UVA LED 2835 SMD 資料手冊 - 2.8x3.5mm 封裝 - 3.2-3.8V - 60mA - 365-370nm - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一系列採用緊湊型表面黏著元件（SMD）封裝的高性能紫外線A（UVA）發光二極體（LED）之完整技術規格。此類元件主要應用於需要在365-370奈米波長範圍內進行受控紫外線發射的系統。

此產品系列的核心優勢包括高輻射效能（意味著每單位電能輸入可產生更多光學輸出）以及低功耗特性。該元件具備120度的寬視角，確保在目標應用中能實現廣泛且均勻的照射。其外形尺寸為長2.8毫米、寬3.5毫米，適合整合到空間受限的現代電子組件中。

The product is designed to comply with major international environmental and safety standards. It is confirmed to be RoHS (Restriction of Hazardous Substances) compliant, is manufactured using lead-free (Pb-free) processes, and adheres to the EU REACH regulation. Furthermore, it meets halogen-free requirements, with bromine (Br) and chlorine (Cl) content kept below specified limits (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).

1.1 目標應用

特定的波長與輸出特性使此LED系列成為多種利基應用的理想選擇：

• UV美甲固化： 用於固化凝膠指甲油的設備中。
• UV防偽檢測： 應用於掃描器和檢測器，以顯示在UVA光下會產生螢光的鈔票、文件或產品上的安全特徵。
• UV捕蚊燈： 整合於捕蟲裝置中，利用UVA光線吸引飛蟲。

2. 技術參數深度解析

2.1 Absolute Maximum Ratings

這些額定值定義了可能導致設備永久損壞的極限。在此條件下操作不保證正常運行。

• 最大直流正向電流 (I_F): 120 mA
• 最大靜電放電耐受度（人體模型）： 2000 V
• 熱阻（R_th): 25 °C/W。此參數表示熱量從LED接面傳遞至焊墊的效率。數值越低，散熱管理效果越好。
• Maximum Junction Temperature (T_J): 110 °C。半導體晶片本身的溫度不得超過此限制。
• Operating Temperature Range (T_Opr): -40 °C 至 +85 °C。
• Storage Temperature Range (T_Stg): -40 °C 至 +100 °C。

2.2 電氣光學特性

所列訂單代碼的典型工作點與性能定義如下。除非另有說明，所有測量通常均在焊盤溫度為 25°C 下進行。

• 順向電流 (I_F): 60 mA (典型工作點)
• 順向電壓 (V_F): 3.2 V 至 3.8 V (於 I_F = 60mA)
• 峰值波長 (λ_P): 365 nm 至 370 nm
• 輻射通量 (Φ_e):
  • 最小值：70 mW
  • 典型值：90 mW
  • 最大值：130 mW

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED會根據性能進行分檔。這讓設計師能為其應用選擇符合特定最低標準的元件。

3.1 輻射通量分級

LED 根據其在工作電流下的最小輻射通量輸出進行分類。分級代碼 (R5, R6, R7, R8, R9, S1) 代表遞增的輸出水平，從最低 70mW (R5) 到最高 130mW (S1)。量測容差為 ±10%。

3.2 峰值波長分檔

波長受到嚴格控制。此系列中的所有裝置均歸屬於單一分類標籤「U36」，確保峰值波長介於365nm至370nm之間，測量公差為±1nm。

3.3 順向電壓分檔

裝置亦根據其在60mA下的順向壓降進行分類。定義了三個分選等級：

• 3234: V_F = 3.2V - 3.4V
• 3436: V_F = 3.4V - 3.6V
• 3638: V_F = 3.6V - 3.8V

4. 性能曲線分析

4.1 順向電壓 vs. 順向電流 (IV 曲線)

所提供的曲線闡明了施加於LED兩端的電壓與所產生電流之間的非線性關係。對於設定為60mA的恆流驅動器，預期的壓降將落在電氣特性中定義的3.2V-3.8V範圍內。該曲線顯示了電壓如何隨電流增加而上升，強調了需要透過適當的電流調節（而非電壓調節）來控制光輸出並防止熱失控。

4.2 相對輻射通量 vs. 順向電流

此圖表說明光學輸出（輻射通量）大致與順向電流成正比。增加驅動電流將提高光輸出。然而，在建議的60mA以上運作將產生更多熱量，可能降低效能並縮短使用壽命，如降額曲線所示。

4.3 相對輻射通量 vs. 接面溫度

這是熱管理的一項關鍵特性。該曲線顯示，隨著接面溫度 (T_J) 升高，輻射通量輸出會降低。此負溫度係數凸顯了有效熱設計（例如，使用帶有散熱孔、足夠銅箔面積，並可能搭配散熱片的PCB）的重要性，以在運作期間盡可能維持LED的接面溫度處於低點，從而確保穩定且最大的光輸出。

4.4 峰值波長 vs. 接面溫度

LED的峰值發射波長對溫度有輕微的依賴性。此圖量化了此UVA元件的波長偏移。理解此偏移對於波長精度至關重要的應用非常重要，例如在某些固化或螢光製程中。

4.5 光譜分佈

相對光譜分佈圖顯示了不同波長下所發射的光強度。對於此UVA LED，其發射光譜以365-370奈米波峰為中心，並具有特徵光譜寬度。此資訊對於對特定紫外光譜波段敏感的應用至關重要。

4.6 降額曲線

降額曲線根據在焊盤（陽極側）測量到的溫度，提供了最大允許連續正向電流。隨著焊盤溫度升高，必須降低最大安全工作電流，以防止超過110°C的最高接面溫度。此曲線對於設計可靠的系統至關重要，特別是在高環境溫度的應用中。

5. 機械與封裝資訊

5.1 機械尺寸

LED封裝的矩形佔位面積為2.8mm x 3.5mm。詳細尺寸圖明確規定了焊墊的精確位置、透鏡幾何形狀以及散熱墊的位置。散熱墊註明與陰極電氣連接。除非另有說明，標準尺寸公差為±0.2mm。一項關鍵操作注意事項警告勿對透鏡施力，否則可能導致元件故障。

5.2 焊墊設計與極性

焊接圖案設計圖明確標示了陽極與陰極焊墊。組裝時必須遵守正確的極性。該設計包含一個中央散熱墊，以促進熱量從LED晶片傳導至印刷電路板（PCB）。

6. 銲接與組裝指南

6.1 迴流焊接製程

此UVA LED系列適用於標準表面貼裝技術(SMT)組裝製程。關鍵指引包含：

• 為避免熱應力，同一元件不應執行超過兩次迴流焊接。
• 焊接加熱階段必須盡量減少對LED本體的機械應力。
• 發光二極體焊接完成後，電路板不應彎曲或扭曲。
• 若使用黏著劑，其固化過程必須遵循與元件相容的標準烘烤溫度曲線。

建議採用典型的迴流焊溫度曲線，圖示預熱、保溫、迴流及冷卻階段建議的時間-溫度關係，以確保焊點可靠且不損壞LED。

7. 封裝與訂購資訊

7.1 發射極帶狀與捲盤封裝

為實現自動化取放組裝，LED以壓紋載帶包裝並捲繞於捲盤上供應。標準包裝數量為每捲盤2000顆。提供載帶凹槽及捲盤本身的詳細尺寸圖，典型公差為±0.1mm。

7.2 濕度敏感度與儲存條件

元件採用防潮阻隔袋包裝，以防止吸收大氣中的濕氣，這可能在高溫回焊過程中導致「爆米花現象」（封裝破裂）。一旦密封袋被打開，元件應在指定時間內使用，或根據標準 IPC/JEDEC 指南在焊接前進行烘烤。

7.3 產品命名規則 (訂購代碼)

完整的訂購代碼是一個結構化字串，用以編碼所有關鍵規格。例如： UVA2835TZ0112-PUA6570120X38060-2T 細分如下：

• UVA2835TZ0112： 基礎料號 (UVA, 2835封裝, PCT材質, 含齊納二極體, 1晶片, 120°發光角度).
• P: 晶片方向 (P面朝上).
• UA: 色彩渲染指數代碼 (UVA)。
• 6570: 波長範圍代碼。
• 120: 最大輻射通量規格代碼。
• X38: 順向電壓範圍 (3.2V-3.8V)。
• 060: 順向電流額定值 (60mA)。
• 2: 包裝類型（每捲2,000片）。
• T: 捲帶包裝代碼。

7.4 標籤說明

捲盤標籤包含數個用於追溯與識別的欄位：

• P/N: 製造商的生產編號。
• 數量： 捲盤上的元件數量。
• CAT / HUE / REF： 分別代表輻射通量區間、顏色（波長）區間與順向電壓區間的代碼。
• LOT No: 用於追溯的生產批號。

8. 應用建議與設計考量

8.1 熱管理

考慮到25°C/W的熱阻以及溫度對輸出功率和波長的負面影響，有效的散熱設計至關重要。設計人員應：

• 使用具有專用散熱焊盤連接至內部接地層或大面積銅箔的PCB。
• 在LED的散熱焊盤下方設置多個散熱通孔，以將熱量傳導至其他PCB層或外部散熱器。
• 請參考降額曲線，以確保操作電流適用於應用中預期的最高焊墊溫度。

8.2 電氣驅動

LED是電流驅動元件。強烈建議使用恆流驅動電路，而非簡單的串聯電阻或電壓源，特別是在需要穩定輸出與長使用壽命的應用中。驅動器應設計為提供穩定的60mA電流（或根據降額要求使用更低電流），且必須能承受3.2V至3.8V的正向電壓範圍。

8.3 光學設計

120度的視角可提供寬廣的光束。對於需要聚焦或準直UV光的應用，必須使用二次光學元件（如透鏡或反射器）。此類光學元件的材質必須對UVA波長具透光性（例如特殊玻璃或UV穩定塑料如PMMA）。

9. 技術比較與差異化

相較於舊式的穿孔式UV燈或較大的SMD封裝，此款2835 UVA LED具有顯著優勢：

• 尺寸與整合性： 緊湊的2835封裝尺寸允許更高密度的佈局，並能整合到更小巧的現代裝置中。
• 效率： 高輻射效能意味著在特定光輸出下，能降低功耗並減少熱量產生。
• 使用壽命： 固態LED通常比傳統UV燈泡擁有更長的操作壽命。
• 即時開關： LED可立即達到全輸出亮度，不像某些燈泡需要預熱時間。
• 環境： 符合RoHS、無鹵素與REACH規範，滿足全球嚴格的環境法規要求。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 輻射通量（mW）與光通量（lm）有何不同？

光通量（以流明為單位）是根據人眼敏感度（明視覺）加權計算的。輻射通量（以瓦特為單位）則是發射出的總光功率，與可見度無關。由於UVA光對人眼基本上不可見，因此其性能正確地以輻射通量（mW）來表示。

10.2 為何需要恆流驅動器？

LED的正向電壓會隨溫度和個體差異而變化（如分檔所示）。恆定電壓源會導致電流大幅波動，造成光輸出不一致及潛在的過電流損壞。恆定電流源則能確保穩定、可預測的性能。

10.3 我可以將此LED驅動至其最大電流120mA嗎？

絕對最大額定值120mA是應力極限，並非建議工作條件。在此電流下連續運作會產生過多熱量，除非使用特殊的冷卻方案，否則很可能超過最大接面溫度。建議工作電流為60mA，如電氣特性表所定義。任何高於室溫的操作都必須參考降額曲線。

10.4 訂購時應如何解讀分級代碼？

請根據您應用的最低要求選擇分級。例如，若您的系統需要至少90mW的紫外線輸出，您應指定R7、R8、R9或S1分級。若您的驅動電路有嚴格的電壓限制，您可能需要指定特定的順向電壓分級（例如3234）。完整訂購代碼將包含這些分級選擇。

11. 設計與使用案例研究

11.1 案例：便攜式紫外線防偽檢測儀

設計目標： 創建一個手持式、電池供電的貨幣檢查裝置。

實作方式： 一個由3.7V鋰離子電池供電的小型高效升壓轉換器/恆流驅動器，可串聯驅動4至6個此類UVA LED。其120°的寬廣光束角消除了對複雜光學元件的需求，允許將其簡單置於紫外透射窗後方。緊湊的2835封裝尺寸使PCB保持小巧。由於此類裝置通常為間歇性短時間使用，散熱管理在此不那麼關鍵。設計師會選擇特定的輻射通量等級（例如R7或更高），以確保足夠的照度。

12. 技術原理介紹

UVA LED基於半導體材料中的電致發光原理運作。當在LED晶片的p-n接面施加正向電壓時，電子和電洞在發光層複合，以光子的形式釋放能量。這些光子的特定波長（此處為365-370奈米）由晶片結構中所用半導體材料（通常涉及氮化鋁鎵或類似III族氮化物）的能隙決定。發射出的UVA輻射人眼不可見，但能導致某些材料產生螢光並引發光化學反應，此為其在固化與檢測應用中的基礎。

13. 技術趨勢

UV LED 領域正快速發展。主要趨勢包括：

• 提升效能： 持續的研究旨在提升UVA LED的電光轉換效率（光功率輸出／電功率輸入），以降低能耗與熱負荷。
• 更短波長： 持續開發可靠且高效的UVB和UVC LED，應用於殺菌、醫療治療和感測領域。
• 更高功率密度： 晶片設計和封裝熱管理技術的改進，使單一元件能實現更高的輻射通量輸出。
• 提升使用壽命與可靠性： 材料與封裝技術的進步，正不斷延長UV LED的運作壽命，使其能夠勝任更嚴苛的工業應用。
• 成本降低： 隨著製造量提升與製程成熟，每毫瓦紫外光輸出的成本持續下降，從而開拓了新的市場應用。