LTPL-C16FUVM375 紫外光LED規格書 - 3.2x1.6x1.9mm - 3.5V - 160mW - 375nm峰值波長 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTPL-C16系列代表了固態照明技術的重大進步，專為紫外光（UV）應用而設計。此產品是一款高效能且超小型的光源，它結合了發光二極體（LED）固有的長使用壽命與高可靠性，其性能水準足以取代傳統的紫外光照明系統。由於其小巧的外形尺寸與表面黏著設計，為產品開發者提供了極大的設計自由度，為基於紫外光的製程與設備開創了新的可能性。

1.1 主要特性與優勢

此元件的核心優勢源於其設計與製造流程。它完全相容於標準的自動化取放設備，有助於在印刷電路板（PCB）上進行高產量、具成本效益的組裝。此封裝適用於紅外線（IR）與氣相迴焊製程，並符合標準的無鉛與RoHS製造要求。其EIA（電子工業聯盟）標準的焊盤佈局確保了與現有設計資料庫和組裝線的互通性與易整合性。此外，該元件設計為可直接與積體電路（IC）驅動位準相容，簡化了周邊的控制電子電路。

1.2 目標應用

此紫外光LED專門針對利用紫外光的工業與製造製程。主要應用領域包括需要精確且快速聚合的黏著劑、樹脂與塗料的UV固化。它也適用於UV標記與編碼系統。另一個重要應用是特殊印刷油墨的乾燥與固化。375nm的波長對於啟動這些用途的光化學反應特別有效。

2. 機械與封裝資訊

此元件採用緊湊的表面黏著封裝。其外型尺寸對於PCB佈局與熱管理至關重要。封裝本體長度約為3.2mm，寬度為1.6mm，高度為1.9mm。除非詳細機械圖另有規定，否則所有尺寸公差通常為±0.1mm。元件配備透明透鏡以實現最佳的光提取效率。

2.1 PCB焊墊佈局

為確保可靠的焊接，提供了建議的PCB焊墊圖案（Footprint）。此圖案針對紅外線或氣相迴焊製程進行了優化。焊墊設計確保了適當的焊錫圓角形成、機械穩定性，以及從LED晶片到PCB的有效熱傳導，這對於管理接面溫度和維持長期可靠性至關重要。

2.2 極性識別

此元件具有指定的陰極與陽極。極性通常由封裝本體上的標記指示，例如凹口、圓點或切角。組裝時必須確保正確的極性方向，因為施加超過絕對最大額定值的反向電壓可能立即損壞元件。

3. 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能對元件造成永久損壞的應力極限。不保證在這些極限下或超過這些極限的操作，為確保可靠性能應予以避免。

• 功耗（Po）：160 mW。這是在環境溫度（Ta）為25°C時，元件內部允許的最大功率損耗。
• 直流順向電流（If）：40 mA。可施加的最大連續順向電流。
• 反向電壓（Vr）：5 V。可施加的最大反向電壓。
• 操作溫度範圍（Topr）：-40°C 至 +85°C。元件設計可正常運作的環境溫度範圍。
• 儲存溫度範圍（Tstg）：-40°C 至 +100°C。
• 接面溫度（Tj）：90°C。半導體接面本身允許的最高溫度。

4. 電氣與光學特性

除非另有說明，這些參數是在Ta=25°C的標準測試條件和順向電流（If）為20mA下測量的。它們定義了元件的典型性能。

• 輻射通量（Φe）：14 mW（最小），20 mW（典型），28 mW（最大）。這是紫外光譜中的總光功率輸出，以毫瓦為單位測量。
• 視角（2θ1/2）：135度（典型）。這定義了輻射強度為峰值強度一半時的發射角度範圍。
• 峰值波長（λp）：370 nm（最小），375 nm（典型），380 nm（最大）。光譜輻射強度達到最大值時的波長。
• 順向電壓（Vf）：2.8 V（最小），3.5 V（典型），4.0 V（最大）。在指定的順向電流下操作時，LED兩端的電壓降。
• 反向電流（Ir）：在Vr=1.2V時為10 µA（最大）。此參數用於驗證齊納特性，但元件並非設計用於反向操作。

5. 分級代碼與分類系統

為管理生產變異並允許精確選擇，LED會根據關鍵參數被分類到不同的性能等級中。分級代碼標示在包裝上。

5.1 順向電壓（Vf）分級

元件分為三個電壓等級：V1（2.8V-3.2V）、V2（3.2V-3.6V）和V3（3.6V-4.0V）。這使得設計師可以選擇具有相似電壓降的LED，以確保在並聯陣列中的性能一致性，或匹配特定的驅動器要求。

5.2 輻射通量（Φe）分級

光輸出在廣泛範圍內進行分級，以確保強度匹配。等級範圍從R3（14-16 mW）到R9（26-28 mW）。對於需要均勻照明的應用，從相同或相鄰通量等級中選擇LED至關重要。

5.3 峰值波長（λp）分級

紫外光波長分為兩個主要組別：P3P（370-375 nm）和P3Q（375-380 nm）。這確保了對於特定紫外光活化波長敏感的製程具有光譜一致性。

6. 性能曲線分析

圖形數據提供了在不同條件下元件行為的更深入見解。

6.1 相對輻射通量 vs. 順向電流

此曲線顯示光輸出與電流並非線性比例關係。它隨電流增加而增加，但在極高電流下可能因熱效應和內部量子效率下降而出現飽和或效率降低。在遠高於典型20mA測試點下操作需要謹慎的熱管理。

6.2 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）

I-V特性呈指數關係，是典型的二極體特性。曲線顯示了閾值電壓（電流開始顯著流動的點）以及順向電壓如何隨電流增加。此資訊對於設計恆流驅動器至關重要。

6.3 相對輻射通量 vs. 接面溫度

這是設計中最關鍵的曲線之一。它展示了溫度對光輸出的負面影響。隨著接面溫度（Tj）升高，輻射通量會下降。有效的散熱片和PCB熱設計對於維持高輸出和長壽命至關重要。此曲線量化了降額因子。

6.4 相對發射光譜

光譜分佈圖顯示了不同波長下的輻射強度。它確認了峰值約在375nm，並顯示了光譜頻寬（半高全寬 - FWHM），這對於針對特定光反應的應用非常重要。

7. 組裝與操作指南

7.1 焊接製程建議

此元件適用於無鉛迴焊。提供了詳細的溫度曲線，規定了預熱、浸潤、迴焊和冷卻階段。關鍵參數包括本體峰值溫度不超過260°C，以及在240°C以上的時間少於10秒。不建議使用快速冷卻速率。可以使用烙鐵進行手工焊接，但溫度必須限制在300°C，每支引腳最多3秒，且僅限一次。

7.2 靜電放電（ESD）預防措施

此LED對靜電放電敏感。在操作和組裝過程中必須實施適當的ESD控制措施。這包括使用接地腕帶、防靜電墊以及ESD安全包裝和設備。未能遵守ESD預防措施可能導致元件潛在或災難性的故障。

7.3 清潔

如果需要進行焊後清潔，應僅使用指定的溶劑。在室溫下將LED浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘是可接受的。使用刺激性或未指定的化學品可能會損壞環氧樹脂透鏡和封裝，導致光輸出降低或提前失效。

7.4 濕度敏感性與儲存

根據JEDEC標準J-STD-020，此封裝的濕度敏感等級（MSL）為3級。當防潮袋密封時，在儲存溫度≤30°C且相對濕度≤90%的條件下，元件保存期限為一年。一旦打開袋子，若儲存在≤30°C且≤60%相對濕度下，必須在168小時（7天）內使用。如果濕度指示卡變為粉紅色或超過時間限制，則需要在迴焊前以60°C烘烤至少48小時，以防止焊接過程中發生\"爆米花\"損壞。

8. 包裝與訂購資訊

元件以壓紋載帶形式供應，便於自動化操作。載帶尺寸規格與標準送料器相容。載帶纏繞在7英吋（178mm）的捲盤上。一個標準捲盤包含1500個元件。包裝符合EIA-481-1-B規範。頂部蓋帶密封元件口袋。品質規範允許一個捲盤上最多連續缺失兩個元件。

9. 應用設計考量

9.1 驅動電路設計

LED是一種電流驅動元件。為了穩定且一致地操作，必須由恆流源驅動，而非恆壓源。當連接多個LED時，建議採用串聯連接，因為這能確保流經每個元件的電流相同。如果並聯連接不可避免，應為每個LED分支使用獨立的限流電阻，以補償順向電壓（Vf）的差異，並防止電流搶奪現象，這可能導致亮度不均勻和單一元件過度應力。

9.2 熱管理

管理接面溫度對於性能和壽命至關重要。最大接面溫度為90°C。設計師必須根據PCB佈局、銅箔面積以及可能使用的熱通孔，計算從接面到環境的熱阻（Rth j-a）。必須管理功耗（Pd = Vf * If），以將Tj保持在限制範圍內，特別是考慮到性能曲線中顯示的光輸出隨溫度降額的情況。在PCB上設計良好的散熱焊墊是必不可少的。

9.3 光學設計

135度的視角提供了寬廣的發射模式。對於需要聚焦或準直紫外光的應用，可能需要二次光學元件，例如透鏡或反射器。這些光學元件的材料必須對紫外光輻射透明（例如，特殊玻璃或UV穩定的塑膠，如PMMA）。

10. 可靠性與應用注意事項

本產品設計用於標準的商業和工業電子設備。對於需要極高可靠性且故障可能危及安全的應用（例如，航空、醫療生命維持、運輸安全系統），需要進行專門的諮詢和潛在的認證流程，因為標準產品資料可能未涵蓋此類極端使用案例。LED的壽命強烈受操作條件影響，主要是接面溫度和驅動電流。在絕對最大額定值以下操作並實施穩健的熱設計將最大化操作壽命。