LTPL-C034UVG365 紫外光LED規格書 - 365nm峰值波長 - 3.8V典型值 - 4.4W最大值 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本產品是一款高功率紫外光發光二極體，專為需要固態紫外光源的嚴苛應用而設計。它代表了傳統紫外光技術的高效能替代方案，結合了LED技術固有的長使用壽命、高可靠性與顯著的輻射輸出。

核心優勢：

• 積體電路相容性：設計上易於整合至電子電路與控制系統。
• 環保合規性：本產品符合RoHS規範，並採用無鉛製程製造。
• 運作效率：相較於汞燈等傳統紫外光源，提供更低的運作成本。
• 降低維護需求：固態特性與長壽命顯著減少了維護需求及相關成本。
• 設計自由度：能夠實現以往受傳統紫外燈技術限制的新型態與應用設計。

目標市場：此LED主要針對需要可靠、長壽命365nm紫外光源的應用，例如油墨、接著劑與塗料的UV固化，以及其他常見於工業、醫療與分析設備的紫外光應用。

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元件永久損壞的應力極限。不建議長時間在或接近這些極限的條件下運作。

• 直流順向電流 (If)：1000 mA (最大連續電流)。
• 功耗 (Po)：4.4 W (最大功率消耗)。
• 工作溫度範圍 (Topr)：-40°C 至 +85°C (正常運作時的環境溫度範圍)。
• 儲存溫度範圍 (Tstg)：-55°C 至 +100°C (非運作狀態下的儲存溫度範圍)。
• 接面溫度 (Tj)：125°C (半導體接面允許的最高溫度)。

重要注意事項：長時間在逆向偏壓條件下運作可能導致元件故障。

2.2 電光特性 (Ta=25°C)

這些是在標準測試條件下測得的典型性能參數 (順向電流，If = 700mA)。

• 順向電壓 (Vf)：3.8 V (典型值)，範圍從 3.2 V (最小值) 到 4.4 V (最大值)。此參數對驅動器設計至關重要。
• 輻射通量 (Φe)：1300 mW (典型值)，範圍從 1050 mW (最小值) 到 1545 mW (最大值)。此數值量測紫外光譜中的總光功率輸出。
• 峰值波長 (λp)：中心位於365nm區域，分級範圍從360nm到370nm。這定義了主要的紫外光發射峰值。
• 視角 (2θ_1/2)：130° (典型值)。這表示具有寬廣的輻射圖形。
• 熱阻 (R_thjs)：5.1 °C/W (典型值，接面至焊點)。較低的數值表示從晶片到電路板的熱傳導效果更好，這對於維持性能與壽命至關重要。

2.3 熱特性

有效的散熱管理對於LED的性能與可靠性至關重要。5.1°C/W的熱阻值規定了每消耗一瓦功率，接面溫度會上升多少。為了將接面溫度維持在安全限度內 (低於125°C)，適當的散熱片與PCB熱設計是必要的，特別是在以700mA或1000mA的最大電流運作時。

3. 分級系統說明

為了確保應用性能的一致性，LED會根據關鍵參數進行分類 (分級)。分級代碼標示在包裝上。

3.1 順向電壓 (Vf) 分級

LED根據其在700mA下的順向電壓降進行分組。

• V1 級：3.2V 至 3.6V
• V2 級：3.6V 至 4.0V
• V3 級：4.0V 至 4.4V

容差：±0.1V。選擇特定的分級有助於設計更均勻的驅動電路。

3.2 輻射通量 (mW) 分級

LED根據其在700mA下的光功率輸出進行分類。這對於需要一致紫外光強度的應用至關重要。

• PR 級：1050 mW 至 1135 mW
• RS 級：1135 mW 至 1225 mW
• ST 級：1225 mW 至 1325 mW
• TU 級：1325 mW 至 1430 mW
• UV 級：1430 mW 至 1545 mW

容差：±10%。

3.3 峰值波長 (Wp) 分級

LED根據其峰值發射波長進行分類。

• P3M 級：360 nm 至 365 nm
• P3N 級：365 nm 至 370 nm

容差：±3nm。這允許針對特定紫外光波長敏感的製程進行選擇。

4. 性能曲線分析

4.1 相對輻射通量 vs. 順向電流

此曲線顯示輻射通量隨順向電流增加而增加，但並非線性關係。由於熱效應增加與效率下降，在高電流下趨於飽和。在典型的700mA下運作，能在輸出與效率之間取得良好平衡。

4.2 相對光譜分佈

光譜圖確認了LED的窄頻發射特性，主峰值約在365nm附近，且邊帶發射極少。這對於需要特定紫外光活化而無需過多熱量或不必要波長的製程具有優勢。

4.3 輻射圖形

輻射特性圖說明了寬廣的130度視角，顯示了強度分佈與LED中心軸夾角的函數關係。此圖形對於設計均勻照明的光學系統非常重要。

4.4 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)

此基本曲線展示了二極體電流與電壓之間的指數關係。"膝點"電壓約為3V。驅動器必須是電流源以確保穩定運作，因為電壓的微小變化會導致電流大幅變化。

4.5 相對輻射通量 vs. 接面溫度

此關鍵曲線顯示了接面溫度上升對光輸出的負面影響。隨著Tj增加，輻射通量會減少。這強調了有效的散熱管理對於在LED壽命期間維持一致性能的必要性。

4.6 順向電流降額曲線

此圖表規定了最大允許順向電流與環境或外殼溫度的函數關係。為了防止超過最大接面溫度，在較高溫度環境下運作時，必須降低驅動電流。

5. 機械與封裝資訊

5.1 外型尺寸

本元件具有特定的表面黏著封裝佔位面積。關鍵尺寸容差如下：

• 一般尺寸：±0.2mm
• 透鏡高度與陶瓷基板長度/寬度：±0.1mm

散熱墊 (通常用於散熱) 與陽極和陰極電氣焊墊是電氣隔離的 (中性)。

5.2 建議PCB焊接墊佈局

提供了建議的PCB焊墊圖形 (佔位面積)，以確保正確的焊接、熱傳導與機械穩定性。建議遵循此佈局以實現可靠的組裝。

5.3 極性辨識

規格書包含標記或圖示以識別陽極與陰極端子。正確的極性連接對於元件運作至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

提供了迴焊的詳細溫度-時間曲線。關鍵參數包括封裝體峰值溫度與特定的升溫/降溫速率。注意事項強調：

• 避免快速冷卻製程。
• 使用盡可能低的焊接溫度。
• 溫度曲線可能需要根據使用的焊錫膏進行調整。
• 不建議或保證浸焊。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，建議的最大條件為300°C，最多2秒，且每個元件僅應執行一次。

6.3 清潔

僅應使用酒精類溶劑，如異丙醇進行清潔。未指定的化學品可能會損壞LED封裝。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

LED以凸版載帶與捲盤形式供應，適用於自動化組裝。

• 提供了載帶凹槽與捲盤的詳細尺寸。
• 空凹槽以覆蓋膠帶密封。
• 7英吋捲盤最多可容納500顆。
• 包裝符合EIA-481-1-B標準。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• UV固化：印刷、電子組裝與牙科應用中油墨、塗料、接著劑與樹脂的固化。
• 螢光激發：使材料發出螢光，用於檢測、鑑定或分析。
• 消毒：雖然365nm並非最佳的殺菌波長 (UVC)，但可用於某些光化學製程。
• 醫療治療：某些光療治療。

8.2 設計考量

• 電流驅動：務必使用恆流驅動器，而非恆壓源，以確保穩定運作並防止熱失控。
• 散熱管理：設計PCB時應包含足夠的散熱孔、銅箔面積，若在高電流或高環境溫度下運作，需考慮外部散熱片。
• 光學：可能需要透鏡或反射鏡來將寬廣的光束角度準直或塑形，以適應特定應用。
• 靜電防護：LED對靜電放電敏感。在組裝過程中應實施標準的ESD處理預防措施。
• 眼睛與皮膚安全：365nm UV-A輻射可能有害。在最終產品中應實施適當的屏蔽、連鎖裝置與使用者警告。

9. 可靠性與測試

本產品經過一系列全面的可靠性測試，測試樣本結果顯示零失效。測試包括：

• 低溫、室溫與高溫工作壽命測試。
• 濕度高溫工作壽命測試。
• 熱衝擊測試。
• 耐焊接熱測試。
• 可焊性測試。

失效標準定義為順向電壓 (±10%) 與輻射通量 (±30%) 相對於初始值的偏移。這些測試驗證了產品在工業應用中的穩健性。

10. 技術比較與趨勢

10.1 相較於傳統UV光源的優勢

與汞蒸氣紫外燈相比，此LED提供：

• 即時開關：無需預熱或冷卻時間。
• 更長壽命：數萬小時相對於燈泡的數千小時。
• 更高效率：每瓦電能輸入產生更多的紫外光輸出。
• 緊湊尺寸與設計靈活性：能夠實現更小、更具創新性的設備。
• 無汞：環境處理更安全。
• 精確波長：窄頻譜輸出針對特定的光起始劑。

10.2 發展趨勢

紫外光LED市場的驅動趨勢包括：

• 更高輻射通量：單一發光元件與模組的功率密度不斷提高。
• 改善電光轉換效率：在給定的光輸出下減少熱量產生。
• 每輻射瓦成本降低：使LED解決方案在經濟上適用於更多應用。
• 擴展至UVC波段：用於直接殺菌應用，儘管本產品屬於UV-A波段。

11. 常見問題 (基於技術資料)

11.1 我應該使用多大的驅動電流？

電光特性是在700mA下指定的，這是建議的典型工作電流，能在性能與壽命間取得平衡。它可以驅動至高達絕對最大值的1000mA，但這將需要極佳的散熱管理，並可能縮短壽命。請務必參考降額曲線以了解與溫度相關的電流限制。

11.2 如何解讀分級代碼？

分級代碼確保您收到性能一致的LED。例如，訂購"TU"通量級與"P3N"波長級，可保證元件具有1325-1430 mW輸出與365-370 nm峰值波長。請為您的應用指定所需的分級，以確保系統性能。

11.3 散熱管理有多重要？

極度重要。接面溫度直接影響光輸出 (參見相對通量 vs. Tj曲線) 與長期可靠性。超過125°C的最大接面溫度將加速性能衰退，並可能導致快速故障。5.1°C/W的熱阻值是計算所需散熱的關鍵。

11.4 我可以用電壓源來驅動這顆LED嗎？

不行。LED是電流驅動元件。其順向電壓具有容差且隨溫度變化。恆壓源將導致電流不受控制，很可能超過最大額定值並損壞LED。必須使用恆流驅動器或限流電路。

12. 實務設計與使用案例

情境：設計一個紫外光點固化系統

1. 需求：一款用於固化牙科接著劑的手持裝置，需要一個聚焦、強度一致的365nm紫外光點，進行10秒週期的固化。
2. LED選擇：選擇此365nm LED是因為其高輻射通量與合適的波長。
3. 驅動器設計：開發一個緊湊、電池供電的恆流驅動器，設定為700mA，並帶有10秒脈衝的計時電路。
4. 熱設計：LED安裝在手持工具內部的小型金屬基板PCB上，該PCB同時作為散熱片。工作週期 (開10秒，關50秒) 有助於管理熱量累積。
5. 光學設計：在LED上方放置一個簡單的準直透鏡，將寬廣的130°光束聚焦成工作距離上更小、更強的光點。
6. 結果：一款可靠、即時啟動的固化工具，在尺寸、速度與壽命上均優於舊式燈泡系統，且無需牙醫等待預熱時間。

13. 工作原理

本裝置是一種半導體光源。當在陽極與陰極之間施加順向電壓時，電子與電洞在半導體晶片的主動區域內復合 (對於紫外光發射，通常基於AlGaN或InGaN等材料)。此復合過程以光子 (光) 的形式釋放能量。所使用的半導體材料的特定能隙決定了發射光子的波長，在本例中為約365奈米的紫外光A波段。寬廣的視角則是封裝設計與晶片上主透鏡的結果。