目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心功能與目標市場
- 2. 技術規格與深入解讀
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性
- 2.3 熱特性與管理
- 3. 分級代碼系統說明
- 3.1 順向電壓 (VF) 分級
- 3.2 輻射通量 (Φe) 分級
- 3.3 峰值波長 (WP) 分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 相對光譜分佈 (圖 1)
- 4.2 輻射模式圖 (圖 2)
- 4.3 相對輻射通量 vs. 順向電流 (圖 3)
- 4.4 順向電壓 vs. 順向電流 (圖 4)
- 4.5 溫度依賴性 (圖 5 與 圖 6)
- 4.6 順向電流降額曲線 (圖 7)
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 外型尺寸
- 5.2 建議的 PCB 焊墊設計
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴焊溫度曲線
- 6.2 手工焊接
- 6.3 清潔
- 7. 包裝與處理
- 7.1 載帶與捲盤規格
- 8. 可靠性與壽命
- 8.1 可靠性測試計畫
- 8.2 失效判定標準
- 9. 應用說明與設計考量
- 9.1 驅動方法
- 9.2 散熱設計
- 9.3 光學與安全考量
- 10. 技術比較與趨勢
- 10.1 相較於傳統紫外線光源的優勢
- 10.2 操作原理與效能
- 10.3 市場趨勢
- LED規格術語詳解
- 一、光電性能核心指標
- 二、電氣參數
- 三、熱管理與可靠性
- 四、封裝與材料
- 五、質量控制與分檔
- 六、測試與認證
1. 產品概述
LTPL-G35UV275UZ 是一款專為殺菌與醫療應用設計的高功率 UVC 發光二極體。它代表了一種固態照明解決方案，旨在透過提供卓越的能源效率、更長的使用壽命以及更高的可靠性，來取代傳統的紫外線光源。此元件發射出峰值波長約為 275 奈米的紫外線 C 波段輻射，對於殺菌目的極為有效。
此 LED 的主要優勢包括其與積體電路的相容性、符合 RoHS 環保標準，以及無鉛結構。從操作角度來看，相較於傳統的汞基紫外線燈，它承諾更低的運行成本和更少的維護需求，為設計師在系統整合上提供了更大的自由度。
1.1 核心功能與目標市場
此元件的主要應用在於需要消毒功能的設備，例如醫療、實驗室和消費性環境中的水淨化系統、空氣殺菌機以及表面消毒設備。其設計能實現緊湊的外形尺寸和精確的紫外線劑量控制，這些都是有效殺菌方案的關鍵因素。
2. 技術規格與深入解讀
2.1 絕對最大額定值
在超出這些限制的條件下操作可能會導致永久性損壞。絕對最大額定值是在環境溫度 (Ta) 為 25°C 時指定的。
- 功率損耗 (PO):3.8 W。這是封裝能夠以熱量形式散發的最大總功率。
- 直流順向電流 (IF):500 mA。可施加的最大連續順向電流。
- 操作溫度範圍 (Topr):-40°C 至 +80°C。正常操作時的環境溫度範圍。
- 儲存溫度範圍 (Tstg):-40°C 至 +100°C。非操作狀態下儲存的溫度範圍。
- 接面溫度 (Tj):115°C。半導體接面處允許的最高溫度。
重要注意事項：長時間在逆向偏壓條件下操作可能導致元件故障。適當的電路保護至關重要。
2.2 電光特性
這些參數是在 Ta=25°C 下測量的，定義了元件在典型操作條件下的性能。
- 順向電壓 (VF):典型值為 6.0V，在驅動電流 (IF) 為 350mA 時，範圍從 5.0V (最小值) 到 7.5V (最大值)。測量公差為 ±0.1V。此相對較高的順向電壓是 UVC LED 的特性。
- 輻射通量 (Φe):總光功率輸出。在 IF=350mA 時，典型值為 72.0 mW，最小值為 56.0 mW。在最大額定電流 500mA 時，典型輻射通量增加至 102.0 mW。測量公差為 ±10%。
- 峰值波長 (WP):在 IF=350mA 時，範圍從 270 nm 到 280 nm，典型目標為 275nm。公差為 ±3nm。此波長位於破壞微生物 DNA/RNA 最有效的波段內。
- 熱阻 (Rth j-s):從接面到焊點的典型值為 12.3 K/W。此數值對於散熱管理設計至關重要，並以特定的鋁基 MCPCB 作為參考進行測量。
- 視角 (2θ1/2):典型值為 120 度，提供寬廣的輻射模式。
- 靜電放電 (ESD) 敏感度：根據 JESD22-A114-B 標準，可承受至少 2000V，顯示其具有良好的操作穩健性。
2.3 熱特性與管理
有效的散熱對於 UVC LED 的性能和壽命至關重要。12.3 K/W 的熱阻意味著每消耗一瓦功率，接面溫度將比焊點溫度高出 12.3°C。為了將接面溫度維持在最高 115°C 以下，特別是在以 500mA 驅動時，必須使用高品質的金屬核心印刷電路板 (MCPCB) 或其他有效的熱傳導路徑。降額曲線 (圖 7) 直觀地展示了最大允許順向電流如何隨著環境溫度升高而降低。
3. 分級代碼系統說明
LED 會根據性能進行分級，以確保一致性。分級代碼標示在包裝上。
3.1 順向電壓 (VF) 分級
根據在 350mA 時的順向電壓，LED 被分為五個等級 (V0 至 V4)：
V0: 5.0V – 5.5V
V1: 5.5V – 6.0V
V2: 6.0V – 6.5V
V3: 6.5V – 7.0V
V4: 7.0V – 7.5V
公差：每個等級 ±0.1V。
3.2 輻射通量 (Φe) 分級
在 350mA 時，LED 根據光通量輸出分為四個等級 (X1 至 X4)：
X1: 56 mW – 66 mW
X2: 66 mW – 76 mW
X3: 76 mW – 86 mW
X4: 86 mW 及以上
公差：每個等級 ±10%。
3.3 峰值波長 (WP) 分級
所有元件均屬於單一波長等級：
W1: 270 nm – 280 nm
公差：±3nm。
4. 性能曲線分析
規格書為設計工程師提供了幾個關鍵圖表。
4.1 相對光譜分佈 (圖 1)
此曲線顯示了在整個紫外線光譜範圍內發射的光強度。它確認了以 275nm 為中心的窄發射波段，在殺菌範圍外的發射極少，確保了高效且有針對性的殺菌作用。
4.2 輻射模式圖 (圖 2)
說明了輻射強度的空間分佈，其特徵是 120 度的視角。這有助於光學設計，以在目標表面上實現均勻的照射。
4.3 相對輻射通量 vs. 順向電流 (圖 3)
顯示光輸出隨著驅動電流增加而增加，但最終會飽和。此曲線對於確定最佳驅動電流以平衡輸出功率、效率和元件壽命至關重要。
4.4 順向電壓 vs. 順向電流 (圖 4)
描繪了二極體的 IV 特性。電壓隨電流呈對數增加。此數據對於設計電流驅動電路是必要的。
4.5 溫度依賴性 (圖 5 與 圖 6)
圖 5 (相對輻射通量 vs. 接面溫度)：展示了 UVC LED 的負溫度係數。隨著接面溫度升高，光輸出顯著下降。這強調了散熱管理對於維持穩定輸出的極端重要性。
圖 6 (順向電壓 vs. 接面溫度)：顯示順向電壓隨著接面溫度升高而線性下降。此特性有時可用於間接溫度監測。
4.6 順向電流降額曲線 (圖 7)
這可能是可靠性方面最關鍵的圖表。它定義了最大允許順向電流作為環境溫度的函數。為了防止過熱並確保長壽命，當 LED 在較高溫度環境中使用時，必須降低操作電流。
5. 機械與封裝資訊
5.1 外型尺寸
此元件採用表面黏著封裝，尺寸約為 3.5mm x 3.5mm。除非另有說明，所有尺寸公差均為 ±0.2mm。規格書包含詳細的機械圖，顯示頂視、側視和底視圖，包括陰極標記的位置。
5.2 建議的 PCB 焊墊設計
提供了詳細的焊墊佈局圖，以確保可靠的焊接以及從 LED 散熱墊到 PCB 的最佳熱傳導。遵循這些建議的焊墊尺寸（公差為 ±0.1mm）對於機械穩定性和熱性能至關重要。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊溫度曲線
建議採用無鉛迴焊溫度曲線：
- 峰值溫度 (TP): 最高 260°C (建議 245°C)。
- 液相線以上時間 (TL=217°C): 60-150 秒。
- 峰值溫度 ±5°C 內時間 (tP): 10-30 秒。
- 最大升溫速率: 3°C/秒。
- 最大降溫速率: 6°C/秒。
- 從 25°C 到峰值的總時間: 最多 8 分鐘。
重要注意事項：迴焊最多應執行三次。不建議使用快速冷卻過程。所有溫度測量均指封裝頂部表面。
6.2 手工焊接
若必須進行手工焊接，烙鐵頭溫度不應超過 300°C，且每個焊點的接觸時間應限制在最多 2 秒。此操作應僅執行一次。
6.3 清潔
若焊接後需要清潔，僅應使用酒精類溶劑，如異丙醇。未指定的化學清潔劑可能會損壞 LED 封裝材料和光學特性。
7. 包裝與處理
7.1 載帶與捲盤規格
LED 以符合 EIA-481-1-B 規格的壓紋載帶和捲盤供應。
- 捲盤尺寸: 7 英寸。
- 每捲數量: 最多 500 顆 (剩餘批次最少 100 顆)。
- 載帶凹槽以覆蓋膠帶密封。連續缺失元件的最大數量為兩個。規格書中提供了載帶凹槽和捲盤的詳細尺寸。
8. 可靠性與壽命
8.1 可靠性測試計畫
此元件需經過一系列全面的可靠性測試，每項測試持續 1,000 小時或 100 個循環：
1. 室溫操作壽命 (RTOL) 於 350mA。
2. 室溫操作壽命 (RTOL) 於 500mA。
3. 高溫儲存壽命 (HTSL) 於 100°C。
4. 低溫儲存壽命 (LTSL) 於 -40°C。
5. 濕熱儲存 (WHTSL) 於 60°C/90% RH。
6. 熱衝擊 (TS) 從 -30°C 到 +85°C。
操作壽命測試是在 LED 安裝於指定的金屬散熱器上進行的。
8.2 失效判定標準
若測試後出現以下任一情況，則判定該元件可靠性測試失敗：
- 順向電壓 (在 350mA 下) 較初始值增加超過 10%，或
- 輻射通量 (在 350mA 下) 衰減至低於初始值的 50%。
9. 應用說明與設計考量
9.1 驅動方法
操作此 LED 必須使用恆流驅動器。應根據所需的輻射輸出、散熱設計能力和期望的壽命來選擇驅動電流，並以降額曲線作為指導。在高功率應用中，可以考慮使用脈衝驅動來管理峰值接面溫度。
9.2 散熱設計
這是系統設計中最關鍵的單一方面。使用提供的熱阻值 (12.3 K/W) 來計算所需的散熱器性能。強烈建議使用高導熱係數的 MCPCB (如參考的鋁基類型)。確保從 LED 焊點到環境的熱阻抗很低。
9.3 光學與安全考量
UVC 輻射對人體皮膚和眼睛有害。最終產品必須包含適當的屏蔽和安全互鎖裝置，以防止使用者暴露。光路中使用的材料 (透鏡、視窗) 必須是 UVC 可穿透的，例如熔融石英或特定等級的石英，因為標準玻璃和塑膠會吸收 UVC 光。
10. 技術比較與趨勢
10.1 相較於傳統紫外線光源的優勢
與汞蒸氣燈相比，此 UVC LED 提供：
- 即開即關：無需預熱或冷卻時間。
- 尺寸緊湊：使設備小型化成為可能。
- 耐用性：更能抵抗物理衝擊和振動。
- 波長特異性：針對性的 275nm 輸出，沒有寬頻譜的廢熱。
- 環境效益：不含汞。
10.2 操作原理與效能
275nm 的 UVC 光會被微生物 (細菌、病毒、黴菌) 的 DNA 和 RNA 吸收。這種吸收會導致胸腺嘧啶二聚體的形成，從而破壞遺傳密碼並阻止複製，有效滅活病原體。其效能因生物類型而異，所需的劑量 (光通量) 以 mJ/cm² 為單位指定。
10.3 市場趨勢
UVC LED 市場受到醫療保健、水處理、空氣淨化和消費性電子產品對無汞消毒解決方案需求不斷增長的推動。關鍵的發展趨勢包括提高電光轉換效率 (光功率輸出 / 電功率輸入)、更高的單晶片輸出功率以及更長的操作壽命，所有這些都在提高基於 LED 的系統的成本效益。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |