目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢與目標市場
- 2. 技術參數：深入客觀解讀
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 在Ta=25°C下的電光特性
- 2.3 熱特性
- 3. 分級系統說明
- 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 相對輻射通量 vs. 順向電流
- 4.2 相對光譜分佈
- 4.3 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）
- 4.4 相對輻射通量 vs. 接面溫度
- 4.5 輻射圖型
- 4.6 順向電流降額曲線
- 4.7 順向電壓 vs. 接面溫度
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 外型尺寸
- 5.2 極性識別與焊墊設計
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴焊溫度曲線
- 6.2 手工焊接與一般注意事項
- 6.3 清潔
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 載帶與捲盤規格
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考量
- 9. 可靠性與壽命
- 9.1 可靠性測試計畫
- 9.2 失效標準
- 10. 常見問題解答（基於技術參數）
- 11. 設計與使用案例範例
- 12. 技術介紹與趨勢
- 12.1 工作原理
- 12.2 發展趨勢
1. 產品概述
LTPL-G35UVC 產品系列代表一種為殺菌與醫療應用所設計的先進、節能固態光源。此技術融合了發光二極體（LED）固有的長使用壽命、高可靠性與有效的殺菌輸出，挑戰了傳統紫外線光源。它提供了設計靈活性，並為UVC消毒解決方案開創了新的可能性。
1.1 核心優勢與目標市場
此UVC LED專為需要有效滅菌的應用而設計。其主要優勢包括：相較於傳統汞蒸氣燈，憑藉更高的能源效率與更長的使用壽命，顯著降低了營運與維護成本。本元件符合RoHS規範且無鉛，符合全球環保法規。它亦具備IC相容性，便於整合至現代電子控制系統。目標市場涵蓋醫療器材滅菌、水與空氣淨化系統，以及表面消毒設備。
2. 技術參數：深入客觀解讀
2.1 絕對最大額定值
在超出這些限制的條件下操作可能導致永久性損壞。最大功耗（Po）為1.1 W。絕對最大直流順向電流（IF）為150 mA。元件可在環境溫度（Topr）範圍-40°C至+80°C內操作，並可在-40°C至+100°C的溫度下儲存（Tstg）。最大允許接面溫度（Tj）為105°C。不建議在反向偏壓條件下長時間操作，因其可能導致元件故障。
2.2 在Ta=25°C下的電光特性
關鍵性能參數是在120mA的標準測試電流下量測。順向電壓（Vf）典型值為5.7V，最小值5.0V，最大值7.5V。輻射通量（Φe），代表總光功率輸出，典型值為19 mW，最小值為14 mW。峰值波長（λp）集中在UVC光譜，範圍從265 nm到280 nm，針對DNA/RNA的吸收峰值以達到有效消毒。從接面到焊點的熱阻（Rth j-s）典型值為24 K/W，表示需要適當的熱管理。視角（2θ1/2）典型值為120度。元件可承受高達2000V（人體放電模型）的靜電放電（ESD）。
2.3 熱特性
有效的散熱對於性能與壽命至關重要。指定的熱阻（Rth j-s）24 K/W是使用2.0 x 2.0 x 0.17 cm的鋁製金屬基板（MCPCB）量測。超過105°C的最大接面溫度將加速光通量衰減，並可能導致災難性故障。設計人員必須根據施加的功率與環境條件計算必要的散熱方案，以將接面溫度維持在安全範圍內。
3. 分級系統說明
為確保應用設計的一致性，LED會根據性能進行分級。
3.1 順向電壓（Vf）分級
LED在120mA下分為五個電壓級別（V1至V5），每個級別涵蓋0.5V，範圍從5.0V到7.5V。每個級別的容差為±0.1V。這使得設計人員可以選擇具有相似壓降的LED，以在並聯配置中穩定運行，或準確預測驅動器需求。
3.2 輻射通量（Φe）分級
光輸出在120mA下分為四個通量級別（X1至X4）。X1涵蓋14-17 mW，X2涵蓋17-20 mW，X3涵蓋20-23 mW，X4則包含23 mW及以上的元件。容差為±7%。此分級對於需要精確劑量控制的應用至關重要，因為輻射通量直接影響殺菌效果。
3.3 峰值波長（Wp）分級
所有元件均屬於單一波長級別W1，範圍從265 nm到280 nm，量測容差為±3 nm。級別代碼標示於包裝袋上以供追溯。
4. 性能曲線分析
4.1 相對輻射通量 vs. 順向電流
光輸出隨電流增加呈超線性增長。雖然以較高電流（最高至絕對最大值150mA）驅動可獲得更多輸出，但也會產生顯著更多的熱量，必須妥善管理以避免熱失控和加速老化。
4.2 相對光譜分佈
光譜輸出曲線顯示一個集中在UVC範圍的窄發射帶。在265-280 nm級別內的確切峰值波長會影響微生物滅活效率，因為不同病原體的吸收光譜略有不同。
4.3 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）
此曲線展示了二極體電壓與電流之間的指數關係。對於設計恆流驅動器至關重要，因為電壓的微小變化會導致電流的大幅變化，進而影響光輸出和元件溫度。
4.4 相對輻射通量 vs. 接面溫度
UVC LED的效率對溫度高度敏感。輻射通量隨著接面溫度升高而降低。此圖表量化了降額情況，強調了為確保元件在其壽命週期內保持穩定的光學性能，維持低接面溫度的極端重要性。
4.5 輻射圖型
極座標圖說明了典型的120度視角，顯示了發射的UVC輻射的空間分佈。這對於設計光學元件或反射器以有效地將殺菌光引導到目標表面或體積上非常重要。
4.6 順向電流降額曲線
此曲線定義了最大允許順向電流與環境溫度的函數關係。隨著環境溫度升高，必須降低最大安全工作電流，以防止接面溫度超過105°C。
4.7 順向電壓 vs. 接面溫度
順向電壓具有負溫度係數；它隨著接面溫度升高而降低。此特性有時可用於閉環熱管理系統中的間接溫度監測。
5. 機械與封裝資訊
5.1 外型尺寸
封裝的佔位面積約為3.5mm x 3.5mm。除非另有說明，所有尺寸的容差為±0.2mm。PCB焊墊圖案設計應參考確切的機械圖紙。
5.2 極性識別與焊墊設計
提供了建議的印刷電路板焊接焊墊佈局，以確保可靠的焊接與熱連接。陽極和陰極焊墊有明確標示。遵循此焊墊圖案對於LED接面與PCB之間的正確對位、電氣連接和熱傳導至關重要。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊溫度曲線
建議使用無鉛迴焊溫度曲線。關鍵參數包括：峰值溫度（Tp）最高260°C（建議245°C），在217°C以上（tL）的時間介於60-150秒之間。預熱溫度應在150-200°C之間，持續60-120秒。升溫速率不應超過3°C/秒，降溫速率不應超過6°C/秒。從25°C到峰值溫度的總時間應在8分鐘以內。不建議使用快速冷卻過程。
6.2 手工焊接與一般注意事項
若必須進行手工焊接，烙鐵頭溫度不應超過300°C，接觸時間應限制在最多2秒，且僅能操作一次。迴焊次數不應超過三次。所有溫度參考值均針對封裝體頂部。不保證浸焊的使用效果。焊接溫度曲線可能需要根據所使用的特定錫膏進行調整。
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封裝材料與光學特性。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 載帶與捲盤規格
LED以凸版載帶供應，並以蓋帶密封，捲繞在7英吋捲盤上。標準捲盤最多包含500件，剩餘數量最小包裝量為100件。包裝符合EIA-481-1-B規範。載帶上最多允許連續兩個元件缺失。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
此UVC LED適用於多種殺菌應用，包括：醫療與實驗室設備的表面消毒、工具滅菌、使用點或小規模應用的水淨化系統，以及HVAC系統或攜帶式裝置中的空氣淨化。其固態特性使其非常適合電池供電或緊湊型設計，在這些應用中汞燈並不實用。
8.2 設計考量
驅動方式：LED是電流驅動元件。必須使用恆流驅動器以確保穩定的光輸出並防止熱失控。連接多個LED時，建議優先採用串聯以確保電流均勻。若必須並聯，強烈建議為每個分支使用獨立的限流電阻或驅動器，以補償元件間輕微的Vf差異。
熱管理：這是最關鍵的設計因素。使用適當的MCPCB或其他有效的散熱方法，盡可能降低接面溫度，理想情況下低於85°C，以獲得最長壽命和輸出穩定性。必須仔細設計從焊點到環境的熱傳導路徑。
光學設計：需考慮120度的視角。對於需要聚焦的應用，可能需要使用由石英或特殊塑料等UVC透明材料製成的二次光學元件（透鏡或反射器）。確保光路中的所有材料都能抵抗UVC引起的劣化。
安全性：UVC輻射對人體皮膚和眼睛有害。外殼必須防止操作期間任何UVC光線洩漏。必要時應納入安全連鎖裝置和警告標籤。
9. 可靠性與壽命
9.1 可靠性測試計畫
本產品經過全面的可靠性測試，包括：在120mA下進行3000小時的室溫操作壽命（RTOL）測試，以及在150mA下進行1000小時測試；在100°C和-40°C下各進行1000小時的高溫與低溫儲存壽命（HTSL/LTSL）測試；在60°C/90% RH下進行1000小時的高溫高濕儲存（WHTSL）測試；以及從-30°C到85°C進行100次循環的非操作熱衝擊（TS）測試。壽命測試是將LED安裝在90x70x4mm的金屬散熱片上進行的。
9.2 失效標準
若測試後，在120mA下的順向電壓（Vf）相較其初始值變化超過±10%，或在120mA下的輻射通量（Φe）降至其初始值的50%以下，則該元件被視為失效。
10. 常見問題解答（基於技術參數）
問：典型的光功率輸出是多少？
答：在驅動電流120mA和25°C下，典型的輻射通量為19 mW，元件分級從14 mW（最小值）到23 mW及以上。
問：如何驅動此LED？
答：您必須使用恆流驅動器。絕對最大電流為150mA。典型工作點為120mA，產生約5.7V的典型順向電壓。切勿在沒有電流限制的情況下將其直接連接到電壓源。
問：為什麼熱管理如此重要？
答：UVC LED的效率隨溫度升高而顯著下降（參見相對輻射通量 vs. 接面溫度曲線）。高接面溫度也會大幅縮短元件的操作壽命。適當的散熱對於可靠的性能是不可妥協的。
問：我可以將其用於水殺菌嗎？
答：是的，它適用於水淨化。265-280 nm的波長對細菌、病毒和原生動物有效。設計必須確保UVC光能有效穿透水體，並且LED封裝必須與環境妥善密封隔離。
問：我可以對此元件進行多少次迴焊？
答：建議最多進行三次迴焊循環。手工焊接應僅進行一次，並嚴格限制時間和溫度。
11. 設計與使用案例範例
情境：設計一款攜帶式表面消毒棒。
1. 電氣設計：使用鋰離子電池（標稱電壓3.7V）搭配升壓恆流驅動電路，設定為120mA。驅動器必須高效地將電池電壓轉換為LED所需的大約5.7V。
2.熱設計：將LED安裝在一個小型帶散熱片的鋁製散熱器上。必須計算整個路徑（接面到焊點、焊點到散熱器、散熱器到環境）的熱阻，以確保在典型的30-60秒操作週期內，Tj保持在85°C以下。若消毒棒預期長時間使用，可考慮主動冷卻（小型風扇）。
3.機械/光學設計：將LED和散熱器置於消毒棒頭部。使用石英透鏡將120度的光束聚焦到更小的光斑上，以提高目標表面的輻照度。外殼必須完全阻擋任何UVC光線洩漏給使用者。
4.安全功能：納入接近感測器或物理防護裝置，必須在LED開啟前接觸到表面。包含計時器以限制每次啟動的照射時間。
12. 技術介紹與趨勢
12.1 工作原理
UVC LED是半導體元件，當電流通過時會發射出200-280奈米範圍的光。這種發射發生在電子與元件有源區內的電洞復合時，以光子的形式釋放能量。特定波長由所用半導體材料的能隙決定，對於UVC通常使用氮化鋁鎵（AlGaN）基化合物。發射的UVC輻射通過破壞微生物的DNA和RNA來使其失活，阻止其複製。
12.2 發展趨勢
UVC LED市場的重點在於提高電光轉換效率（光功率輸出與電功率輸入之比），其歷史效率一直低於可見光LED。外延生長、晶片設計和封裝取光效率的改進正穩步推動效能提升。另一個關鍵趨勢是提高單一晶片和單一封裝的輸出功率，從而實現更緊湊、更強大的消毒系統。研究也持續進行，以改善元件在高電流、高溫操作條件下的壽命和可靠性。通過製造規模化和良率提升來降低成本，仍然是推動其相對於傳統汞燈技術更廣泛市場採用的關鍵驅動力。
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。 |