UVC3535CZ0215 LED 資料手冊 - 3.5x3.5x0.99mm - 5.0-8.0V - 0.7W - 270-285nm

1. 產品概述

UVC3535CZ0215系列代表了一款高可靠性、陶瓷基底的UVC LED解決方案，專為要求嚴苛的紫外線應用而設計。此產品旨在於耐久性和光學輸出穩定性至關重要的環境中，提供一致的性能。

1.1 核心優勢

The primary advantages of this LED series stem from its material construction and electrical design. The ceramic package offers superior thermal management compared to plastic alternatives, directly contributing to longer operational lifespan and stable radiant flux output. The integrated Zener diode provides electrostatic discharge (ESD) protection rated up to 2,000V (Human Body Model), significantly enhancing the component's robustness against handling and environmental electrical transients. Furthermore, the product is compliant with major environmental and safety directives including RoHS, is lead-free, and adheres to EU REACH and halogen-free standards (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm), making it suitable for global markets with strict regulatory requirements.

1.2 目標應用

此UVC LED系列的主要應用為紫外線殺菌與消毒。其270-285nm波長範圍能有效破壞微生物（如細菌、病毒和黴菌）的DNA與RNA，從而使其失去活性。具體應用案例包括水淨化系統、空氣消毒裝置、醫療環境中的表面殺菌設備，以及消費級消毒產品。150°的寬視角便於需要廣區域覆蓋的設計，無需複雜的光學二次透鏡。

2. 深入技術參數分析

透徹理解電氣、光學與熱學參數，對於成功整合至終端產品至關重要。

2.1 Absolute Maximum Ratings

這些額定值定義了可能導致永久損壞的應力極限。最大連續正向電流（I_F）為150mA。絕對最大接面溫度（T_J）為90°C。該元件可在-40°C至+85°C的環境溫度範圍內工作，並可在-40°C至+100°C的溫度下儲存。從接面到焊墊的熱阻（R_th) 指定為20°C/W，這是散熱器設計的關鍵參數。

2.2 光度與電氣特性

對於特定訂單代碼 UVC3535CZ0215-HUC7085008X80100-1T，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 (I_F) 為100mA。在此電流下的順向電壓 (V_F) 範圍為5.0V至8.0V。峰值波長發射範圍在270nm至285nm之間。設計師在選擇定電流驅動器時必須考量此V_F 範圍。

3. Binning System Explanation

產品被分類至不同等級，以確保生產批次內的一致性。共有三個關鍵參數進行等級分類。

3.1 輻射通量分級

輻射通量分為兩個等級：Q1 (8-10mW) 和 Q2 (10-15mW)。這讓設計師能根據應用所需的光功率輸出選擇LED，測量容差為 ±10%。

3.2 峰值波長分級

峰值波長對殺菌效能至關重要。分級為：U27A (270-275nm)、U27B (275-280nm) 及 U28 (280-285nm)，測量公差為 ±1nm。針對特定病原體滅活光譜的應用可選擇合適的等級。

3.3 順向電壓分級

順向電壓以0.5V為間隔，從5.0V至8.0V進行分級（例如，5055代表5.0-5.5V，5560代表5.5-6.0V，依此類推），在100mA電流下的量測容差為±2%。此分級有助於設計高效的驅動電路，並管理串聯或並聯多個LED時的熱負載。

4. 性能曲線分析

該數據表提供了數個對於預測實際性能至關重要的特性曲線。

4.1 光譜與相對光通量 vs. 電流

光譜曲線顯示在270-285奈米UVC波段有一個典型的峰值，在其他波段的輻射極小。相對輻射通量與順向電流曲線在額定100毫安培內幾乎呈線性，表明在工作範圍內具有良好的電流-光轉換效率。

4.2 Thermal and Electrical Relationships

The Peak Wavelength vs. Current curve shows minimal shift (<5nm) across the operating current range, indicating stable chromaticity. The 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V) curve demonstrates the diode's characteristic exponential relationship, crucial for driver design. The Relative Radiant Flux vs. Ambient Temperature curve shows output decreasing as temperature rises, a typical behavior for LEDs that must be compensated for in thermal management.

4.3 降額曲線

降額曲線可能是可靠性方面最關鍵的曲線，它繪製了最大允許正向電流與環境溫度的關係。隨著環境溫度升高，必須降低最大允許電流，以防止接面溫度超過90°C。例如，在85°C環境溫度下，最大電流相對於150mA的絕對最大值有顯著的降額。

5. 機械與封裝資訊

5.1 實體尺寸

封裝尺寸為 3.5mm (長) x 3.5mm (寬) x 0.99mm (高)，除非另有說明，公差為 ±0.2mm。此 3535 佔位面積是業界常見標準，有助於 PCB 佈局與取放組裝作業。

5.2 焊盤配置與極性

該元件有三個焊盤：焊盤1為陽極（+），焊盤2為陰極（-），焊盤3為專用散熱焊盤。散熱焊盤對於將熱量從LED晶粒有效傳導至PCB至關重要，必須妥善焊接至電路板上對應的銅箔區域，以達到規定的熱性能（R_th 20°C/W）。極性連接錯誤將導致LED無法點亮，並可能損壞內部的齊納保護二極體。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊製程

UVC3535CZ0215 適用於標準表面黏著技術 (SMT) 製程。資料手冊強調，迴焊次數不應超過兩次，以避免陶瓷封裝與內部晶片黏著材料承受過度的熱應力。加熱過程中，必須避免對 LED 本體施加機械應力。焊接後，不應彎曲 PCB，否則可能導致陶瓷封裝破裂或焊點斷裂。

6.2 儲存條件

雖然未明確詳述儲存濕度等級，但產品採用防潮包裝系統出貨（參見包裝章節），顯示其對濕氣吸收敏感。若包裝袋已開啟，建議遵循標準JEDEC濕度敏感等級（MSL）針對陶瓷封裝的處理程序，通常若暴露時間超過特定限制，需在迴焊前進行烘烤。

7. 封裝與訂購資訊

7.1 捲帶式封裝

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 1,000 顆。提供載帶尺寸以確保與自動化組裝設備的送料器相容。

7.2 防潮運輸

卷盤與乾燥劑一同密封於鋁箔防潮袋內，以控制在儲存與運輸過程中的濕度。袋上標有相關產品資訊。

7.3 產品命名規則解碼

完整訂單代碼 UVC3535CZ0215-HUC7085008X80100-1T 結構如下：

UVC3535CZ0215: 基礎型號，表示UVC、3.5x3.5mm陶瓷封裝帶齊納二極體、2晶片、150°角度。
H: 晶片類型（水平）。
UC: 演色性指數 (UVC專用代碼).
7085: 波長範圍 270-285nm。
008: 最小輻射通量 8mW。
X80: 順向電壓範圍 5.0-8.0V。
100: 順向電流 100mA。
1包裝數量代碼（1K片）。
T捲帶包裝。

8. 應用設計考量

8.1 驅動電路設計

為確保穩定運作與使用壽命，必須使用恆流驅動器。該驅動器必須能夠提供最高100mA（或所選工作點）的電流，並能承受每顆LED最高8.0V的正向電壓。當多顆LED串聯時，驅動器的順應電壓必須超過所有LED最大V_F 的總和，並預留餘裕。由於V_F 分檔的差異，通常不建議直接並聯連接，除非為每顆LED提供獨立的電流平衡。

8.2 熱管理

有效的散熱是無可妥協的。使用熱阻（R_th）為 20°C/W 以及功率損耗（P_D = V_F * I_F), 從焊盤到接面的溫升可計算為：ΔT = R_th * P_D. PCB必須具備足夠大且連接良好的散熱焊盤（Pad 3），並將其焊接至銅平面，可透過熱導孔連接至內層或底層。必須參考降額曲線，以確保在預期工作電流和最高環境溫度下，接面溫度維持在90°C以下。

8.3 光學與安全考量

UVC輻射對人體皮膚和眼睛有害。終端產品設計必須包含安全功能，例如互鎖開關、屏蔽和警告標籤，以防止暴露。150°視角提供廣泛的覆蓋範圍，但可能需要反射器或外殼來有效地將光線導向目標表面。暴露於UVC的材料必須能夠抵抗長時間紫外線照射造成的降解（例如，某些塑膠可能會變黃或變脆）。

9. 技術比較與差異化

UVC3535CZ0215透過其陶瓷封裝和整合的齊納二極體實現差異化。與塑膠封裝的UVC LED相比，陶瓷本體提供更優異的熱導性，從而在相同驅動電流下可能具有更低的接面溫度，這意味著更長的使用壽命（L70/B50）和更穩定的輸出。2KV ESD保護是一項顯著的可靠性優勢，可降低組裝和處理過程中的故障率。明確的波長、光通量和電壓分檔為設計師提供了可預測的性能參數，從而實現更嚴格的系統公差。

10. 常見問題 (FAQ)

10.1 此LED的典型使用壽命為何？

雖然資料手冊未提供L70/B50壽命曲線，但UVC LED的壽命深受工作接面溫度影響。透過有效的熱設計，將接面溫度維持在遠低於最高90°C的理想值（最好低於60-70°C），是實現數千小時運作壽命的主要因素。

10.2 我可以用恆壓源驅動這個LED嗎？

不行。LED是電流驅動元件。恆壓源無法調節電流，由於LED順向電壓的負溫度係數，將導致熱失控並迅速損壞。請務必使用恆流驅動器或能主動調節電流的電路。

10.3 如何解讀我的殺菌應用中的輻射通量（mW）規格？

輻射通量（以毫瓦為單位）是指在UVC波段發射的總光功率。所需通量取決於目標病原體的紫外線劑量（以mJ/cm²為單位）、與目標的距離、照射時間以及光學系統效率。您必須計算目標處所需的輻照度（μW/cm²），並根據系統的光學效率反向推算，以確定所需的LED通量。

11. 設計與使用案例研究

情境：設計一款手持式表面消毒棒。 該設計要求體積小巧、電池供電，並能在每次掃過時於5-10秒內有效消毒。選擇UVC3535CZ0215是因為其小巧的3535尺寸和150°發光角度，僅需3-5顆LED的簡單陣列即可覆蓋消毒棒的頭部區域。設計採用鋰離子電池搭配升壓恆流驅動器，為每顆LED提供80mA電流（在手持裝置中略為降額以保留熱餘裕）。PCB使用2盎司銅層，並在LED陣列下方設有大型散熱焊盤，透過導熱膏連接到裝置的鋁製外殼。此外殼同時作為散熱器。一個基於加速度計的安全開關確保LED僅在消毒棒朝下對準表面時啟動，防止意外照射。選擇波長分檔U27B（275-280nm）是因為其在對抗常見病原體的效能與材料相容性之間取得了平衡。

12. 運作原理

UVC LEDs 的運作基於半導體材料中的電致發光原理，特別是採用氮化鋁鎵 (AlGaN) 結構。當施加正向電壓時，電子和電洞在半導體晶片的主動區域復合，以光子的形式釋放能量。通過精確控制 AlGaN 層的鋁組成來調節其能隙能量，從而實現 270-285nm 的特定波長。這種短波長、高能量的 UV-C 光會被微生物的 DNA 和 RNA 吸收，導致胸腺嘧啶二聚體的形成，從而抑制其複製並導致失活或細胞死亡。

13. 技術趨勢

UVC LED市場致力於提升電光轉換效率（光學輸出功率與電輸入功率之比），此效率歷來相較於可見光LED為低。透過改善磊晶成長、晶片設計以及封裝取光效率，正驅動著效能提升。另一趨勢是開發波長更短的LED（例如220-230奈米，稱為遠紫外光），這類LED在保持殺菌特性的同時，可能提升人體暴露時的安全性。此外，更高功率的單晶發光體與多晶片封裝正逐漸興起，以增加輻照度並減少系統所需元件數量。持續推動的成本降低，正使UVC LED解決方案在更多應用領域中，與傳統汞蒸氣燈相比日益具競爭力。

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	為何重要
發光效率	lm/W (流明每瓦)	每瓦電力的光輸出，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 (流明)	光源發出的總光量，通常稱為「亮度」。	判斷光線是否足夠明亮。
視角	°（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，數值越低偏黃/溫暖，越高偏白/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為佳。	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。
主波長	nm (奈米)，例如：620nm (紅色)	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	顯示跨波長的強度分佈。	影響演色性與品質。

Electrical Parameters

術語	Symbol	簡易說明	設計考量
順向電壓	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	一般LED操作時的電流值。	Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan.
Max Pulse Current	Ifp	短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃爍。	Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage.
反向電壓	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。
Thermal Resistance	Rth (°C/W)	從晶片到焊料的熱傳遞阻力，數值越低越好。	高熱阻值需要更強的散熱能力。
ESD Immunity	V (HBM), e.g., 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
接面溫度	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。
Lumen Depreciation	L70 / L80 (小時)	亮度衰減至初始值70%或80%所需時間。	直接定義LED「使用壽命」。
光通維持率	%（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保持率。
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	封裝材料保護晶片，提供光學/熱介面。	EMC：耐熱性佳，成本低；陶瓷：散熱更好，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, Silicate, Nitride	覆蓋藍光晶片，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、CCT和CRI。
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。	決定視角與光分佈曲線。

Quality Control & Binning

術語	分類內容	簡易說明	目的
光通量分檔	代碼，例如 2G, 2H	按亮度分組，每組有最小/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。	便於驅動器匹配，提升系統效率。
Color Bin	5-step MacAdam ellipse	依據色座標分組，確保範圍緊密。	保證色彩一致性，避免燈具內部顏色不均。
CCT Bin	2700K、3000K等	按CCT分組，每組有對應的座標範圍。	滿足不同場景的相關色溫需求。

Testing & Certification

術語	Standard/Test	簡易說明	顯著性
LM-80	光通維持率測試	恆溫長期點亮，記錄亮度衰減。	用於估算LED壽命（配合TM-21）。
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	照明工程學會	涵蓋光學、電學、熱學測試方法。	業界認可的測試基準。
RoHS / REACH	環境認證	確保不含有害物質（鉛、汞）。	國際市場准入要求。
ENERGY STAR / DLC	能源效率認證	照明設備的能源效率與性能認證。	用於政府採購、補貼計畫，提升競爭力。