UVC LED LTPL-G35UV275PB 規格書 - 3.5x3.5x1.05mm - 典型電壓6.0V - 峰值波長275nm - 典型輻射通量16mW - 中文技術文檔

1. 產品概述

LTPL-G35UV產品系列代表了一種革命性的高效光源，專為殺菌消毒和醫療應用而設計。該技術融合了發光二極管固有的長壽命和高可靠性，以及足以替代傳統紫外光源的性能特點。它提供了顯著的設計自由度，為固態UVC解決方案在嚴苛環境中的應用開闢了新的機遇。

本產品的關鍵特性包括與集成電路的兼容性、符合RoHS環保標準（無鉛），以及相比汞燈等傳統紫外技術，具有更低的運行和維護成本潛力。

1.1 核心優勢與目標市場

呢款UVC LED嘅主要優勢在於其固態特性，即係話佢可以瞬間開關、無需預熱時間，而且唔含水銀等有害物質。目標市場聚焦於需要精確、可靠同安全嘅紫外線照射嘅應用。呢啲應用包括但不限於：醫療器械嘅表面消毒系統、空氣同水淨化設備，以及生命科學與醫療保健領域嘅分析儀器。本產品專為開發新一代殺菌解決方案嘅工程師同系統集成商設計，呢啲方案要求緊湊嘅外形尺寸、數字可控性以及更高嘅安全性。

2. 外形與機械尺寸

該LED採用緊湊的表面貼裝設計。所有關鍵尺寸均以毫米為單位提供，標準公差為±0.2mm，除非另有說明。物理外形對於PCB佈局和熱管理設計至關重要，以確保從芯片結到焊點及印刷電路板的正確對準、焊接和散熱。

3. 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致器件永久損壞的應力極限。不保證在此極限下或超過此極限的操作，為確保可靠性能應避免。

• 功耗 (P_O):1.05 W
• 直流正向電流 (I_F):150 mA
• 工作溫度範圍 (T_opr):-40°C 至 +80°C
• 儲存溫度範圍 (T_stg):-40°C 至 +100°C
• 結溫 (T_j):115°C

重要提示：LED喺反向偏壓條件下長時間工作可能會導致器件損壞或失效。喺可能出現反向電壓嘅應用中，建議採用適當嘅電路保護措施（例如串聯二極管或TVS）。

4. 光電特性

呢啲參數喺環境溫度 (T_a) 為25°C時測量，定義咗器件喺指定測試條件下嘅典型性能。

測量說明：
1. 輻射通量是使用積分球測量的總光功率輸出。
2. 正向電壓測量公差為±0.1V。
3. 峰值波長測量公差為±3nm。
4. 輻射通量測量公差為±10%。
5. 熱阻值參考使用2.0cm x 2.0cm x 0.17cm鋁基金屬芯PCB（MCPCB）測得。

5. 分檔代碼與分類系統

LED根據性能進行分級以確保一致性。分級代碼標註在每個包裝袋上。

5.1 正向電壓 (V_F) 分級

每個分檔嘅公差為±0.1V。

5.2 輻射通量 (Φ_e) 分級

每個分檔嘅公差為±10%。

5.3 峰值波長 (λ_P) 分級

每個分檔嘅公差為±3nm。

6. 典型性能曲線與分析

以下曲線揭示咗器件喺唔同電氣同熱條件下嘅行為（除非註明，均喺25°C環境溫度下量度）。

6.1 相對光譜分佈

此曲線顯示咗以峰值波長（例如275nm）為中心嘅發射光譜。LED嘅光譜通常較窄，呢樣有利於喺殺菌消毒中針對特定嘅光化學反應，而唔會發射唔必要或者有害嘅波長。

6.2 輻射模式（視角）

輻射特性圖說明了光強度的角分佈。典型的120°視角 (2θ_1/2) 表示其為朗伯型或寬光束模式，這對於近距離均勻照射表面非常有用。

6.3 相對輻射通量 vs. 正向電流

此圖展示了驅動電流與光輸出之間的關係。輻射通量通常隨電流增加而增加，但在較高電流下，由於效率下降和結溫升高，會呈現亞線性增長。該曲線對於確定平衡輸出和壽命的最佳工作點至關重要。

6.4 正向電壓 vs. 正向電流

I-V曲線顯示了典型的二極管指數關係。正向電壓隨電流增加而增加。理解此曲線對於設計合適的恆流驅動器以確保穩定運行至關重要。

6.5 相對輻射通量 vs. 結溫

呢條係熱管理嘅關鍵曲線。UVC LED嘅效率會隨住結溫升高而降低。呢幅圖量化咗呢種降額情況，強調咗有效散熱對於維持高輸出同長器件壽命嘅重要性。

6.6 正向電壓 vs. 結溫

正向電壓通常具有負溫度系數（隨溫度升高而降低）。此特性有時可用於間接溫度監測。

6.7 正向電流降額曲線

此曲線定義了最大允許正向電流與環境溫度或外殼溫度的函數關係。為防止超過最大結溫（115°C），在較高環境溫度下工作時必須降低驅動電流。遵守此曲線是確保可靠運行的必要條件。

7. 可靠性測試與標準

全面的可靠性測試計劃驗證了LED的長期性能和穩健性。

7.1 測試條件

注：工作壽命測試中，LED安裝在90x70x4mm鋁製散熱器上進行。

7.2 失效標準

測試後，器件根據以下標準進行判定：
- 正向電壓 (V_F):喺 I_F= 100mA 下量度時，變化唔可以超過初始值嘅+10%。
- 輻射通量 (Φ_e):喺 I_F= 100mA 下量度時，輸出唔可以低過初始值嘅50%。

8. 組裝與操作指南

8.1 推薦回流焊溫度曲線

對於無鉛組裝，建議採用以下溫度曲線以防止對LED封裝造成熱損傷：

• 平均升溫速率 (T_L到 T_P):最大 3°C/秒
• 預熱：150°C 至 200°C，持續 60-120 秒 (t_S)
• 液相線以上時間 (T_L=217°C):60-150 秒 (t_L)
• 峰值溫度 (T_P):最高 260°C (建議 245°C)
• 峰值溫度±5°C內時間 (t_P):10-30 秒
• 降溫速率：最大 6°C/秒
• 總時間 (25°C 到峰值):最大 8 分鐘

8.2 PCB焊盤佈局建議

提供表面貼裝焊盤嘅推薦封裝尺寸，以確保形成良好嘅焊點同獲得機械穩定性。此焊盤規格嘅公差為±0.1mm。

8.3 包裝：編帶與捲盤規格

LED採用壓紋載帶和捲盤包裝，適用於自動化組裝。
- 捲盤尺寸：7英寸。
- 每捲最大數量：500片（剩餘部分最小包裝為100片）。
- 包裝符合 EIA-481-1-B 規範。
- 空位用蓋帶密封。
- 最多容許連續兩個缺失元件。

9. 重要注意事項與應用說明

9.1 清潔

如焊接後需要清潔，請僅使用酒精類溶劑，例如異丙醇。未指定的化學清潔劑可能會損壞LED封裝材料（例如透鏡或封裝膠），並降低其性能或可靠性。

9.2 驅動方法與一般注意事項

LED是電流驅動器件。必須使用恆流源而非恆壓源來驅動，以確保穩定的光輸出並防止熱失控。驅動電路應設計有限制湧浪電流和防止電瞬變（ESD、浪湧）的保護功能。

額外焊接注意事項：
1. 可進行手工焊接，烙鐵頭溫度最高300°C，每個焊盤最多焊接一次，持續時間不超過2秒。
2. 回流焊最多可進行三次。
3. 所有溫度規格均指封裝頂面溫度。
4. 不建議從峰值溫度進行快速冷卻。
5. 始終建議使用能形成可靠焊點的盡可能低的焊接溫度。
6. 浸焊不是本元件推薦或保證的組裝方法。

10. 技術深入探討與設計考量

10.1 熱管理的必要性

從結到焊點的熱阻 (R_{th j-s}典型值為30 K/W。對於UVC LED而言，有效的散熱至關重要。UVC所產生的高光子能量會在半導體接面處產生大量熱力。若無適當的散熱，接面溫度將會上升，導致光衰加速、波長漂移，並最終引致災難性故障。設計人員必須使用合適的MCPCB或其他熱管理策略，將T_j維持在遠低於最高值115°C的水平，理想情況下為80°C或更低，以實現最長使用壽命。

10.2 殺菌功效嘅光學設計

275nm的峰值波長處於殺菌有效範圍（約260nm-280nm）內，此範圍內DNA/RNA吸收率高。相關度量是輻射通量（mW），而非光通量（lm）。系統設計必須確保目標表面接收到所需的紫外線劑量（以J/m²或mJ/cm²為單位），該劑量是輻照度（W/m²）和照射時間的乘積。120°的寬視角有助於均勻覆蓋，但會降低特定距離下的峰值輻照度。對於需要聚焦的應用，可能需要二次光學元件。

10.3 電氣介面與驅動器選擇

喺100mA下典型正向電壓為6.0V，該LED需要一個能夠提供高達150mA穩定恆流且順從電壓高於7.0V嘅驅動器。鑑於V_F嘅負溫度係數，簡單嘅電阻限流係唔充分且危險嘅，因為佢可能導致熱失控。專用嘅LED驅動IC或設計得當嘅線性/開關模式恆流電路至關重要。驅動器還應包含軟啟動同過壓保護功能。

10.4 材料相容性與安全性

275nm的UVC輻射能量極高，會降解許多有機材料，包括組裝中使用的塑膠、黏合劑和電線絕緣層。光路中及LED附近的所有物料都必須能耐受UVC照射。此外，UVC對人體皮膚和眼睛有害。任何最終產品都必須包含足夠的屏蔽、互鎖系統和警告標籤，以確保用戶安全，並遵守相關的激光產品或光安全標準（例如IEC 62471）。

11. 與傳統紫外技術的比較

與低壓汞燈等傳統紫外光源相比，LTPL-G35UV275PB具有顯著優勢：
優勢：
- 瞬時開關：無需預熱或冷卻時間，支援脈衝操作。
- 緊湊且堅固：固態結構，無易碎的玻璃管或燈絲。
- 無汞：環保，避免有害物質處理問題。
- 波長特異性：窄發射光譜針對殺菌效果，無多餘的UV-A/UV-B。
- 數字控制：易於調光，並可輕鬆集成到智能控制系統中。
考量因素：
- 每毫瓦初始成本較高：儘管總體擁有成本可能更低。
- 熱管理：相比某些傳統燈具，需要更主動的熱設計。
- 光學系統：由於發光面積更小和輻射模式不同，可能需要不同的光學設計。

12. 應用場景與用例

• 表面消毒：集成到用於消毒醫療器械、智能手機屏幕或醫院和公共場所高頻接觸表面的設備中。
• 水淨化：用於終端或在線水淨化器，無需化學物質即可滅活細菌和病毒。
• 空氣殺菌：嵌入HVAC系統或便攜式空氣淨化器中，處理循環空氣。
• 生命科學設備：為PCR工作站、生物安全櫃或交聯儀提供紫外線照射。
• 消費產品：適用於牙刷、奶樽或口罩等個人物品嘅袖珍消毒器（需配備適當安全外殼）。

13. 常見問題解答 (FAQ)

問：呢款UVC LED嘅預期壽命係幾長？
答：壽命通常定義為輻射通量衰減至50% (L50) 嘅工作時數。呢個好大程度上取決於驅動電流同結溫。喺典型嘅100mA電流下，配合良好嘅熱管理（低T_j），壽命可以超過10,000小時，遠遠超過好多傳統紫外光源。

問：我可唔可以用5V電源驅動呢款LED？
答：唔可以。典型正向電壓為6.0V，最高可達7.0V。5V電源無法充分點亮LED。需要使用升壓轉換器或具有更高輸出順從電壓嘅驅動器。

問：訂購時如何解讀分檔代碼？
答：根據您應用對電壓一致性、輸出功率同精確波長嘅需求，指定所需嘅V_F分檔 (V1-V4)、Φ_e分檔 (X1-X3) 同 λ_P分檔 (W1)。咁樣可以確保你收到嘅LED具有緊密分組嘅特性。

問：光輸出睇得到嗎？
答：睇唔到。275nm嘅UVC輻射喺可見光譜（400-700nm）之外。由於微弱嘅二次發射，LED可能會發出好微弱嘅藍/紫色光，但主要嘅殺菌輸出係睇唔到嘅。呢種不可見性令安全互鎖變得更加關鍵。