LTPL-C034UVD375 紫外LED规格书 - 3.7x3.7x1.6mm - 电压3.7V - 功率2W - 峰值波长375nm - 中文技术文档

1. 产品概述

本产品是一款高效紫外（UV）发光二极管（LED），主要设计用于UV固化工艺及其他常见UV应用。它代表了一种固态照明解决方案，旨在通过结合LED技术固有的长寿命和高可靠性以及具有竞争力的亮度水平，来替代传统的紫外光源。这为设计提供了更大的灵活性，并为需要紫外光照的应用开辟了新的机遇。

1.1 主要特性与优势

相较于传统紫外光源，本器件具有多项显著优势：

• 集成电路（IC）兼容性：该LED设计易于由标准电子电路驱动和控制。
• 环保合规：本产品符合RoHS标准，并采用无铅工艺制造。
• 运行效率：由于其节能特性，有助于降低整体运营成本。
• 维护减少：LED的长寿命显著降低了灯管更换和维护的频率与成本。

2. 技术参数：深度客观解读

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的极限条件。它们是在环境温度（Ta）为25°C时指定的。

• 直流正向电流（If）：500 mA（最大值）
• 功耗（Po）：2 W（最大值）
• 工作温度范围（Topr）：-40°C 至 +85°C
• 存储温度范围（Tstg）：-55°C 至 +100°C
• 结温（Tj）：110°C（最大值）

重要提示：在反向偏置条件下长时间工作可能导致元件失效。

2.2 光电特性

这些是在Ta=25°C、正向电流（If）为350mA（这似乎是推荐工作点）下测得的典型性能参数。

• 正向电压（Vf）：典型值为3.7V，范围从2.8V（最小值）到4.4V（最大值）。
• 辐射通量（Φe）：这是紫外光谱中的总光功率输出。典型值为470 mW，范围从350 mW（最小值）到590 mW（最大值）。
• 峰值波长（λp）：LED发射功率最强的波长。其范围从370 nm到380 nm，中心波长约为375 nm。
• 视角（2θ1/2）：大约130度，表明其具有较宽的辐射模式。
• 热阻（Rthjc）：结到外壳的热阻典型值为14.7 °C/W。该参数对于热管理设计至关重要，因为它表明了热量从LED芯片传导出去的效率。

3. 分档系统说明

LED根据性能被分档，以确保一致性。分档代码标记在包装上。

3.1 正向电压 (Vf) 分档

LED根据其在350mA下的正向电压被分为四个电压档（V0至V3）。例如，V1档包含Vf在3.2V至3.6V之间的LED。容差为 +/- 0.1V。

3.2 辐射通量 (Φe) 分档

光输出功率从R2（350-380 mW）到R9（560-590 mW）分档。典型档位似乎是R5（440-470 mW）。容差为 +/- 10%。

3.3 峰值波长 (Wp) 分档

紫外波长被分为两组：P3P（370-375 nm）和P3Q（375-380 nm）。容差为 +/- 3 nm。这允许为对特定紫外波长敏感的应用进行选择。

4. 性能曲线分析

4.1 相对辐射通量 vs. 正向电流

辐射通量随正向电流增加而增加，但并非线性关系。设计者必须在期望的光输出、电输入功率以及由此产生的发热之间取得平衡。工作电流显著高于350mA可能会降低效率和使用寿命。

4.2 相对光谱分布

此曲线显示了发射光谱，确认了在375nm区域（UVA）的峰值和光谱带宽。这对于光谱纯度或特定光子能量至关重要的应用非常重要。

4.3 辐射模式图

极坐标图展示了130度的视角，显示了强度分布。这对于设计光学系统以收集、准直或将紫外光聚焦到目标区域至关重要。

4.4 正向电流 vs. 正向电压 (I-V曲线)

这条基本曲线显示了典型的二极管指数关系。工作点（例如，350mA，~3.7V）是器件特性表征的位置。该曲线有助于设计合适的恒流驱动电路。

4.5 相对辐射通量 vs. 结温

此图展示了结温升高对光输出的负面影响。随着温度升高，辐射通量下降。因此，有效的散热对于维持稳定且高的光学性能至关重要。

5. 机械与封装信息

5.1 外形尺寸

封装尺寸约为3.7mm x 3.7mm。关键尺寸包括透镜高度和陶瓷基板尺寸，与其他特征（±0.2mm）相比，这些尺寸的公差更严格（±0.1mm）。散热焊盘与阳极和阴极电气隔离，允许将其连接到散热器进行热管理，而不会造成电气短路。

5.2 推荐PCB焊盘设计

提供了印刷电路板（PCB）的焊盘设计图。这包括两个电气触点（阳极和阴极）的焊盘以及较大的中央散热焊盘。正确的焊盘设计对于实现可靠的焊接以及从LED封装到PCB的有效热传递至关重要。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

提供了详细的回流焊温度-时间曲线。关键参数包括在封装体上测得的峰值温度为260°C，温度高于240°C的时间不超过30秒。建议采用受控的冷却速率。可以进行手工焊接，但温度应限制在300°C，最多2秒，且仅限一次。

6.2 重要组装注意事项

• 回流焊最多应进行三次。
• 应尽可能采用能实现可靠连接的最低焊接温度。
• 浸焊不是本元件推荐或保证的组装方法。
• 清洁应仅使用酒精类溶剂，如异丙醇（IPA）。未指定的化学品可能会损坏封装。

7. 包装与订购信息

7.1 编带与卷盘规格

元件以载带（带凸起）形式提供，并用盖带密封。载带缠绕在7英寸卷盘上，每盘最多500片。对于较小数量，最小包装为100片。包装符合EIA-481-1-B标准。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

• UV固化：制造过程中的粘合剂固化、油墨干燥、树脂聚合。
• 医疗与科研：荧光分析、消毒（在波长适用的情况下）、光疗。
• 工业：检测、防伪检测、光学传感器。

8.2 设计考量

• 驱动方式：LED是电流驱动器件。强烈建议使用恒流源，以确保稳定的光输出并防止热失控，因为正向电压具有负温度系数。
• 热管理：考虑到典型辐射通量为470mW，总功率约为1.3W（350mA * 3.7V），超过0.8W的功率以热量形式耗散。在热阻为14.7°C/W的情况下，结温将比外壳温度高出约11.8°C。必须配备足够的散热装置，以将结温保持在110°C以下，确保可靠性。
• 光学设计：130度的宽光束可能需要二次光学元件（透镜、反射器）才能在目标区域实现所需的照明模式。
• 安全性：紫外辐射，尤其是UVA波段，可能对眼睛和皮肤有害。在最终产品设计中，需要配备适当的防护外壳和安全警告。

9. 可靠性与测试

文档记录了一套全面的可靠性测试计划，包括：

• 低温、室温和高温工作寿命测试。
• 高温高湿工作寿命测试。
• 热冲击测试。
• 可焊性和耐焊接热测试。

所有测试报告的样本均无失效，表明产品结构坚固，可靠性高。判定器件失效的标准是正向电压偏移超过初始值的±10%或辐射通量偏移超过初始值的±30%。

10. 技术对比与定位

这款UV LED定位为传统紫外光源（如汞蒸气灯）的节能替代品。主要差异化优势包括：

• 瞬时开关：与需要预热/冷却的灯不同，LED可瞬间达到全功率输出。
• 长寿命：LED的寿命通常远超弧光灯。
• 紧凑尺寸与设计自由度：小巧的外形使其能够集成到更小的设备中，并允许采用阵列配置以获得更高强度或更大覆盖面积。
• 窄光谱：在375nm附近相对较窄的发射峰，对于针对该波长调谐的工艺可能更高效，与宽带光源相比减少了能量浪费。

11. 常见问题解答 (基于技术参数)

11.1 推荐工作电流是多少？

规格书在350mA下表征了器件特性，这很可能是推荐的典型工作电流（低于500mA的绝对最大值）。在此电流下工作可确保最佳性能和可靠性，正如寿命测试所验证的那样。

11.2 如何为我的应用选择合适的分档？

根据您的系统要求选择： -Vf 分档：影响驱动器设计和电源电压。更窄的分档可确保并联阵列中的电流分配更均匀。 -Φe 分档：决定光功率。选择更高的分档（例如R6、R7）以获得更高的强度。 -Wp 分档：对于具有特定光谱敏感性的工艺至关重要。根据需要选择P3P或P3Q。

11.3 为何热管理如此重要？

高结温会直接降低光输出（如性能曲线所示），并加速LED的性能衰减，缩短其使用寿命。热阻值（14.7°C/W）量化了这一挑战；从结到环境建立更低热阻的路径至关重要。

12. 实际设计与使用案例

案例：设计一款UV固化点光源

1. 规格：目标是将超过400mW的375nm紫外光投射到直径为10mm的圆形光斑上，用于固化粘合剂。
2. LED选择：选择R5（440-470mW）或更高辐射通量档位的LED，以确保在光学损耗后仍有足够的功率。
3. 驱动电路：设计一个设定为350mA的恒流驱动器，并留有适当的电压裕量（例如，为约3.7V的LED提供5V电源）。
4. 热设计：将LED安装在金属基板（MCPCB）或专用散热器上。计算所需的散热器热阻，以将结温保持在例如环境温度40°C时低于85°C。
5. 光学设计：在LED前方使用准直或聚焦透镜，将130度的宽光束会聚到所需的小光斑上。
6. 集成：将组件置于机械坚固且导热良好的外壳中，并配备安全联锁装置以防止紫外光泄露。

13. 原理简介

本器件是一种半导体光源。当施加正向电压时，电子和空穴在半导体芯片的有源区内复合，以光子的形式释放能量。特定的半导体材料（通常涉及氮化铝镓 - AlGaN）经过设计，使其能带隙对应于紫外光谱（约375nm或3.31 eV）的光子能量。产生的光通过封装透镜提取出来。

14. 发展趋势

紫外LED领域正在积极发展。趋势包括：

• 效率提升：正在进行的研究旨在提高UV LED的插墙效率（电光功率转换效率），特别是在用于杀菌应用的较短波长UVC波段。
• 更高功率密度：开发能够承受更高驱动电流和散发更多热量的芯片和封装，从而提高单个发射器的辐射通量。
• 可靠性改进：材料和封装技术的进步持续延长了工作寿命和稳定性。
• 随着制造量的增加和工艺的成熟，每毫瓦紫外输出的成本预计将下降，进一步加速UV LED对传统技术的替代。随着制造量的增加和工艺的成熟，每毫瓦紫外输出的成本预计将下降，进一步加速UV LED对传统技术的替代。