ELUA3535OGB UVA LED 資料手冊 - 3.5x3.5x2.35mm - 3.2-4.0V - 1.8W - 360-410nm - 英文技術文件

1. 產品概述

ELUA3535OGB產品系列代表了一款專為紫外線（UVA）應用設計的高可靠性、陶瓷基LED解決方案。其核心結構採用Al2O3（氧化鋁）陶瓷基板，相比傳統塑料封裝提供了卓越的熱管理能力，從而在苛刻條件下實現更長的使用壽命和穩定的性能。

核心優勢： The primary benefits of this series include its robust 陶瓷封裝 for excellent heat dissipation, integrated ESD protection up to 2KV (Human Body Model), and compliance with major environmental and safety standards including RoHS, Pb-free, EU REACH, and halogen-free requirements (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). The 120-degree viewing angle offers a broad radiation pattern suitable for area illumination tasks.

Target Market & Applications: 此LED專為工業與商業紫外線應用所設計，其可靠度與光學輸出至關重要。主要應用領域包括空氣與水淨化用的紫外線殺菌系統、表面處理與除臭用的紫外線光觸媒系統，以及作為紫外線感測器與固化製程的光源。

2. 技術參數深度解析

2.1 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極限。不保證在此條件下運作。

• 最大直流順向電流 (I_F): 針對385nm、395nm和405nm版本，最大電流為1000 mA。至於365nm版本，由於其半導體材料特性與熱敏感性不同，最大電流需降額至700 mA。
• 最大靜電放電耐受電壓 (V_B): 2000 V (HBM)，提供良好的操作穩健性。
• 熱阻 (R_th): 4 °C/W。此低數值歸因於陶瓷封裝，表明從LED接面到散熱墊的熱傳導效率良好。
• 最高接面溫度 (T_J): 125 °C。
• Operating & Storage Temperature: 操作溫度為 -10 至 +100 °C，儲存溫度為 -40 至 +100 °C。

2.2 Photometric & Electrical Characteristics

本表格列出在標準測試電流500mA與散熱墊溫度25°C下，不同波長區段之關鍵性能參數。

• 峰值波長： 提供四種區段選擇：360-370nm (U36)、380-390nm (U38)、390-400nm (U39) 及 400-410nm (U40)。
• 輻射通量： 最小輻射通量指定為1000mW（U2等級），所有波長組別的典型值約為1250mW，最高可達1500mW。
• 正向電壓（V_F): 在500mA下範圍為3.2V至4.0V，並分為特定電壓等級（例如3.2-3.4V、3.4-3.6V）。

3. Binning System Explanation

產品會進行分檔分類，以確保一致性，並能根據應用需求進行精確選擇。

3.1 Radiant Flux Binning

輻射通量是在 I_F=500mA，容差為 ±10% 的條件下測量。分級如下：
- U2: 1000mW 至 1200mW
- U3: 1200mW 至 1400mW
- U4: 1400mW 至 1500mW

3.2 峰值波長分選

峰值波長的量測容差為 ±1nm。群組 (U36, U38, U39, U40) 對應於第 2.2 節所列的波長範圍。

3.3 順向電壓分級

順向電壓於I_F=500mA下量測，容差為±2%。分級代碼（3234、3436、3638、3840）定義了最小與最大V_F 範圍（例如，3234 = 3.2V 至 3.4V）。

4. 性能曲線分析

4.1 Spectrum & Relative Radiant Flux vs. Current

光譜圖顯示了365nm、385nm、395nm和405nm型號的典型發射曲線。這些曲線為窄頻帶，是UV LED的特徵。相對輻射通量與正向電流關係圖顯示，在額定電流以下呈現近乎線性的關係，其中405nm LED通常顯示最高的相對輸出，其次為395nm、385nm和365nm（在相同電流水平下）。

4.2 Peak Wavelength & 順向電壓 vs. Current

The Peak Wavelength vs. Forward Current plot shows minimal shift (<5nm) across the operating current range for all wavelengths, indicating good spectral stability. The 順向電壓 vs. Forward Current curve shows the typical diode exponential characteristic, with V_F 隨電流增加而增加。365nm LED 的 V 值通常略高_F 於波長較長的變體。

4.3 溫度相依性

「相對輻射通量 vs. 環境溫度」圖表顯示輸出隨溫度上升而下降，這是 LED 的常見特性。降額曲線對設計至關重要：它規定了在特定環境溫度下，為確保接面溫度 (T_J) 不超過125°C。例如，在環境溫度為85°C時，最大電流相較於室溫額定值會顯著降低。

4.4 輻射場型

典型的輻射場型為朗伯型，中心具有120度全視角 (2θ_1/2). 此模式適用於需要廣域覆蓋而非聚焦波束的應用。

5. Mechanical & Packaging Information

5.1 機械尺寸

封裝尺寸為 3.5mm (長) x 3.5mm (寬) x 2.35mm (高)。圖面標示了散熱焊墊 (陰極) 和陽極焊墊的位置。散熱焊墊位於中央且面積較大，以利散熱。除非另有註明，所有尺寸公差均為 ±0.1mm。

5.2 極性辨識

陽極標示於LED封裝頂部。底部散熱墊與陰極電氣連接。電路板組裝時必須注意正確極性。

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 迴焊製程

ELUA3535OGB 適用於標準 SMT（表面貼裝技術）迴流焊接製程。關鍵指示包括：
- 任何接著劑的固化必須遵循標準製程。
- 迴流焊接不應執行超過兩次，以避免熱應力。
- 在加熱與冷卻過程中，應盡量減少對 LED 施加的機械應力。
- 焊接後電路板不應彎曲，以防陶瓷封裝或焊點破裂。

6.2 儲存條件

LED應儲存在原防潮袋中，溫度介於-40°C至+100°C之間，並保持低濕度，以防端子氧化。

7. Model Nomenclature & Ordering Information

零件編號遵循詳細的結構： ELUA3535OGB-PXXXXYY3240500-VD1M
- EL: 製造商代碼。
- UA: UVA產品系列。
- 3535： 封裝尺寸 (3.5x3.5mm)。
- O： 封裝材料 (Al₂O₃ 陶瓷).
- G: 塗層 (Ag - 銀)。
- B: 視角 (120°)。
- PXXXX: 峰值波長代碼（例如，6070代表360-370奈米）。
- YY: 最小輻射通量分級（例如，U2代表1000毫瓦）。
- 3240: 順向電壓範圍 (3.2-4.0V).
- 500: 順向電流額定值（500mA）。
- V： 晶片類型（垂直式）。
- D： 晶片尺寸 (45mil).
- 1: 晶片數量 (1).
- M: 製程類型 (成型).

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

這些LED需要恆流驅動器以確保穩定運作。一個簡單的電路包含直流電源、恆流驅動器IC或電路，以及串聯的LED。選擇驅動器時，應能提供最高500mA（365nm型號則為700mA）的電流，同時須依據工作環境溫度遵循降額曲線。儘管內建了ESD保護，在電氣噪聲較大的環境中，仍可考慮加入瞬態電壓抑制。

8.2 散熱器設計

有效的熱管理至關重要。僅有當熱量能從散熱焊墊導出時，其低至 4 °C/W 的熱阻值才有效。設計良好的 PCB，需使用熱通孔將焊墊連接到大面積銅箔或外部散熱器，這點尤其在高電流或高環境溫度下運作時至關重要。最高接面溫度（125°C）絕對不可超過。

8.3 光學設計考量

對於殺菌和光觸媒應用，目標表面上的輻照度（單位面積的紫外線功率）至關重要。120度的光束角度提供了廣泛的覆蓋範圍。若要在特定點獲得更高的輻照度，可能需要使用二次光學元件（反射器或透鏡）。光學元件和外殼的材料選擇必須考慮紫外線透射率和抗紫外線降解能力（例如，使用石英、紫外線級玻璃或特定的抗紫外線穩定塑膠，如PTFE）。

9. Technical Comparison & Differentiation

The ELUA3535OGB系列透過其 陶瓷封裝. 與塑膠SMD UV LED相比，陶瓷封裝具備：
- 卓越的熱性能： 較低的熱阻在相同驅動電流下可降低工作接面溫度，這直接轉化為更長的使用壽命（L70/B50）與更高的維持輸出。
- 增強可靠性： 陶瓷具有惰性，能提供類似密封的屏障以阻隔濕氣與環境污染物，從而提升在惡劣條件下的性能。
- 更高功率密度： 此堅固的封裝可確保在1.8W功率等級下可靠運作，這在此物理尺寸的LED中屬於較高水準。

10. 常見問題 (FAQ)

10.1 除了波長之外，365nm與405nm版本還有什麼區別？

主要差異在於半導體材料的組成，這導致了不同的電氣與光學特性。365nm LED的最大額定電流較低（700mA對比1000mA），通常具有略高的正向電壓，且在相同電流下的輻射通量輸出較低。它對溫度也更為敏感。選擇取決於特定應用所需的波長（例如，某些光催化劑需用365nm，某些固化製程則用405nm）。

10.2 我該如何解讀降額曲線？

降額曲線定義了在給定環境溫度（於LED散熱墊處量測）下的最大安全工作順向電流。使用時，請在x軸上找到預期的最高環境溫度。向上畫一條線至曲線，然後向左至y軸以找出最大允許電流。您必須設計驅動器，使其在該溫度下不超過此電流。例如，若環境溫度為60°C，最大電流約為400mA。

10.3 我可以用恆壓源驅動這個LED嗎？

強烈不建議這樣做。LED是電流驅動裝置。其順向電壓具有負溫度係數，且每個單體之間存在差異（如電壓分檔所示）。使用恆壓驅動可能導致熱失控：當LED溫度升高，V_F 電壓下降，導致電流增加，進而產生更多熱量，進一步降低電壓_F 並增加電流直至失效。務必使用恆流驅動器。

11. Design & Usage Case Study

11.1 案例研究：用於黏合劑的紫外線固化站

情境： 設計一個用於固化小型電子元件上UV敏感黏合劑的桌面型工作站。
選擇： 選擇405nm型號（ELUA3535OGB-P0010U23240500-VD1M）是因為許多工業用UV固化膠黏劑的配方設計使其在400nm波長附近能有效固化。
設計： 計劃在鋁基板（MCPCB）上配置16顆LED陣列，以形成均勻的固化區域。每顆LED由恆流驅動器以450mA驅動，低於其額定500mA以預留餘裕，從而延長使用壽命。MCPCB安裝在帶有風扇的大型鋁製散熱器上。參考降額曲線：在預估內部環境溫度45°C下，450mA完全處於安全工作區內。120度的光束角確保相鄰LED之間有良好的光斑重疊，以實現均勻性。
結果： 該工作站提供穩定、高輻照度的紫外光以實現快速固化，其陶瓷封裝確保了在長時間運行期間的穩定輸出。

12. 原理介紹

UVA LED 的運作基於半導體材料中的電致發光原理。當在 p-n 結上施加正向電壓時，電子和電洞被注入活性區域。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能隙能量決定。對於 UVA 光（315-400nm），通常會在特殊基板上使用如 InGaN/AlGaN 等材料。陶瓷封裝主要作為一個機械結構堅固且導熱性佳的平臺，用以散發晶片內部非輻射復合過程所產生的熱量。

13. 發展趨勢

UV LED 市場，特別是 UVA 和 UVB 領域，其驅動力來自於環境法規（《水俁公約》）導致汞燈的逐步淘汰。主要趨勢包括：
提升效率（WPE - 壁插效率）： 當前研究聚焦於提升內部量子效率與光提取效率，以實現每瓦電能輸出更多光功率，從而降低系統能源成本與熱負荷。
Higher Power & Power Density: 透過採用先進陶瓷與複合基板等更優異的熱管理材料，單晶片LED與多晶片封裝技術持續發展，得以在相同或更小的佔位面積下提供更高的輻射通量。
Improved Reliability & Lifetime: 晶片設計、封裝材料（如此處使用的陶瓷）以及螢光粉技術（用於紫外光轉換產品）的改進，旨在延長操作壽命，此為工業與醫療應用的關鍵因素。
成本降低： 隨著生產規模擴大與製程成熟，每輻射瓦特的成本預計將下降，從而加速其在更多應用領域的普及。