SMD PLCC-2 LED 規格書 - 封裝尺寸 5.0x2.0x1.7mm - 最大電壓 3.4V - 功率 0.51W - 白光

1. 產品概述

本文件詳述一款採用 PLCC-2（塑膠引腳晶片載體）封裝的表面黏著元件（SMD）LED 之規格。此元件歸類為中功率 LED，旨在提供發光輸出與功耗之間的平衡。主要發光顏色為白光，提供多種相關色溫（CCT）選項，包括暖白光、中性白光與冷白光。封裝採用頂部發光設計，並以透明樹脂製成，以實現最佳的光線萃取效率。

此 LED 系列的核心優勢包括高發光效率、120 度的寬廣視角，以及符合 RoHS、REACH 與無鹵素要求等現代環保與安全標準。其緊湊的外型尺寸與可靠的性能，使其適用於廣泛的通用與裝飾性照明應用。

2. 技術參數深入解析

2.1 絕對最大額定值

元件的操作極限定義於特定條件下（焊接點溫度 25°C）。超過這些額定值可能導致永久性損壞。

• 順向電流（I_F)）：150 mA（連續）。
• 峰值順向電流（I_FP)）：300 mA，允許在佔空比 1/10、脈衝寬度 10ms 的脈衝條件下使用。
• 功率消耗（P_d)）：最大 510 mW。
• 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})）：32 °C/W（接面至焊接點）。
• 接面溫度（T_j)）：最高 115 °C。
• 焊接溫度：迴流焊建議溫度為 260°C，持續 10 秒。允許手動焊接溫度為 350°C，單一引腳接觸時間最長不超過 3 秒。

重要注意事項：本產品對靜電放電（ESD）敏感。在組裝與處理過程中必須遵循正確的 ESD 處理程序。

2.2 電氣與光學特性

關鍵性能參數是在順向電流（I_F）為 150 mA、焊接點溫度為 25°C 的條件下量測。

• 光通量（Φ）：最小值因產品型號而異，起始值為 55 流明。典型公差為 ±11%。
• 順向電壓（V_F)）：在 150mA 下，典型最小值為 2.8V，最大值為 3.4V。公差為 ±0.1V。
• 演色性指數（CRI/Ra）：所列型號保證最低為 80，公差為 ±2。
• 視角（2θ_1/2)）：120 度（典型值）。
• 逆向電流（I_R)）：在逆向電壓（V_R）為 5V 時，最大 50 µA。

3. 分級系統說明

本產品採用全面的分級系統，以確保顏色與性能的一致性。產品編號本身即編碼了關鍵的分級資訊。

3.1 產品編號解碼

零件編號結構，例如50-217ST/KK5C-H275534Z15/2T，包含數個關鍵識別碼：

• CRI 代碼：'K' 表示最低 CRI 為 80。
• CCT 代碼：'27' 表示相關色溫為 2700K（暖白光）。其他代碼包括 30（3000K）、40（4000K）、50（5000K）、57（5700K）與 65（6500K）。
• 光通量分級：'55' 表示此特定 CCT/CRI 組合的最低光通量為 55 流明。
• 順向電壓分級：'34' 表示最大順向電壓為 3.4V。
• 順向電流索引：'Z15' 指定操作順向電流為 150mA。

3.2 光通量分級

光輸出以代碼如 R2、R3 等進行分級，每個分級定義了在 150mA 下的最小/最大光通量範圍。例如，R2 分級涵蓋 55 至 60 流明。光通量的標準公差為 ±11%。

3.3 順向電壓分級

順向電壓使用從 35 到 40 的兩位數代碼進行分級。每個分級代表 0.1V 的範圍，從 2.8-2.9V（分級 35）到 3.3-3.4V（分級 40）。公差為 ±0.1V。

3.4 色度座標分級

為了精確的顏色控制，色度座標（CIE 1931 色度圖上的 x, y）在各 CCT 組別內進行嚴格分級。規格書提供了詳細的表格，列出多個子分級（例如，2700K 的 27K-A、27K-B）的座標邊界。這確保了來自同一分級的 LED 在顏色上視覺上完全相同。參考範圍定義了每個主要分級組別的目標 CCT。

4. 應用建議

4.1 典型應用場景

• 通用照明：非常適合需要平衡效率、光品質與成本的 LED 燈泡、燈管與燈板。
• 裝飾與娛樂照明：因其寬廣視角與可選的 CCT，適用於重點照明、標誌與舞台照明。
• 指示燈：可用於需要比標準 LED 更高亮度的狀態指示燈。
• 開關燈：適用於發光開關與控制面板。

4.2 設計考量

• 熱管理：由於熱阻為 32°C/W，適當的 PCB 佈局與散熱設計對於將接面溫度維持在 115°C 以下至關重要，特別是在以最大順向電流操作時。這能確保長期可靠性與穩定的光輸出。
• 電流驅動：建議使用恆流驅動器，以確保穩定的光輸出與顏色一致性。驅動器設計應確保不超過順向電流與峰值電流的絕對最大額定值。
• 光學設計：120 度視角為典型值。對於特定的光束模式，可能需要二次光學元件（透鏡、反射器）。

5. 焊接與組裝指南

5.1 迴流焊參數

本元件相容於標準紅外線或對流迴流焊製程。關鍵參數是峰值溫度 260°C，超過此溫度的時間不應超過 10 秒。建議的迴流焊溫度曲線應遵循適用於 SMD 元件的 JEDEC 或 IPC 標準。

5.2 手動焊接

若必須進行手動焊接，必須極度小心。烙鐵頭溫度應限制在 350°C，且與任何單一引腳的接觸時間不得超過 3 秒，以防止對塑膠封裝與 LED 晶片造成熱損傷。

5.3 儲存條件

為保持可焊性並防止吸濕（可能導致迴流焊時產生爆米花效應），元件應儲存在其原始的防潮袋中，並置於含有乾燥劑的受控環境中。儲存溫度範圍為 -40°C 至 +100°C。

6. 包裝與訂購資訊

標準包裝數量標示於零件編號後綴中（/2T可能指捲帶包裝）。關於具體的捲盤數量與包裝尺寸，請參閱製造商的包裝規格文件。訂購時請務必使用完整的產品編號，以確保收到正確的 CCT、CRI、光通量與電壓分級。

7. 技術比較與定位

作為 PLCC-2 封裝的中功率 LED，本產品定位於低功率指示 LED 與高功率照明 LED 之間。其主要差異化特點如下：

• 相較於低功率 LED：提供顯著更高的光通量，使其適用於照明用途，而不僅是指示用途。
• 相較於高功率 LED：通常在較低電流下操作，且封裝較為簡單，這通常帶來較低的系統成本與更簡化的驅動電路，同時仍為許多應用提供良好的效能。
• 封裝優勢：相較於 0603 或 0805 等更簡單的 SMD 封裝，PLCC-2 封裝提供了更穩定的機械結構與更好的熱傳導路徑。

8. 常見問題解答（基於技術參數）

8.1 此 LED 的實際功耗是多少？

功耗計算為順向電壓（V_F）× 順向電流（I_F）。在典型最大條件下（3.4V，150mA），功率為 0.51W，這與最大功率消耗額定值相符。實際功耗會根據 LED 的特定 V_F分級而略有不同。

8.2 如何為我的應用選擇合適的 CCT 和 CRI？

根據所需白光的色溫選擇 CCT：2700K-3000K 適用於溫暖、舒適的光線（類似白熾燈）；4000K-5000K 適用於中性白光（辦公室常見）；5700K-6500K 適用於冷色、類似日光的光線。CRI 80（最低）適用於對色彩保真度要求不嚴苛的通用照明。對於零售或博物館照明，則更適合選擇更高 CRI 的型號（若有提供）。

8.3 為何熱管理如此重要？

LED 的效能與壽命會隨著接面溫度升高而下降。超過最大接面溫度（115°C）可能導致快速失效。32°C/W 的熱阻意味著每消耗一瓦功率，接面溫度將比焊接點高 32°C。因此，透過良好的設計保持 PCB 低溫，對於性能與壽命至關重要。

9. 實務設計案例

情境：設計一個 2700K 暖白光 LED 燈泡，作為 40W 白熾燈泡的替代品，目標光通量約為 450 流明。

實作:

1. LED 選擇：選擇50-217ST/KK5C-H275534Z15/2T型號（2700K，最低 CRI 80，最低 55 流明）。
2. 數量計算：為達到 450 流明，至少需要 9 顆 LED（450 流明 / 每顆 LED 55 流明），可採用串聯、並聯或串並聯組合排列。
3. 驅動器設計：需要一個輸出 150mA 的恆流驅動器。如果 9 顆 LED 全部串聯，驅動器的輸出電壓必須能容納個別 V_F值的總和（9 * ~3.2V ≈ 28.8V）。
4. 熱設計：總功率消耗約為 9 * 0.48W = 4.32W。PCB 必須設計有足夠的銅箔面積，或附著於金屬散熱片上，以使 LED 焊接點保持足夠低溫，確保接面溫度維持在安全範圍內。
5. 光學設計：將使用擴散罩將來自多個離散光源的光線混合成均勻的光束。

10. 工作原理與技術趨勢

10.1 基本工作原理

此白光 LED 基於半導體晶片，通常由氮化銦鎵（InGaN）製成，當電流順向通過時，會發出藍光或紫外光譜的光。此主要光線接著激發封裝內部的螢光粉塗層（YAG:Ce 或類似物）。螢光粉將部分主要光下轉換為較長波長的光（黃光、紅光）。剩餘的藍光與螢光粉發出的光混合後，產生白光的視覺感知。螢光粉的特定混合比例決定了輸出的 CCT 與 CRI。

10.2 產業趨勢

此類中功率 LED 的發展受到幾個關鍵趨勢驅動：

• 效能提升（流明/瓦）：晶片設計、螢光粉技術與封裝效率的持續改進，使得相同電能輸入下能產生更高的光輸出，從而降低能耗。
• 色彩品質改善：業界持續推動更高的 CRI 值與批次間更一致的色彩表現，這得益於先進的分級系統與螢光粉配方。
• 微型化與整合:
• 標準化與成本降低：隨著產量增加，封裝與製造流程變得更標準化，從而降低成本，並在各種照明應用中得到更廣泛的採用。

此元件代表了在這個不斷演進的領域中一個成熟且優化的解決方案，為主流的照明需求提供了性能、品質與成本效益的可靠組合。