ELUC3535NUB UVC LED 数据手册 - 3.45x3.45x1.1mm - 5.0-7.0V - 0.7W - 270-285nm - 英文技术文档

1. 产品概述

ELUC3535NUB系列代表了一种高可靠性、基于陶瓷封装的LED解决方案，专为要求严苛的紫外线（UVC）应用而设计。该产品旨在杀菌效能至关重要的环境中提供持续稳定的性能。其核心优势在于坚固的陶瓷封装，它提供了卓越的热管理能力，这是在UVC应用中维持LED寿命和输出稳定性的关键因素。主要目标市场包括水、空气和表面杀菌系统的制造商，以及需要可靠UV-C光源的医疗和实验室设备制造商。

1.1 主要特性与应用

The ELUC3535NUB is characterized by several defining features that make it suitable for professional UV-C applications. It is a high-power UVC LED emitter. The physical dimension is a compact 3.45mm x 3.45mm with a height of 1.1mm, making it suitable for space-constrained designs. It incorporates ESD protection rated up to 2KV (HBM), enhancing its robustness against electrostatic discharge during handling and assembly. The device offers a typical wide viewing angle of 120 degrees, providing broad irradiation coverage. It is fully compliant with RoHS (Restriction of Hazardous Substances), is lead-free (Pb-free), adheres to EU REACH regulations, and meets halogen-free standards with strict limits on Bromine and Chlorine content (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). The primary application for this LED series is UV sterilization, encompassing disinfection of water, air, and surfaces.

2. 技术参数深度解析

本节对数据手册中列出的关键技术参数提供客观、详细的解读，阐释其对设计工程师的重要意义。

2.1 Absolute Maximum Ratings

Absolute Maximum Ratings 定义了器件可能发生永久性损坏的极限条件。对于 ELUC3535NUB，最大连续正向电流 (I_F) 为 150 mA。最大抗静电放电能力 (ESD) (人体模型) 为 2000 V。最大允许结温 (T_J) 为 90°C。结到焊盘的热阻 (R_th) 规定为 20 °C/W，这表示热量从半导体结传导出去的有效程度。工作温度范围 (T_Opr) 为 -40°C 至 +85°C，存储温度范围 (T_Stg) 为 -40°C 至 +100°C。使 LED 在这些限值内工作是确保其可靠性的关键。

2.2 光度与电气特性

其主要光度输出以辐射通量（mW）而非光通量（lm）衡量，因为这是一个不可见的紫外发射器。以示例型号ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q为例，最小辐射通量为8mW，典型值为10mW，最大值为15mW，均在100mA正向电流下测得。此示例的峰值波长档位为270-285 nm，使其明确属于以其杀菌特性而闻名的UVC光谱。在100mA下，正向电压（V_F）范围规定为5.0V至7.0V。用于测试和分档的标称正向电流为100mA。

3. 分档系统说明

产品根据关键性能参数进行分档，以确保生产批次内的一致性。这使得设计人员能够选择特性受严格控制的LED。

3.1 辐射通量分档

辐射通量分为两个等级：Q1级覆盖最小8mW至最大10mW的范围。Q2级覆盖最小10mW至最大15mW的范围。辐射通量的测量容差为±10%。

3.2 峰值波长分级

峰值波长对杀菌效率至关重要。分级区间为：U27A (270nm至275nm)、U27B (275nm至280nm) 和 U28 (280nm至285nm)。测量容差为±1nm。

3.3 正向电压分级

正向电压分级有助于设计一致的驱动电路。分级定义于 I_F=100mA 条件下：5055 (5.0V至5.5V)、5560 (5.5V至6.0V)、6065 (6.0V至6.5V) 和 6570 (6.5V至7.0V)。测量容差为±2%。

4. 性能曲线分析

典型特性曲线有助于深入了解LED在各种工作条件下的行为。

4.1 光谱

在25°C焊盘温度下，光谱曲线显示一个狭窄的发射峰，其中心位于270-285nm范围内。该曲线表明此LED能纯净地发射UVC光，不必要波长极少，这对于目标性的杀菌作用而言是理想的。

4.2 相对辐射通量 vs. 正向电流

该曲线显示，在达到最大额定电流之前，正向电流与相对辐射通量之间呈近似线性关系。这表明可以通过改变驱动电流适度调节输出，但必须管理热效应。

4.3 峰值波长 vs. 电流

峰值波长随正向电流增加变化极小，表现出良好的稳定性。这一点很重要，因为杀菌效果高度依赖于波长。

4.4 正向电流与正向电压关系（IV曲线）

IV曲线展示了二极管的典型指数关系特性。它表明正向电压随电流增加而升高，在额定100mA工作点处，电压通常在5.0V至7.0V之间。

4.5 相对辐射通量 vs. 环境温度

该曲线对热管理设计至关重要。它表明辐射通量输出随环境温度升高而下降。需要有效的散热设计以维持输出功率，特别是因为最高结温被限制在90°C。

4.6 降额曲线

降额曲线提供了不同环境温度下的最大允许正向电流。为防止超过最高结温，驱动电流必须随环境温度升高而降低。此图表对于设计可靠的系统至关重要。

4.7 典型辐射方向图

辐射方向图确认了120°的视角（此处强度降至峰值的一半）。该模式通常为朗伯型，可提供宽广均匀的覆盖范围，这对消毒舱十分有益。

5. 机械与封装信息

5.1 机械尺寸

该LED的平面尺寸为3.45mm x 3.45mm的正方形，高度为1.1mm。尺寸图标注了所有关键长度，包括透镜穹顶。除非另有说明，公差通常为±0.2mm。

5.2 焊盘配置与极性

焊盘布局清晰明确。焊盘1为阳极(+)，焊盘2为阴极(-)，焊盘3为大型散热焊盘。该散热焊盘对于将热量从陶瓷封装传导至PCB至关重要，必须正确焊接以实现最佳散热性能。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊接工艺

ELUC3535NUB适用于标准SMT（表面贴装技术）工艺。应遵循特定的回流焊接温度曲线，该曲线通常由组装设备或焊膏制造商提供。关键建议包括：根据标准工艺固化任何粘合剂，避免超过两次回流焊接循环以防止热应力，在加热过程中尽量减少对LED的机械应力，以及焊接后避免弯曲PCB以防止焊点或芯片开裂。

7. 封装与订购信息

7.1 发射极带盘包装

LED以压花载带盘卷形式提供。标准盘卷包含1000颗器件。提供了载带凹槽和盘卷的详细尺寸，以便于自动贴片机的设置。

7.2 防潮包装

为便于存储和运输，卷盘被密封在铝制防潮袋内，并放入干燥剂，以保护LED免受环境湿度影响，这对于保持可焊性和器件完整性至关重要。

7.3 产品标签

卷盘标签包含用于追溯和识别的基本信息，包括部件号（P/N）、数量（QTY）和批号（LOT No.）。它也可能包含光通量（CAT）、波长（HUE）和正向电压（REF）的分档代码。

7.4 产品命名规则解读

该部件编号为结构化代码：ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q。其解码如下：EL（制造商代码），UC（UVC），3535（封装尺寸），N（氮化铝陶瓷封装），U（镀金），B（120° 角度），P（峰值波长），7085（270-285nm），Q1（辐射通量档），5070（正向电压档 5.0-7.0V），100（100mA 电流），S（次基板芯片类型），2（20mil 芯片尺寸），2（2 芯片），Q（石英玻璃透镜）。此系统可精确指定LED的特性。

8. 应用建议与设计考量

8.1 典型应用场景

其主要应用是紫外线杀菌。这包括终端净水器、暖通空调空气消毒系统、用于消费电子产品或医疗工具的表面消毒器，以及杀菌灯具。270-285nm波长的紫外线通过破坏微生物的DNA/RNA，能高效灭活细菌、病毒和其他微生物。

8.2 关键设计考量

热管理： 这是最重要的设计因素。较低的最高结温（90°C）以及输出对温度的显著依赖性，要求具备有效的散热路径。请使用在散热焊盘下方带有热过孔的PCB，并将其连接至大面积铜层或外部散热器。 驱动电路： 使用适合目标工作电流（通常为100mA）下正向电压范围（5.0-7.0V）的恒流驱动器。考虑采用调光或脉冲工作模式以延长使用寿命。 光学材料： 确保光路中的任何透镜、窗口或外壳均由石英玻璃或特定紫外级塑料等透UVC材料制成。普通玻璃和许多塑料会阻挡UVC。 安全： UVC辐射对眼睛和皮肤有害。设计必须包含联锁装置、屏蔽和警告标识，以防止用户暴露。

9. 技术对比与差异化

与传统汞蒸气紫外灯相比，此LED具有显著优势：即时开关、无需预热时间、尺寸紧凑、坚固耐用（无玻璃、无汞）、设计灵活，且在热管理得当的情况下可能具有更长的使用寿命。与其他UVC LED相比，ELUC3535NUB系列的关键差异化优势可能包括其采用陶瓷AIN封装以实现卓越的热性能、集成的2KV ESD保护，以及其符合严格的环境标准（RoHS、无卤）。其120°视角比窄光束替代方案提供更广的覆盖范围。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

问：该LED的典型使用寿命是多少？
A: 虽然本数据手册未明确说明，但UVC LED的寿命在很大程度上取决于工作条件，主要是结温和驱动电流。在推荐电流或更低电流下工作，并配备优良的散热装置，可实现数千小时的使用寿命。有关L70/B50数据（光通量输出降至70%的时间），请参阅单独的使用寿命报告。

Q: 我可以用恒压源驱动这款LED吗？
A: 不建议这样做。LED是电流驱动器件。由于正向电压具有负温度系数，使用恒压源可能导致热失控。请始终使用恒流驱动器。

Q: 如何为我的应用选择正确的分档？
答：为确保灭菌效果，请根据目标微生物的吸收峰优先选择波长分档（U27A、U27B、U28）。若需确保阵列中多个LED的光输出一致，请指定严格的辐射通量分档（例如Q1）。为提高驱动设计效率，更严格的正向电压分档可减少功率差异。

问：是否需要透镜？
答：该设备集成了石英玻璃透镜，提供120°光束角。针对特定应用，可添加二次光学元件以准直或聚焦光束，但该元件必须透射UVC。

11. 实用设计与使用案例

案例：设计一款紧凑型水消毒模块
一位设计师正在创建一款集成UVC杀菌功能的终端用水过滤器。他们选择了ELUC3535NUB，因其紧凑的3535封装尺寸和陶瓷封装。该模块配有一个小型石英流通腔。设计师使用4颗LED组成阵列，以确保所有水流均能受到照射。他们设计了一块双层铝基板（MCPCB），既作为电气基板也充当散热器。每颗LED的散热焊盘直接焊接在MCPCB上。一个恒流驱动器为每颗并联的LED提供100mA电流（为安全起见，每路配有独立的限流电阻）。LED采用脉冲模式驱动（例如，50%占空比），以降低平均结温并延长使用寿命。外壳设计为完全遮光，以防止任何UVC泄漏，并配有安全联锁装置，在腔体打开时切断电源。

12. 工作原理介绍

UVC LED 与可见光 LED 的基本工作原理相同：半导体中的电致发光。当在 p-n 结上施加正向电压时，电子和空穴复合，以光子的形式释放能量。发射光的波长（颜色）由半导体材料的带隙能量决定。对于 UVC LED（发射波长低于 280nm），其有源区通常由氮化铝镓（AlGaN）合金制成。由于材料质量和光提取方面的困难，实现深紫外波段的高效发射在技术上具有挑战性，这就是为什么与可见光 LED 相比，UVC LED 具有更高的正向电压和更低的电光转换效率。

13. 技术趋势与发展

UVC LED市场的发展受到全球逐步淘汰汞灯以及对更安全、更灵活消毒解决方案需求的推动。主要趋势包括： 提升输出功率与效率： Continuous R&D aims to improve the radiant flux per LED and the wall-plug efficiency (optical power out / electrical power in), reducing system cost and size. 更长波长： 针对260-280nm波段LED的研究仍在继续，因为该波段接近许多病原体DNA的吸收峰值。 更高的可靠性与更长的使用寿命： 封装材料（例如本文所用的氮化铝陶瓷）、芯片设计以及热管理技术的进步，正在延长LED的工作寿命，使其能够胜任更多24/7全天候应用。 成本降低： 随着生产规模的扩大和良率的提升，每毫瓦UVC输出的成本正稳步下降，为新的消费级和工业级应用开辟了道路。