LTPL-C034UVD385 紫外LED規格書 - 3.8V 600mW 385nm - 中文技術文件

1. 產品概述

LTPL-C034UVD385是一款專為專業UV固化及其他常見紫外製程設計的高功率紫外發光二極體。它代表了一種固態照明解決方案，結合了LED技術固有的高能效、長工作壽命和高可靠性，其高輻射輸出足以替代傳統的汞蒸氣燈等紫外光源。

1.1 核心優勢與目標市場

本系列紫外LED旨在提供相較於傳統紫外技術的顯著優勢。主要特性包括完全符合RoHS標準且無鉛，確保了環保和法規兼容性。由於其固態特性，它降低了運行和維護成本，無需頻繁更換燈管並減少了能耗。該器件還兼容積體電路，便於整合到現代電子控制系統中。主要目標市場包括用於油墨、塗料和黏合劑的工業UV固化系統，以及需要穩定385nm UVA光源的科學、醫療和消毒設備。

2. 技術參數詳解

本節對LTPL-C034UVD385紫外LED的關鍵電氣、光學和熱學參數進行詳細、客觀的分析。

2.1 絕對最大額定值

該元件的最大連續正向電流額定值為500 mA，最大功耗為2瓦。工作溫度範圍規定為-40°C至+85°C，儲存溫度範圍更寬，為-55°C至+100°C。最大允許接面溫度為110°C。必須在此限制內運作以確保可靠性並防止永久性損壞。規格書明確警告避免在反向偏壓條件下長時間工作。

2.2 光電特性

關鍵參數定義於25°C環境溫度與350mA正向電流的標準測試條件下。正向電壓典型值為3.8V，範圍從2.8V至4.4V。輻射通量（即紫外光譜中的總光功率輸出）典型值為600毫瓦，範圍從460mW至700mW。峰值波長中心位於385nm區域，分檔範圍從380nm至390nm。視角通常為130度，定義了輻射模式。結到外殼的熱阻典型值為13.2 °C/W，此為熱管理設計的關鍵參數。

2.3 熱特性分析

13.2 °C/W的熱阻值表示半導體結與封裝外殼之間每瓦功耗引起的溫升。例如，在350mA和3.8V的典型工作點下（輸入功率1.33W，假設約600mW光輸出意味著約730mW熱量），結與外殼之間的溫差約為9.6°C。有效的散熱對於將結溫保持在110°C最大值以下至關重要，尤其是在高環境溫度下或連續運行時。

3. 分檔系統說明

LTPL-C034UVD385採用分檔系統，根據關鍵性能差異對器件進行分類，使設計人員能夠選擇符合特定應用要求的LED。

3.1 正向電壓分檔

LED分為四個電壓檔。V0檔的正向電壓最低，V3檔最高。同一檔內的容差為±0.1V。當多個LED串聯驅動時，這有助於實現更好的電流匹配，因為來自同一Vf檔的LED具有更均勻的壓降。

3.2 輻射通量分檔

光輸出功率分為六個檔，標記為R1至R6。R1代表最低輸出範圍，R6代表最高輸出範圍。容差為±10%。對於需要一致紫外強度的應用（如曝光劑量是關鍵參數的固化製程），此分檔至關重要。

3.3 峰值波長分檔

紫外波長分為兩類：P3R和P3S，容差為±3nm。對於樹脂或塗料中特定光引發劑具有最佳激活光譜的應用，具體的峰值波長可能很重要。

4. 性能曲線分析

規格書包含多個特性曲線，可更深入地了解元件在不同條件下的行為。

4.1 相對輻射通量 vs. 正向電流

該曲線顯示光輸出隨正向電流增加而增加，但並非完全線性，尤其是在較高電流下，由於熱效應增加，效率可能下降。它有助於設計人員選擇平衡輸出功率、效率和壽命的工作電流。

4.2 順向電流 vs. 順向電壓

該曲線說明了典型的二極體指數關係。對於設計正確的驅動電路至關重要。該曲線會隨溫度變化；在給定電流下，正向電壓隨接面溫度升高而降低。

4.3 相對輻射通量 vs. 接面溫度

這是熱管理最關鍵的曲線之一。它展示了光輸出功率如何隨結溫升高而下降。保持低結溫對於實現穩定、高輸出並最大化LED工作壽命至關重要。

4.4 相對光譜分佈

此圖描繪了紫外光譜範圍內的光強分佈。它證實了LED輸出的窄頻帶特性，中心波長約385nm，具有LED技術典型的半高全寬特性。這與傳統汞燈的寬光譜形成對比。

4.5 輻射特性

該極座標圖可視化了光的空間分佈。典型的130度視角表明其具有寬泛、類似朗伯體的發射模式，適用於均勻照射區域。

5. 機械與封裝資訊

5.1 外形尺寸

LED封裝具有規格書圖紙中提供的特定機械尺寸。註明了關鍵公差：大多數尺寸公差為±0.2mm，而透鏡高度和陶瓷基板長度/寬度的公差更嚴格，為±0.1mm。封裝底部的散熱焊盤與陽極和陰極電氣焊盤電氣隔離，這簡化了用於散熱過孔的PCB佈局。

5.2 推薦PCB焊盤佈局

提供了用於PCB設計的焊盤圖形。這包括陽極、陰極和散熱焊盤連接的尺寸和間距。遵循此推薦佈局對於確保正確的焊點形成、電氣連接以及最重要的、從散熱焊盤到PCB覆銅和任何底層散熱器的高效熱傳遞至關重要。

5.3 極性識別

規格書圖表明確標示了陽極和陰極焊盤。組裝時必須注意正確的極性，以防止施加反向偏壓損壞器件。

6. 焊接與組裝指南

6.1 回流焊溫度曲線

提供了詳細的回流焊溫度曲線，規定了預熱、保溫、回流峰值溫度以及冷卻速率等關鍵參數。註釋強調所有溫度均指封裝體表面。不推薦快速冷卻過程。始終建議使用能形成可靠焊點的最低可能焊接溫度，以最小化對LED的熱應力。

6.2 手工焊接說明

如需手工焊接，推薦的最大條件為300°C最多2秒，且每個LED僅應執行一次。焊接操作的總次數不應超過三次。

6.3 清潔與操作注意事項

清潔時，僅應使用異丙醇等酒精類溶劑。未指定的化學清潔劑可能損壞LED封裝。必須小心操作器件，避免靜電放電和對透鏡的機械損傷。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 編帶包裝

LED以壓紋載帶和捲盤形式提供，用於自動貼片組裝。規格書提供了載帶凹槽和標準7英寸捲盤的詳細尺寸。關鍵規格包括：空凹槽用蓋帶密封，每捲最多500片，根據EIA-481-1-B標準，載帶上最多允許連續缺失兩個元件。

7.2 分檔代碼標記

分檔分類代碼標記在每個包裝袋上，便於追溯和選擇特定性能等級。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

主要應用是工業流程的UV固化，包括印刷設備上的油墨固化、各種基材上的塗層固化以及電子組裝中的黏合劑固化。其他潛在用途包括螢光分析、防偽檢測以及需要特定UVA波長的醫療治療設備。其固態特性使其適用於便攜式或即開即用設備。

8.2 設計考量與驅動要求

LED是電流驅動元件。為確保強度均勻和運行穩定，尤其是在驅動多個LED時，必須使用恆流驅動器，而非恆壓源。驅動器設計必須能提供所需電流，同時適應LED的正向電壓範圍。對於串聯連接，驅動器電壓必須高於串聯中所有LED最大Vf之和。通常不建議在沒有單獨電流平衡的情況下並聯LED。熱管理是機械設計中最關鍵的方面。需要高品質的熱介面材料和足夠的散熱器，以將接面溫度維持在安全範圍內，確保輸出穩定性和長壽命。

9. 可靠度與測試

规格书概述了全面的可靠性测试计划，展示了产品的稳健性。测试包括低温、室温和高温工作寿命测试、湿高温工作寿命测试、热冲击测试、耐焊接热测试和可焊性测试。所有测试在指定条件下，10个样品均无失效。测试后判定器件失效的标准是正向电压偏移超过初始典型值的±10%，或辐射通量偏移超过初始典型值的±30%。

10. 技術對比與差異化

與傳統汞弧燈等紫外光源相比，此紫外LED具有顯著優勢：即開即關能力、無需預熱、壽命更長、能效更高、不含危險汞、尺寸緊湊可實現新形態。與其他紫外LED相比，其385nm波長、高典型輻射通量、寬視角以及帶有隔離散熱焊盤的堅固封裝等特定組合構成了其關鍵差異化優勢。詳細的分檔系統也使得系統設計相比未分檔或分檔粗略的替代方案具有更高的精度。

11. 常見問題解答

問：我應該使用多大的驅動電流？
答：該器件的特性參數基於350mA，這是一個平衡輸出和效率的典型工作點。它可以驅動至500mA的絕對最大額定值，但這會增加接面溫度並可能縮短壽命；因此，強大的熱管理至關重要。

問：如何理解輻射通量值？
答：輻射通量是以瓦特為單位測量的總光功率。對於此紫外光LED，它代表有用的紫外光功率，而非可見光。在固化應用中，它是計算曝光劑量的關鍵指標。

問：為什麼熱管理如此重要？
答：如「相對輻射通量 vs. 結溫」曲線所示，輸出功率隨溫度升高而下降。過高的溫度也會加速LED內部的老化機制，大幅縮短其壽命。13.2 °C/W的熱阻定義了散熱效率。

問：我能否使用恆壓電源？
答：不能。LED的正向電壓隨溫度和個體差異而變化。恆壓源可能導致熱失控，即電流增加產生更多熱量，從而降低Vf，導致電流進一步增加，可能損壞LED。務必使用恆流驅動器。

12. 設計使用案例研究

場景：設計用於PCB阻焊層的桌面式UV固化站。
設計人員需要在10cm x 10cm區域內實現均勻的紫外曝光。利用LTPL-C034UVD385的130°視角，他們可以計算所需的LED安裝高度和陣列間距以實現均勻輻照度。他們選擇來自R5或R6光通量檔的LED以獲得更高強度，並選擇來自同一Vf檔的LED以確保串聯時電流一致。選擇一個能夠為串聯支路提供所需總電流的恆流驅動器。鋁基PCB按照推薦的焊盤佈局設計，包含大面積覆銅和連接到帶風扇的外部散熱器的散熱過孔。將規格書中的迴流焊曲線編程到貼片機中。組裝後，該固化站可提供即時、一致的固化效果，且沒有汞燈相關的熱量和臭氧問題。

13. 工作原理簡介

LED是一種半導體PN接面二極體。當施加正向電壓時，來自N區的電子和來自P區的電洞被注入到有源區。當這些載流子復合時，能量以光子的形式釋放。發射光的波長由有源區所用半導體材料的能隙決定。對於LTPL-C034UVD385，特定的半導體化合物被設計成具有對應於385nm紫外光子能量的能隙。封裝包括一個主光學透鏡，用於塑形光輸出並保護半導體晶片。

14. 技術趨勢與展望

紫外LED市場受到全球淘汰含汞燈具以及市場對更高效、緊湊和可控光源需求的推動。關鍵趨勢包括電光轉換效率的持續提升。更高的效率意味著相同的紫外輸出下廢熱更少。同時，業界也在持續開發以提高單個LED封裝的最大光功率輸出，並改善其在更高工作溫度和電流下的可靠性和壽命。此外，研究重點在於擴展可用波長範圍，特別是進入用於殺菌應用的深紫外波段，儘管這需要氮化鋁等不同材料。將LED、驅動器和感測器整合到智慧模組中的系統級整合趨勢也日益明顯。