LTPL-C16FUVM365 紫外LED規格書 - 3.5x3.2x1.9mm - 3.5V - 160mW - 365nm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一項重大進步，專為紫外（UV）應用而設計。這款產品是一種革命性的、高能效、超緊湊的光源，它融合了發光二極體（LED）固有的長使用壽命和高可靠性，以及足以替代傳統紫外照明技術所需的強度。其微型外形尺寸為設計者提供了極大的自由度，並在其尺寸級別上提供了無與倫比的亮度，為各種工業和製造工藝開闢了新的可能性。

1.1 主要特性與優勢

該元件的核心優勢源於其設計和製造工藝：

• 自動化相容性：該器件完全相容標準自動貼裝設備，便於在印刷電路板（PCB）上進行大批量、高性價比的組裝。
• 回流焊相容性：其設計可承受紅外線（IR）和氣相回流焊接製程，這些製程是現代電子製造中的標準。
• 標準化封裝：該元件符合EIA（電子工業聯盟）標準封裝尺寸，確保與業界標準貼片系統和編帶相容。
• 積體電路（IC）相容性：其電氣特性允許使用常見的驅動IC輕鬆進行直接驅動或控制，從而簡化電路設計。
• 環保合規性：該產品作為綠色產品製造，且無鉛（Pb-free），符合RoHS（有害物質限制）指令。

1.2 目標應用

這款紫外LED專為需要在365nm範圍內使用緊湊、可靠、高效紫外光源的應用而設計。主要應用領域包括：

• UV固化：在製造和組裝過程中，瞬間固化黏合劑、塗料、油墨和樹脂。
• UV標記與編碼：促進光化學反應，在各種材料上進行標記或編碼。
• UV膠合：激活並固化專用的UV固化黏合劑。
• 印刷與乾燥：乾燥和固化印刷油墨及其他著色材料。
• 螢光激發：使材料發出螢光，用於檢測、防偽或裝飾目的。
• 用於需要受控紫外線照射的消毒、分析或治療設備中。2. 技術規格詳解

本節根據規格書，對器件的關鍵性能參數進行詳細、客觀的分析。除非另有說明，所有規格均在環境溫度（Ta）為25°C時定義。

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應力極限。在可靠設計中，不應保證在或超過這些極限下運行，並應予以避免。

功耗（Po）：

• 160 mW。這是封裝能夠以熱量形式耗散的最大功率。直流正向電流（If）：
• 40 mA。可施加的最大連續正向電流。反向電壓（Vr）：
• 5 V。在反向偏置下超過此電壓可能導致立即擊穿。工作溫度範圍（Topr）：
• -40°C 至 +85°C。正常工作的環境溫度範圍。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。2.2 光電特性

這些是在指定測試條件下的典型性能參數。

輻射通量（Φe）：

• 在順向電流（If）為20mA時，為14-26 mW（最小值-典型值-最大值）。這是紫外光譜中的總光功率輸出。測量容差為±10%。視角（2θ1/2）：
• 135度（典型值）。這定義了發射的紫外光強度降至峰值一半時的角度範圍。峰值波長（λp）：
• 在If=20mA時，為362.5-370 nm。LED發射最多光功率的特定波長，中心波長約為365nm。容差為±3nm。正向電壓（Vf）：
• 在If=20mA時，為2.8-4.0 V。當通過指定電流時，LED兩端的電壓降。測量容差為±0.1V。反向電流（Ir）：
• 在反向電壓（Vr）為1.2V時，最大為10 µA。測試此參數是為了驗證其類似齊納二極體的特性，但該器件並非設計用於反向工作。長時間反向偏置可能導致故障。熱阻（Rθj-s）：
• 53 °C/W（典型值）。這個關鍵參數表示熱量從半導體結（j）傳遞到焊點或外殼（s）的效率。數值越低意味著散熱越好。2.3 熱管理注意事項

53°C/W的熱阻是一個關鍵設計因素。例如，在最大額定功耗160mW下，從焊點到接面的溫升大約為160mW * 53°C/W = 8.5°C。設計者必須確保PCB和系統設計將焊點溫度維持在足夠低的水平，以使接面溫度（Tj）不超過其90°C的最大值，尤其是在高電流或高環境溫度下工作時。超過Tj會縮短壽命並降低輻射輸出。

3. 分檔代碼系統說明

根據關鍵參數，元件被分類到不同的性能檔位中，以確保同一生產批次內的一致性。分檔代碼標記在包裝上。

3.1 順向電壓（Vf）分級

在If=20mA下測量時，元件被分為三個電壓檔位（V1， V2， V3）。這使得設計者可以為並聯串中電流匹配至關重要的應用選擇具有相似壓降的LED，或者更準確地預測電源要求。

3.2 輻射通量（Φe）分級

光輸出功率被分為六個類別（R3至R8），每個類別代表從14mW到26mW（在If=20mA時）的2mW範圍。這使得可以根據所需的紫外線強度進行選擇，從而實現多LED陣列中的亮度匹配。

3.3 峰值波長（λp）分級

中心發射波長被分為三個緊密的範圍（P3M2， P3N1， P3N2），每個範圍圍繞365nm目標波長跨越2.5nm。這對於對特定紫外波長敏感的應用至關重要，例如在固化過程中引發特定的光引發劑。

4. 性能曲線分析

規格書提供了幾條特性曲線，對於理解器件在實際條件下的行為至關重要。

4.1 相對輻射通量 vs. 正向電流

該曲線顯示光輸出（輻射通量）隨正向電流超線性增加。雖然以更高電流驅動可獲得更多紫外輸出，但也會增加功耗和結溫，從而導致效率下降和加速老化。20mA的典型測試條件代表了一個平衡的工作點。

4.2 正向電流 vs. 正向電壓（I-V曲線）

I-V曲線展示了典型的二極體指數關係。「拐點」電壓約為3V。這條曲線對於設計限流電路至關重要，無論是使用簡單的電阻還是恆流驅動器。

4.3 相對輻射通量 vs. 結溫

該圖說明了LED輸出的負溫度係數。隨著結溫（Tj）升高，輻射通量下降。這強調了應用中有效熱管理對於隨時間推移和在不同工作條件下保持一致紫外輸出的極端重要性。

4.4 相對發射光譜

光譜圖顯示了一個以峰值波長（例如~365nm）為中心的窄高斯分佈。半高全寬（FWHM）是紫外LED的典型特徵，表明它發射的是相對純淨的UV-A波段光，沒有明顯的可見光或紅外洩漏。

5. 機械與包裝資訊

5.1 外形尺寸

該元件採用超緊湊表面黏著封裝。關鍵尺寸（毫米）約為：長度3.5mm，寬度3.2mm，高度1.9mm。陰極通常可透過封裝上的標記來識別。源文件中提供了詳細的尺寸圖，標準公差為±0.1mm。

5.2 推薦的PCB焊墊佈局

提供了用於紅外線或氣相迴流焊接的焊墊圖形設計。此圖形經過優化，以確保形成正確的焊點、機械穩定性，以及從LED的散熱焊墊（如有）或引腳到PCB銅層的有效熱傳遞。遵循此建議對於可靠性至關重要。

6. 組裝、焊接與操作指南

6.1 迴流焊接溫度曲線

為無鉛（Pb-free）焊接製程指定了詳細的溫度-時間曲線。關鍵參數包括：

預熱：

• 150-200°C，最長120秒。峰值溫度：
• 最高260°C，於封裝體表面量測。液相線以上時間（TAL）：
• 建議在標準IPC指南範圍內。冷卻速率：
• 不建議從峰值溫度快速冷卻，因為熱衝擊可能引起應力。始終希望使用能形成可靠焊點的盡可能低的焊接溫度，以最小化對LED的熱應力。

6.2 手工焊接

如果必須進行手工焊接，必須極其小心：

烙鐵溫度：

• 最高300°C。焊接時間：
• 每個焊點最多3秒。限制：
• 焊接應僅進行一次。強烈不建議返工。6.3 清潔

未指定的化學清潔劑可能會損壞LED封裝。如果焊接後需要清潔，唯一推薦的方法是將LED在常溫下浸入乙醇或異丙醇中，時間不超過一分鐘。

6.4 靜電放電（ESD）預防措施

紫外LED對靜電放電和電壓突波敏感。在操作和組裝過程中必須採取適當的ESD控制措施：

使用靜電手環或防靜電手套。

• 確保所有設備、工具和工作台正確接地。
• 使用導電或靜電消散墊。
• 6.5 濕度敏感性與儲存

根據JEDEC標準J-STD-020，該產品被歸類為濕度敏感等級（MSL）3級。

密封袋：

• 儲存在≤30°C和≤90%相對濕度（RH）下。在帶有乾燥劑的原始防潮袋中，保質期為一年。開封袋：
• 開封後，儲存在≤30°C和≤60% RH下。從袋子打開時起，用於焊接的「車間壽命」為168小時（7天）。烘烤：
• 如果濕度指示卡變粉紅色（≥10% RH）或超過車間壽命，則在使用前必須將LED在60°C下烘烤至少48小時。烘烤後，任何剩餘的器件應重新密封在帶有新乾燥劑的原始包裝中。7. 包裝與訂購資訊

7.1 編帶與捲盤規格

元件以凸輪式載帶形式提供，用於自動組裝。

捲盤尺寸：

• 標準7英吋（178mm）捲盤。每捲數量：
• 通常為1500片。口袋密封：
• 空口袋用蓋帶密封。缺失元件：
• 根據規格，最多允許連續缺失兩個燈珠。標準：
• 包裝符合EIA-481-1-B規範。源文件中提供了載帶、蓋帶和捲盤的詳細尺寸。

8. 應用設計注意事項

8.1 驅動方法

LED是一種電流驅動器件。為了可靠和一致地工作，它

必須由恆流源驅動，而非恆壓源。使用電壓源驅動可能導致熱失控和損壞。當連接多個LED時，優先選擇串聯連接，因為它能確保通過每個元件的電流相同。如果並聯連接不可避免，強烈建議為每個支路使用獨立的限流電阻或獨立的驅動器，以補償正向電壓（Vf）的自然差異並確保亮度均勻性。8.2 散熱與PCB設計

考慮到53°C/W的熱阻（Rθj-s），PCB充當主要散熱器。使用具有足夠銅厚（例如，2盎司）的PCB。盡可能大地設計LED下方和周圍的銅焊盤。將焊盤連接到內部接地層或底部銅層的導熱過孔可顯著改善散熱。在高功率或高環境溫度應用中，考慮額外的熱管理措施，如金屬基板PCB（MCPCB）或主動冷卻。

8.3 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，必須使用二次光學器件，如透鏡或反射器。這些光學器件的材料必須對UV-A光透明（例如，特種玻璃、石英或紫外透明塑膠如丙烯酸）。標準光學材料可能會吸收紫外線。

8.4 安全與可靠性免責聲明

該元件旨在用於普通電子設備。它並非設計或認證用於故障可能直接危及生命、健康或安全的應用——例如航空、運輸、醫療生命支持系統或核控制。對於此類應用，必須諮詢元件製造商，並可能使用專門為高可靠性（hi-rel）或醫療用途認證的元件。

9. 技術對比與市場背景

9.1 相對於傳統紫外光源的優勢

與汞蒸氣燈等傳統紫外光源相比，這款LED提供：

即時開關：

• 無需預熱或冷卻時間。長壽命：
• 數萬小時，而燈管僅為數千小時。高能效：
• 更高的輻射效率，將更多電能轉化為有用的紫外光。緊湊尺寸與設計靈活性：
• 可整合到小型便攜設備中。低溫運行：
• 光束中紅外（熱）輻射極少。環境安全：
• 不含汞。波長特異性：
• 發射窄波段光，減少不必要的副反應或加熱。9.2 設計權衡與考量

雖然就其尺寸而言功率強大，但單個LED的總紫外輸出低於傳統燈管。要達到等效的總輻照度通常需要一個LED陣列，這給熱管理、電流驅動和光學均勻性帶來了設計挑戰。每單位光功率的初始元件成本可能更高，但這通常被能源、維護和系統壽命方面的節省所抵消。

10. 常見問題解答（FAQ）

10.1 推薦的工作電流是多少？

規格書在20mA下表徵該器件，這是一個常見且可靠的工作點。它可以驅動到其絕對最大值40mA，但這會增加接面溫度，可能縮短壽命並降低效率（流明每瓦）。在高於20mA工作之前，需要進行詳細的熱設計分析。

10.2 我可以直接用3.3V或5V邏輯電源驅動這個LED嗎？

無法直接驅動。其順向電壓範圍為2.8V至4.0V。可以使用一個簡單的串聯電阻搭配5V電源來限制電流。對於3.3V電源，如果LED的Vf處於較高端（例如3.6V-4.0V），可能沒有足夠的電壓餘裕，這時就需要升壓轉換器或專用的LED驅動IC。為了獲得最佳效能和壽命，應始終使用恆流電路。

10.3 如何解讀袋子上的分檔代碼？

分檔代碼是字母和數字的組合（例如V2R5P3N1），代表順向電壓（V）、輻射通量（R）和峰值波長（P）的性能組別。請參考第3節中的分檔代碼表，以了解您這批元件每個參數的具體範圍。

10.4 是否需要眼部防護？

UV-A輻射（315-400nm）不像UV-B或UV-C那樣會立即造成傷害，但長時間或高強度暴露會對眼睛（光角膜炎）和皮膚（過早老化、增加癌症風險）造成傷害。在使用或測試這些LED時，務必使用適當的個人防護裝備（PPE），如防紫外線的安全眼鏡或面罩。

Yes.11. 實際應用示例

場景：設計一款用於黏合劑固化的小型便攜式紫外線固化點光源。

驅動電路：

1. 使用一款能從鋰離子電池（標稱3.7V）提供20mA恆定電流的LED驅動IC。該驅動器將補償電池電壓隨時間的下降。熱設計：
2. 將LED安裝在一塊小型專用的金屬基板PCB（MCPCB）星形板上。然後將這塊MCPCB連接到設備的鋁製外殼上，外殼充當散熱器。光學器件：
3. 一個簡單的石英玻璃窗保護LED。為了獲得更聚焦的光束，可以添加一個由紫外光透明材料製成的小型準直透鏡。控制：
4. 包含一個瞬動開關和一個定時器電路來控制曝光時間，確保固化一致性並防止因連續工作而過熱。技術原理與趨勢

12.1 工作原理

紫外光LED的工作原理與可見光LED相同：半導體p-n接面中的電致發光。當施加正向電壓時，電子和電洞在有源區（對於此波長，通常由氮化鋁鎵 - AlGaN製成）複合。複合過程中釋放的能量以光子的形式發射出來。光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定。對應於約3.4 eV的能隙產生約365nm（UV-A）的光子。

12.2 行業趨勢

紫外光LED市場受到幾個關鍵趨勢的推動：

輸出功率和效率不斷提高：

• 外延生長和晶片設計的持續改進正在推動輻射通量更高和電光轉換效率提升，從而實現更強大和更緊湊的系統。更短波長：
• 大量的研發工作集中在開發高效的UV-B和UV-C LED（波長低至250nm），用於消毒、水淨化和醫療治療，在新興市場中挑戰傳統的汞燈。成本降低：
• 規模經濟和製造工藝的改進正在穩步降低每毫瓦紫外輸出的成本，加速了跨行業的採用。系統整合：
• 趨勢包括將驅動器、感測器和多個LED晶片整合到智慧、模組化的紫外發射器封裝中，以便於設計導入和實現更受控的應用。趨勢包括將驅動器、感測器和多個LED晶片整合到智慧、模組化的紫外發射器封裝中，以便於設計導入和實現更受控的應用。