1. 產品概述
UVC3535CZ0315系列代表了一款高可靠性、陶瓷基底的LED解決方案，專為要求嚴苛的紫外線（UVC）應用而設計。此產品旨在於殺菌效能至關重要的環境中提供一致的性能。其核心優勢在於堅固的陶瓷封裝，相比傳統塑料封裝提供了更優異的熱管理能力，直接有助於延長操作壽命並維持穩定輸出。主要目標市場包括專業級與消費級消毒設備、水淨化系統以及空氣殺菌裝置的製造商，這些應用均對可靠的UVC發射至關重要。
2. 技術參數深度解析
2.1 光度與電氣特性
該LED在300mA的正向電流（IF）下工作。其正向電壓（VF）的指定範圍為5.0V至8.0V，這是驅動器設計中確保正確電流調節的關鍵參數。輻射通量，即總光功率輸出的度量，在標準測試條件下規定最小值為20mW，典型值為25mW，最大值為30mW。峰值波長集中在270nm至285nm範圍內，此波段對於破壞微生物的DNA/RNA最為有效。
2.2 絕對最大額定值與熱特性
遵守絕對最大額定值對於裝置的長壽命至關重要。最大允許直流正向電流為300mA。本裝置可承受高達2000V（人體放電模型）的靜電放電（ESD），這對於操作與組裝而言是一項重要的可靠性特徵。其最高接面溫度（TJ）額定值為90°C。從接面到焊點的熱阻（Rth) 為20°C/W。此數值對散熱片設計至關重要；例如，在全負載300mA驅動電流下，功耗可能高達2.4W (8.0V * 0.3A)，可能使接面溫度比焊點溫度升高48°C。因此，維持低焊點溫度對於將TJ 控制在安全範圍內至關重要。
工作溫度範圍為-40°C至+85°C，儲存溫度範圍為-40°C至+100°C，顯示其適用於多種環境條件。
3. Binning System Explanation
產品透過分級系統進行分類，以確保應用上的一致性。理解這些分級對於設計與採購至關重要。
3.1 Radiant Flux Binning
輻射通量分為兩個等級：Q4 (20-25mW) 與 Q5 (25-30mW)。設計師必須根據其應用所需的輻照劑量來選擇合適的等級。
3.2 峰值波長分級
峰值波長受到嚴格控制並分級如下：U27A (270-275nm)、U27B (275-280nm) 及 U28 (280-285nm)。在此波長範圍內，殺菌效果可能略有差異，因此選擇合適的等級對於優化系統性能可能至關重要。
3.3 順向電壓分檔
順向電壓以 0.5V 為增量從 5.0V 至 8.0V 進行分檔（例如，5055 代表 5.0-5.5V，5560 代表 5.5-6.0V，依此類推）。此分檔主要出於驅動器效率考量，並可在用於陣列時將具有相似電氣特性的 LED 歸為一組。
4. 性能曲線分析
4.1 光譜與相對輻射通量 vs. 電流
光譜曲線顯示出一個以特定波長（例如270-285nm）為中心的窄發射峰，邊帶發射極小，證實其作為UVC光源的純度。相對輻射通量 vs. 正向電流曲線在額定300mA以下幾乎呈線性，表明其具有良好的效率，且輸出隨電流變化的規律可預測。
4.2 順向電流 vs. Forward Voltage & Peak Wavelength vs. Current
I-V曲線呈現出二極體的典型指數特性。正向電壓隨電流增加而上升，在恆流驅動器設計中必須考慮此點。峰值波長 vs. 電流曲線顯示在工作電流範圍內偏移極小（通常僅幾奈米），表明其光譜性能穩定。
4.3 熱降額與相對輻射通量對溫度關係
相對輻射通量對環境溫度曲線展示了LED輸出的負溫度係數特性。隨著環境（以及結點）溫度升高，輻射通量會下降。降額曲線以圖形方式定義了最大允許正向電流與環境溫度的函數關係，以防止超過TJ(max)在高環境溫度下操作時，必須降低驅動電流。例如，在環境溫度85°C時，最大允許電流顯著低於300mA。
5. 機械與封裝資訊
5.1 尺寸與焊盤配置
封裝尺寸為3.5毫米（長）x 3.5毫米（寬）x 0.99毫米（高），公差為±0.2毫米。焊墊配置定義明確：焊墊1為陽極（+），焊墊2為陰極（-），焊墊3為專用散熱焊墊。此散熱焊墊對於將熱量從LED晶片高效傳導至印刷電路板（PCB）至關重要。PCB佈局必須具備相應的導熱焊墊，並連接到接地層或散熱器，以最大化散熱效果。
6. 焊接與組裝指南
本元件適用於表面黏著技術（SMT）製程。為避免對陶瓷封裝及內部接合造成熱應力，迴流焊接不應超過兩次。在迴流過程中，必須避免對LED本體施加機械應力。焊接後，請勿彎折PCB，否則可能導致陶瓷封裝或焊點破裂。標準無鉛迴流溫度曲線適用，但必須根據陶瓷封裝的規格控制峰值溫度及高於液相線的時間（若未提供特定曲線，請參考適用於陶瓷元件的一般IPC/JEDEC指南）。
7. 封裝與訂購資訊
7.1 發光元件捲帶包裝
LED以凸紋載帶供應，捲繞於捲盤上。標準包裝數量為每捲盤1000顆。提供捲盤與載帶尺寸，以供自動化貼片機設定使用。
7.2 濕度敏感度與標籤要求
由於陶瓷封裝可能對濕氣敏感，捲盤密封於內含乾燥劑的鋁箔防潮袋中以保持乾燥。捲盤上的產品標籤包含關鍵資訊，包括零件編號 (P/N)、數量 (QTY)，以及輻射通量 (CAT)、波長 (HUE) 與順向電壓 (REF) 的特定分檔代碼。
7.3 產品命名規則解碼
完整訂單代碼，例如 UVC3535CZ0315-HUC7085020X80300-1T，是一個詳細的描述符： UVC (UVC類型), 3535 (3.5x3.5mm封裝), C (陶瓷材料), Z (整合ESD保護之齊納二極體), 03 (3晶片), 15 (150°視角), H (水平晶片), UC (UVC 顏色), 7085 (270-285nm 波長), 020 (20mW min. radiant flux), X80 (5.0-8.0V 順向電壓), 300 (300mA 順向電流), 1 (1K pcs 包裝), T (磁帶包裝)。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
主要應用於紫外線殺菌與消毒。包括：固定式空氣淨化器、HVAC線圈處理、使用點或小型系統的水質消毒裝置、消費性電子產品或醫療設備的表面消毒器，以及殺菌照明裝置。150°廣視角使其適用於需要區域覆蓋而非聚焦光束的應用場景。
8.2 設計考量
驅動器設計： 必須使用恆流驅動器。該驅動器必須能夠提供高達300mA的電流，並適應5.0-8.0V的電壓範圍。F 過電流或電壓尖峰將嚴重縮短LED的使用壽命。
熱管理： 這是設計中最關鍵的面向。使用具有厚銅層（例如2盎司）的PCB，並在散熱墊下方設置熱導孔，連接到大型接地層或外部散熱器。主動監控焊點溫度，必要時使用降額曲線調整驅動電流。
光學設計： UVC輻射對人眼和皮膚有害。最終產品必須具備適當的屏蔽，以防止任何直接暴露。外殼材料必須是UVC可穿透的（例如熔融石英、特殊UVC級玻璃），因為標準玻璃和許多塑料會阻擋UVC。
安全合規： 使用此LED的產品必須符合相關雷射產品與輻射安全標準。
9. 技術比較與差異化
相較於傳統低功率UVC LED或汞燈，UVC3535CZ0315系列提供了一種固態、瞬時啟動且無汞的解決方案。陶瓷封裝使其與塑膠3535 LED產生關鍵差異，能實現更高的功率密度，並在高溫操作下提供更優異的長期可靠性。整合了可承受高達2KV靜電放電保護的齊納二極體，增加了競爭產品中未必具備的穩健性，同時簡化了供應鏈處理與組裝流程。
10. 常見問題（FAQ）
Q: 此LED的典型使用壽命為何？
A: LED的壽命通常定義為其輻射通量衰減至初始值70% (L70) 時的工作時數。對於UVC LED而言，這高度取決於驅動電流和接面溫度。在建議條件或更低條件下運行，並配合優異的熱管理，可實現數千小時的壽命。
Q: 我可以用恆壓源驅動這個LED嗎？
A: 不行。LED是電流驅動元件。由於VF的負溫度係數，恆壓源將導致熱失控並迅速損壞。務必使用恆流驅動器或能主動調節電流的電路。
Q: 如何解讀標籤上的分級代碼？
A: 標籤顯示該捲帶上LED的具體分級代碼。例如，CAT:Q5, HUE:U27B, REF:6570 表示LED的輻射通量在25-30mW（Q5）分級，峰值波長為275-280nm（U27B），正向電壓為6.5-7.0V（6570）。
11. 實務設計案例研究
考慮設計一個緊湊型水體消毒模組。目標是在流動腔室中實現對大腸桿菌的3-log（99.9%）滅活率。所需UVC劑量是根據水體流速、水的紫外線透射率以及病原體敏感性計算得出。根據該劑量，確定LED的數量及其驅動電流。例如，使用4顆來自Q5分檔（每顆最小功率25mW）的LED，並以250mA驅動（為確保可靠性而略微降額），可能提供必要的輻照度。採用一塊四層PCB，其內部專用2盎司銅層作為熱擴散層。LED圍繞一個石英套管排列，水流通過該套管。選擇一個可提供1A電流的恆流驅動器（4顆LED並聯，每顆250mA，各配有均流電阻以平衡電流），其輸入電壓需適應最高VFF 分檔值加上驅動器開銷電壓之和。PCB上靠近LED處的溫度感測器向微控制器提供回饋，若檢測到溫度過高，微控制器可降低驅動電流，從而確保長期可靠性。
12. 原理介紹
UVC光，特別是260-280nm範圍內的光，會被微生物的核酸（DNA和RNA）吸收。這種吸收會導致DNA中形成胸腺嘧啶二聚體，從而破壞微生物的複製和合成關鍵蛋白質的能力，有效使其失活（殺滅）。此LED透過半導體材料（通常是氮化鋁鎵 - AlGaN）中的電致發光產生此UVC輻射。當施加正向電壓時，電子和電洞在半導體晶片的有源區複合，以光子的形式釋放能量。特定波長由半導體材料的帶隙能量決定。
13. 發展趨勢
UVC LED市場的驅動力來自全球對無汞、緊湊且即時消毒解決方案的需求。主要趨勢包括： 提升電光轉換效率： 持續的研究旨在降低電光功率轉換損耗，從而在相同光輸出下實現更低的功耗與熱量產生。 更高輸出功率： 晶片設計與封裝技術的持續改進，使得單一晶片LED能實現更高的輻射通量，從而減少每個系統所需的LED數量。 更長的使用壽命： 材料和封裝技術的進步正穩步提升裝置的可靠性和使用壽命，特別是在高溫運作條件下。 降低成本： 隨著製造量增加與製程成熟，每毫瓦UVC輸出成本正逐漸下降，使得該技術能應用於更多消費性產品領域。 提升波長穩定性： 研究重點在於降低波長隨溫度與使用壽命產生的偏移，以實現更可預測的殺菌效能。
LED Specification Terminology
LED 技術術語完整解析
光電性能
| 術語 | 單位/表示法 | 簡易說明 | 重要性原因 |
|---|---|---|---|
| Luminous Efficacy | lm/W (流明每瓦) | 每瓦電力所產生的光輸出，數值越高代表能源效率越好。 | 直接決定能源效率等級與電費成本。 |
| 光通量 | lm (lumens) | 光源發出的總光量，通常稱為「亮度」。 | 判斷光線是否足夠明亮。 |
| Viewing Angle | ° (度)，例如：120° | 光強度降至一半時的角度，決定光束寬度。 | 影響照明範圍與均勻度。 |
| CCT (色溫) | K (克耳文)，例如：2700K/6500K | 光線的暖色調/冷色調，數值越低越偏黃/溫暖，越高越偏白/冷冽。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| CRI / Ra | 無單位，0–100 | 準確呈現物體顏色的能力，Ra≥80為良好。 | 影響色彩真實性，用於商場、博物館等高要求場所。 |
| SDCM | MacAdam橢圓步階，例如「5步階」 | 色彩一致性指標，步階數值越小代表色彩一致性越高。 | 確保同一批次LED的色彩均勻性。 |
| Dominant Wavelength | nm (nanometers), e.g., 620nm (red) | 對應彩色LED顏色的波長。 | 決定紅色、黃色、綠色單色LED的色調。 |
| Spectral Distribution | 波長對強度曲線 | 顯示強度在波長上的分佈。 | 影響色彩呈現與品質。 |
Electrical Parameters
| 術語 | Symbol | 簡易說明 | 設計考量 |
|---|---|---|---|
| Forward Voltage | Vf | 點亮LED所需的最低電壓，類似「啟動閾值」。 | 驅動器電壓必須 ≥Vf，串聯LED的電壓會累加。 |
| 順向電流 | If | 正常LED運作時的電流值。 | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| Max Pulse Current | Ifp | 短時間可耐受的峰值電流，用於調光或閃爍。 | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| Reverse Voltage | Vr | LED可承受的最大反向電壓，超過此值可能導致擊穿。 | 電路必須防止反接或電壓突波。 |
| 熱阻 | Rth (°C/W) | 從晶片到焊點的熱傳遞阻力，數值越低越好。 | 高熱阻需要更強的散熱能力。 |
| ESD Immunity | V (HBM)，例如 1000V | 承受靜電放電的能力，數值越高表示越不易受損。 | 生產中需要採取防靜電措施，特別是對於敏感的LED。 |
Thermal Management & Reliability
| 術語 | 關鍵指標 | 簡易說明 | 衝擊 |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | LED晶片內部實際工作溫度。 | 每降低10°C可能使壽命加倍；過高會導致光衰、色偏。 |
| 光通量衰減 | L70 / L80 (小時) | 亮度衰減至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的「使用壽命」。 |
| Lumen Maintenance | %（例如：70%） | 經過一段時間後保留的亮度百分比。 | 表示長期使用下的亮度維持率。 |
| 色偏移 | Δu′v′ 或 MacAdam 橢圓 | 使用期間的顏色變化程度。 | 影響照明場景中的色彩一致性。 |
| Thermal Aging | 材料劣化 | 因長期高溫導致的劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路故障。 |
Packaging & Materials
| 術語 | Common Types | 簡易說明 | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| Package Type | EMC, PPA, Ceramic | 外殼材料保護晶片，提供光學/熱介面。 | EMC：良好耐熱性，低成本；Ceramic：散熱更佳，壽命更長。 |
| 晶片結構 | 正面，覆晶 | 晶片電極排列。 | 覆晶封裝：散熱更佳、效能更高，適用於高功率。 |
| Phosphor Coating | YAG, 矽酸鹽, 氮化物 | 覆蓋藍色晶片，將部分轉換為黃/紅光，混合成白光。 | 不同的螢光粉會影響光效、相關色溫與顯色指數。 |
| 透鏡/光學元件 | 平面、微透鏡、全內反射 | 表面光學結構控制光線分佈。 | 決定視角與光線分佈曲線。 |
Quality Control & Binning
| 術語 | 分箱內容 | 簡易說明 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分級 | 代碼，例如 2G, 2H | 依亮度分組，每組皆有最小/最大流明值。 | 確保同一批次亮度均勻。 |
| Voltage Bin | 代碼，例如 6W, 6X | 依順向電壓範圍分組。 | 促進司機匹配，提升系統效率。 |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | 依據色座標分組，確保緊密範圍。 | 保證色彩一致性，避免燈具內部顏色不均。 |
| CCT Bin | 2700K, 3000K 等。 | 依CCT分組，每組有對應的座標範圍。 | 滿足不同場景的CCT需求。 |
Testing & Certification
| 術語 | 標準/測試 | 簡易說明 | 顯著性 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 光通維持測試 | 恆溫長期點亮，記錄亮度衰減。 | 用於估算LED壽命（採用TM-21標準）。 |
| TM-21 | 壽命估算標準 | 根據LM-80數據估算實際條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA | Illuminating Engineering Society | 涵蓋光學、電學、熱學測試方法。 | 業界公認的測試基準。 |
| RoHS / REACH | 環境認證 | 確保不含任何有害物質（鉛、汞）。 | 國際市場准入要求。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能源效率認證 | 照明能源效率與性能認證。 | 用於政府採購、補貼計畫，提升競爭力。 |