دیتاشیت LED مدل UVC3535CZ0215 - ابعاد 3.5x3.5x0.99 میلی‌متر - ولتاژ 5.0-8.0 ولت - توان 0.7 وات - طول موج 270-285 نانومتر - مستندات فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری UVC3535CZ0215 نمایانگر یک راه‌حل LED UVC با پایه سرامیکی و قابلیت اطمینان بالا است که برای کاربردهای دشوار فرابنفش مهندسی شده است. این محصول برای ارائه عملکردی پایدار در محیط‌هایی طراحی شده که دوام و پایداری خروجی نوری از اهمیت حیاتی برخوردار است.

1.1 مزایای اصلی

مزایای اصلی این سری LED از ساختار مواد و طراحی الکتریکی آن نشأت می‌گیرد. بسته‌بندی سرامیکی مدیریت حرارتی برتری نسبت به نمونه‌های پلاستیکی ارائه می‌دهد که مستقیماً به طول عمر عملیاتی بیشتر و خروجی شار تابشی پایدار کمک می‌کند. دیود زنر یکپارچه، حفاظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) با درجه‌بندی تا 2000 ولت (مدل بدن انسان) را فراهم می‌کند که استحکام قطعه در برابر جابجایی و نوسانات الکتریکی محیطی را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. علاوه بر این، این محصول با دستورالعمل‌های اصلی زیست‌محیطی و ایمنی از جمله RoHS مطابقت دارد، بدون سرب است و از استانداردهای EU REACH و بدون هالوژن (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm) پیروی می‌کند که آن را برای بازارهای جهانی با الزامات نظارتی سخت مناسب می‌سازد.

1.2 کاربردهای هدف

کاربرد اصلی این سری LED UVC، استریلیزاسیون و ضدعفونی UV است. محدوده طول موج 270-285 نانومتر به ویژه در غیرفعال کردن میکروارگانیسم‌هایی مانند باکتری‌ها، ویروس‌ها و کپک‌ها با آسیب رساندن به DNA و RNA آن‌ها مؤثر است. موارد استفاده خاص شامل سیستم‌های تصفیه آب، واحدهای ضدعفونی هوا، دستگاه‌های استریلیزاسیون سطوح در محیط‌های بهداشتی و محصولات ضدعفونی‌کننده درجه مصرف‌کننده می‌شود. زاویه دید گسترده 150 درجه، طراحی‌هایی را که نیاز به پوشش منطقه وسیع بدون لنزهای ثانویه نوری پیچیده دارند، تسهیل می‌کند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

درک کامل پارامترهای الکتریکی، نوری و حرارتی برای یکپارچه‌سازی موفق در محصول نهایی ضروری است.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر، محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. حداکثر جریان مستقیم پیوسته (I_F) 150 میلی‌آمپر است. حداکثر دمای مطلق اتصال (T_J) 90 درجه سانتی‌گراد است. دستگاه می‌تواند در محدوده دمای محیطی 40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد کار کند و از 40- تا 100+ درجه سانتی‌گراد نگهداری شود. مقاومت حرارتی از اتصال به پد لحیم‌کاری (R_th) به عنوان 20 درجه سانتی‌گراد بر وات مشخص شده است که یک رقم کلیدی برای طراحی هیت‌سینک است.

2.2 مشخصات فوتومتریک و الکتریکی

برای کد سفارش خاص UVC3535CZ0215-HUC7085008X80100-1T، حداقل شار تابشی 8 میلی‌وات، مقدار معمول 10 میلی‌وات و حداکثر 15 میلی‌وات است که همگی در جریان مستقیم (I_F) 100 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده‌اند. ولتاژ مستقیم (V_F) در این جریان از 5.0 تا 8.0 ولت متغیر است. طول موج اوج تابش بین 270 تا 285 نانومتر است. طراحان باید هنگام انتخاب درایور جریان ثابت، این محدوده V_F را در نظر بگیرند.

3. توضیح سیستم باینینگ

محصول به منظور اطمینان از یکنواختی درون یک دسته تولیدی، در باین‌ها طبقه‌بندی می‌شود. سه پارامتر کلیدی باینینگ شده‌اند.

3.1 باینینگ شار تابشی

شار تابشی در دو باین مرتب می‌شود: Q1 (8-10 میلی‌وات) و Q2 (10-15 میلی‌وات). این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا LEDها را بر اساس توان نوری مورد نیاز برای کاربرد خود انتخاب کنند، با تلرانس اندازه‌گیری ±10%.

3.2 باینینگ طول موج اوج

طول موج اوج برای اثربخشی استریلیزاسیون حیاتی است. باین‌ها عبارتند از: U27A (270-275 نانومتر)، U27B (275-280 نانومتر) و U28 (280-285 نانومتر)، با تلرانس اندازه‌گیری ±1 نانومتر. کاربردهایی که هدفشان طیف غیرفعال‌سازی پاتوژن خاصی است می‌توانند باین مناسب را انتخاب کنند.

3.3 باینینگ ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در بازه‌های 0.5 ولتی از 5.0 تا 8.0 ولت باینینگ شده است (به عنوان مثال، 5055 برای 5.0-5.5 ولت، 5560 برای 5.5-6.0 ولت و غیره)، با تلرانس اندازه‌گیری ±2% در 100 میلی‌آمپر. این باینینگ به طراحی مدارهای درایور کارآمد و مدیریت بار حرارتی در چندین LED سری یا موازی کمک می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ارائه می‌دهد که برای پیش‌بینی عملکرد در دنیای واقعی ضروری هستند.

4.1 طیف و شار نسبی در مقابل جریان

منحنی طیف، یک قله معمولی در محدوده UVC بین 270-285 نانومتر با حداقل تابش در باندهای دیگر نشان می‌دهد. منحنی شار تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم تا جریان نامی 100 میلی‌آمپر تقریباً خطی است که نشان‌دهنده بازده تبدیل جریان به نور خوب در محدوده کاری است.

4.2 روابط حرارتی و الکتریکی

منحنی طول موج اوج در مقابل جریان، تغییر حداقلی (<5 نانومتر) در محدوده جریان کاری نشان می‌دهد که نشان‌دهنده پایداری رنگ است. منحنی جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (I-V) رابطه نمایی مشخصه دیود را نشان می‌دهد که برای طراحی درایور حیاتی است. منحنی شار تابشی نسبی در مقابل دمای محیط نشان می‌دهد که خروجی با افزایش دما کاهش می‌یابد، رفتاری معمول برای LEDها که باید در مدیریت حرارتی جبران شود.

4.3 منحنی درجه‌بندی کاهشی

شاید مهمترین نکته برای قابلیت اطمینان، منحنی درجه‌بندی کاهشی باشد که حداکثر جریان مستقیم مجاز را در مقابل دمای محیط ترسیم می‌کند. با افزایش دمای محیط، حداکثر جریان مجاز باید کاهش یابد تا از تجاوز دمای اتصال از 90 درجه سانتی‌گراد جلوگیری شود. به عنوان مثال، در دمای محیط 85 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان به طور قابل توجهی از حداکثر مطلق 150 میلی‌آمپر کاهش می‌یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد فیزیکی

ابعاد بسته‌بندی 3.5 میلی‌متر (طول) در 3.5 میلی‌متر (عرض) در 0.99 میلی‌متر (ارتفاع) است، با تلرانس ±0.2 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. این فوت‌پرینت 3535 یک استاندارد رایج صنعتی است که چیدمان PCB و مونتاژ Pick-and-Place را تسهیل می‌کند.

5.2 پیکربندی پد و قطبیت

دستگاه سه پد دارد: پد 1 آند (+)، پد 2 کاتد (-) و پد 3 یک پد حرارتی اختصاصی است. پد حرارتی برای انتقال کارآمد گرما از اتصال LED به PCB ضروری است و باید به درستی به یک پور مسی متناظر روی برد لحیم شود تا عملکرد حرارتی مشخص شده (R_th20°C/W) حاصل شود. اتصال قطبیت نادرست مانع روشن شدن LED خواهد شد و ممکن است به دیود محافظ زنر داخلی آسیب برساند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 فرآیند لحیم‌کاری ریفلو

UVC3535CZ0215 برای فرآیندهای استاندارد فناوری نصب سطحی (SMT) مناسب است. دیتاشیت تأکید می‌کند که لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از دو بار انجام شود تا از تنش حرارتی بیش از حد روی بسته‌بندی سرامیکی و مواد اتصال دای داخلی جلوگیری شود. در حین گرمایش، باید از تنش مکانیکی روی بدنه LED اجتناب کرد. پس از لحیم‌کاری، PCB نباید خم شود، زیرا این کار می‌تواند بسته‌بندی سرامیکی را ترک دهد یا اتصالات لحیم را بشکند.

6.2 شرایط نگهداری

در حالی که سطح رطوبت نگهداری به صراحت جزئیات داده نشده است، محصول در یک سیستم بسته‌بندی مقاوم در برابر رطوبت ارسال می‌شود (به بخش بسته‌بندی مراجعه کنید)، که نشان می‌دهد به جذب رطوبت حساس است. اگر کیسه باز شده باشد، توصیه می‌شود روش‌های استاندارد JEDEC برای سطح حساسیت به رطوبت (MSL) برای بسته‌بندی‌های سرامیکی دنبال شود، که معمولاً شامل پخت قبل از ریفلو در صورت قرار گرفتن در معرض هوا بیش از یک محدوده زمانی مشخص است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 بسته‌بندی نوار و قرقره

LEDها روی نوار حامل برجسته‌دار که روی قرقره پیچیده شده‌اند عرضه می‌شوند. مقدار بسته‌بندی استاندارد 1000 قطعه در هر قرقره است. ابعاد نوار حامل برای اطمینان از سازگاری با فیدرهای تجهیزات مونتاژ خودکار ارائه شده است.

7.2 ارسال مقاوم در برابر رطوبت

قرقره‌ها در داخل یک کیسه ضد رطوبت آلومینیومی همراه با ماده خشک‌کن برای کنترل رطوبت در طول نگهداری و حمل و نقل مهر و موم می‌شوند. روی کیسه با اطلاعات مربوط به محصول برچسب زده شده است.

7.3 رمزگشایی نامگذاری محصول

کد سفارش کاملUVC3535CZ0215-HUC7085008X80100-1Tبه صورت زیر ساختار یافته است:

• UVC3535CZ0215: شماره قطعه پایه که نشان‌دهنده UVC، بسته‌بندی سرامیکی 3.5x3.5 میلی‌متری با زنر، 2 چیپ، زاویه 150 درجه است.
• H: نوع چیپ (افقی).
• UC: شاخص بازآفرینی رنگ (کد مخصوص UVC).
• 7085: محدوده طول موج 270-285 نانومتر.
• 008: حداقل شار تابشی 8 میلی‌وات.
• X80: محدوده ولتاژ مستقیم 5.0-8.0 ولت.
• 100: جریان مستقیم 100 میلی‌آمپر.
• 1: کد مقدار بسته‌بندی (1 هزار قطعه).
• T: بسته‌بندی نوار.

8. ملاحظات طراحی کاربرد

8.1 طراحی مدار درایور

یک درایور جریان ثابت برای عملکرد پایدار و طول عمر الزامی است. درایور باید قادر به تأمین تا 100 میلی‌آمپر (یا نقطه کاری انتخاب شده) باشد و حداکثر ولتاژ مستقیم تا 8.0 ولت برای هر LED را تحمل کند. هنگام اتصال چندین LED به صورت سری، ولتاژ تطبیق درایور باید از مجموع حداکثر V_F تمام LEDها به اضافه حاشیه اطمینان بیشتر باشد. اتصال موازی به طور کلی بدون بالانس جریان جداگانه به دلیل تغییرات باینینگ V_F توصیه نمی‌شود.

8.2 مدیریت حرارتی

هیت‌سینک مؤثر غیرقابل مذاکره است. با استفاده از مقاومت حرارتی (R_th) برابر 20 درجه سانتی‌گراد بر وات و اتلاف توان (P_D= V_F* I_F)، افزایش دما از پد به اتصال قابل محاسبه است: ΔT = R_th* P_D. PCB باید یک پد حرارتی به اندازه کافی بزرگ و به خوبی متصل (پد 3) داشته باشد که به یک صفحه مسی لحیم شده است، ترجیحاً با وایاهای حرارتی که به لایه‌های داخلی یا زیرین متصل می‌شوند. باید به منحنی درجه‌بندی کاهشی مراجعه کرد تا اطمینان حاصل شود دمای اتصال در جریان کاری مورد نظر و حداکثر دمای محیط زیر 90 درجه سانتی‌گراد باقی می‌ماند.

8.3 ملاحظات نوری و ایمنی

تابش UVC برای پوست و چشم انسان مضر است. طراحی محصول نهایی باید شامل ویژگی‌های ایمنی مانند سوئیچ‌های قفل ایمنی، محافظ و برچسب‌های هشدار برای جلوگیری از قرار گرفتن در معرض باشد. زاویه دید 150 درجه پوشش گسترده‌ای ارائه می‌دهد اما ممکن است نیاز به رفلکتورها یا محفظه‌هایی داشته باشد تا نور را به طور مؤثر به سطح هدف هدایت کند. موادی که در معرض UVC قرار می‌گیرند باید در برابر تخریب ناشی از قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض UV مقاوم باشند (به عنوان مثال، برخی پلاستیک‌ها ممکن است زرد یا شکننده شوند).

9. مقایسه و تمایز فنی

UVC3535CZ0215 از طریق بسته‌بندی سرامیکی و دیود زنر یکپارچه خود متمایز می‌شود. در مقایسه با LEDهای UVC با بسته‌بندی پلاستیکی، بدنه سرامیکی رسانایی حرارتی برتری ارائه می‌دهد که منجر به دمای اتصال بالقوه پایین‌تر در همان جریان درایو می‌شود، که به معنای طول عمر بیشتر (L70/B50) و خروجی پایدارتر است. حفاظت ESD 2 کیلوولت یک مزیت قابلیت اطمینان قابل توجه است که میزان خرابی در طول مونتاژ و جابجایی را کاهش می‌دهد. باینینگ صریح برای طول موج، شار و ولتاژ، پارامترهای عملکرد قابل پیش‌بینی را در اختیار طراحان قرار می‌دهد و امکان تلرانس‌های سیستم سخت‌تر را فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 طول عمر معمول این LED چقدر است؟

در حالی که دیتاشیت یک نمودار طول عمر L70/B50 ارائه نمی‌دهد، طول عمر LEDهای UVC به شدت تحت تأثیر دمای اتصال کاری قرار دارد. حفظ دمای اتصال به خوبی زیر حداکثر 90 درجه سانتی‌گراد، ترجیحاً زیر 60-70 درجه سانتی‌گراد، از طریق طراحی حرارتی مؤثر، عامل اصلی در دستیابی به هزاران ساعت عمر عملیاتی است.

10.2 آیا می‌توانم این LED را با یک منبع ولتاژ ثابت راه‌اندازی کنم؟

خیر. LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. یک منبع ولتاژ ثابت جریان را تنظیم نمی‌کند و به دلیل ضریب دمای منفی ولتاژ مستقیم LED، منجر به فرار حرارتی و خرابی سریع می‌شود. همیشه از یک درایور جریان ثابت یا مداری که به طور فعال جریان را تنظیم می‌کند استفاده کنید.

10.3 چگونه مشخصه شار تابشی (میلی‌وات) را برای کاربرد ضدعفونی خود تفسیر کنم؟

شار تابشی (بر حسب میلی‌وات) کل توان نوری ساطع شده در باند UVC است. شار مورد نیاز به دوز UV پاتوژن هدف (اندازه‌گیری شده بر حسب mJ/cm²)، فاصله تا هدف، زمان قرارگیری در معرض و بازده سیستم نوری بستگی دارد. شما باید تابندگی مورد نیاز (μW/cm²) در هدف را محاسبه کرده و از طریق بازده نوری سیستم خود به عقب کار کنید تا شار LED لازم را تعیین کنید.

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک چوبدستی ضدعفونی‌کننده سطح دستی.طراحی نیاز به فرم فاکتور فشرده، کارکرد با باتری و ضدعفونی مؤثر در 5-10 ثانیه در هر عبور دارد. UVC3535CZ0215 به دلیل فوت‌پرینت کوچک 3535 و زاویه 150 درجه انتخاب شده است که اجازه می‌دهد یک آرایه ساده از 3-5 LED ناحیه سر چوبدستی را پوشش دهد. یک باتری لیتیوم-یون با یک درایور جریان ثابت بوست طراحی شده است تا 80 میلی‌آمپر برای هر LED تأمین کند (کمی کاهش یافته برای حاشیه حرارتی در یک دستگاه دستی). PCB از یک لایه مسی 2 اونس با یک پد حرارتی بزرگ زیر آرایه LED استفاده می‌کند که از طریق خمیر حرارتی به بدنه آلومینیومی دستگاه متصل است. بدانه به عنوان هیت‌سینک عمل می‌کند. یک سوئیچ ایمنی مبتنی بر شتاب‌سنج اطمینان حاصل می‌کند که LEDها فقط زمانی فعال می‌شوند که چوبدستی به سمت پایین و به سمت یک سطح باشد و از قرار گرفتن تصادفی در معرض جلوگیری می‌کند. باین طول موج U27B (275-280 نانومتر) به دلیل تعادل اثربخشی در برابر پاتوژن‌های رایج و سازگاری مواد انتخاب شده است.

12. اصل عملکرد

LEDهای UVC بر اساس اصل الکترولومینسانس در مواد نیمه‌هادی، به ویژه ساختارهای مبتنی بر آلومینیوم گالیم نیترید (AlGaN) عمل می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال چیپ نیمه‌هادی بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. طول موج خاص 270-285 نانومتر با کنترل دقیق انرژی گاف نواری لایه‌های AlGaN از طریق ترکیب آلومینیوم آن‌ها حاصل می‌شود. این نور UV-C با طول موج کوتاه و انرژی بالا توسط DNA و RNA میکروارگانیسم‌ها جذب می‌شود و باعث ایجاد دایمرهای تیمین می‌شود که تکثیر را مهار کرده و منجر به غیرفعال‌سازی یا مرگ سلولی می‌شود.

13. روندهای فناوری

بازار LEDهای UVC بر افزایش بازده دیوار-پریز (توان خروجی نوری به ازای هر توان ورودی الکتریکی) متمرکز است که به طور تاریخی در مقایسه با LEDهای مرئی پایین بوده است. بهبودها در رشد اپیتاکسیال، طراحی چیپ و بازده استخراج بسته‌بندی در حال افزایش اثربخشی هستند. روند دیگر، توسعه LEDها در طول موج‌های حتی کوتاه‌تر (به عنوان مثال، 220-230 نانومتر، معروف به Far-UVC) است که ممکن است ایمنی بیشتری برای قرار گرفتن انسان در معرض آن ارائه دهد در حالی که خواص ضد میکروبی را حفظ می‌کند. علاوه بر این، فرستنده‌های تک-دای با توان بالاتر و بسته‌بندی‌های چند-چیپی در حال ظهور هستند تا تابندگی را افزایش داده و تعداد اجزای مورد نیاز در یک سیستم را کاهش دهند. فشار مداوم برای کاهش هزینه، راه‌حل‌های LED UVC را در بخش‌های کاربردی بیشتر به طور فزاینده‌ای رقابتی با لامپ‌های سنتی بخار جیوه می‌کند.