、捲盤、乾燥劑和密封的鋁箔防潮袋。

7.2 捲盤與載帶尺寸

提供了捲盤和載帶的詳細圖紙。標準裝載數量為每捲 4000 顆。載帶具有設計用於在運輸和自動化組裝過程中牢固固定 PLCC-2 封裝的口袋。

7.3 標籤說明

捲盤標籤包含多個代碼：CPN（客戶零件編號）、P/N（產品編號）、QTY（數量）、CAT（發光強度等級/分級）、HUE（主波長等級/分級）、REF（順向電壓等級/分級）和 LOT No（批號，用於追溯）。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 裝飾與娛樂照明：憑藉其鮮豔的綠色和寬廣角度，非常適合標誌、建築重點照明和舞台照明。
• 農業照明：可用於專業的園藝照明系統，其中植物研究或補充照明需要特定的綠色波長。
• 通用指示燈與背光：適用於狀態指示燈、面板背光和需要明亮、高效綠色光源的消費電子產品。

8.2 設計考量

• 限流：如使用注意事項所述，外部限流電阻或恆流驅動器是絕對必要的，以防止過電流損壞。
• 熱管理：考慮到 50 °C/W 的熱阻以及光輸出對溫度的敏感性，建議在高功率或高環境溫度操作下，採用具有足夠散熱設計的 PCB 佈局，並在必要時使用散熱器。
• 光學設計：120° 視角簡化了需要漫射光的應用的二次光學設計。對於聚焦光束，可能需要額外的透鏡。

9. 可靠性測試

規格書列出了一系列全面的可靠性測試，這些測試在 90% 置信水平和 10% 批允許不良率（LTPD）下進行。測試包括：

• 迴流焊接耐受性
• 熱衝擊（-10°C ↔ +100°C）
• 溫度循環（-40°C ↔ +100°C）
• 高溫/高濕儲存（85°C/85% RH）
• 高溫/高濕操作（85°C/85% RH，30mA）
• 高/低溫儲存與操作壽命測試

這些測試驗證了 LED 在各種環境和操作應力下的穩健性，確保在實際應用中的長期效能。

10. 技術比較與差異化

作為 PLCC-2 封裝的中功率綠色 LED，G67-12S 佔據了一個特定的利基市場。與低功率指示燈 LED 相比，它提供了顯著更高的光通量（13-18 流明 vs. 通常 <5 流明）。與高功率 LED 相比，它在較低電流下工作，需要較不複雜的熱管理，簡化了驅動器設計。其主要優勢是在標準 SMD 組裝製程中，提供了亮度、效率和易用性的良好平衡。寬廣的 120° 視角是與窄光束 LED 的關鍵區別，使其更適合區域照明而非聚光照明。

11. 常見問題（基於技術參數）

問：我應該使用多大的驅動電流？

答：額定連續順向電流為 60 mA。建議使用設定為 60 mA 的恆流驅動器以獲得最佳效能和壽命。未參考溫度降額曲線前，請勿超過此值。

問：為什麼順向電壓範圍如此重要？

答：V_F分級（例如，38 代表 3.1-3.2V）確保了多個 LED 並聯時的一致性。匹配 V_F分級有助於實現均勻的電流分配和亮度。

問：如何解讀光通量分級代碼（例如，L4）？

答：分級代碼指定了該特定組 LED 保證的最小和最大光輸出。選擇較高的分級（例如，L8）保證更高的亮度，但可能影響成本和供貨情況。

問：我可以用 3.3V 的電源電壓驅動這個 LED 嗎？

答：有可能，但不建議。順向電壓可能高達 3.4V。3.3V 的電源可能無法完全開啟所有單元，特別是那些在較高 V_F分級的單元。始終使用為 LED 的 V_F range.

設計的限流電路。

12. 設計與使用案例研究

情境：設計裝飾性 LED 燈條。

一位設計師希望為建築間接照明創建一條柔性 LED 燈條。他們選擇 G67-12S 是因為其綠色、寬視角（能均勻洗牆）以及中功率額定值（與高功率 LED 相比簡化了電源設計）。實施：

LED 在燈條上每 50mm 放置一顆。它們以 3 顆 LED 串聯加一個限流電阻為一組進行設計，適用於 12V DC 輸入。電阻值根據典型順向電壓（例如，3.2V x 3 = 9.6V）和所需的 60mA 電流計算：R = (12V - 9.6V) / 0.060A = 40 歐姆。PCB 包含足夠的銅面積以利散熱。寬視角消除了對二次擴散器的需求，降低了成本和複雜性。防潮捲盤包裝確保元件到貨後無需烘烤即可進行自動化組裝。

13. 工作原理

G67-12S 是一種半導體光源。其核心是由氮化銦鎵（InGaN）材料製成的晶片。當施加超過二極體開啟閾值（約 2.9V）的順向電壓時，電子和電洞在半導體的主動區域內復合，以光子的形式釋放能量。InGaN 合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長——在本例中為綠色（515-525 nm）。水透明環氧樹脂封裝劑保護晶片，作為透鏡將光輸出塑造成寬光束，並且可能包含螢光粉或其他材料，但對於單色綠色 LED，它通常是純透明的。

14. 技術趨勢

以 G67-12S 等元件為代表的中功率 LED 領域持續發展。整體產業趨勢包括：光效提升：

晶片設計、磊晶和封裝取光效率的持續改進，導致每瓦流明數（lm/W）更高，在相同光輸出下降低能耗。色彩一致性改善：

更嚴格的波長和光通量分級容差正成為標準，使得在多 LED 系統中無需手動分選即可實現更好的色彩匹配。可靠性增強：

封裝材料（例如，高溫矽膠）和晶片貼裝技術的進步，正在推動最高接面溫度更高，並延長操作壽命。微型化：