ELUA3535NU3 UVA LED 數據表 - 3.75x3.75x3.2mm - 3.6-4.8V - 4W 系列 - 英文技術文件

1. 產品概述

ELUA3535NU3產品系列代表一種專為紫外線A（UVA）應用而設計的高可靠性陶瓷基LED解決方案。此4W系列旨在於要求嚴苛的環境中提供穩定性能，這些環境利用紫外線輻射的殺菌或催化特性。

1.1 核心優勢與目標市場

The primary advantages of this LED series stem from its robust construction and electrical design. The use of an Aluminum Nitride (AlN) ceramic substrate provides excellent thermal conductivity, which is critical for managing the heat generated by high-power operation and ensuring long-term reliability. The device incorporates built-in Electrostatic Discharge (ESD) protection rated up to 2KV (HBM), enhancing its durability during handling and assembly. Furthermore, the product is fully compliant with major environmental and safety regulations including RoHS, Pb-free, EU REACH, and halogen-free standards (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm), making it suitable for global markets with strict compliance requirements.

目標應用主要集中於利用UVA光嘅工業同商業領域。關鍵市場包括用於空氣同水淨化嘅紫外線殺菌系統、用於分解揮發性有機化合物（VOCs）嘅紫外光催化系統，以及專用紫外線傳感器照明。產品嘅可靠性同功率輸出，使其成為需要持續紫外線發射嘅系統嘅合適組件。

2. 技術參數深入分析

本節對數據表中列出的關鍵技術參數提供詳細、客觀的解讀，闡明其對設計工程師的重要性。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了器件的應力極限，超出此極限可能會對器件造成永久性損壞。對於385nm、395nm及405nm型號，其最大連續正向電流（I_F) 係1250mA。必須注意，365nm型號嘅最大額定電流明顯較低，只有700mA。呢個差異通常係由於用於較短波長嘅半導體材料同外延結構唔同，可能具有較低嘅電流處理能力或較高嘅熱敏感性。持續喺或接近呢啲極限下操作，將會大幅降低LED嘅使用壽命同可靠性。最高結溫（T_J) 額定為105°C。由結到散熱焊盤嘅熱阻（R_θth) 規定為4°C/W。呢個參數對於散熱管理設計至關重要；例如，喺全額定電流下，可以計算從焊盤到結嘅溫升。適當嘅散熱對於將結溫保持喺安全範圍內係必不可少嘅。

2.2 光度與電氣特性

所提供的訂單代碼詳細說明了特定的性能分檔。輻射通量，即總光功率輸出以瓦特（或毫瓦）為單位的度量，會因波長而異。對於365nm LED（工作電流為700mA），最小輻射通量為900mW，典型值為1300mW，最大值為1600mW。對於385nm、395nm和405nm LED（工作電流為1000mA），最小值為1350mW，典型值為1475mW，最大值為1850mW。該系列所有型號的正向電壓（V_F）在各自工作電流下的指定範圍為3.6V至4.8V。設計驅動電路時必須考慮此範圍，以確保其能提供足夠電壓，同時管理功耗。

3. 分檔系統說明

本產品根據三個關鍵參數：輻射通量、峰值波長和正向電壓進行分級。這讓客戶能夠選取特性緊密集中的LED，以確保系統性能的一致性。

3.1 輻射通量分級

針對不同波長組別，採用兩套獨立的分級表。對於365nm LED，分級代碼U1至U4對應輻射通量由900-1000mW至1400-1600mW。至於385nm至405nm LED，則使用分級代碼U51（1350-1600mW）及U52（1600-1850mW）。設計師必須確保所選級別的最低值能滿足其光學系統的最低輻照度要求。

3.2 峰值波長分級

峰值波長按10nm範圍分級：U36（360-370nm）、U38（380-390nm）、U39（390-400nm）及U40（400-410nm）。選擇需視乎應用的光譜敏感度。例如，光催化劑活化通常有最理想的波長範圍。

3.3 正向電壓分級

正向電壓分為三組：3640 (3.6-4.0V)、4044 (4.0-4.4V) 及 4448 (4.4-4.8V)。呢個對於驅動器效率同熱管理好重要。來自較低電壓級嘅LED會以熱嘅形式耗散較少功率 (P = V_F * I_F喺相同電流下，可能令散熱器設計更簡單或更細。

4. 性能曲線分析

典型特性曲線有助理解LED喺唔同工作條件下嘅表現，對穩健系統設計至關重要。

4.1 光譜與相對輻射通量對比電流

光譜圖顯示了四種主要型號在不同波長下的歸一化發射強度。每種型號均有其獨特的峰值，且具有紫外LED典型的相對較窄的光譜帶寬。相對輻射通量對比正向電流的曲線顯示出次線性關係。輸出並未與電流成比例增加，特別是在較高電流時，這是由於結溫升高及其他半導體物理效應所導致的效率下降。這凸顯了熱管理對於維持輸出穩定的重要性。

4.2 熱特性

「相對輻射通量 vs. 環境溫度」及「峰值波長 vs. 環境溫度」的曲線至關重要。隨著環境（或焊盤）溫度升高，輻射通量會顯著下降——這是LED的常見特性。例如，在120°C時，相對通量僅為其在25°C時數值的約40-50%。同時，峰值波長會隨溫度升高而向長波長方向偏移（紅移），偏移速率可在圖表中觀察到。在對波長敏感的應用中，必須考慮此熱偏移現象。「正向電壓 vs. 溫度」曲線顯示出負溫度係數，即V_F 隨溫度升高而下降，這可能會影響恆流驅動器的運作。

5. 機械與封裝資訊

5.1 尺寸及公差

此LED佔用面積小巧，僅為3.75mm x 3.75mm，整體高度為3.2mm。尺寸圖標明了所有關鍵長度，包括散熱焊盤及陽極/陰極焊盤。平面尺寸的一般公差為±0.1mm，而厚度公差則為±0.15mm。這些公差對於PCB佈局、錫膏鋼網設計以及確保貼片機準確放置至關重要。

5.2 焊盤配置及極性

底部視圖清晰顯示焊盤佈局。中央的大型矩形焊盤為散熱焊盤（陰極），對熱量傳導至PCB至關重要。兩個較小的電氣焊盤位於同一側：一個用於陽極，一個用於陰極。圖中已標明極性。陰極通常連接至散熱焊盤及其中一個較小焊盤。組裝時必須正確識別極性，以防器件損壞。

6. 焊接與組裝指引

6.1 回流焊接製程

此LED適用於標準表面貼裝技術（SMT）製程。數據表中提供了一張回流焊接溫度曲線圖，當中包含關鍵參數：預熱區、快速升溫至峰值溫度，以及受控冷卻階段。建議的峰值溫度為260°C（+0°C/-5°C），最長持續時間為10秒。文件明確指出，回流焊接不應進行超過兩次，以避免對封裝及內部接合造成過度的熱應力。必須避免加熱期間對LED本體施加機械應力（例如來自PCB彎曲），並且禁止在焊接後彎曲PCB，因為這可能導致焊點或陶瓷封裝本身破裂。

7. 封裝與訂購資料

7.1 型號命名規則解碼

完整訂購代碼（例如：ELUA3535NU3-P6070U23648700-V41G）是一個詳細的描述符：

• EL：製造商前綴。
• UA：UVA產品類型。
• 3535: 3.75mm x 3.75mm 封裝尺寸。
• N: 封裝物料為氮化鋁 (AlN)。
• U: 塗層為金 (Au)。
• 3視角為30°。
• PXXXX峰值波長代碼（例如，6070代表360-370nm）。
• YY: 最低輻射通量代碼。
• 3648 / 700 / 1K0: 正向電壓範圍 (3.6-4.8V) 及正向電流 (700mA 或 1000mA)。
• V41G: 晶片類型 (垂直式)、尺寸 (43密耳)、數量 (1)、製程 (石英玻璃)。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

UV Sterilization Systems: 對於空氣或水體消毒，265-280納米波段（UVC）對破壞DNA最為有效。然而，UVA LED（如此系列）則用於某些高級氧化過程（AOP），或針對對較長波長紫外線敏感之特定病原體的系統，或與光催化劑結合使用。系統設計必須確保足夠的紫外線劑量（強度 x 時間）。
UV Photocatalyst: Typically using TiO₂光催化劑通常由紫外光激活，普遍採用385納米或395納米波長。設計必須確保催化劑表面照射均勻並管理熱量，因催化劑效率可能受溫度影響。
UV Sensor Light: 用於激發螢光或進行機器視覺檢測。穩定的輸出和特定波長是關鍵。恆流驅動器對於維持穩定的光輸出至關重要，並且可能需要使用光學濾波器來阻擋LED光譜中不需要的可見光。

8.2 Critical Design Considerations

熱管理： 這是影響效能與壽命最關鍵的因素。請使用在散熱焊盤下方有足夠散熱通孔的PCB，並將其連接到大面積銅箔或外部散熱器。4°C/W的熱阻值是從晶片結點到LED散熱焊盤的數值；系統至環境的熱阻必須經過設計，以確保T_J 遠低於105°C。
電氣驅動： 務必使用恆流驅動器，而非恆壓源。驅動器必須能夠提供所需電流（700mA 或 1000mA）及足以覆蓋所選分檔（Bin）完整 V_F 範圍並留有餘量的電壓。如需調光，建議採用脈衝寬度調製（PWM），而非模擬電流減小，以避免顏色/波長偏移。
光學設計： 30度視角提供相對集中的光束。可使用透鏡或反射器將光線塑形以適應目標區域。確保所有光學材料（透鏡、視窗）均為紫外光可穿透材料（例如石英、特定紫外光級別塑膠），因為標準玻璃及許多塑膠會吸收UVA輻射。

9. 技術比較與差異化

雖然數據表中未提供與其他品牌的直接並排比較，但可推斷此系列的主要差異化特點。採用陶瓷AlN封裝，相比低功率LED常用的塑膠封裝，提供更優異的熱性能，從而實現更高的驅動電流和更好的可靠性。內置2KV ESD保護是一項重要的穩健性功能，並非所有競爭產品都具備。對三個參數（光通量、波長、電壓）的詳細分檔，允許進行高精度系統設計並確保大規模生產的一致性，這相比公差較寬鬆或分檔選項較少的產品可能是一項優勢。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q: 為何365nm LED的最大電流僅為700mA，而其他波長則為1250mA？
A: 這主要是由於實現較短的365nm波長所採用的半導體材料特性不同。該材料體系（例如AlGaN中較高的鋁含量）通常具有較低的導電性和較高的缺陷密度，導致最大電流密度降低及熱阻增加。以較低電流運作可確保可靠性，並防止加速老化。

Q: 我可以用3.3V電源驅動呢個LED嗎？
A: 唔可以。LED嘅正向電壓範圍係3.6V至4.8V。3.3V電源唔足以令LED發光或產生任何有效嘅光輸出。你需要一個能夠提供至少4.8V（再加驅動器壓降）嘅驅動電路。

Q: 我應該點樣理解「Typical Radiant Flux」呢個數值？
A: 「典型」值係生產單元嘅統計平均值或中位數。為確保你設計中嘅性能有保證，你必須使用分級表中嘅「最小值」。根據典型值進行設計可能會導致你系統中嘅部分單元性能不達標。

Q: 散熱片係咪絕對必要？
A> For any sustained operation at the rated current, yes. Even with the low 4°C/W thermal resistance, at 1000mA and a typical V_F 為4.2V嘅情況下，功耗係4.2W。由焊盤到結點嘅溫升大約係4.2W * 4°C/W = 16.8°C。如果PCB焊盤溫度達到85°C，結點溫度就已經喺~102°C，非常接近105°C嘅最高限值。要實現可靠運行，有效嘅散熱係不容妥協嘅。

11. 實用設計與應用案例

案例：為表面固化之多LED紫外光陣列設計PCB。
一位工程師正為一個用於黏合劑的低功率紫外光固化站，設計一個由十二顆395nm LED組成的陣列。每顆LED將以1000mA驅動。 步驟一 - PCB佈局： PCB採用2oz銅箔設計。創建了一個與LED封裝匹配的專用散熱焊盤，其中佈滿了散熱過孔網格（例如：直徑0.3毫米，間距1毫米），這些過孔連接到大型內部接地層以及底部銅箔鋪銅區域，該區域將透過導熱介面材料貼附到鋁製散熱器上。 步驟二 - 電氣設計： 選用一款能夠提供總計12A恆定電流嘅LED驅動IC（或多個較細嘅驅動器）。檢查驅動器嘅輸出電壓能力，確保其能夠處理以4串聯/3並聯配置連接嘅12粒LED，並考慮到每粒LED最高4.8V嘅VF。_F 每粒LED為4.8V。 步驟三 - 光學整合： 陣列上方會加裝一塊石英玻璃蓋以保護LED。根據目標固化表面所需嘅輻照度，使用分檔中嘅最小輻射通量值（1350mW）同30°光束角，估算出照明光斑嘅大小同強度，從而計算出至目標固化表面嘅距離。

12. 原理簡介

UVA LED 基於半導體材料中的電致發光原理運作。當在 LED 晶片的 p-n 結上施加正向電壓時，電子和電洞會被注入活性區域。它們的復合會以光子的形式釋放能量。發射光的波長（顏色）由活性區域所用半導體材料的帶隙能量決定。為了產生 UVA 光（約 315-400nm），會使用具有特定成分的氮化銦鎵（InGaN）或氮化鋁鎵（AlGaN）等材料。陶瓷封裝主要用作機械支撐、電絕緣體，最重要的是作為高效的熱傳導路徑，將熱量從半導體結傳導出去，這對於維持性能和壽命至關重要。

13. 發展趨勢

UV LED領域，特別是UVA同UVB，正穩步發展。從呢份數據表等產品中可見嘅主要趨勢包括： 功率同效率提升： 持續嘅材料研究旨在降低效率下降同改善光提取效率，從而令相同或更細封裝尺寸下實現更高輻射通量。 改良熱管理： 如圖所示，採用如AlN等先進陶瓷基板，正逐漸成為高功率器件應對日益增加熱負荷的標準做法。 標準化與分級： 隨着市場日趨成熟，更精細且標準化的分檔編碼（如示例所示）有助將LED整合至可預測且具重現性的系統中。 波長擴展與控制： 研究持續向更短波長、更高效率（深入UVB與UVC波段）推進，並為特殊應用提供對峰值波長與頻譜寬度更精準的控制。 系統整合： 現時趨勢係朝向更多即裝即用嘅模組，呢啲模組包含LED、驅動器、光學元件，有時仲有傳感器，令終端用戶嘅設計更簡便。