ELUC3535NUB UVC LED 數據表 - 3.5x3.5x1.3mm - 5.0-7.5V - 0.13W - 270-285nm - 英文技術文件

1. 產品概述

ELUC3535NUB系列係一款高可靠性、陶瓷基底嘅LED解決方案，專為紫外線C（UVC）應用而設計。此產品旨在喺對殺菌效能要求極高嘅嚴苛環境中提供穩定性能。其核心結構採用陶瓷基板，相比傳統塑膠封裝，具有更優異嘅散熱管理能力，呢點對於維持UVC應用中LED嘅使用壽命同輸出穩定性至關重要。

此元件嘅主要目標市場係消毒同滅菌領域。包括水淨化系統、空氣消毒裝置、表面消毒設備以及醫療器械滅菌等應用。產品設計優先考慮咗對呢啲用途至關重要嘅因素：殺菌波段嘅光功率、為確保長壽命而設計嘅堅固結構，以及與標準表面貼裝技術（SMT）組裝流程嘅兼容性。

2. Technical Parameter Deep Dive

2.1 絕對最大額定值

該器件額定最大直流正向電流 (I_F) 為 100 mA。然而，訂購資料中指定的典型工作條件為 20 mA。此降額對於確保長期可靠性及防止半導體結加速老化至關重要。最高結溫 (T_J) 係100°C，熱阻（R_th）由結點至環境為65°C/W。此熱阻值係散熱器設計嘅關鍵參數；超出結點溫度可能導致災難性故障或顯著降低輻射通量輸出。

該器件提供高達2 kV（人體模型）嘅ESD保護，呢個係大多數製造環境中處理嘅標準保護等級。工作溫度範圍係-30°C至+85°C，儲存溫度範圍係-40°C至+100°C，確保適用於全球各種唔同嘅氣候同儲存條件。

2.2 光度與電氣特性

主要光度輸出以輻射通量（mW）而非光通量（lm）量度，因為此為不可見的紫外線發射器。在標稱20 mA驅動電流下，典型輻射通量為2 mW，所列訂購代碼的最低保證值為1 mW，最高為2.5 mW。峰值波長介乎270 nm至285 nm範圍內，此波段屬最有效的殺菌作用範圍，能破壞微生物的DNA/RNA。

電氣特性方面，在20 mA電流下，正向電壓（V_F）範圍為5.0 V至7.5 V。此相對較高的正向電壓是深紫外線LED的典型特徵。標準視角為120°，定義為光強度降至峰值一半時的角度（2θ_1/2）。

3. 分級系統說明

產品根據詳細的分級系統進行分類，以確保應用特定的一致性。該系統涵蓋三個關鍵參數：輻射通量、峰值波長和正向電壓。

3.1 輻射通量分級

輻射通量分為三個級別：Q0A (1.0-1.5 mW)、Q0B (1.5-2.0 mW) 及 Q0C (2.0-2.5 mW)。此分級讓設計師能根據系統所需的光功率輸出選擇LED，其公差範圍比整體的最低/最高規格更為嚴格。

3.2 峰值波長分級

峰值波長對於UVC效能至關重要。分箱標準為：U27A (270-275 nm)、U27B (275-280 nm) 及 U28 (280-285 nm)。不同病原體在UVC光譜內的敏感度峰值各異，因此此分箱方式有助於優化系統設計。

3.3 順向電壓分箱

順向電壓以0.5V為增量，從5.0V至7.5V進行分箱（例如：5055代表5.0-5.5V，5560代表5.5-6.0V，依此類推）。一致的V_F 陣列內部簡化驅動器設計，確保多個LED並聯時電流分佈均勻。

4. 性能曲線分析

4.1 光譜

光譜分佈曲線顯示出一個以指定波長（例如，約275nm）為中心嘅狹窄發射峰，喺UVC波段以外嘅發射極少。呢種光譜純度有好處，因為佢確保能量集中喺殺菌範圍內。

4.2 Relative Radiant Flux vs. Forward Current

曲線展示咗一種次線性關係。雖然輸出隨電流增加，但效率（mW/mA）喺較高電流時會下降，原因係結溫升高同其他非理想效應。呢點突顯咗熱管理同喺建議條件下運作嘅重要性。

4.3 正向電流對正向電壓

I-V 曲線展示咗二極管典型嘅指數關係。指定嘅 V_F 範圍（20mA 下）已清晰標示。呢條曲線對於設計恆流驅動器至關重要，因為電壓嘅微小變化可能導致電流大幅改變。

4.4 相對輻射通量 vs. 環境溫度

此曲線顯示LED輸出的負溫度係數。隨著環境（以及結點）溫度上升，輻射通量會下降。在系統設計中必須考慮這種熱衰減，以確保在整個工作溫度範圍內保持一致的消毒效能。

4.5 降額曲線

降額曲線係確保可靠運作最關鍵嘅圖表。佢定義咗最大允許正向電流隨環境溫度變化嘅關係。為咗防止超出最高結溫，驅動電流必須隨環境溫度上升而降低。例如，喺環境溫度85°C時，最大允許電流會明顯低於100mA嘅絕對最大額定值。

5. 機械與封裝資料

5.1 機械尺寸

該封裝佔位面積僅為3.5 mm x 3.5 mm，高度為1.3 mm。尺寸圖標明了陽極（焊盤2）、陰極（焊盤1）以及中央散熱焊盤（焊盤3）的位置。散熱焊盤對於有效散熱至關重要；必須將其妥善焊接在PCB的導熱焊盤上，而該焊盤應連接至內部接地層或外部散熱器。

5.2 發射器帶裝及捲盤包裝

LED以凸紋載帶供應，捲繞於每卷1000件的捲盤上。提供載帶尺寸及捲盤規格（例如180mm捲盤直徑），以確保與自動貼片機兼容。元件進一步密封於防潮鋁袋內，袋中附有乾燥劑以防儲存期間吸濕，此對陶瓷封裝至關重要，可避免回流焊接時發生「爆米花」現象。

6. 焊接及組裝指引

ELUC3535NUB適用於標準SMT迴流焊接製程。主要建議包括：使用符合元件熱限度的無鉛迴流溫度曲線、避免LED在加熱及冷卻過程中受到機械應力，以及將迴流次數限制在最多兩次。焊接後不應彎曲PCB，否則可能對焊點及陶瓷基體造成機械應力，導致破裂或故障。

7. 應用建議與設計考量

7.1 典型應用場景

• 靜態空氣消毒： 用於HVAC系統或空氣淨化器，UVC光照射空氣流經的腔室。
• 表面消毒： 整合於設備中，用於為手機、工具或枱面進行消毒。
• 水體殺菌： 應用於使用點淨水器，水流經裝有UVC LED並以石英套管覆蓋的部份。

7.2 關鍵設計考量

• 熱管理： 此為最重要嘅單一因素。請使用喺散熱焊盤下方設有散熱通孔並連接至大面積銅箔或外部散熱器嘅PCB。監測結點溫度。
• 驅動電流： 為延長使用壽命，請在建議的20mA或以下電流操作。請使用恆流驅動器，而非恆壓源。
• 光學材料： 輸出窗口為石英玻璃。確保任何二次光學元件或保護罩均採用可透射UVC之材料（例如熔融石英、特定特種塑膠）。標準玻璃及大多數塑膠會吸收UVC輻射。
• 安全： UVC輻射對眼睛及皮膚有害。設備外殼必須在運行時完全阻隔紫外光洩漏。若使用期間可開啟外殼，須配備連鎖開關。

8. Technical Comparison and Differentiation

ELUC3535NUB 的主要區別在於其陶瓷封裝（AIN - 氮化鋁）和石英玻璃透鏡。陶瓷封裝的導熱性能遠優於塑料（例如 PPA、PCT），從而在相同驅動電流下工作結溫更低，這直接轉化為更長的使用壽命和更穩定的輸出。與矽膠或環氧樹脂透鏡相比，石英玻璃透鏡具有更優異的紫外光透射率和抗變黑（光暗化）能力，後者在長時間 UVC 照射下可能會劣化。

9. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以將此LED驅動至100mA以獲得更高輸出嗎？
答：不可以。100mA額定值是絕對最大額定值，並非工作條件。超過典型的20mA驅動電流會急劇增加接面溫度，導致輸出迅速衰減及可能損壞器件。請務必遵循降額曲線。

問：為何正向電壓如此高且變化範圍大（5.0-7.5V）？
A> The high bandgap energy required to emit UVC photons results in a higher forward voltage. The variation is inherent to semiconductor manufacturing processes, which is why the binning system is provided. Design your driver circuit to accommodate the full voltage range of your selected bin.

Q: 點樣理解「最小輻射通量」為1mW？
A> This is the guaranteed lower limit for the specific order code. The typical value is 2mW, and most devices will perform near this. The binning system (Q0A/B/C) allows you to purchase parts with a tighter, guaranteed minimum within that overall range.

10. 實用設計案例分析

情境： 設計一款緊湊型USB供電表面消毒棒。
設計步驟：
1. 功率預算： USB 端口提供 5V，最大電流約 500mA。LED V_F (5-7.5V) 高於電源電壓，需要採用升壓轉換恆流驅動器。
2. 散熱設計： 手柄外殼體積細小，應選用高導熱金屬基板（MCPCB），並將LED的散熱焊盤直接焊接在MCPCB上。MCPCB的金屬基底將作為主要散熱器及手柄本體的一部分。
3. 光學設計： 使用淺反射器將120°光束導向目標表面。確保反射器材料具有UVC穩定性（例如，帶有保護塗層的鋁材）。
4. 安全： 設計一個快門，僅當魔杖按壓在表面上時才會打開，以阻擋UVC洩漏。包含一個計時器電路，以限制每次啟動的照射時間。
5. 元件選擇： 若使用多個LED，請從單一正向電壓分檔（例如5055）中選擇LED，以簡化驅動器設計。根據所需劑量同治療時間，選擇合適嘅輻射通量分檔。

11. 工作原理

UVC LEDs係半導體器件，通過電致發光喺紫外光譜（UVC特指200-280nm）發射光子。當正向電壓施加喺p-n結兩端時，電子同電洞會被注入有源區。佢哋嘅複合會以光子形式釋放能量。呢啲光子嘅波長取決於有源區所用半導體材料（通常係氮化鋁鎵 - AlGaN）嘅帶隙能量。較窄嘅帶隙會產生較長波長（可見光/紅外線），而UVC發射所需嘅極寬帶隙，係通過AlGaN層中高鋁含量來實現嘅。

12. 科技趨勢

UVC LED市場的增長動力，來自對無汞、即開即用、小巧且穩健的消毒解決方案的需求。主要趨勢包括：
提升牆插效率 (WPE)： 研究重點在於提升內部量子效率（IQE）同光提取效率（LEE），將更多電能輸入轉化為UVC光學輸出，從而降低功耗同減少熱量產生。
更高輸出功率： 多芯片封裝技術嘅發展同埋改良嘅外延製程，正逐步提高每件器件嘅輻射通量，令到可以處理更大體積或者縮短照射時間。
更長使用壽命： 包裝材料（例如呢度用到嘅陶瓷同石英）、晶片貼裝技術同半導體可靠性嘅改進，正喺度延長UVC LED嘅操作壽命（L70/B50），令佢哋更適合持續運作嘅應用。
成本降低： 隨住生產量增加同製程成熟，每毫瓦UVC輸出嘅成本正喺度下降，令可行嘅應用範圍得以擴闊，唔再局限於利基市場。