دیتاشیت فنی LED یووی‌سی LTPL-G35UV275UZ - بسته‌بندی 3.5mm x 3.5mm - ولتاژ مستقیم 5.0-7.5V - شار تابشی 72mW - طول موج اوج 275nm - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

ال‌ای‌دی LTPL-G35UV275UZ یک دیود نورافشان یووی‌سی پرتوان است که برای کاربردهای ضدعفونی و پزشکی طراحی شده است. این محصول یک راه‌حل روشنایی حالت جامد را ارائه می‌دهد که با هدف جایگزینی منابع نوری یووی مرسوم، بازده انرژی برتر، طول عمر عملیاتی بیشتر و قابلیت اطمینان بالاتری را ارائه می‌کند. این قطعه تابش فرابنفش-سی با طول موج اوج حدود 275 نانومتر ساطع می‌کند که برای اهداف گندزدایی بسیار مؤثر است.

مزایای کلیدی این ال‌ای‌دی شامل سازگاری با مدارهای مجتمع، انطباق با استانداردهای محیطی RoHS و ساختار بدون سرب آن است. از نظر عملیاتی، این قطعه در مقایسه با لامپ‌های یووی مرسوم مبتنی بر جیوه، هزینه‌های راه‌اندازی کمتر و نیازهای نگهداری کاهش‌یافته‌ای را وعده می‌دهد و آزادی عمل بیشتری را برای طراحان در یکپارچه‌سازی سیستم فراهم می‌کند.

1.1 ویژگی‌های اصلی و بازار هدف

کاربرد اصلی این قطعه در دستگاه‌های نیازمند ضدعفونی، مانند سیستم‌های تصفیه آب، ضدعفونی‌کننده‌های هوا و تجهیزات ضدعفونی سطوح در محیط‌های پزشکی، آزمایشگاهی و مصرفی است. طراحی آن امکان فرم‌فاکتورهای فشرده و کنترل دقیق دوز یووی را فراهم می‌کند که از عوامل حیاتی در پروتکل‌های مؤثر ضدعفونی هستند.

2. مشخصات فنی و تفسیر عمیق

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

کارکرد دستگاه فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود. مقادیر حداکثر مطلق در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• اتلاف توان (P_O):3.8 وات. این حداکثر توان کلی است که بسته‌بندی می‌تواند به صورت حرارت دفع کند.
• جریان مستقیم (I_F):500 میلی‌آمپر. حداکثر جریان مستقیم پیوسته‌ای که می‌توان اعمال کرد.
• محدوده دمای عملیاتی (T_opr):40- درجه تا +80 درجه سلسیوس. محدوده دمای محیط برای کارکرد عادی.
• محدوده دمای انبارداری (T_stg):40- درجه تا +100 درجه سلسیوس. محدوده دمایی برای انبارداری در حالت غیرفعال.
• دمای اتصال (T_j):115 درجه سلسیوس. حداکثر دمای مجاز در اتصال نیمه‌هادی.

نکته مهم:کارکرد طولانی‌مدت در شرایط بایاس معکوس می‌تواند منجر به خرابی قطعه شود. حفاظت مدار مناسب ضروری است.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

این پارامترها در Ta=25°C اندازه‌گیری شده و عملکرد دستگاه را در شرایط کاری معمول تعریف می‌کنند.

• ولتاژ مستقیم (V_F):معمولاً 6.0 ولت، با محدوده‌ای از 5.0 ولت (حداقل) تا 7.5 ولت (حداکثر) در جریان راه‌اندازی (I_F) 350 میلی‌آمپر. تلرانس اندازه‌گیری ±0.1 ولت است. این ولتاژ مستقیم نسبتاً بالا مشخصه ال‌ای‌دی‌های یووی‌سی است.
• شار تابشی (Φ_e):توان نوری خروجی کل. در I_F=350mA، مقدار معمول 72.0 میلی‌وات، با حداقل 56.0 میلی‌وات است. در حداکثر جریان نامی 500 میلی‌آمپر، شار تابشی معمول به 102.0 میلی‌وات افزایش می‌یابد. تلرانس اندازه‌گیری ±10% است.
• طول موج اوج (W_P):از 270 نانومتر تا 280 نانومتر در I_F=350mA متغیر است، با هدف معمول 275 نانومتر. تلرانس ±3 نانومتر است. این طول موج در مؤثرترین باند برای اختلال در DNA/RNA میکروبی قرار دارد.
• مقاومت حرارتی (R_{th j-s}):معمولاً 12.3 کلوین بر وات از اتصال تا نقطه لحیم. این مقدار برای طراحی مدیریت حرارتی حیاتی است و با استفاده از یک MCPCB آلومینیومی خاص به عنوان مرجع اندازه‌گیری شده است.
• زاویه دید (2θ_1/2):معمولاً 120 درجه، که یک الگوی تابش گسترده را فراهم می‌کند.
• حساسیت تخلیه الکترواستاتیک (ESD):حداقل 2000 ولت را مطابق با استاندارد JESD22-A114-B تحمل می‌کند که نشان‌دهنده استحکام خوب در برابر دستکاری است.

2.3 ویژگی‌ها و مدیریت حرارتی

هیت‌سینک مؤثر برای عملکرد و طول عمر ال‌ای‌دی یووی‌سی بسیار مهم است. مقاومت حرارتی 12.3 K/W به این معنی است که به ازای هر وات توان تلف شده، دمای اتصال 12.3 درجه سلسیوس بالاتر از دمای نقطه لحیم افزایش می‌یابد. برای حفظ اتصال زیر حداکثر دمای 115 درجه سلسیوس، به ویژه هنگام راه‌اندازی در 500 میلی‌آمپر، استفاده از یک PCB با هسته فلزی (MCPCB) با کیفیت بالا یا مسیر حرارتی مؤثر دیگر اجباری است. منحنی کاهش رتبه (شکل 7) به صورت بصری نشان می‌دهد که چگونه حداکثر جریان مستقیم مجاز با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد.

3. توضیح سیستم کد بین

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس عملکرد در بین‌های مختلف دسته‌بندی می‌شوند تا یکنواختی تضمین شود. کد بین روی بسته‌بندی درج شده است.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (V_F)

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس ولتاژ مستقیم آنها در 350 میلی‌آمپر در پنج بین (V0 تا V4) دسته‌بندی می‌شوند:

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

تلرانس: ±0.1V برای هر بین.

3.2 دسته‌بندی شار تابشی (Φ_e)

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس خروجی شار در 350 میلی‌آمپر در چهار بین (X1 تا X4) دسته‌بندی می‌شوند:

X1: 56 mW – 66 mW

X2: 66 mW – 76 mW

X3: 76 mW – 86 mW

X4: 86 mW و بالاتر

تلرانس: ±10% برای هر بین.

3.3 دسته‌بندی طول موج اوج (W_P)

همه قطعات در یک بین طول موج واحد قرار می‌گیرند:

W1: 270 nm – 280 nm

تلرانس: ±3nm.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین نمودار کلیدی را برای مهندسان طراحی ارائه می‌دهد.

4.1 توزیع طیفی نسبی (شکل 1)

این منحنی شدت نور ساطع شده در سراسر طیف یووی را نشان می‌دهد. این منحنی باند تابش باریک متمرکز بر 275 نانومتر را تأیید می‌کند، با حداقل تابش خارج از محدوده گندزدایی، که عمل ضدعفونی مؤثر و هدفمند را تضمین می‌کند.

4.2 الگوی تابش (شکل 2)

توزیع فضایی شدت تابشی را نشان می‌دهد که با زاویه دید 120 درجه مشخص می‌شود. این به طراحی نوری برای دستیابی به تابش یکنواخت روی سطح هدف کمک می‌کند.

4.3 شار تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم (شکل 3)

نشان می‌دهد که خروجی نوری با جریان راه‌اندازی افزایش می‌یابد اما در نهایت اشباع می‌شود. این منحنی برای تعیین جریان راه‌اندازی بهینه برای متعادل کردن توان خروجی در برابر بازده و طول عمر دستگاه ضروری است.

4.4 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (شکل 4)

ویژگی IV دیود را به تصویر می‌کشد. ولتاژ به صورت لگاریتمی با جریان افزایش می‌یابد. این داده برای طراحی مدار درایور جریان ضروری است.

4.5 وابستگی دمایی (شکل 5 و 6)

شکل 5 (شار تابشی نسبی در مقابل دمای اتصال):ضریب دمایی منفی ال‌ای‌دی‌های یووی‌سی را نشان می‌دهد. با افزایش دمای اتصال، خروجی نوری به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. این موضوع اهمیت حیاتی مدیریت حرارتی را برای حفظ خروجی پایدار تأکید می‌کند.

شکل 6 (ولتاژ مستقیم در مقابل دمای اتصال):نشان می‌دهد که ولتاژ مستقیم به صورت خطی با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. این ویژگی گاهی می‌تواند برای نظارت غیرمستقیم دما استفاده شود.

4.6 منحنی کاهش رتبه جریان مستقیم (شکل 7)

شاید مهم‌ترین نمودار برای قابلیت اطمینان باشد. این نمودار حداکثر جریان مستقیم مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط تعریف می‌کند. برای جلوگیری از گرمای بیش از حد و اطمینان از عمر طولانی، جریان عملیاتی باید هنگامی که ال‌ای‌دی در محیط‌های با دمای بالاتر استفاده می‌شود، کاهش یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی

این دستگاه دارای یک بسته‌بندی نصب سطحی با ابعاد تقریبی 3.5mm x 3.5mm است. تمام تلرانس‌های ابعادی ±0.2mm هستند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. دیتاشیت شامل یک نقشه مکانیکی دقیق است که نمای بالا، کنار و پایین، از جمله محل علامت کاتد را نشان می‌دهد.

5.2 طراحی پد PCB توصیه شده

یک نمودار دقیق از الگوی لند ارائه شده است تا لحیم‌کاری قابل اطمینان و انتقال حرارتی بهینه از پد حرارتی ال‌ای‌دی به PCB تضمین شود. رعایت این ابعاد پد توصیه شده (با تلرانس ±0.1mm) برای پایداری مکانیکی و عملکرد حرارتی بسیار مهم است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفایل ریفلو بدون سرب توصیه می‌شود:

- حداکثر دمای اوج (T_P): حداکثر 260 درجه سلسیوس (245 درجه سلسیوس توصیه می‌شود).

- زمان بالاتر از نقطه مایع (T_L=217°C): 60-150 ثانیه.

- زمان در محدوده 5 درجه سلسیوس از اوج (t_P): 10-30 ثانیه.

- حداکثر نرخ افزایش دما: 3 درجه سلسیوس بر ثانیه.

- حداکثر نرخ کاهش دما: 6 درجه سلسیوس بر ثانیه.

- کل زمان از 25 درجه سلسیوس تا اوج: حداکثر 8 دقیقه.

نکات مهم:لحیم‌کاری ریفلو حداکثر باید سه بار انجام شود. فرآیند خنک‌سازی سریع توصیه نمی‌شود. تمام اندازه‌گیری‌های دما به سطح بالایی بسته اشاره دارد.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه نباید از 300 درجه سلسیوس تجاوز کند و زمان تماس باید حداکثر به 2 ثانیه برای هر اتصال لحیم محدود شود. این عملیات فقط باید یک بار انجام شود.

6.3 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل استفاده شود. تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص ممکن است به مواد بسته‌بندی ال‌ای‌دی و خواص نوری آسیب برسانند.

7. بسته‌بندی و حمل و نقل

7.1 مشخصات نوار و قرقره

ال‌ای‌دی‌ها روی نوار حامل برجسته‌دار و قرقره‌های مطابق با مشخصات EIA-481-1-B عرضه می‌شوند.

- اندازه قرقره: 7 اینچ.

- تعداد در هر قرقره: حداکثر 500 قطعه (حداقل 100 قطعه برای دسته‌های باقی‌مانده).

- جیب‌های نوار با یک نوار پوششی مهر و موم شده‌اند. حداکثر تعداد قطعات مفقود شده متوالی دو عدد است. ابعاد دقیق جیب نوار و قرقره در دیتاشیت ارائه شده است.

8. قابلیت اطمینان و طول عمر

8.1 برنامه تست قابلیت اطمینان

دستگاه تحت مجموعه جامعی از تست‌های قابلیت اطمینان قرار می‌گیرد، هر کدام به مدت 1000 ساعت یا 100 چرخه:

1. طول عمر عملیاتی دمای اتاق (RTOL) در 350 میلی‌آمپر.

2. طول عمر عملیاتی دمای اتاق (RTOL) در 500 میلی‌آمپر.

3. طول عمر انبارداری دمای بالا (HTSL) در 100 درجه سلسیوس.

4. طول عمر انبارداری دمای پایین (LTSL) در 40- درجه سلسیوس.

5. انبارداری رطوبت گرم (WHTSL) در 60 درجه سلسیوس / 90% رطوبت نسبی.

6. شوک حرارتی (TS) از 30- درجه تا +85 درجه سلسیوس.

تست‌های طول عمر عملیاتی با ال‌ای‌دی نصب شده روی یک هیت‌سینک فلزی مشخص انجام می‌شوند.

8.2 معیارهای خرابی

یک دستگاه پس از تست، در صورت وقوع هر یک از موارد زیر، در تست قابلیت اطمینان ناموفق در نظر گرفته می‌شود:

- ولتاژ مستقیم (در 350 میلی‌آمپر) بیش از 10% از مقدار اولیه آن افزایش یافته باشد، یا

- شار تابشی (در 350 میلی‌آمپر) به کمتر از 50% مقدار اولیه آن کاهش یافته باشد.

9. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

9.1 روش راه‌اندازی

یک درایور جریان ثابت برای راه‌اندازی این ال‌ای‌دی اجباری است. جریان راه‌اندازی باید بر اساس خروجی تابشی مورد نیاز، قابلیت‌های طراحی حرارتی و طول عمر مورد نظر، با استفاده از منحنی کاهش رتبه به عنوان راهنما انتخاب شود. راه‌اندازی پالسی می‌تواند برای مدیریت دمای اوج اتصال در کاربردهای پرتوان در نظر گرفته شود.

9.2 طراحی حرارتی

این مهم‌ترین جنبه طراحی سیستم است. از مقدار مقاومت حرارتی ارائه شده (12.3 K/W) برای محاسبه عملکرد هیت‌سینک لازم استفاده کنید. استفاده از یک MCPCB با رسانایی حرارتی بالا (مانند نوع آلومینیومی مرجع) به شدت توصیه می‌شود. اطمینان حاصل کنید که امپدانس حرارتی از نقطه لحیم ال‌ای‌دی تا محیط اطراف کم باشد.

9.3 ملاحظات نوری و ایمنی

تابش یووی‌سی برای پوست و چشم انسان مضر است. محصول نهایی باید شامل محافظ مناسب و قفل‌های ایمنی برای جلوگیری از قرارگیری کاربر در معرض تابش باشد. مواد مورد استفاده در مسیر نوری (عدسی‌ها، پنجره‌ها) باید شفاف به یووی‌سی باشند، مانند سیلیکای ذوب شده یا گریدهای خاصی از کوارتز، زیرا شیشه و پلاستیک استاندارد نور یووی‌سی را جذب می‌کنند.

10. مقایسه فنی و روندها

10.1 مزایا نسبت به منابع یووی مرسوم

در مقایسه با لامپ‌های بخار جیوه، این ال‌ای‌دی یووی‌سی موارد زیر را ارائه می‌دهد:

- روشن/خاموش فوری:بدون زمان گرم شدن یا خنک شدن.

- اندازه فشرده:امکان مینیاتوری کردن تجهیزات را فراهم می‌کند.

- دوام:مقاومت بیشتر در برابر ضربه و لرزش فیزیکی.

- ویژگی طول موج:خروجی هدفمند 275 نانومتر بدون اتلاف حرارتی طیف گسترده.

- مزیت محیط زیستی:فاقد جیوه.

10.2 اصل عملکرد و کارایی

نور یووی‌سی در 275 نانومتر توسط DNA و RNA میکروارگانیسم‌ها (باکتری‌ها، ویروس‌ها، کپک‌ها) جذب می‌شود. این جذب باعث تشکیل دیمرهای تیمین می‌شود که کد ژنتیکی را مختل کرده و از تکثیر جلوگیری می‌کند و به طور مؤثر پاتوژن را غیرفعال می‌کند. کارایی بسته به نوع ارگانیسم متفاوت است و دوزهای مورد نیاز (فلوانس) بر حسب mJ/cm² مشخص می‌شود.

10.3 روندهای بازار

بازار ال‌ای‌دی یووی‌سی توسط افزایش تقاضا برای راه‌حل‌های ضدعفونی بدون جیوه در سراسر مراقبت‌های بهداشتی، تصفیه آب، تصفیه هوا و الکترونیک مصرفی هدایت می‌شود. روندهای کلیدی توسعه شامل افزایش بازده دیوار-پریز (توان نوری خروجی / توان الکتریکی ورودی)، توان خروجی بالاتر در هر چیپ و طول عمر عملیاتی طولانی‌تر است که همگی در حال بهبود بخشیدن به مقرون‌به‌صرفه بودن سیستم‌های مبتنی بر ال‌ای‌دی هستند.