دیتاشیت LED فرابنفش C LTPL-G35UV275PB - ابعاد 3.5x3.5x1.05mm - ولتاژ معمولی 6.0V - طول موج اوج 275nm - توان تابشی معمولی 16mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری محصولات LTPL-G35UV نمایانگر یک منبع نور انقلابی و بهینه از نظر انرژی است که به طور خاص برای کاربردهای ضدعفونی و پزشکی طراحی شده است. این فناوری، عمر طولانی و قابلیت اطمینان بالای ذاتی دیودهای نورافشان (LED) را با ویژگی‌های عملکردی مناسب برای جایگزینی منابع نور فرابنفش مرسوم ادغام می‌کند. این محصول آزادی طراحی قابل توجهی ارائه می‌دهد و فرصت‌های جدیدی برای راه‌حل‌های حالت جامد UVC در محیط‌های پرچالش فراهم می‌آورد.

ویژگی‌های کلیدی این محصول شامل سازگاری با مدارهای مجتمع (I.C. compatible)، مطابقت با استانداردهای محیط زیستی RoHS (عاری از سرب) و پتانسیل هزینه‌های عملیاتی پایین‌تر و کاهش هزینه‌های نگهداری در مقایسه با فناوری‌های UV سنتی مانند لامپ‌های جیوه‌ای است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزیت اصلی این LED فرابنفش C، ماهیت حالت جامد آن است که به قابلیت روشن/خاموش شدن آنی، بدون نیاز به زمان گرم شدن و عدم وجود مواد خطرناکی مانند جیوه ترجمه می‌شود. بازار هدف بر روی کاربردهایی متمرکز است که نیاز به تابش فرابنفش دقیق، قابل اطمینان و ایمن دارند. این شامل اما محدود به موارد زیر نیست: سیستم‌های ضدعفونی سطوح برای تجهیزات پزشکی، دستگاه‌های تصفیه هوا و آب، و ابزارهای تحلیلی در علوم زیستی و مراقبت‌های بهداشتی. این محصول برای مهندسان و یکپارچه‌سازان سیستمی طراحی شده است که در حال توسعه راه‌حل‌های ضدعفونی نسل بعدی هستند و به فاکتورهای فرم فشرده، قابلیت کنترل دیجیتال و ایمنی بالاتر نیاز دارند.

2. طرح کلی و ابعاد مکانیکی

پکیج LED دارای طراحی نصب سطحی فشرده است. تمام ابعاد حیاتی بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.2 میلی‌متر ارائه شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. طرح کلی فیزیکی برای چیدمان PCB و طراحی مدیریت حرارتی بسیار مهم است و تراز صحیح، لحیم‌کاری و اتلاف حرارت از پیوندگاه به نقاط لحیم و برد مدار چاپی را تضمین می‌کند.

3. حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر، محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن تضمین نشده و برای عملکرد قابل اطمینان باید از آن اجتناب کرد.

• توان اتلافی (P_O):1.05 وات
• جریان مستقیم (I_F):150 میلی‌آمپر
• محدوده دمای کاری (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا +80 درجه سانتی‌گراد
• محدوده دمای انبارداری (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد
• دمای پیوندگاه (T_j):115 درجه سانتی‌گراد

توجه مهم:عملکرد طولانی مدت LED تحت شرایط بایاس معکوس می‌تواند منجر به آسیب یا خرابی قطعه شود. در کاربردهایی که امکان وجود ولتاژ معکوس وجود دارد، استفاده از محافظت مدار مناسب (مانند یک دیود سری یا TVS) توصیه می‌شود.

4. مشخصات الکترواپتیکی

این پارامترها در دمای محیط (T_a) 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده و عملکرد معمولی قطعه را تحت شرایط تست مشخص شده تعریف می‌کنند.

یادداشت‌های اندازه‌گیری:
1. شار تابشی، توان نوری کل اندازه‌گیری شده با کره انتگرال‌گیر است. 2. تلرانس اندازه‌گیری ولتاژ مستقیم ±0.1 ولت است. 3. تلرانس اندازه‌گیری طول موج اوج ±3 نانومتر است. 4. تلرانس اندازه‌گیری شار تابشی ±10% است. 5. مقدار مقاومت حرارتی با استفاده از یک برد مدار چاپی با هسته فلزی آلومینیومی (MCPCB) به ابعاد 2.0cm x 2.0cm x 0.17cm مرجع‌دهی شده است.
. Forward voltage measurement tolerance is ±0.1V.
. Peak wavelength measurement tolerance is ±3nm.
. Radiant flux measurement tolerance is ±10%.
. The thermal resistance value is referenced using a 2.0cm x 2.0cm x 0.17cm aluminum Metal Core PCB (MCPCB).

5. سیستم کدبندی و دسته‌بندی

LEDها بر اساس عملکرد به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند تا یکنواختی تضمین شود. کد دسته‌بندی روی هر بسته بندی درج شده است.

5.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (V_F)

تلرانس هر دسته ±0.1 ولت است.

5.2 دسته‌بندی شار تابشی (Φ_e)

تلرانس هر دسته ±10% است.

5.3 دسته‌بندی طول موج اوج (λ_P)

تلرانس هر دسته ±3 نانومتر است.

6. منحنی‌های عملکرد معمولی و تحلیل

منحنی‌های زیر بینشی از رفتار قطعه تحت شرایط الکتریکی و حرارتی مختلف ارائه می‌دهند (در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده، مگر خلاف آن ذکر شود).

6.1 توزیع طیفی نسبی

این منحنی طیف تابش را نشان می‌دهد که حول طول موج اوج (مثلاً 275 نانومتر) متمرکز است. این طیف معمولاً برای LEDها باریک است که برای هدف قرار دادن واکنش‌های فوتوشیمیایی خاص در ضدعفونی بدون انتشار طول‌موج‌های غیرضروری یا مضر مفید است.

6.2 الگوی تابش (زاویه دید)

نمودار مشخصه تابش، توزیع زاویه‌ای شدت نور را نشان می‌دهد. زاویه دید معمولی 120 درجه (2θ_1/2) نشان‌دهنده یک الگوی لامبرتی یا پهن‌باریک است که برای روشنایی یکنواخت سطوح در فاصله نزدیک مفید است.

6.3 شار تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم

این نمودار رابطه بین جریان راه‌اندازی و خروجی نوری را نشان می‌دهد. شار تابشی عموماً با افزایش جریان افزایش می‌یابد اما در جریان‌های بالاتر به دلیل افت بازده و افزایش دمای پیوندگاه، رشد زیرخطی از خود نشان خواهد داد. این منحنی برای تعیین نقطه کاری بهینه جهت تعادل بین خروجی و طول عمر ضروری است.

6.4 ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم

منحنی I-V رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم با افزایش جریان افزایش می‌یابد. درک این منحنی برای طراحی درایور جریان ثابت مناسب جهت اطمینان از عملکرد پایدار حیاتی است.

6.5 شار تابشی نسبی در مقابل دمای پیوندگاه

این یک منحنی حیاتی برای مدیریت حرارتی است. بازده LED فرابنفش C با افزایش دمای پیوندگاه کاهش می‌یابد. این نمودار این کاهش رتبه را کمّی می‌کند و بر اهمیت استفاده از هیت‌سینک مؤثر برای حفظ خروجی بالا و طول عمر قطعه تأکید می‌کند.

6.6 ولتاژ مستقیم در مقابل دمای پیوندگاه

ولتاژ مستقیم معمولاً دارای ضریب دمایی منفی است (با افزایش دما کاهش می‌یابد). این ویژگی گاهی می‌تواند برای نظارت غیرمستقیم دما مورد استفاده قرار گیرد.

6.7 منحنی کاهش رتبه جریان مستقیم

این منحنی حداکثر جریان مستقیم مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط یا کیس تعریف می‌کند. برای جلوگیری از تجاوز از حداکثر دمای پیوندگاه (115 درجه سانتی‌گراد)، جریان راه‌اندازی باید هنگام کار در دمای محیط بالاتر کاهش یابد. رعایت این منحنی برای عملکرد قابل اطمینان الزامی است.

7. تست قابلیت اطمینان و معیارها

یک برنامه جامع تست قابلیت اطمینان، عملکرد بلندمدت و استحکام LED را تأیید می‌کند.

7.1 شرایط تست

توجه: تست‌های عمر کاری با LED نصب شده بر روی یک هیت‌سینک آلومینیومی 90x70x4mm انجام می‌شود.

7.2 معیارهای خرابی

پس از تست، قطعات بر اساس معیارهای زیر قضاوت می‌شوند:
- ولتاژ مستقیم (V_F):تغییر نباید از +10% مقدار اولیه تجاوز کند، هنگامی که در I_F= 100mA اندازه‌گیری می‌شود.
- شار تابشی (Φ_e):خروجی نباید به زیر 50% مقدار اولیه سقوط کند، هنگامی که در I_F= 100mA اندازه‌گیری می‌شود.

8. دستورالعمل‌های مونتاژ و جابجایی

8.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو توصیه شده

برای مونتاژ بدون سرب، پروفیل زیر برای جلوگیری از آسیب حرارتی به پکیج LED پیشنهاد می‌شود:

• میانگین نرخ افزایش دما (از T_Lتا T_P):حداکثر 3 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه
• پیش‌گرم:150°C تا 200°C به مدت 60-120 ثانیه (t_S)
• زمان بالاتر از نقطه ذوب (T_L=217°C):60-150 ثانیه (t_L)
• دمای اوج (T_P):حداکثر 260°C (245°C توصیه می‌شود)
• زمان در محدوده 5 درجه‌ای اوج (t_P):10-30 ثانیه
• نرخ کاهش دما:حداکثر 6 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه
• کل زمان (25°C تا اوج):حداکثر 8 دقیقه

8.2 توصیه چیدمان پد PCB

یک طرح پد نصب سطحی توصیه شده ارائه شده است تا تشکیل صحیح اتصال لحیم و پایداری مکانیکی تضمین شود. تلرانس برای این مشخصه پد ±0.1mm است.

8.3 بسته‌بندی: مشخصات نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل برجسته و بسته‌بندی قرقره‌ای برای مونتاژ خودکار عرضه می‌شوند.
- اندازه قرقره: 7 اینچ. - حداکثر تعداد در هر قرقره: 500 عدد (حداقل بسته‌بندی برای باقیمانده‌ها 100 عدد است). - بسته‌بندی مطابق با مشخصات EIA-481-1-B است. - پاکت‌های خالی با نوار پوششی مهر و موم شده‌اند. - حداکثر دو قطعه مفقود متوالی مجاز است.
- Maximum quantity per reel: 500 pieces (minimum packing for remainders is 100 pieces).
- The packaging conforms to EIA-481-1-B specifications.
- Empty pockets are sealed with cover tape.
- A maximum of two consecutive missing components is allowed.

9. احتیاط‌ها و یادداشت‌های کاربردی مهم

9.1 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل استفاده کنید. تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص ممکن است به مواد پکیج LED (مانند لنز یا مواد پوششی) آسیب زده و عملکرد یا قابلیت اطمینان را کاهش دهند.

9.2 روش راه‌اندازی و احتیاط‌های عمومی

LEDها قطعات جریان‌محور هستند. آن‌ها باید با استفاده از یک منبع جریان ثابت، نه منبع ولتاژ ثابت، راه‌اندازی شوند تا خروجی نور پایدار تضمین شده و از فرار حرارتی جلوگیری شود. مدار درایور باید به گونه‌ای طراحی شود که جریان هجومی را محدود کرده و در برابر نوسانات الکتریکی (ESD، موج‌های گذرا) محافظت کند.

یادداشت‌های اضافی لحیم‌کاری:
1. لحیم‌کاری دستی با حداکثر دمای نوک هویه 300 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 2 ثانیه امکان‌پذیر است، فقط یک بار برای هر پد. 2. لحیم‌کاری ریفلو حداکثر سه بار باید انجام شود. 3. تمام مشخصات دما به سمت بالای پکیج اشاره دارد. 4. فرآیند خنک‌سازی سریع از دمای اوج توصیه نمی‌شود. 5. همیشه پایین‌ترین دمای لحیم‌کاری ممکن که یک اتصال قابل اطمینان ایجاد می‌کند مطلوب است. 6. لحیم‌کاری غوطه‌وری یک روش مونتاژ توصیه شده یا تضمین شده برای این قطعه نیست.
. Reflow soldering should be performed a maximum of three times.
. All temperature specifications refer to the top side of the package.
. A rapid cooling process from peak temperature is not recommended.
. The lowest possible soldering temperature that achieves a reliable joint is always desirable.
. Dip soldering is not a recommended or guaranteed assembly method for this component.

10. بررسی عمیق فنی و ملاحظات طراحی

10.1 ضرورت مدیریت حرارتی

مقاومت حرارتی از پیوندگاه به نقطه لحیم (R_{th j-s}) معمولاً 30 کیلوین بر وات است. استفاده از هیت‌سینک مؤثر برای LEDهای فرابنفش C غیرقابل مذاکره است. انرژی فوتون بالای تولید UVC منجر به گرمای قابل توجهی در پیوندگاه نیمه‌هادی می‌شود. بدون اتلاف حرارت مناسب، دمای پیوندگاه افزایش می‌یابد که منجر به تسریع افت شار نوری، تغییر طول موج و در نهایت خرابی فاجعه‌بار می‌شود. طراحان باید از MCPCBهای مناسب یا سایر استراتژی‌های مدیریت حرارتی استفاده کنند تا T_jرا به خوبی زیر حداکثر 115 درجه سانتی‌گراد، ترجیحاً در 80 درجه سانتی‌گراد یا پایین‌تر برای حداکثر طول عمر نگه دارند.

10.2 طراحی نوری برای اثربخشی ضدعفونی

طول موج اوج 275 نانومتر در محدوده اثربخشی ضد میکروبی (تقریباً 260-280 نانومتر) قرار دارد، جایی که جذب DNA/RNA بالا است. شار تابشی (میلی‌وات)، نه شار نوری (لومن)، معیار مرتبط است. طراحی سیستم باید اطمینان حاصل کند که سطح هدف دوز UV مورد نیاز (اندازه‌گیری شده بر حسب J/m² یا mJ/cm²) را دریافت می‌کند که حاصل تابندگی (W/m²) و زمان مواجهه است. زاویه دید پهن 120 درجه به پوشش یکنواخت کمک می‌کند اما تابندگی اوج در یک فاصله معین را کاهش می‌دهد. برای کاربردهای متمرکز، ممکن است به اپتیک ثانویه نیاز باشد.

10.3 رابط الکتریکی و انتخاب درایور

با ولتاژ مستقیم معمولی 6.0 ولت در 100 میلی‌آمپر، این LED به یک درایور نیاز دارد که قادر به تأمین جریان ثابت پایدار تا 150 میلی‌آمپر با ولتاژ تطبیق بالاتر از 7.0 ولت باشد. با توجه به ضریب دمایی منفی V_F، یک محدودکننده جریان مقاومتی ساده ناکافی و خطرناک است، زیرا می‌تواند منجر به فرار حرارتی شود. یک درایور IC اختصاصی LED یا یک مدار جریان ثابت خطی/سوئیچینگ به درستی طراحی شده ضروری است. درایور همچنین باید دارای ویژگی‌هایی برای راه‌اندازی نرم و محافظت در برابر اضافه ولتاژ باشد.

10.4 سازگاری مواد و ایمنی

تابش UVC در 275 نانومتر بسیار پرانرژی است و می‌تواند بسیاری از مواد آلی از جمله پلاستیک‌ها، چسب‌ها و عایق سیم‌های مورد استفاده در مونتاژ را تخریب کند. تمام مواد در مسیر نوری و نزدیک LED باید برای مواجهه با UVC درجه‌بندی شده باشند. علاوه بر این، UVC برای پوست و چشم انسان مضر است. هر محصول نهایی باید دارای محافظ کافی، سیستم‌های قفل ایمنی و برچسب‌های هشداردهنده برای اطمینان از ایمنی کاربر باشد و با استانداردهای ایمنی لیزر یا نور مرتبط (مانند IEC 62471) مطابقت داشته باشد.

11. مقایسه با فناوری‌های UV مرسوم

LTPL-G35UV275PB مزایای متمایزی نسبت به منابع UV سنتی مانند لامپ‌های جیوه‌ای کم‌فشار ارائه می‌دهد:
مزایا:
- روشن/خاموش آنی:بدون زمان گرم شدن یا خنک شدن، امکان عملکرد پالسی را فراهم می‌کند.
- فشرده و مستحکم:حالت جامد، بدون لوله‌های شیشه‌ای شکننده یا فیلامان.
- بدون جیوه:سازگار با محیط زیست و اجتناب از مسائل دفع مواد خطرناک.
- ویژگی طول موج:طیف تابش باریک، اثربخشی ضد میکروبی را بدون انتشار UV-A/UV-B اضافی هدف قرار می‌دهد.
- کنترل دیجیتال:به راحتی قابل تنظیم نور و یکپارچه با سیستم‌های کنترل هوشمند.
ملاحظات:
- هزینه اولیه بالاتر به ازای هر میلی‌وات:اگرچه هزینه کل مالکیت ممکن است پایین‌تر باشد.
- مدیریت حرارتی:نیازمند طراحی حرارتی فعال‌تری نسبت به برخی لامپ‌های مرسوم است.
- سیستم نوری:ممکن است به دلیل سطح تابش کوچک‌تر و الگوی تابش متفاوت، نیاز به طراحی اپتیک متفاوتی داشته باشد.

12. سناریوهای کاربردی و موارد استفاده

• ضدعفونی سطوح:ادغام در دستگاه‌های ضدعفونی ابزار پزشکی، صفحه نمایش تلفن همراه یا سطوح پرتماس در بیمارستان‌ها و فضاهای عمومی.
• تصفیه آب:استفاده در تصفیه‌کننده‌های آب نقطه مصرف یا خطی برای غیرفعال کردن باکتری‌ها و ویروس‌ها بدون مواد شیمیایی.
• ضدعفونی هوا:تعبیه شده در سیستم‌های HVAC یا تصفیه‌کننده‌های هوای قابل حمل برای تصفیه هوای در گردش.
• تجهیزات علوم زیستی:تأمین نور UV در ایستگاه‌های کاری PCR، هودهای ایمنی زیستی یا کراس‌لینکرها.
• محصولات مصرفی:استریلایزرهای فشرده برای وسایل شخصی مانند مسواک، شیشه شیر نوزاد یا ماسک (با محفظه‌های ایمنی مناسب).

13. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: طول عمر مورد انتظار این LED فرابنفش C چقدر است؟
ج: طول عمر معمولاً به عنوان ساعات کاری تا زمانی که شار تابشی به 50% (L50) کاهش یابد تعریف می‌شود. این به شدت به جریان راه‌اندازی و دمای پیوندگاه بستگی دارد. عملکرد در جریان معمولی 100 میلی‌آمپر با مدیریت حرارتی خوب (دمای پایین T_j) می‌تواند طول عمری بیش از 10,000 ساعت به همراه داشته باشد که بسیار فراتر از بسیاری از منابع UV مرسوم است.

س: آیا می‌توانم این LED را با منبع تغذیه 5 ولت راه‌اندازی کنم؟
ج: خیر. ولتاژ مستقیم معمولی 6.0 ولت است و حداکثر می‌تواند 7.0 ولت باشد. یک منبع تغذیه 5 ولت LED را به اندازه کافی روشن نمی‌کند. یک مبدل بوست یا یک درایور با ولتاژ تطبیق خروجی بالاتر مورد نیاز است.

س: هنگام سفارش چگونه کدهای دسته‌بندی را تفسیر کنم؟
ج: دسته V_Fمورد نیاز (V1-V4)، دسته Φ_e (X1-X3) و دسته λ_P (W1) را بر اساس نیازهای برنامه کاربردی خود برای یکنواختی ولتاژ، توان خروجی و طول موج دقیق مشخص کنید. این امر تضمین می‌کند که LEDهایی با ویژگی‌های کاملاً گروه‌بندی شده دریافت می‌کنید.

س: آیا نور خروجی قابل مشاهده است؟
ج: خیر. تابش UVC در 275 نانومتر خارج از طیف مرئی (700-400 نانومتر) است. LED ممکن است به دلیل انتشارات ثانویه جزئی، درخشش آبی/بنفش بسیار ضعیفی داشته باشد، اما خروجی ضد میکروبی اصلی نامرئی است.این نامرئی بودن، قفل‌های ایمنی را حتی حیاتی‌تر می‌کند.