目錄
- 1. 產品概述
- 2. 技術規格與深入分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 光電特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 光通量分級
- 3.2 順向電壓分級
- 3.3 主波長分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 光譜分佈
- 4.2 順向電壓 vs. 接面溫度
- 4.3 相對輻射功率 vs. 順向電流
- 4.4 相對光通量 vs. 接面溫度
- 4.5 順向電流 vs. 順向電壓 (IV 曲線)
- 4.6 最大驅動電流 vs. 焊接溫度
- 4.7 輻射圖案
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 6. 焊接與組裝指南
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 防潮包裝
- 7.2 標籤說明
- 7.3 捲盤與載帶尺寸
- 8. 應用建議
- 9. 可靠性測試
- 10. 使用注意事項
- 11. 技術比較與差異化
- 12. 常見問題解答（基於技術參數）
- 13. 設計與使用案例研究
- 14. 工作原理
- 15. 產業趨勢
1. 產品概述
67-21S 是一款專為通用照明應用設計的表面黏著中功率 LED。它採用 PLCC-2（塑膠引線晶片載體）封裝，提供緊湊的外形尺寸，適合自動化組裝製程。其主要發光顏色為紅色，這是透過封裝在透明樹脂中的 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）晶片材料實現的。此組合提供了 120 度的寬廣視角，使其非常適合需要廣泛光線分佈的應用。
此 LED 的主要優勢包括其高光效，這意味著在其功耗水準下能提供良好的光輸出，以及其符合環保標準，例如無鉛且符合 RoHS 規範。該封裝經過精心設計，確保在各種操作條件下的可靠性。
2. 技術規格與深入分析
2.1 絕對最大額定值
元件的操作極限是在特定條件下定義的（焊接點溫度為 25°C）。最大連續順向電流 (IF) 為 70 mA。對於脈衝操作，在佔空比為 1/10 且脈衝寬度為 10 ms 的條件下，允許的峰值順向電流 (IFP) 為 140 mA。最大功耗 (Pd) 為 182 mW。操作溫度範圍 (Topr) 為 -40°C 至 +85°C，而儲存溫度 (Tstg) 則為 -40°C 至 +100°C。從接面到焊接點的熱阻 (Rth J-S) 為 50 °C/W，這是熱管理設計的關鍵參數。最大允許接面溫度 (Tj) 為 115°C。焊接必須遵循嚴格的溫度曲線：回流焊最高 260°C，時間不超過 10 秒；或手動焊接最高 350°C，時間不超過 3 秒。元件對靜電放電 (ESD) 敏感，需要採取適當的處理程序。
2.2 光電特性
在焊接點溫度 25°C、順向電流 60 mA 的條件下測量，元件的光通量 (Φ) 範圍從最小值 9.0 lm 到最大值 13.0 lm，典型公差為 ±11%。在同一測試電流下，順向電壓 (VF) 範圍為 1.9 V 至 2.6 V，典型公差為 ±0.1V。視角 (2θ1/2) 通常為 120 度。當施加 5V 反向電壓 (VR) 時，反向電流 (IR) 規定最大為 50 µA。這些參數定義了標準操作條件下的核心性能。
3. 分級系統說明
產品根據關鍵參數進行分級，以確保一致性。這使得設計師可以選擇符合其特定應用在亮度和電氣特性方面要求的 LED。
3.1 光通量分級
光通量分為幾個等級代碼（B8、B9、L1、L2、L3），並定義了在 IF=60mA 條件下測量的最小值和最大值。例如，等級 B8 涵蓋 9.0 至 9.5 lm，而等級 L3 涵蓋 12.0 至 13.0 lm。整體公差保持為 ±11%。
3.2 順向電壓分級
順向電壓使用代碼 26 至 32 進行分級，每個代碼代表一個 0.1V 的範圍，從 1.9-2.0V（代碼 26）到 2.5-2.6V（代碼 32）。公差為 ±0.1V。
3.3 主波長分級
主波長定義了紅光的感知顏色，分為兩個代碼：R51（620-625 nm）和 R52（625-630 nm）。測量公差為 ±1 nm。
4. 性能曲線分析
規格書提供了數個特性曲線圖，說明元件在不同條件下的行為。
4.1 光譜分佈
圖表顯示了相對發光強度與波長的關係，通常在紅色光譜內達到峰值（此元件約為 620-640 nm），確認了主波長分級。
4.2 順向電壓 vs. 接面溫度
圖 1 顯示了順向電壓相對於接面溫度的變化。順向電壓通常隨著接面溫度升高而降低，這是半導體二極體的常見特性。
4.3 相對輻射功率 vs. 順向電流
圖 2 描繪了光輸出（相對輻射功率）如何隨著順向電流增加而增加。在較低電流下，關係大致呈線性，但在較高電流下可能會出現飽和效應。
4.4 相對光通量 vs. 接面溫度
圖 3 說明了光輸出對接面溫度的依賴性。光通量通常隨著接面溫度升高而降低，這凸顯了有效熱管理對於維持一致亮度的重要性。
4.5 順向電流 vs. 順向電壓 (IV 曲線)
圖 4 是在環境溫度 25°C 下的基本電流-電壓 (IV) 特性曲線。它顯示了二極體典型的指數關係。
4.6 最大驅動電流 vs. 焊接溫度
圖 5 提供了一條降額曲線，顯示了最大允許順向電流作為焊接點溫度的函數，並考慮了熱阻 (Rth j-s= 50 °C/W)。這對於在較高環境溫度下確定安全操作電流至關重要。
4.7 輻射圖案
圖 6 是一個極座標圖，顯示了光強度的空間分佈（輻射圖案）。寬廣、類似朗伯分佈的圖案確認了 120 度的視角。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
提供了 PLCC-2 封裝的詳細尺寸圖。關鍵尺寸包括總長度、寬度和高度，以及引腳（焊盤）間距和尺寸。圖中包含標示陰極標記的頂視圖。除非另有說明，尺寸公差為 ±0.15 mm。
6. 焊接與組裝指南
規格書指定了兩種焊接方法。對於回流焊，最高峰值溫度不應超過 260°C，且溫度高於 260°C 的時間應限制在 10 秒內。對於手動焊接，烙鐵頭溫度不應超過 350°C，且每個引腳的接觸時間應限制在 3 秒內。這些限制對於防止損壞塑膠封裝和內部引線鍵合至關重要。元件對濕氣敏感；因此，如果包裝已打開，且暴露時間超過規定水準（本摘錄未詳細說明），則在焊接前可能需要進行烘烤。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 防潮包裝
LED 以防潮包裝供應。它們通常裝載在載帶上，然後捲繞到捲盤上。常見配置為每捲 4000 顆。包裝包含乾燥劑，並密封在帶有適當標籤的鋁箔防潮袋中。
7.2 標籤說明
捲盤標籤包含幾個關鍵欄位：CPN（客戶產品編號）、P/N（產品編號）、QTY（包裝數量）、CAT（發光強度等級，對應光通量分級）、HUE（主波長等級）、REF（順向電壓等級）和 LOT No（批次號碼，用於追溯）。
7.3 捲盤與載帶尺寸
詳細圖紙規定了捲盤（直徑、寬度、軸心尺寸）和載帶（口袋尺寸、間距、載帶寬度）的尺寸。除非另有說明，公差通常為 ±0.1 mm。
8. 應用建議
規格書列出了主要應用領域：裝飾與娛樂照明、農業照明和一般用途。寬廣的視角和良好的光效使其適用於環境照明、標誌、特定植物生長階段的園藝照明，以及需要紅色重點照明的裝飾燈具。設計驅動電路時，必須考慮順向電壓分級和最大電流額定值。如注意事項所述，必須使用外部限流電阻或恆流驅動器，以防止過電流損壞。
9. 可靠性測試
概述了全面的可靠性測試計劃，展示了產品的穩健性。測試以 90% 的置信水準和 10% 的 LTPD（批次容許不良率）進行。測試項目包括：回流焊（260°C/10s）、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）、高溫/高濕操作（85°C/85% RH，35mA）、低/高溫儲存，以及在不同電流和溫度條件下的各種高/低溫操作壽命測試。每項測試的樣本數量為 22 件，接受/拒絕標準為 0/1。
10. 使用注意事項
最重要的注意事項是防止過電流。必須使用串聯電阻或適當的恆流電路來驅動 LED。超過電流、電壓、功率或溫度的絕對最大額定值可能會導致永久性損壞。組裝過程中必須遵循正確的 ESD 處理規範。必須使用熱阻值來計算預期操作條件下的接面溫度，以確保其保持在 115°C 以下。
11. 技術比較與差異化
作為 PLCC-2 封裝的中功率 LED，此元件介於低功率指示燈 LED 和高功率照明 LED 之間。其主要差異點在於其良好的光輸出（高達 13 lm）與相對適中的功耗（最大 182 mW）之間的平衡，以及標準化的 PLCC-2 封裝尺寸，這簡化了 PCB 設計和採購。詳細的分級系統為批量生產提供了可預測性。
12. 常見問題解答（基於技術參數）
問：我應該使用多大的驅動電流？
答：元件的特性是在 60mA 下定義的。您可以將其操作至最大連續電流 70mA，但必須考慮環境溫度、熱設計並使用降額曲線（圖 5），以確保接面溫度不超過 115°C。
問：如何識別陰極？
答：封裝頂部靠近陰極引腳處有一個視覺標記（通常是凹口或綠點）。請參閱封裝尺寸圖。
問：可以用於脈衝操作嗎？
答：可以，但峰值電流在佔空比 1/10、脈衝寬度 10ms 的條件下不得超過 140mA。平均電流仍須遵守連續額定值。
問：為什麼光通量給出的是一個範圍？
答：由於製造差異，LED 會進行分級。您可以選擇一個等級（例如，L2 對應 11-12 lm），以保證您的設計達到最低性能水準。
13. 設計與使用案例研究
考慮設計一條用於環境紅光照明的裝飾性 LED 燈帶。設計師選擇了 67-21S LED，等級為 L2（11-12 lm）和電壓等級 28（2.1-2.2V）以確保一致性。燈帶在 12V 直流電下工作。為了以 60mA 驅動每個 LED，計算串聯電阻值：R = (Vsupply- VF) / IF。為安全起見，使用最大 VF值 2.2V，則 R = (12V - 2.2V) / 0.060A ≈ 163 歐姆。將選擇一個標準的 160 歐姆電阻。多個這樣的 LED+電阻對並聯連接到 12V 電源軌上。考慮到對環境的熱阻，PCB 佈局確保 LED 焊盤有足夠的銅面積進行散熱。
14. 工作原理
此 LED 基於半導體 p-n 接面的電致發光原理工作。當施加超過二極體閾值電壓（此 AlGaInP 材料約為 1.9-2.6V）的順向電壓時，電子和電洞被注入接面。它們的復合以光子（光）的形式釋放能量。AlGaInP 半導體合金的特定成分決定了能隙能量，從而定義了發射光的波長（顏色），在此例中為紅色。透明樹脂封裝保護晶片並有助於光提取。
15. 產業趨勢
中功率 LED 領域持續朝著更高光效（每瓦更多流明）、更好的色彩一致性和更低成本的方向發展。為了滿足需要均勻外觀的應用（如視訊牆和線性照明）的需求，分級系統變得更精密、公差更嚴格的趨勢日益明顯。封裝技術也在進步，以在相同封裝尺寸下提供更好的熱性能，從而允許更高的驅動電流或更長的使用壽命。朝向 PLCC-2 等標準化封裝尺寸的發展，促進了設計重用和供應鏈的靈活性。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |