1. 產品概述
ELUC3535NUB系列代表一款高可靠性、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，能提供優異的熱管理，這是在UVC應用中維持LED壽命和輸出穩定性的關鍵因素。主要目標市場包括水、空氣和表面殺菌系統的製造商，以及需要可靠UV-C光源的醫療和實驗室設備製造商。
1.1 主要特點與應用
The ELUC3535NUB is characterized by several defining features that make it suitable for professional UV-C applications. It is a high-power UVC LED emitter. The physical dimension is a compact 3.45mm x 3.45mm with a height of 1.1mm, making it suitable for space-constrained designs. It incorporates ESD protection rated up to 2KV (HBM), enhancing its robustness against electrostatic discharge during handling and assembly. The device offers a typical wide viewing angle of 120 degrees, providing broad irradiation coverage. It is fully compliant with RoHS (Restriction of Hazardous Substances), is lead-free (Pb-free), adheres to EU REACH regulations, and meets halogen-free standards with strict limits on Bromine and Chlorine content (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). The primary application for this LED series is UV sterilization, encompassing disinfection of water, air, and surfaces.
2. 技術參數深入探討
本節針對資料手冊中列出的關鍵技術參數，提供客觀且詳細的詮釋，並說明其對設計工程師的重要性。
2.1 Absolute Maximum Ratings
Absolute Maximum Ratings 定義了可能導致元件永久損壞的極限條件。對於 ELUC3535NUB，最大連續順向電流 (I_F) 為 150 mA。最大靜電放電耐受度 (人體放電模型) 為 2000 V。最高允許接面溫度 (T_J) 為 90°C。從接面到焊墊的熱阻 (R_th) 規格為 20 °C/W，這表示熱量從半導體接面散逸的效率。操作溫度範圍 (T_Opr) 為 -40°C 至 +85°C，儲存溫度範圍 (T_Stg) 為 -40°C 至 +100°C。讓 LED 在此限制範圍內運作，對確保其可靠性至關重要。
2.2 光度與電氣特性
主要光度輸出以輻射通量(mW)而非光通量(lm)測量，因為此為不可見的紫外光發射器。以範例型號ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q為例，最小輻射通量為8mW，典型值為10mW，最大值為15mW，所有測量均在順向電流100mA下進行。此範例的峰值波長區間為270-285 nm，使其明確歸屬於以其殺菌特性著稱的UVC光譜。在100mA下的順向電壓(V_F)範圍規定為5.0V至7.0V。用於測試與分級的標稱順向電流為100mA。
3. 分檔系統說明
產品根據關鍵性能參數進行分檔，以確保同一生產批次內的一致性。這使得設計師能夠選用特性受到嚴格控制的LED。
3.1 輻射通量分檔
輻射通量分為兩個等級：Q1級涵蓋最小值8mW至最大值10mW。Q2級涵蓋最小值10mW至最大值15mW。輻射通量的量測容差為±10%。
3.2 峰值波長分級
峰值波長對於殺菌效率至關重要。分級區間為：U27A (270nm至275nm)、U27B (275nm至280nm) 及 U28 (280nm至285nm)。量測容差為 ±1nm。
3.3 順向電壓分級
順向電壓分級有助於設計一致的驅動電路。分級定義於 I_F=100mA：5055 (5.0V至5.5V)、5560 (5.5V至6.0V)、6065 (6.0V至6.5V) 及 6570 (6.5V至7.0V)。量測容差為 ±2%。
4. 性能曲線分析
典型特性曲線有助於深入了解LED在不同工作條件下的行為。
4.1 光譜
光譜曲線顯示，在25°C焊盤溫度下，於270-285nm範圍內有一個窄發射峰。該曲線展示了此LED能純淨地發射UVC光，且不必要的波長極少，這對於目標性的殺菌作用而言是理想的。
4.2 相對輻射通量 vs. 順向電流
此曲線顯示，在達到最大額定電流前，順向電流與相對輻射通量之間呈現近乎線性的關係。這表明可透過調整驅動電流來適度調節輸出，但必須管理熱效應。
4.3 峰值波長 vs. 電流
峰值波長隨著正向電流的增加僅呈現極微小的偏移，顯示出良好的穩定性。這點至關重要，因為殺菌效果高度依賴於波長。
4.4 正向電流 vs. 正向電壓 (IV曲線)
IV曲線展示了二極體典型的指數關係特性。圖中顯示正向電壓隨電流增加而上升，在額定100mA工作點處，電壓通常介於5.0V至7.0V之間。
4.5 相對輻射通量 vs. 環境溫度
此曲線對於熱管理設計至關重要。它顯示輻射通量輸出隨環境溫度上升而下降。需要有效的散熱設計以維持輸出功率，尤其因最高接面溫度限制為90°C。
4.6 降額曲線
降額曲線提供了在不同環境溫度下的最大允許正向電流。為防止超過最高接面溫度，驅動電流必須隨著環境溫度升高而降低。此圖表對於設計可靠的系統至關重要。
4.7 典型輻射場型
輻射場型圖確認了120°視角（此處輻射強度降至峰值的一半）。該場型通常為朗伯型，能提供寬廣且均勻的覆蓋範圍，這對消毒艙的應用十分有利。
5. 機械與封裝資訊
5.1 機械尺寸
該LED的方形佔位面積為3.45mm x 3.45mm，高度為1.1mm。尺寸圖標明了所有關鍵長度，包括透鏡圓頂。除非另有說明，公差通常為±0.2mm。
5.2 焊墊配置與極性
焊接焊盤圖案已明確定義。焊盤1為陽極(+)，焊盤2為陰極(-)，焊盤3為大型散熱焊盤。散熱焊盤對於將熱量從陶瓷封裝傳遞至PCB至關重要，必須正確焊接以實現最佳熱性能。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴流焊接製程
ELUC3535NUB 適用於標準 SMT (Surface Mount Technology) 製程。應遵循特定的迴流焊接溫度曲線，該曲線通常由組裝設備或焊膏製造商提供。主要建議包括：根據標準製程固化任何接著劑、避免超過兩次迴流焊接循環以防止熱應力、在加熱過程中盡量減少對 LED 的機械應力，以及焊接後避免彎折 PCB 以防止焊點或晶片破裂。
7. 封裝與訂購資訊
7.1 發射器帶狀與捲盤封裝
LED 以壓紋載帶包裝，捲繞於捲盤上供應。標準捲盤包含 1000 個元件。提供載帶凹槽與捲盤的詳細尺寸，以便於自動貼片機的設定。
7.2 防潮包裝
為進行儲存與運輸，捲盤被密封在鋁製防潮袋內，並附有乾燥劑，以保護LED免受環境濕度影響，這對於維持可焊性與元件完整性至關重要。
7.3 產品標示
捲盤標籤包含用於追溯和識別的基本資訊，包括零件編號 (P/N)、數量 (QTY) 和批號 (LOT No.)。它也可能包含輻射通量 (CAT)、波長 (HUE) 和順向電壓 (REF) 的分級代碼。
7.4 產品命名規則解碼
零件編號為結構化代碼：ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q。其解碼如下：EL（製造商代碼）、UC（UVC）、3535（封裝尺寸）、N（AIN陶瓷封裝）、U（Au鍍層）、B（120°角度）、P（峰值波長）、7085（270-285nm）、Q1（輻射通量分級）、5070（正向電壓分級5.0-7.0V）、100（100mA電流）、S（次基板晶片類型）、2（20mil晶片尺寸）、2（2晶片）、Q（石英玻璃透鏡）。此系統可精確指定LED的特性。
8. 應用建議與設計考量
8.1 典型應用場景
主要應用是紫外線殺菌。這包括終端用水淨化器、HVAC空氣消毒系統、消費性電子產品或醫療工具的表面消毒器，以及殺菌裝置。270-285nm波長能有效破壞微生物的DNA/RNA，從而使細菌、病毒和其他微生物失活。
8.2 關鍵設計考量
熱管理： 這是最重要的單一設計因素。較低的最大接面溫度（90°C）以及輸出對溫度的顯著依賴性，要求必須有有效的熱傳導路徑。請使用在熱墊下方設有熱導孔並連接到大面積銅平面或外部散熱器的PCB。 驅動電路： 使用適合在期望工作電流（通常為100mA）下之正向電壓範圍（5.0-7.0V）的恆流驅動器。考慮使用調光或脈衝操作以延長使用壽命。 Optical Materials: 確保光路中的任何透鏡、視窗或外殼均由石英玻璃或特定紫外線級塑膠等UVC透明材料製成。普通玻璃和許多塑膠會阻擋UVC。 Safety: UVC輻射對眼睛和皮膚有害。設計必須包含連鎖裝置、屏蔽和警告，以防止使用者暴露。
9. 技術比較與差異化
與傳統的汞蒸氣紫外線燈相比，此LED具有顯著優勢：即時開關、無需預熱時間、體積小巧、堅固耐用（無玻璃、無汞）、設計靈活，以及在妥善熱管理下可能具有更長的使用壽命。與其他UVC LED相比，ELUC3535NUB系列的關鍵差異化優勢可能包括其採用陶瓷AIN封裝以實現卓越的熱性能、整合的2KV ESD保護，以及其符合嚴格的環境標準（RoHS、無鹵）。其120°視角比窄光束替代方案提供更廣泛的覆蓋範圍。
10. 常見問題（基於技術參數）
Q: 此LED的典型使用壽命為何？
A: 雖然此資料手冊未明確說明，但UVC LED的使用壽命極度依賴操作條件，主要是接面溫度與驅動電流。在建議電流或更低電流下運作並搭配優良散熱，可達到數千小時的使用壽命。L70/B50數據（輻射通量輸出降至70%的時間）請參閱獨立的使用壽命報告。
Q: 我可以用恆壓源驅動這個LED嗎？
A: 不建議這樣做。LED是電流驅動元件。由於順向電壓的負溫度係數，使用恆壓源可能導致熱失控。請務必使用恆流驅動器。
Q: 我該如何為我的應用選擇正確的亮度分檔？
A: 為確保滅菌效果，請根據目標微生物的吸收峰值優先選擇波長分級（U27A、U27B、U28）。若需在陣列中保持多個LED的光輸出一致，請指定嚴格的輻射通量分級（例如Q1）。為提高驅動器設計效率，更嚴格的正向電壓分級可減少功率變異。
Q: 是否需要透鏡？
A: 本裝置配備整合式石英玻璃透鏡，可提供120°光束。針對特定應用，可添加二次光學元件以準直或聚焦光束，但該元件必須為UVC透射材質。
11. 實務設計與應用案例
案例：設計一款緊湊型水質消毒模組
一位設計師正在開發一款整合UVC殺菌功能的終端用水過濾器。他們選擇ELUC3535NUB，因其緊湊的3535尺寸與陶瓷封裝。該模組配有一個小型石英水流腔室。設計師使用4顆LED組成陣列，以確保所有水流均能受到照射。他們設計了一塊雙層鋁基板（MCPCB），同時作為電路基板與散熱器。每顆LED的散熱焊盤直接焊接在MCPCB上。一個恆流驅動器為每顆並聯的LED提供100mA電流（並配有獨立的限流電阻以確保安全）。LED採用脈衝模式驅動（例如50%工作週期），以降低平均接面溫度並延長使用壽命。外殼設計為完全遮光，以防止任何UVC洩漏，並設有安全互鎖裝置，當腔室打開時會切斷電源。
12. 運作原理介紹
UVC LEDs 的基本運作原理與可見光LED相同：半導體中的電致發光。當在p-n接面施加正向電壓時，電子和電洞重新結合，以光子的形式釋放能量。發射光的波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定。對於UVC LEDs（發射波長低於280nm），其主動區通常由氮化鋁鎵（AlGaN）合金製成。由於材料品質和光提取困難，要在深紫外線範圍實現高效發射在技術上具有挑戰性，這就是為什麼與可見光LED相比，UVC LEDs具有更高的正向電壓和較低的電光轉換效率。
13. 技術趨勢與發展
UVC LED市場的驅動力來自全球逐步淘汰汞燈，以及對更安全、更靈活消毒解決方案的需求。主要趨勢包括： 提升輸出功率與效率： Continuous R&D aims to improve the radiant flux per LED and the wall-plug efficiency (optical power out / electrical power in), reducing system cost and size. 更長波長： 針對波長約260-280nm的LED研究仍在持續，因為此範圍接近許多病原體的DNA吸收峰值。 提升的可靠性與使用壽命： 封裝材料（例如本文所使用的氮化鋁陶瓷）、晶片設計與熱管理技術的進步，正持續延長操作壽命，使LED更適用於全天候運作的應用場景。 成本降低： 隨著生產規模擴大與良率提升，每毫瓦UVC輸出功率的成本持續下降，為消費性與工業應用開拓了新的可能性。
LED規格術語
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」。 | 決定光線是否足夠明亮。 |
| 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 | 光線的暖度/冷度，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的色彩均勻一致。 |
| 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 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓 | Vf | 啟動LED所需的最低電壓，類似「起始閾值」。 | 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 | 影響 |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | LED晶片內部實際工作溫度。 | 每降低10°C可能使壽命倍增；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。 | 直接定义LED的「使用寿命」。 |
| 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 | 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 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC, PPA, Ceramic | 外殼材料保護晶片，提供光學/熱介面。 | EMC：良好的耐熱性，成本低；Ceramic：更好的散熱效果，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 | 控制光分佈的表面光學結構。 | 決定視角與光分佈曲線。 |
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、補貼計劃，提升競爭力。 |