ELUA3535OG5 UVA LED 資料手冊 - 3.5x3.5x3.5mm - 3.2-4.0V - 500mA - 360-410nm - 英文技術文件

1. 產品概述

ELUA3535OG5系列是一款專為紫外線(UVA)應用設計的高品質、高可靠性陶瓷基LED。其堅固的結構與性能特點，使其能適用於嚴苛的環境。

1.1 核心優勢

• High Power Output: 提供高輻射通量，使其在需要顯著紫外線強度的應用中非常有效。
• Ceramic Package (Al2O3)： 與塑膠封裝相比，提供了優異的熱管理、機械強度和長期可靠性。
• 緊湊型外觀規格： 3.5mm x 3.5mm x 3.5mm 的佔位面積允許高密度PCB佈局。
• 合規與安全： 本產品符合RoHS規範、無鉛、符合歐盟REACH標準且無鹵素，滿足嚴格的環境與安全標準。
• ESD防護： 內建靜電放電防護能力最高可達2KV（人體放電模式），提升元件操作與處理的穩健性。

1.2 目標應用

此LED系列專為各種專業與工業紫外線應用而設計，包括：

• UV滅菌與消毒系統。
• 用於空氣與水淨化的UV光催化技術。
• UV感測器與檢測照明。
• 用於黏合劑、油墨與塗料的固化製程。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致設備永久損壞的極限範圍。操作應維持在此界限內。

• 最大順向電流 (I_F): 385nm、395nm 和 405nm 型號為 1000mA；365nm 型號為 700mA。此差異可能源於較短波長具有較高的光子能量及相關的熱管理挑戰。
• 最高接面溫度 (T_J): 105°C。將接面溫度維持在此限值以下對於使用壽命至關重要。
• 熱阻 (R_th): 4°C/W。此低數值表示在陶瓷封裝的輔助下，晶片至散熱墊的熱傳遞效率良好。
• 工作溫度範圍 (T_Opr): -10°C 至 +100°C。

2.2 光度與電氣特性

該表格提供標準產品配置在順向電流 (I_F) 為 500mA 時的關鍵性能數據。

• 峰值波長： 提供四種範圍：360-370nm、380-390nm、390-400nm 及 400-410nm，涵蓋 UVA 光譜。
• 輻射通量： 最小值範圍從 900mW（360-370nm）至 1000mW（其他波長）。典型值約為 1200-1250mW。
• 順向電壓 (V_F): 通常在500mA下介於3.2V至4.0V之間，並定義了特定的分檔以實現更嚴格的控制。

3. 產品分檔系統說明

分檔透過將具有相似特性的LED分組，以確保一致的性能。這對於需要均勻輸出的應用至關重要。

3.1 輻射通量分選

LED根據其最小輻射通量輸出進行分類。360nm組與380-410nm組使用不同的分選代碼（U1、U2、U3、U4），反映了不同波長間的典型性能差異。

3.2 峰值波長分選

LED根據其峰值波長範圍（例如360-370nm、380-390nm）被分類為不同組別（U36、U38、U39、U40）。並規定了±1nm的嚴格容差。

3.3 順向電壓分選

電壓以0.2V為級距進行分級（例如：3.2-3.4V、3.4-3.6V）。這有助於設計驅動電路，並管理串聯多個LED時的功率耗散。

4. 性能曲線分析

4.1 光譜與相對輻射強度

光譜曲線顯示出LED特有的窄發射峰。與波長較長的變體（385nm、395nm、405nm）相比，365nm LED的光譜略寬。

4.2 相對輻射通量 vs. 順向電流

輻射通量隨電流呈次線性增加。405nm LED 顯示出最高的相對輸出，而 365nm LED 在高電流下顯示最低，這與其較低的額定最大電流相符。

4.3 順向電壓 vs. 順向電流

V_F 曲線呈現典型的二極體特性。在相同電流下，365nm LED通常表現出比其他波長更高的順向電壓，這對於較短波長的半導體而言是預期中的現象。

4.4 溫度相依性

• 輻射通量 vs. 溫度： 環境溫度升高時輸出會下降，其中365nm LED最為敏感。有效的散熱設計對於維持性能至關重要。
• 峰值波長 vs. 溫度： 隨著溫度升高，峰值波長會略微向長波長方向偏移（紅移）。
• 順向電壓 vs. 溫度： V_F 隨溫度升高而線性下降，此為半導體的典型特性。

4.5 降額曲線

降額曲線對於熱設計至關重要。它顯示了最大允許正向電流隨環境溫度的變化關係。例如，在環境溫度為85°C時，最大電流會顯著降低，以防止超過105°C的接面溫度。

5. Mechanical and Packaging Information

5.1 Mechanical Dimensions

該LED的平面佔位面積為3.5mm x 3.5mm正方形，高度為3.5mm。尺寸圖標示了所有關鍵長度，包括透鏡圓頂以及散熱焊盤與電氣焊盤的位置。公差通常為±0.1mm。

5.2 焊盤配置與極性

底部視圖顯示了焊盤佈局：兩個較大的焊盤用於陽極和陰極，以及一個位於中央、面積較大的散熱焊盤。該散熱焊盤是電氣隔離的，必須連接到PCB的銅箔鋪設區域以實現最佳散熱效果。極性已在封裝本體上明確標示。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊溫度曲線

此LED適用於標準SMT（表面貼裝技術）製程。應嚴格遵循建議的迴流焊溫度曲線。關鍵注意事項包括：

• 為減少對封裝及內部接合的熱應力，迴流焊次數請勿超過兩次。
• 在焊接的加熱與冷卻階段，避免對LED施加機械應力。
• 焊接後請勿彎折PCB，以免導致陶瓷封裝或焊點破裂。

6.2 Storage and Handling

儲存於指定儲存溫度範圍（-40°C 至 +100°C）內的乾燥環境中。由於內建但有限的 ESD 防護，處理時請使用防靜電程序。

7. 訂購資訊與型號命名規則

零件編號遵循詳細的結構： ELUA3535OG5-PXXXXYY3240500-VD1M

• EL: 製造商代碼。
• UA： 表示UVA產品。
• 3535： 封裝尺寸 (3.5mm x 3.5mm).
• O: 封裝材料 (Al₂O₃ 陶瓷）。
• G： 塗層（Ag）。
• 5： 視角 (50°)。
• PXXXX: 峰值波長代碼 (例如，6070 代表 360-370nm)。
• YY: 最小輻射通量分級（例如，U1代表900mW）。
• 3240: 順向電壓規格範圍 (3.2-4.0V)。
• 500: 額定順向電流 (500mA)。
• V: 晶片類型（垂直）。
• D: 晶片尺寸（45mil）。
• 1: 晶片數量 (1).
• M: 製程類型（成型）。

8. 應用設計考量

8.1 熱管理

這是設計中最關鍵的面向。僅有當熱量從散熱墊傳導出去時，低熱阻（4°C/W）才會有效。請使用具有足夠散熱孔並連接到內部接地層或外部散熱器的PCB。請使用降額曲線監測接面溫度。

8.2 Electrical Drive

請使用符合順向電壓與電流需求的定電流驅動器。設計多顆LED串聯時，請考量電壓分檔以確保電流分配均勻。切勿超過絕對最大額定電流。

8.3 光學設計

50°視角可提供相對寬廣的光束。若需聚焦應用，可能需要使用二次光學元件（透鏡、反射器）。請確保所使用的任何材料（透鏡、封裝膠）均具抗紫外線穩定性，以防止隨時間黃化與劣化。

9. 技術比較與差異化

ELUA3535OG5系列的主要差異化特點在於其 ceramic package 和 高功率UVA輸出 採用緊湊的3535封裝尺寸。

• vs. Plastic Package UVA LEDs: 陶瓷封裝提供卓越的散熱性能、更高的最高接面溫度，以及在高功率紫外光運作下更優異的長期可靠性，這些條件可能使塑膠材質劣化。
• vs. Larger Ceramic Packages: 3535 尺寸能在不犧牲陶瓷結構優勢的前提下，實現更緊湊的設計。
• 對比低功率UVA LED： 高輻射通量（最高可達1500mW）使其適用於需要高輻照度的應用，可減少達到特定輸出所需的LED數量。

10. 常見問題（FAQ）

10.1 為何365nm版本的最大電流較低？

波長較短的LED（如365nm）通常具有較低的電光轉換效率，這意味著更高比例的電能會轉化為熱能而非光能。為了維持可靠性並防止接面過熱，最大電流需降低額定值。

10.2 連接散熱焊盤有多重要？

對於高電流下的可靠運作至關重要。散熱焊盤是熱量散逸的主要路徑。若未妥善連接，將導致LED迅速過熱，造成早期失效（光衰）或立即損壞。

10.3 我可以用恆壓源驅動這個LED嗎？

不建議這樣做。LED是電流驅動元件，其順向電壓具有負溫度係數，且每顆元件數值各異（如分檔規格所示）。恆壓電源可能引發熱失控現象：電流上升導致溫度升高，進而使順向電壓下降_F，這又會促使電流進一步增加，最終損壞LED。請務必使用恆流驅動器。

10.4 What is the typical lifetime of this LED?

雖然本資料手冊未提供具體的L70/L50壽命數據（光輸出降至初始值70%或50%的時長），但其高品質陶瓷結構與105°C最高接面溫度的規格，皆顯示其具備良好的長期可靠性。實際壽命高度取決於操作條件，特別是接面溫度。在建議電流值或更低電流下運作，並搭配優異的熱管理，將能最大化使用壽命。

11. 設計與使用案例研究

11.1 用於接著劑的UV固化站

情境： 設計一個用於快速固化黏合劑的桌面型UV固化站。該站需要一組LED陣列，以在10cm x 10cm的區域提供均勻的高強度UVA光。

設計步驟：

1. LED 選擇： 選擇 ELUA3535OG5-P0010U2... (400-410nm) 型號，因為許多黏合劑的配方在此波長範圍內能有效固化。
2. 陣列佈局： 根據工作距離所需的輻照度（mW/cm²）計算所需的LED數量。為確保均勻性，可能需要使用光學元件來聚焦或擴散50°光束。
3. 散熱設計： 將LED安裝在具有高導熱介電層的鋁基板（MCPCB）上。然後將整個MCPCB連接到帶有風扇的擠壓鋁製散熱器上。
4. 電氣設計： 使用能夠為串聯/並聯配置中的所有LED提供總電流的恆流驅動器。包含適當的保險絲和電流監測。
5. 控制： 在散熱器上實作計時器，並可能加裝溫度感測器，以防止長時間使用時過熱。

成果： 憑藉陶瓷UVA LED穩健的熱效能與光學效能，打造出輸出穩定、使用壽命長、可靠且高效能的固化工作站。

12. Operating Principle Introduction

UVA LED 的運作基本原理與可見光 LED 相同：半導體材料中的電致發光。當在 p-n 接面施加正向電壓時，電子和電洞重新結合，以光子的形式釋放能量。發射光的波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定。對於 UVA 光（315-400nm），使用具有特定成分的材料，如氮化鋁鎵（AlGaN）或氮化銦鎵（InGaN），以實現所需的寬能隙。陶瓷封裝作為一個堅固的基板，能有效地將熱量從半導體晶片導出，這對於維持性能和使用壽命至關重要，特別是在 UVA 應用所使用的高驅動電流下。

13. 技術趨勢與展望

UVA LED市場的驅動力來自於殺菌、淨化與工業固化等應用領域。主要趨勢包括：

• 提升效率（WPE）： 當前研究致力於提升UVA LED的電光轉換效率，以在相同光輸出下降低能耗與熱負荷。
• 更高功率密度： 持續朝將更多光功率封裝進相同或更小尺寸（如3535）的方向發展，以實現更緊湊且更強大的系統。
• 更短波長的可靠性提升： 提升發射光譜位於UVA波段低端（例如365nm）乃至延伸至UVB/UVC範圍的LED之使用壽命與性能，仍是殺菌應用領域的重要焦點。
• 先進封裝： 在封裝材料（例如其他陶瓷、複合材料）與熱介面技術上的創新，以進一步降低熱阻並管理高功率陣列的熱量。
• 智能整合： 在進階系統中，LED模組可能整合感測器（例如用於溫度或輻照度監測），以實現閉迴路控制。