LTPL-C036UVG365 UV LED 資料手冊 - 3.6x3.0x1.6mm - 3.6V - 2.94W - 365nm - 英文技術文件

1. 產品概述

LTPL-C036UVG365 是一款高效能、節能的紫外線（UV）發光二極體（LED），主要設計用於 UV 固化應用及其他常見的 UV 製程。此產品代表一種固態照明解決方案，結合了 LED 技術固有的長使用壽命、高可靠性與高輻射輸出，對傳統 UV 光源構成挑戰。它為設計師在系統整合上提供了極大的自由度，創造了在各種工業和商業環境中取代汞蒸氣燈等舊式 UV 技術的新機會。

1.1 主要特性與優勢

本元件具備多項特性，使其適用於現代電子與工業應用：

• 積體電路（IC）相容性： 此 LED 設計易於由標準電子電路驅動與控制，便於整合至自動化系統中。
• 環境法規符合性： 本產品符合有害物質限制(RoHS)指令，並採用無鉛材料製造，符合全球環保標準。
• 運作效率： 由於具有更高的電光轉換效率及更低的功耗，與傳統紫外線光源相比，其運作成本更低。
• 維護需求降低： LED的固態特性與長使用壽命，顯著降低了維護頻率及相關成本，並最大限度地減少了系統停機時間。

2. 技術規格詳解

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致裝置永久損壞的極限條件，其規格是在環境溫度(Ta)為25°C下指定的。

• 直流順向電流 (If)： 700 mA (最大值)
• 功耗 (Po)： 2.94 W (最大值)
• 工作溫度範圍 (Topr)： -40°C 至 +85°C
• 儲存溫度範圍 (Tstg)： -55°C 至 +100°C
• 接面溫度 (Tj): 110°C (最大值)

重要注意事項: 長時間在反向偏壓條件下操作 LED 可能導致元件故障。

2.2 電氣光學特性

這些是於 Ta=25°C 及順向電流 (If) 為 500mA 下量測的典型性能參數，此為常見的測試與操作條件。

• 順向電壓 (Vf): 典型值為3.6V，範圍從2.8V（最小值）到4.4V（最大值）。
• 輻射通量 (Φe): 此為UV光譜中的總光功率輸出。典型值為905 mW，範圍從最小值762 mW到最大值1123 mW。此數值使用積分球量測。
• 峰值波長 (λp): 指LED發出最大光功率時的波長。此型號的中心波長約為365nm，範圍從360nm到370nm。
• 視角 (2θ1/2): 指輻射強度為最大強度（通常在0°量測）一半時的全角度。此LED的典型視角為55°。
• 熱阻 (Rthjs): 此參數通常為 5.0 °C/W，表示從半導體接面到焊點的熱流阻力。數值越低，代表散熱能力越好。

3. Bin Code 系統說明

LED 會根據關鍵參數分選至不同的性能 Bin，以確保應用上的一致性。Bin Code 會標示在每個包裝袋上。

3.1 順向電壓 (Vf) 分級

LED 在 500mA 驅動下，會被分類為三個電壓 Bin (V1, V2, V3)。這有助於設計電源和限流電路，以確保多顆 LED（尤其是並聯時）的性能一致。

3.2 輻射通量 (mW) 分級

光輸出功率被分為五個等級（NO、OP、PR、RS、ST），每個等級代表在500mA電流下特定的最小與最大輻射通量範圍。這讓設計師能根據應用需求，選擇具有所需亮度等級的LED。

3.3 峰值波長 (Wp) 分級

UV發射波長被分為兩組：P3M (360-365nm) 與 P3N (365-370nm)。這對於如UV固化等應用至關重要，因為需要特定波長來啟動樹脂和油墨中的光化學反應。

4. 性能曲線分析

資料手冊提供了數個特性曲線，用以說明元件在不同條件下的行為。

4.1 相對輻射通量 vs. 順向電流

此曲線顯示光學輸出如何隨驅動電流增加而提升。其特性通常為非線性，若操作電流超出建議值，可能無法使輸出成比例增加，同時還會產生過多熱量。

4.2 相對光譜分佈

此圖表描繪了不同波長下所發射的光強度，證實了以365nm為中心的窄頻紫外光發射特性。

4.3 輻射場型

此極座標圖說明了光的空間分佈，顯示出其55°視角特性。這對於設計光學元件以將紫外光導向目標區域至關重要。

4.4 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

這條基礎曲線顯示了電流與電壓之間的指數關係。它對於設計驅動電路以確保穩定運作至關重要。

4.5 相對輻射通量 vs. 接面溫度

這條關鍵曲線展示了接面溫度上升對光輸出的負面影響。隨著溫度升高，輻射通量會下降。這凸顯了在應用中進行有效熱管理以維持性能和壽命的重要性。

5. 機械與封裝資訊

5.1 外型尺寸

LTPL-C036UVG365 是一款表面黏著元件 (SMD)。其主要封裝尺寸約為長 3.6mm、寬 3.0mm、高 1.6mm（包含透鏡）。與其他本體尺寸的公差（±0.2mm）相比，透鏡高度和陶瓷基板尺寸的公差（±0.1mm）更為嚴格。該元件配有一個與陽極和陰極電氣墊片電氣隔離（中性）的散熱墊，使其可用於散熱而不會造成電氣短路。

5.2 建議的PCB焊接墊佈局

為印刷電路板（PCB）設計提供了詳細的焊墊圖形（封裝）。這包括兩個電氣焊墊（陽極和陰極）以及中央散熱焊墊的尺寸和間距。正確的焊墊設計對於可靠的焊接以及從LED接面到PCB的最佳熱傳遞至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

提供了詳細的迴流焊接溫度-時間曲線。關鍵參數包括：

• 預熱： 以最高每秒3°C的升溫速率，從150°C升溫至200°C。
• 浸潤/回焊： 在200°C至250°C之間維持60-120秒，然後升溫至峰值溫度260°C（最高）並保持10-30秒。
• 冷卻： 冷卻至150°C以下。不建議採用快速冷卻製程。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，烙鐵頭溫度不應超過300°C，且每個焊點的接觸時間應限制在最多2秒。建議優先採用回焊製程，且同一元件不應進行超過三次回焊。

6.3 清潔

若焊接後需要清潔，僅應使用異丙醇（IPA）等酒精類溶劑。未指定的化學清潔劑可能會損壞LED封裝材料（例如透鏡或封裝膠）。

7. 包裝與處理

7.1 捲帶與捲盤規格

LED以凸起式載帶包裝於捲盤上，供自動化取放組裝使用。載帶尺寸與捲盤規格（7英吋捲盤最多可容納500件）符合EIA-481-1-B標準。載帶凹槽以封蓋膠帶密封以保護元件。

8. 可靠性測試

本元件已通過一系列完整的可靠性測試，以確保其在各種應力條件下均能穩定運作。測試包括低/高溫操作壽命（LTOL/HTOL）、常溫操作壽命（RTOL）、濕熱高溫操作壽命（WHTOL）、熱衝擊（TMSK）以及高溫儲存測試。所有測試在十個樣本中均報告零失效，顯示其高可靠性。合格與否的判定標準基於測試後順向電壓（變化在±10%內）與輻射通量（變化在±15%內）的變化。

9. 應用說明與設計考量

9.1 驅動電路設計

LED是電流驅動元件。當並聯多個LED時，為確保亮度均勻，強烈建議為每個LED串聯一個專用的限流電阻。這可以補償個別元件之間順向電壓（Vf）的微小差異，防止電流爭奪現象（即某個LED汲取比其他LED更多的電流），從而避免亮度不均和潛在的過度應力。

9.2 熱管理

有效的散熱至關重要。從接面到焊點的5.0 °C/W熱阻值意味著，每消耗一瓦功率（不僅是光功率，還包括轉換為熱能的電功率），接面溫度將比焊點溫度高出5°C。PCB設計應包含足夠的散熱孔和連接至散熱焊盤的銅箔區域以導出熱量。維持低接面溫度對於達到額定光輸出、延長使用壽命以及防止早期失效至關重要。

9.3 典型應用場景

• UV固化： 在製造、印刷和3D列印中，用於黏合劑、油墨、塗料和樹脂的固化。
• 醫療與科學： 消毒設備、螢光分析與光療裝置。
• 鑑識與認證： 顯現安全標記、偽造品檢測。
• 工業檢測： 使用螢光檢測瑕疵或污染物。

10. 技術比較與優勢

與傳統汞弧燈等紫外光源相比，LTPL-C036UVG365 UV LED 具有明顯優勢：

• 即時開關： 無需預熱或冷卻時間。
• 使用壽命長： 數萬小時對比傳統燈具的數千小時。
• 窄頻發射： 針對性的365nm輸出減少了不必要的熱量和臭氧產生。
• 緊湊尺寸與設計靈活性： 實現更小、更高效的系統設計。
• 更低的總擁有成本： 由於更高的效率、更少的維護和更長的使用壽命。

11. 常見問題 (FAQs)

11.1 Radiant Flux 與 Luminous Flux 有何不同？

輻射通量（Φe）以瓦特（此處為mW）為單位，是跨所有波長發射的總光功率。光通量以流明為單位，並根據人眼敏感度進行加權。由於這是一種人眼不可見的UV LED，其性能以輻射通量來指定。

11.2 我可以持續以 700mA 驅動這個 LED 嗎？

順向電流的絕對最大額定值為700mA。為了可靠、長期的運作，建議在此最大值以下運行，通常是在或低於500mA的測試條件，並配合適當的熱管理。超過最大額定值將使可靠性保證失效。

11.3 如何解讀Bin Code？

選擇一個符合您應用對電壓一致性（用於並聯串）和最低輻射輸出要求的分檔。對於像固化這類對波長敏感的應用，請選擇適當的P3M或P3N分檔，以匹配您光起始劑的活化光譜。

12. 設計與使用案例研究

情境：為PCB披覆塗層設計一個紫外線固化站。 設計師需要固化組裝後PCB上的UV敏感型丙烯酸塗層。他們選擇PR flux bin和P3M波長bin中的LTPL-C036UVG365，以匹配塗層的固化光譜。計劃使用20顆LED陣列。為確保均勻固化，每顆LED由設定為500mA的恆流驅動器驅動，並根據數據手冊建議為每顆LED串聯一個電阻。LED安裝在鋁基板上，其設計的散熱焊盤佈局可消散總計約30W的熱量。組裝採用數據手冊中的迴流焊溫度曲線。此設置提供了快速、可靠的固化效果，且能耗與維護成本低。

13. 工作原理

發光二極體（LED）是一種當電流通過時會發光的半導體元件。在像LTPL-C036UVG365這樣的UV LED中，電子在元件的活性區域內與電洞複合，以光子的形式釋放能量。特定的半導體材料（通常基於氮化鋁鎵 - AlGaN）經過設計，使其能隙對應於紫外光，從而產生峰值波長約為365奈米的發射光。

14. 技術趨勢

UV LED市場正經歷顯著成長，驅動力來自於汞燈的逐步淘汰以及對更高效、緊湊解決方案的需求。主要趨勢包括：

• 提升輸出功率與效率： 持續的材料與封裝研究不斷推動單一元件輻射通量的提升，同時改善電光轉換效率。
• 較短波長： 開發用於殺菌應用的UVC波段（200-280nm）發光LED是一個主要重點領域。
• 改進的熱管理： 具有更低熱阻的先進封裝設計對於實現更高功率密度至關重要。
• 成本降低： 隨著製造產量增加和良率提升，每毫瓦紫外光輸出的成本正穩步下降，擴大了UV LED技術在各行業的應用。