目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心特色與優勢
- 1.2 目標應用
- 2. 技術規格與客觀解讀
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 光度與電氣特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 輻射通量分級
- 3.2 峰值波長分級
- 3.3 順向電壓分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 光譜與光功率
- 4.2 電氣與熱行為
- 4.3 熱性能
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 機械尺寸
- 5.2 輻射圖案
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴焊製程
- 6.2 儲存與處理
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 捲帶包裝
- 7.2 產品命名規則（訂購代碼）
- 8. 應用建議與設計考量
- 8.1 驅動電路設計
- 8.2 安全與壽命考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題（FAQ）
- 11. 實務設計與使用案例
- 12. 原理介紹
- 13. 發展趨勢
1. 產品概述
UVC3535CZ0115 系列代表一款專為紫外線 C 波段（UVC）應用所設計的高可靠性、陶瓷基底 LED 解決方案。此產品旨在於殺菌效能至關重要的嚴苛環境中提供穩定性能。其核心結構採用陶瓷基板，相較於傳統塑膠封裝，能提供更優異的熱管理，從而延長使用壽命並維持穩定的光學輸出。此系列定位於需要緊湊且強效 UVC 光源的應用，結合了小巧的 3.5mm x 3.5mm 佔位面積與強健的電氣及光學特性。
1.1 核心特色與優勢
此 LED 系列的關鍵特色直接決定了其適用於專業級紫外線系統。高功率 UVC 輸出是其主要屬性，能實現有效的殺菌作用。陶瓷封裝材料是一項關鍵優勢，提供卓越的散熱性能，有助於將接面溫度維持在安全範圍內，從而防止光輸出過早衰減。內建高達 2KV（人體放電模型）的 ESD 防護，可保護元件在處理與組裝過程中免受常見的靜電放電事件影響。寬廣的 150° 視角確保了廣泛且均勻的照射覆蓋範圍。此外，符合 RoHS、REACH 及無鹵素標準，使本產品適用於具有嚴格環保法規的全球市場。
1.2 目標應用
UVC3535CZ0115 系列的主要應用是紫外線殺菌與消毒。這包括但不限於：水淨化系統、空氣消毒裝置、醫療與消費性表面消毒設備，以及小型工具或個人用品的消毒艙。270-285nm 的波長範圍特別有效，能透過破壞微生物的 DNA 和 RNA 使其失去活性。
2. 技術規格與客觀解讀
本節針對規格書中指定的關鍵技術參數提供詳細、客觀的分析，並解釋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可能對元件造成永久損壞的應力極限。這些並非正常操作條件。
- 最大直流順向電流 (IF):100 mA。這是 LED 可瞬間承受的絕對最大電流。連續操作應遠低於此值，通常建議在 20mA。
- 最大 ESD 耐受電壓 (VB):2000 V（人體放電模型）。這表示具有良好內建防靜電放電保護，對於製造過程中的元件處理至關重要。
- 最大接面溫度 (TJ):100 °C。半導體晶片本身的溫度不得超過此限制。超過 TJmax 將急遽縮短壽命，並可能導致立即失效。
- 熱阻 (Rth):20 °C/W。此參數量化了熱量從晶片（接面）傳導至焊墊或外殼的效率。數值越低越好。在 20°C/W 下，每消耗一瓦功率，接面溫度將比焊墊溫度高出 20°C。
- 操作與儲存溫度:-40°C 至 +85°C（操作），-40°C 至 +100°C（儲存）。這些範圍確保元件能在多種環境條件下運作與儲存。
2.2 光度與電氣特性
型號代碼表提供了典型測試條件下的關鍵性能指標。
- 輻射通量:最小值 1mW，典型值 2mW，最大值 2.5mW。這是以毫瓦為單位測量的 UVC 光譜總光功率輸出。這是衡量殺菌效果的關鍵參數，而非視覺亮度。
- 峰值波長:270-285 nm。這是 LED 發出最多光功率的波長。殺菌效果在 265nm 左右達到峰值，因此此波長範圍非常有效。
- 順向電壓 (VF):5.0-8.0V（於 IF=20mA 時）。這對 LED 而言相對較高，是 UVC 半導體技術的特性。設計者必須確保驅動電路能提供此電壓範圍。
- 順向電流 (IF):20mA。這是為獲得指定輻射通量與壽命所建議的驅動電流。
3. 分級系統說明
為確保量產的一致性，LED 會根據性能進行分級。UVC3535CZ0115 採用三項獨立的分級標準。
3.1 輻射通量分級
LED 根據其最小輻射通量輸出分為 Q0A（1-1.5mW）、Q0B（1.5-2mW）和 Q0C（2-2.5mW）等級。這讓設計師能選擇符合其最低所需光功率的等級，有機會優化成本。
3.2 峰值波長分級
波長分為三個範圍：U27A（270-275nm）、U27B（275-280nm）和 U28（280-285nm）。對於需要特定波長以達到最大殺菌效率的應用，指定合適的等級非常重要。
3.3 順向電壓分級
電壓以 0.5V 為間隔，從 5.0V 到 8.0V 進行分級（例如，5055 代表 5.0-5.5V，7580 代表 7.5-8.0V）。這對於設計恆流驅動器至關重要，因為了解 VF範圍有助於指定驅動器所需的順應電壓，影響效率與元件選擇。
4. 性能曲線分析
典型特性曲線提供了 LED 在不同條件下行為的深入見解。
4.1 光譜與光功率
光譜曲線顯示峰值在 270-285nm 範圍內，典型的半高全寬（FWHM）約為 10-15nm，這是 UVC LED 的標準。相對輻射通量與順向電流的關係曲線呈次線性；輸出隨電流增加而增加，但可能不完全成正比，且驅動電流超過建議值會導致效益遞減並產生過多熱量。
4.2 電氣與熱行為
順向電流與順向電壓（I-V）曲線顯示了二極體典型的指數關係。順向電壓隨電流增加而增加。峰值波長隨電流增加而產生的偏移極小，顯示良好的光譜穩定性。降額曲線至關重要：它顯示最大允許順向電流必須隨著環境溫度升高而降低，以防止接面溫度超過 100°C。例如，在 85°C 環境溫度下，最大電流顯著低於 25°C 時。
4.3 熱性能
相對輻射通量與環境溫度的關係曲線顯示了熱量對輸出的負面影響。隨著溫度升高，輻射通量會下降。這種熱淬滅效應凸顯了有效的 PCB 熱設計與散熱對於維持最佳性能的重要性。
5. 機械與封裝資訊
5.1 機械尺寸
LED 的佔位面積緊湊，為 3.5mm x 3.5mm，高度為 1.0mm（公差 ±0.2mm）。技術圖紙指定了確切的焊墊佈局與尺寸。焊墊 1 為陽極（+），焊墊 2 為陰極（-），焊墊 3 為專用散熱焊墊。散熱焊墊對於將熱量從陶瓷本體傳導至 PCB 至關重要。PCB 上建議的焊墊圖案應盡可能匹配此配置，以確保正確的焊接與熱傳導。
5.2 輻射圖案
極座標圖顯示了典型的類朗伯發射圖案，視角為 150°（2θ1/2）。強度在 0°（垂直於發光表面）時最高，並向邊緣遞減。此寬廣角度對於需要區域覆蓋而非聚焦光束的應用非常有利。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊製程
UVC3535CZ0115 專為標準表面黏著技術（SMT）製程設計。規格書建議迴焊次數不應超過兩次，以避免對陶瓷封裝與內部接合造成過度的熱應力。適用峰值溫度通常低於 260°C 的標準無鉛迴焊溫度曲線，但應驗證具體曲線。必須避免加熱過程中對 LED 施加應力（例如來自電路板彎曲）。焊接後，應盡量減少彎折 PCB，以防止對焊點造成機械應力。
6.2 儲存與處理
元件包裝在防潮阻隔袋中，並附有乾燥劑以防止吸濕，吸濕可能在迴焊時導致爆米花效應。一旦密封袋被打開，元件應在指定時間內（通常在工廠條件下為 168 小時）使用，或在迴焊前根據標準 IPC/JEDEC 指南進行烘烤。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 捲帶包裝
LED 以凸輪式載帶供應，捲繞在 7 英吋或 13 英吋的捲盤上。標準包裝數量為每捲 1000 顆。載帶尺寸（凹槽大小、間距）均有指定，以兼容標準 SMT 取放設備。
7.2 產品命名規則（訂購代碼）
完整的訂購代碼，例如 UVC3535CZ0115-HUC7085001X80020-1T，是一個結構化的字串，編碼了所有關鍵規格：
UVC: 產品類型。
3535: 封裝尺寸。
C: 陶瓷材料。
Z: 包含用於 ESD 保護的齊納二極體。
01: 1 顆 LED 晶片。
15: 150° 視角。
H: 水平晶片結構。
UC: UVC 顏色。
7085: 波長分級代碼（270-285nm）。
001: 輻射通量分級代碼（最小 1mW）。
X80: 順向電壓分級代碼（5.0-8.0V）。
020: 順向電流（20mA）。
1: 包裝數量代碼（1K 顆）。
T: 捲帶包裝。
8. 應用建議與設計考量
8.1 驅動電路設計
驅動此 LED 必須使用恆流驅動器。考慮到高順向電壓（5-8V）與低電流（20mA），必須謹慎選擇驅動器。可使用線性恆流穩壓器或開關式 LED 驅動器，確保輸出順應電壓超過所選等級的最大 VF。PCB 上的熱管理不容妥協。使用具有足夠銅厚與面積的 PCB，透過多個散熱孔將散熱焊墊連接到大面積接地層，並考慮整體系統的氣流或散熱。
8.2 安全與壽命考量
UVC 輻射對眼睛和皮膚有害。終端產品設計必須包含安全功能，例如連鎖開關、屏蔽和警告標籤，以防止使用者暴露。UVC LED 的壽命通常定義為輻射通量衰減至初始值某個百分比（例如 70% 或 50%）的時間。在建議電流或以下驅動，並透過良好的熱設計維持低接面溫度，是最大化操作壽命的主要因素。
9. 技術比較與差異化
UVC3535CZ0115 透過其陶瓷封裝實現差異化，相較於可見光 LED 常用的塑膠 SMD 封裝，提供了更優異的熱性能與可靠性。內建用於 ESD 保護的齊納二極體增加了穩健性。150° 的視角比一些競爭對手的 UVC LED 更寬，後者可能具有更聚焦的光束。詳細的三維分級（通量、波長、電壓）為設計師提供了對其最終產品性能參數的精確控制。
10. 常見問題（FAQ）
問：此 LED 的典型壽命是多久？
答：壽命高度依賴於驅動電流與操作溫度。當在建議的 20mA 下操作，並保持低接面溫度（例如低於 85°C）時，預期可達到 10,000 小時或更長的 L70（初始通量的 70%）壽命。請參考降額曲線與熱管理指南。
問：我可以用恆壓源驅動此 LED 嗎？
答：不行。LED 是電流驅動裝置。恆壓源無法調節電流，會導致熱失控並迅速失效。務必使用適當的恆流驅動器。
問：如何為我的應用選擇合適的等級？
答：根據您所需的最低光功率選擇輻射通量等級（Q0A/B/C）。如果您的應用針對特定子波長範圍進行了優化，請選擇波長等級（U27A/B, U28）。電壓等級（5055...7580）對於驅動器設計很重要；您可以針對所選等級中的最壞情況（最高）電壓進行設計。
問：需要透鏡嗎？
答：對於大多數需要區域覆蓋的殺菌應用，內建的 150° 圖案已足夠。對於聚焦光束的應用，可以使用外部石英或專用的 UVC 透明透鏡。標準的壓克力或聚碳酸酯透鏡會阻擋 UVC 光。
11. 實務設計與使用案例
案例：設計便攜式水殺菌器
一位設計師正在創建一款電池供電的紫外線水壺。他們選擇 UVC3535CZ0115 是因為其緊湊尺寸與功率。他們選擇 Q0C 通量等級（2-2.5mW）以確保對小體積水有足夠的劑量。他們設計了一個 PCB，具有連接到散熱焊墊的大面積鋪銅。選擇了一個升壓轉換器恆流驅動器，以從 3.7V 鋰離子電池提供 20mA 電流，且輸出電壓能力超過 8V。LED 被放置在位於水流路徑內的石英套管中。安全連鎖裝置確保 LED 僅在水壺密封時運作。
12. 原理介紹
UVC LED 的工作原理是基於半導體材料（特別是氮化鋁鎵（AlGaN）合金）中的電致發光。當施加順向電壓時，電子與電洞在半導體的主動區複合，以光子的形式釋放能量。這些光子的波長由半導體材料的能隙決定。對於約 270nm 的 UVC 發射，需要 AlGaN 層中具有高鋁含量。陶瓷封裝作為一個堅固、導熱且密封的外殼，保護敏感的半導體晶片免受環境因素影響，並有效散熱。
13. 發展趨勢
UVC LED 市場受到全球對無化學品消毒需求的推動。主要趨勢包括提高電光轉換效率（光功率輸出與電功率輸入之比），這能降低能耗與熱量產生。持續發展以降低每毫瓦光功率的成本。研究也專注於改善元件壽命與可靠性。此外，開發更短波長（例如 222nm 遠紫外線）的 LED 是一個活躍的研究領域，有望為有人空間提供更安全的消毒。系統級整合，例如板上驅動器模組，也變得越來越普遍，以簡化終端產品設計。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |