LTPL-C034UVE365 UV LED 規格書 - 3.7x3.7x1.6mm - 3.7V - 2W - 365nm - 英文技術文件

1. 產品概述

LTPL-C034UVE365 是一款高性能紫外線（UV）發光二極管（LED），專為需要 UV-A 光譜發射的固態照明應用而設計。本產品是傳統紫外線光源的高效能、可靠替代品，在操作壽命、維護成本和設計靈活性方面具有顯著優勢。其主要應用於 UV 固化製程，穩定而強大的 UV 輸出對於啟動黏合劑、油墨和塗料中的光化學反應至關重要。該器件設計用於在寬廣的工作溫度範圍內提供穩定性能，適合集成到工業和商業設備中。

1.1 主要特點與優勢

此 LED 結合多項先進功能，成就其卓越性能。它完全符合 RoHS（有害物質限制）指令，並採用無鉛製程製造，確保環境安全。該器件設計為與集成電路（IC）驅動系統兼容，簡化了電子控制與集成。與傳統 UV 燈相比，其主要優點在於能大幅降低運營和維護成本，因為 LED 耗電更少，操作壽命更長，且無需頻繁更換燈泡。

2. 技術規格詳解

本節根據其絕對最大額定值和電光特性，對該器件的關鍵技術參數提供詳細、客觀的分析。

2.1 絕對最大額定值

本器件規定在以下絕對極限內可靠工作，在應用設計中絕不可超越。最大連續正向電流 (If) 為 500 mA。最大功耗 (Po) 為 2 瓦特。允許的工作環境溫度範圍 (Topr) 為 -40°C 至 +85°C，而儲存溫度範圍 (Tstg) 則為 -55°C 至 +100°C。最大允許結溫 (Tj) 為 125°C。必須注意，長時間在反向偏壓條件下工作可能導致元件永久損壞或失效。

2.2 25°C 下之電氣光學特性

核心性能指標是在標準測試條件下測量，正向電流為 350mA，環境溫度為 25°C。正向電壓 (Vf) 典型值為 3.7V，最小值為 2.8V，最大值為 4.4V。輻射通量 (Φe)，即用積分球測量的總光功率輸出，典型值為 600 毫瓦 (mW)，範圍從最小值 470 mW 到最大值 770 mW。峰值波長 (Wp) 中心為 365nm，指定範圍為 360nm 至 370nm。視角 (2θ1/2)，定義了輻射發射的角度範圍，典型值為 130 度。從結到焊點的熱阻 (Rthjs) 典型值為 9.1 °C/W，測量公差為 ±10%。

3. Bin Code系統說明

製造過程會導致關鍵參數出現自然變化。為確保最終用戶的一致性，LED 會按性能分檔。包裝上標示的分檔代碼讓設計師能夠選取特性緊密集中的元件。

3.1 正向電壓 (Vf) 分檔

LED根據其在350mA下的正向電壓分為四個電壓級別（V0至V3）。V0級別的電壓介乎2.8V至3.2V之間，V1介乎3.2V至3.6V之間，V2介乎3.6V至4.0V之間，V3則介乎4.0V至4.4V之間。此分類的容差為±0.1V。

3.2 輻射通量 (Φe) 分檔

光學輸出功率分為六個級別，標記為AB至FG。AB級別涵蓋470-510 mW，BC涵蓋510-550 mW，CD涵蓋550-600 mW，DE涵蓋600-655 mW，EF涵蓋655-710 mW，而FG級別則涵蓋最高的輸出範圍710-770 mW。輻射通量測量的容差為±10%。

3.3 峰值波長 (Wp) 分檔

UV發射波長分為兩組。P3M級別包括峰值波長介乎360nm至365nm之間的LED，而P3N級別則包括介乎365nm至370nm之間的LED。峰值波長的容差為±3nm。

4. 性能曲線分析

圖形數據能更深入揭示器件在不同條件下的行為表現。

4.1 相對輻射通量 vs. 正向電流

曲線顯示輻射通量與正向電流呈非線性關係增長。雖然輸出最初會上升，但在較高電流下，由於熱效應加劇和效率下降，增長率會減弱。此圖對於確定最佳驅動電流以平衡光輸出、效率及器件發熱至關重要。

4.2 相對光譜分佈

此圖展示了所發射紫外光的光譜功率分佈。它證實了LED輸出的窄頻特性，其主峰集中在365nm左右，其他波長發射極少。對於對特定紫外線激活能量敏感的應用，光譜純度至關重要。

4.3 輻射模式 (視角)

極座標輻射圖可視化光強度的空間分佈。典型的130度視角表示其具有寬廣、類似朗伯體的發射模式。此特性對於確保在固化或曝光應用中目標區域的均勻照明至關重要。

4.4 正向電流與正向電壓關係（I-V曲線）

此基本電氣特性顯示了電流與電壓之間的指數關係。曲線的形狀由半導體的物理特性決定。膝點電壓，即電流開始急劇上升的點，是驅動電路設計的關鍵參數，通常位於Vf規格的下限附近。

4.5 相對輻射通量與接面溫度關係

此關鍵曲線展示了接面溫度上升對光輸出的負面影響。隨著接面溫度升高，輻射通量會下降。此曲線的斜率量化了熱降額因子，在熱管理系統設計中必須予以考慮，以維持穩定的性能。

5. 機械與封裝資料

5.1 外形尺寸

本器件採用表面貼裝封裝。主要尺寸包括本體長度及寬度約為3.7毫米、透鏡高度及陶瓷基板。所有線性尺寸單位均為毫米。大部分尺寸的公差為±0.2毫米，而透鏡高度及陶瓷長度/寬度則有更嚴格的±0.1毫米公差。封裝底部的散熱焊盤與陽極及陰極電氣焊盤電氣隔離（中性），可單獨用於散熱而不會引致電氣短路。

5.2 建議PCB焊接焊盤佈局

本文提供印刷電路板（PCB）上建議銅焊盤圖案的詳細圖示。此佈局針對可靠焊接、良好導熱至電路板及電氣連接進行了優化。遵循此封裝外型對於實現良好的焊點完整性，以及將熱量從散熱焊盤有效散發至PCB接地層或專用散熱區域至關重要。

6. 焊接與組裝指引

6.1 回流焊接溫度曲線

為迴流焊接工序指定了詳細的時間-溫度曲線。關鍵參數包括預熱階段、升溫階段、在封裝體表面測量不超過260°C的峰值溫度，以及受控冷卻階段。不建議使用快速冷卻速率。此曲線專為無鉛（Pb-free）焊膏設計。建議迴流焊接最多進行三次，並使用能實現可靠焊接的最低可能溫度。

6.2 手動焊接說明

若必須進行手工焊接，烙鐵頭溫度不應超過300°C，且與任何引腳的接觸時間應限制在最多2秒。每個焊點僅應進行一次此操作，以防止對LED晶片和封裝材料造成熱損傷。

6.3 清潔與處理注意事項

若焊接後需要清潔，只應使用酒精類溶劑，例如異丙醇。必須避免使用刺激性或未指定的化學清潔劑，因其可能損壞LED透鏡或封裝。操作器件時應小心謹慎以避免靜電放電（ESD），儘管本數據表中未提供具體的ESD等級。

7. 包裝與訂購資料

7.1 帶裝與捲盤包裝

發光二極管以壓紋載帶卷盤形式供應，適用於自動貼片組裝。載帶尺寸與凹槽間距符合 EIA-481-1-B 規格。卷盤為標準7英吋直徑，最多可容納500件元件。載帶以頂蓋密封以保護元件。品質規格允許載帶中最多連續缺失兩個元件。

8. 可靠性與測試

全面的可靠性測試計劃驗證了發光二極管的長期性能與穩健性。測試包括低溫工作壽命（LTOL，-30°C）、室溫工作壽命（RTOL）、高溫工作壽命（HTOL，85°C）、-40°C至125°C的熱衝擊循環、高溫儲存、耐焊接熱（模擬回流焊）以及可焊性測試。所有測試均在樣本上進行，報告零失效，顯示高可靠性。失效的判定標準定義為，在典型工作電流下測量時，正向電壓（Vf）變化超出其初始值的±10%，或輻射通量（Φe）變化超出其初始值的±30%。

9. 應用建議與設計考量

9.1 典型應用場景

此款365nm紫外光LED主要應用於製造、印刷及電子組裝行業中，用於黏合劑、油墨、樹脂及塗層的紫外光固化系統。其他潛在用途包括螢光激發、防偽檢測、醫療與科學儀器，以及紫外光A波段有效之空氣/水淨化系統。

9.2 關鍵設計考量

熱管理： 這是最重要的單一設計因素。典型熱阻為9.1°C/W，意味著每耗散一瓦功率，接面溫度將比焊點溫度升高約9.1°C。必須使用連接至散熱焊盤的有效散熱器，以將接面溫度維持在125°C以下，尤其是在以最大電流350-500mA或接近該值運行時。不良的熱設計會導致流明輸出快速衰減及使用壽命縮短。
驅動電流： LED應由恆流源驅動，而非恆壓源，以確保光輸出穩定並防止熱失控。建議工作點為350mA以達至最佳效率及壽命，但亦可透過適當的佔空比，以更高電流進行脈衝驅動。
光學設計： 130度廣闊視角可能需要二次光學元件（透鏡或反射器）將紫外光準直或聚焦到目標區域，以實現高效固化或曝光。
物料相容性： 長時間暴露於紫外輻射可能導致許多塑膠和聚合物降解。請確保組裝中的周邊物料具有抗紫外線穩定性。

10. 技術比較與差異化

與傳統汞蒸氣燈等紫外光源相比，此LED具備明顯優勢：無需預熱時間即可瞬間開關、操作壽命顯著更長（數萬小時）、不含危險汞元素、尺寸緊湊可實現靈活外形設計，以及總能耗更低。在紫外LED市場中，此特定型號的關鍵區別在於其結合了365nm波長下相對較高的輻射通量（典型值600mW）、配有專用散熱焊盤以實現卓越散熱的堅固封裝，以及確保大批量生產性能可預測的全面分檔系統。

11. 常見問題（基於技術參數）

Q: 輻射通量（mW）與光通量（lm）有何區別？
A: 輻射通量以瓦特為單位量度總光功率，適用於與人眼敏感度（明視覺反應）無關的UV LED。光通量則根據人眼敏感度加權量度感知亮度，用於可見光LED。

Q: 我可以直接用5V或12V電源驅動這款LED嗎？
A: 不可以。此LED需要恆流驅動電路。直接將其連接到電壓源會導致電流過大、立即過熱，並因二極管的負溫度係數而損壞器件。

Q: 訂購時應如何解讀分檔代碼？
A: 請根據您應用對電壓一致性、光輸出水平和精確波長的需求，指定所需的Vf、Φe和Wp分檔組合。例如，訂單可指定分檔V1、DE、P3N，對應Vf~3.4V、Φe~625mW、Wp~367.5nm的LED。

Q: 需要甚麼樣的散熱器？
A: 所需散熱器的熱阻取決於您的工作電流、環境溫度及目標結溫。使用公式 Tj = Ta + (Po * Rthjs) + (Po * Rth_heatsink)，您可以計算出所需的散熱器性能。Po為耗散功率（If * Vf）。

12. 設計與使用案例研究

場景：設計一個PCB點固化系統。
一家製造商需要在電路板組裝線上固化微小的UV膠點。方案提議使用四顆LTPL-C034UVE365 LED。每顆LED由專用驅動IC以350mA恆定電流驅動，產生約3.7V的正向電壓及每顆600mW的輻射通量。LED安裝在一塊小型鋁芯PCB上，該PCB同時作為散熱器。計算得出每顆LED的功耗約為1.3W（0.35A * 3.7V）。考慮到LED的Rthjs為9.1 °C/W，以及估計散熱器（PCB）到環境的熱阻為15 °C/W，總熱阻為24.1 °C/W。在40°C的環境溫度下，結溫將為 Tj = 40°C + (1.3W * 24.1 °C/W) = 71.3°C，安全低於最高125°C的限值。四顆LED以正方形排列，並配備簡單反射器，將合共2.4W的UV能量集中到一個直徑5mm的點上，提供足夠的輻照度以實現2-3秒的快速固化時間。相比傳統汞燈系統，此系統具有即時啟動、維護間隔長及功耗低的優點。

13. 工作原理介紹

此UV LED是一種基於氮化鋁鎵（AlGaN）材料系統的半導體器件。當在p-n結上施加正向電壓時，電子和電洞被注入有源區。這些電荷載子復合，以光子的形式釋放能量。這些光子的特定波長（365nm，屬於UV-A波段）由有源層所用半導體材料的帶隙能量決定。AlGaN合金的寬帶隙特性使其能夠發射高能量的紫外光。產生的光線透過透明的環氧樹脂透鏡射出，該透鏡旨在保護半導體晶片並塑造輻射圖形。

14. 技術趨勢與發展

UV LED領域正迅速發展。主要趨勢包括牆插效率（光功率輸出/電功率輸入）持續提升，從而減少熱量產生及能源成本。業界正持續開發以提高單晶片發射器及多晶片封裝的最大輸出功率（輻射通量）。研究亦聚焦於將波長範圍進一步延伸至UV-C波段（200-280nm）以用於殺菌應用，儘管效率挑戰仍然存在。另一趨勢是提升器件在高溫、高電流操作條件下的壽命及可靠性，這對工業應用至關重要。封裝技術正不斷進步，以提供更低的熱阻及更堅固的介面來應對惡劣環境。隨著生產規模擴大及效率提升，每毫瓦UV輸出的成本持續下降，使基於LED的解決方案在經濟上可行，適用範圍正不斷擴展至以往由傳統UV燈主導的更多應用領域。