UVC LED LTPL-G35UV275PB 规格书 - 3.5x3.5x1.05mm - 典型电压6.0V - 峰值波长275nm - 典型辐射通量16mW - 中文技术文档

1. 产品概述

LTPL-G35UV产品系列代表了一种革命性的高效光源，专为杀菌消毒和医疗应用而设计。该技术融合了发光二极管固有的长寿命和高可靠性，以及足以替代传统紫外光源的性能特点。它提供了显著的设计自由度，为固态UVC解决方案在严苛环境中的应用开辟了新的机遇。

本产品的关键特性包括与集成电路的兼容性、符合RoHS环保标准（无铅），以及相比汞灯等传统紫外技术，具有更低的运行和维护成本潜力。

1.1 核心优势与目标市场

这款UVC LED的主要优势在于其固态特性，这意味着它可以瞬时开关、无需预热时间，且不含汞等有害物质。目标市场聚焦于需要精确、可靠且安全的紫外线照射的应用。这包括但不限于：医疗器械的表面消毒系统、空气和水净化设备，以及生命科学与医疗保健领域的分析仪器。本产品专为开发新一代杀菌解决方案的工程师和系统集成商设计，这些方案要求紧凑的外形尺寸、数字可控性以及更高的安全性。

2. 外形与机械尺寸

该LED采用紧凑的表面贴装设计。所有关键尺寸均以毫米为单位提供，标准公差为±0.2mm，除非另有说明。物理外形对于PCB布局和热管理设计至关重要，以确保从芯片结到焊点及印刷电路板的正确对准、焊接和散热。

3. 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应力极限。不保证在此极限下或超过此极限的操作，为确保可靠性能应避免。

• 功耗 (P_O):1.05 W
• 直流正向电流 (I_F):150 mA
• 工作温度范围 (T_opr):-40°C 至 +80°C
• 存储温度范围 (T_stg):-40°C 至 +100°C
• 结温 (T_j):115°C

重要提示：LED在反向偏压条件下长时间工作可能导致器件损坏或失效。在可能出现反向电压的应用中，建议采用适当的电路保护措施（例如串联二极管或TVS）。

4. 光电特性

这些参数在环境温度 (T_a) 为25°C时测量，定义了器件在指定测试条件下的典型性能。

测量说明：
1. 辐射通量是使用积分球测量的总光功率输出。
2. 正向电压测量公差为±0.1V。
3. 峰值波长测量公差为±3nm。
4. 辐射通量测量公差为±10%。
5. 热阻值参考使用2.0cm x 2.0cm x 0.17cm铝基金属芯PCB（MCPCB）测得。

5. 分档代码与分类系统

LED根据性能进行分档以确保一致性。分档代码标注在每个包装袋上。

5.1 正向电压 (V_F) 分档

每个分档的公差为±0.1V。

5.2 辐射通量 (Φ_e) 分档

每个分档的公差为±10%。

5.3 峰值波长 (λ_P) 分档

每个分档的公差为±3nm。

6. 典型性能曲线与分析

以下曲线揭示了器件在不同电气和热条件下的行为（除非注明，均在25°C环境温度下测量）。

6.1 相对光谱分布

此曲线显示了以峰值波长（例如275nm）为中心的发射光谱。LED的光谱通常较窄，这有利于在杀菌消毒中针对特定的光化学反应，而不会发射不必要或有害的波长。

6.2 辐射模式（视角）

辐射特性图说明了光强度的角分布。典型的120°视角 (2θ_1/2) 表示其为朗伯型或宽光束模式，这对于近距离均匀照射表面非常有用。

6.3 相对辐射通量 vs. 正向电流

此图展示了驱动电流与光输出之间的关系。辐射通量通常随电流增加而增加，但在较高电流下，由于效率下降和结温升高，会呈现亚线性增长。该曲线对于确定平衡输出和寿命的最佳工作点至关重要。

6.4 正向电压 vs. 正向电流

I-V曲线显示了典型的二极管指数关系。正向电压随电流增加而增加。理解此曲线对于设计合适的恒流驱动器以确保稳定运行至关重要。

6.5 相对辐射通量 vs. 结温

这是热管理的关键曲线。UVC LED的效率随结温升高而降低。该图量化了这种降额，强调了有效散热对于维持高输出和长器件寿命的重要性。

6.6 正向电压 vs. 结温

正向电压通常具有负温度系数（随温度升高而降低）。此特性有时可用于间接温度监测。

6.7 正向电流降额曲线

此曲线定义了最大允许正向电流与环境温度或外壳温度的函数关系。为防止超过最大结温（115°C），在较高环境温度下工作时必须降低驱动电流。遵守此曲线是确保可靠运行的必要条件。

7. 可靠性测试与标准

全面的可靠性测试计划验证了LED的长期性能和稳健性。

7.1 测试条件

注：工作寿命测试中，LED安装在90x70x4mm铝制散热器上进行。

7.2 失效标准

测试后，器件根据以下标准进行判定：
- 正向电压 (V_F):在 I_F= 100mA 下测量时，变化不得超过初始值的+10%。
- 辐射通量 (Φ_e):在 I_F= 100mA 下测量时，输出不得低于初始值的50%。

8. 组装与操作指南

8.1 推荐回流焊温度曲线

对于无铅组装，建议采用以下温度曲线以防止对LED封装造成热损伤：

• 平均升温速率 (T_L到 T_P):最大 3°C/秒
• 预热：150°C 至 200°C，持续 60-120 秒 (t_S)
• 液相线以上时间 (T_L=217°C):60-150 秒 (t_L)
• 峰值温度 (T_P):最高 260°C (推荐 245°C)
• 峰值温度±5°C内时间 (t_P):10-30 秒
• 降温速率：最大 6°C/秒
• 总时间 (25°C 到峰值):最大 8 分钟

8.2 PCB焊盘布局建议

提供了表面贴装焊盘的推荐封装尺寸，以确保形成良好的焊点并获得机械稳定性。此焊盘规格的公差为±0.1mm。

8.3 包装：编带与卷盘规格

LED采用压纹载带和卷盘包装，适用于自动化组装。
- 卷盘尺寸：7英寸。
- 每卷最大数量：500片（剩余部分最小包装为100片）。
- 包装符合 EIA-481-1-B 规范。
- 空位用盖带密封。
- 最多允许连续两个缺失元件。

9. 重要注意事项与应用说明

9.1 清洁

如果焊接后需要清洁，请仅使用酒精类溶剂，如异丙醇。未指定的化学清洁剂可能会损坏LED封装材料（例如透镜或封装胶），并降低性能或可靠性。

9.2 驱动方法与一般注意事项

LED是电流驱动器件。必须使用恒流源而非恒压源来驱动，以确保稳定的光输出并防止热失控。驱动电路应设计有限制浪涌电流和防止电瞬变（ESD、浪涌）的保护功能。

额外焊接注意事项：
1. 可进行手工焊接，烙铁头温度最高300°C，每个焊盘最多焊接一次，持续时间不超过2秒。
2. 回流焊最多可进行三次。
3. 所有温度规格均指封装顶面温度。
4. 不建议从峰值温度进行快速冷却。
5. 始终建议使用能形成可靠焊点的尽可能低的焊接温度。
6. 浸焊不是本元件推荐或保证的组装方法。

10. 技术深入探讨与设计考量

10.1 热管理的必要性

从结到焊点的热阻 (R_{th j-s}) 典型值为30 K/W。对于UVC LED，有效的散热是必不可少的。UVC产生的高光子能量会在半导体结处产生大量热量。如果没有适当的散热，结温将会升高，导致光衰加速、波长漂移，并最终导致灾难性故障。设计人员必须使用合适的MCPCB或其他热管理策略，将T_j保持在远低于115°C最大值的水平，理想情况下为80°C或更低，以实现最长寿命。

10.2 杀菌功效的光学设计

275nm的峰值波长处于杀菌有效范围（约260nm-280nm）内，此范围内DNA/RNA吸收率高。相关度量是辐射通量（mW），而非光通量（lm）。系统设计必须确保目标表面接收到所需的紫外线剂量（以J/m²或mJ/cm²为单位），该剂量是辐照度（W/m²）和照射时间的乘积。120°的宽视角有助于均匀覆盖，但会降低特定距离下的峰值辐照度。对于需要聚焦的应用，可能需要二次光学元件。

10.3 电气接口与驱动器选择

在100mA下典型正向电压为6.0V，该LED需要一个能够提供高达150mA稳定恒流且顺从电压高于7.0V的驱动器。鉴于V_F的负温度系数，简单的电阻限流是不充分且危险的，因为它可能导致热失控。专用的LED驱动IC或设计得当的线性/开关模式恒流电路至关重要。驱动器还应包含软启动和过压保护功能。

10.4 材料兼容性与安全性

275nm的UVC辐射能量极高，会降解许多有机材料，包括组装中使用的塑料、粘合剂和电线绝缘层。光路中及LED附近的所有材料都必须能耐受UVC照射。此外，UVC对人体皮肤和眼睛有害。任何最终产品都必须包含足够的屏蔽、互锁系统和警告标签，以确保用户安全，并遵守相关的激光产品或光安全标准（例如IEC 62471）。

11. 与传统紫外技术的比较

与低压汞灯等传统紫外光源相比，LTPL-G35UV275PB具有显著优势：
优势：
- 瞬时开关：无需预热或冷却时间，支持脉冲操作。
- 紧凑且坚固：固态结构，无易碎的玻璃管或灯丝。
- 无汞：环保，避免有害物质处理问题。
- 波长特异性：窄发射光谱针对杀菌效果，无多余的UV-A/UV-B。
- 数字控制：易于调光，并可轻松集成到智能控制系统中。
考量因素：
- 单位mW初始成本较高：尽管总体拥有成本可能更低。
- 热管理：相比某些传统灯具，需要更主动的热设计。
- 光学系统：由于发光面积更小和辐射模式不同，可能需要不同的光学设计。

12. 应用场景与用例

• 表面消毒：集成到用于消毒医疗器械、智能手机屏幕或医院和公共场所高频接触表面的设备中。
• 水净化：用于终端或在线水净化器，无需化学物质即可灭活细菌和病毒。
• 空气杀菌：嵌入HVAC系统或便携式空气净化器中，处理循环空气。
• 生命科学设备：为PCR工作站、生物安全柜或交联仪提供紫外线照射。
• 消费产品：用于牙刷、奶瓶或口罩等个人物品的紧凑型消毒器（需配备适当的安全外壳）。

13. 常见问题解答 (FAQ)

问：这款UVC LED的预期寿命是多少？
答：寿命通常定义为辐射通量衰减至50% (L50) 的工作小时数。这在很大程度上取决于驱动电流和结温。在典型的100mA电流下，配合良好的热管理（低T_j），寿命可超过10,000小时，远超许多传统紫外光源。

问：我可以用5V电源驱动这款LED吗？
答：不能。典型正向电压为6.0V，最大可达7.0V。5V电源无法充分点亮LED。需要使用升压转换器或具有更高输出顺从电压的驱动器。

问：订购时如何解读分档代码？
答：根据您应用对电压一致性、输出功率和精确波长的需求，指定所需的V_F分档 (V1-V4)、Φ_e分档 (X1-X3) 和 λ_P分档 (W1)。这确保您收到的LED具有紧密分组的特性。

问：光输出可见吗？
答：不可见。275nm的UVC辐射在可见光谱（400-700nm）之外。由于微弱的二次发射，LED可能发出非常微弱的蓝/紫色光，但主要的杀菌输出是不可见的。这种不可见性使得安全互锁变得更加关键。