UV LED 3.7x3.7x3.45mm SMD विशिष्टता - फॉरवर्ड वोल्टेज 4.6-7.6V - रेडिएंट फ्लक्स 20mW तक - 260-270nm वेवलेंथ - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ एक उच्च-विश्वसनीयता, सतह-माउंट अल्ट्रावायलेट (UV) लाइट एमिटिंग डायोड (LED) के विनिर्देशों का विवरण देता है। यह उपकरण उन अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है जिनमें प्रभावी पराबैंगनी उत्सर्जन की आवश्यकता होती है, जैसे कि कीटाणुशोधन, नसबंदी और वायु शुद्धिकरण प्रणालियाँ। इसका कॉम्पैक्ट एसएमडी (सरफेस-माउंट डिवाइस) पैकेज स्वचालित असेंबली प्रक्रियाओं के साथ संगतता के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो स्थिर संचालन के लिए अच्छा थर्मल प्रदर्शन प्रदान करता है।

1.1 मुख्य लाभ और लक्षित बाजार

इस UV LED के प्राथमिक लाभों में इसका मानकीकृत SMT फुटप्रिंट शामिल है, जो आधुनिक मुद्रित सर्किट बोर्ड (PCB) डिजाइनों में आसान एकीकरण की अनुमति देता है, और इसकी घोषित उच्च विश्वसनीयता है। यह उत्पाद ठोस-अवस्था पराबैंगनी प्रकाश स्रोतों के बढ़ते बाजार को लक्षित करता है, जो निम्नलिखित जैसे अनुप्रयोगों में पारंपरिक पारा-वाष्प लैंपों का स्थान ले रहे हैं:

• जीवाणुनाशक विकिरण: सूक्ष्मजीवों को निष्क्रिय करके सतहों, पानी और हवा को कीटाणुरहित करने के लिए।
• वायु शुद्धिकरण प्रणालियाँ: HVAC प्रणालियों या स्टैंडअलोन एयर प्यूरीफायर में एकीकृत, वायुजनित रोगजनकों और वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों (VOCs) को निष्क्रिय करने के लिए।
• चिकित्सा और प्रयोगशाला उपकरण: उपकरणों और सतहों की नसबंदी के लिए।
• सामान्य यूवी क्यूरिंग: हालांकि विशिष्ट क्यूरिंग प्रदर्शन डेटा प्रदान नहीं किया गया है, तरंग दैर्ध्य सीमा फोटोकेमिकल प्रतिक्रियाओं को आरंभ करने में संभावित उपयोग का सुझाव देती है।

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

एलईडी का प्रदर्शन नियंत्रित परिस्थितियों (Ts=25°C) में मापे गए विद्युत, प्रकाशीय और तापीय पैरामीटरों के एक व्यापक सेट द्वारा परिभाषित किया जाता है।

2.1 Electrical & Optical Characteristics

मुख्य प्रदर्शन मेट्रिक्स विशिष्टता तालिकाओं में संक्षेपित हैं। एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है पीक वेवलेंथ (λp), जो 260-270 नैनोमीटर (nm) रेंज के भीतर आता है। यह उत्सर्जन को दृढ़ता से यूवीसी बैंड (100-280 nm) में स्थापित करता है, जो अपनी उच्च जर्मीसाइडल प्रभावशीलता के लिए जाना जाता है। विशिष्ट वेवलेंथ बिन (जैसे, 260-265nm के लिए UA33, 265-270nm के लिए UA34) को एप्लिकेशन की आवश्यकताओं के आधार पर चुना जाना चाहिए, क्योंकि विभिन्न रोगजनकों के खिलाफ प्रभावशीलता वेवलेंथ के साथ भिन्न हो सकती है।

द टोटल रेडिएंट फ्लक्स (Φe), या ऑप्टिकल पावर आउटपुट, 150 mA की ड्राइव करंट पर 20 मिलीवाट (mW) तक निर्दिष्ट है। डिजाइनरों को ध्यान देना चाहिए कि यह रेडिएंट फ्लक्स है, ल्यूमिनस फ्लक्स नहीं, क्योंकि यूवीसी प्रकाश मानव आंखों के लिए अदृश्य है। द फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) 150mA पर 4.6V से 7.6V तक एक बिनिंग संरचना प्रदर्शित करता है। यह विस्तृत रेंज डीप-यूवी एलईडी के लिए विशिष्ट है और ड्राइवर सर्किट डिजाइन, दक्षता और थर्मल मैनेजमेंट को प्रभावित करते हुए महत्वपूर्ण प्रभाव रखती है।

द व्यूइंग एंगल (2θ_1/2) 60 डिग्री है, जो एक मध्यम रूप से दिशात्मक प्रकाश उत्पादन को इंगित करता है। द स्पेक्ट्रम हाफ विड्थ (Δλ) आमतौर पर 10 nm होता है, जो उत्सर्जित प्रकाश की वर्णक्रमीय शुद्धता का वर्णन करता है।

2.2 पूर्ण अधिकतम रेटिंग और तापीय प्रबंधन

डिवाइस की दीर्घायु और विनाशकारी विफलता को रोकने के लिए पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स का पालन महत्वपूर्ण है। प्रमुख सीमाओं में शामिल हैं:

• अधिकतम जंक्शन तापमान (T_J): 60°C. यह एक महत्वपूर्ण बाधा है। संचालन के दौरान जंक्शन तापमान को इस सीमा से नीचे रखा जाना चाहिए, जो सीधे PCB के थर्मल डिज़ाइन और हीट सिंकिंग क्षमताओं से जुड़ा है।
• अधिकतम शक्ति अपव्यय (P_D): 1.2 वाट्स।
• पीक फॉरवर्ड करंट (I_FP): 200 mA (पल्स्ड स्थितियों में, 0.1ms पल्स चौड़ाई, 1/10 ड्यूटी साइकिल के तहत).

द थर्मल रेजिस्टेंस (R_θJ-S) जंक्शन से सोल्डर पॉइंट तक 45°C/W के रूप में निर्दिष्ट है। इस मान का उपयोग करके, इंजीनियर किसी दिए गए ऑपरेटिंग पावर (P_D = V_F * I_F) के लिए सोल्डर पॉइंट तापमान से ऊपर अपेक्षित जंक्शन तापमान वृद्धि की गणना कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक सामान्य V_F 6.0V और I_F 150mA पर, शक्ति 0.9W है। तापमान वृद्धि लगभग 0.9W * 45°C/W = 40.5°C होगी। इसलिए, यदि PCB सोल्डर पॉइंट 35°C पर है, तो जंक्शन ~75.5°C तक पहुंच जाएगा, जो 60°C की अधिकतम सीमा से अधिक है। यह प्रभावी थर्मल प्रबंधन की आवश्यकता को उजागर करता है, संभवतः कम ड्राइव करंट, बेहतर थर्मल पैड डिज़ाइन, या सक्रिय कूलिंग की आवश्यकता हो सकती है।

2.3 बिनिंग सिस्टम स्पष्टीकरण

उत्पाद प्रमुख मापदंडों के आधार पर इकाइयों को वर्गीकृत करने के लिए एक बिनिंग सिस्टम का उपयोग करता है, जो एक उत्पादन बैच के भीतर स्थिरता सुनिश्चित करता है। डिजाइनरों को ऑर्डर करते समय आवश्यक बिन निर्दिष्ट करने चाहिए।

• फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) बिनिंग: कोडेड B19 से B33 तक, 150mA पर ~0.2V के चरणों में 4.6V से 7.6V को कवर करता है।
• पीक वेवलेंथ (λp) बिनिंग: कोडेड UA33 (260-265nm) और UA34 (265-270nm)।
• रेडिएंट फ्लक्स (Φe) बिनिंग: कोडेड 1J03 (6-10mW), 1J04 (10-15mW, 14mW विशिष्ट के साथ), और एक अन्य 1J04 बिन (15-20mW)। विभिन्न फ्लक्स रेंज के लिए कोड पुन: उपयोग पर ध्यान दें, जिसके लिए संबंधित मूल्य तालिका पर सावधानीपूर्वक ध्यान देने की आवश्यकता है।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

प्रदान की गई विशेषता वक्र गैर-मानक परिस्थितियों में डिवाइस के व्यवहार के बारे में मूल्यवान अंतर्दृष्टि प्रदान करती हैं।

3.1 फॉरवर्ड वोल्टेज बनाम फॉरवर्ड करंट (IV वक्र)

यह वक्र वोल्टेज और करंट के बीच गैर-रैखिक संबंध दर्शाता है। यह ऑपरेटिंग पॉइंट निर्धारित करने और कॉन्स्टेंट-करंट ड्राइवर्स को डिजाइन करने के लिए आवश्यक है, जो एलईडी के लिए अनिवार्य हैं। यह वक्र तापमान के साथ शिफ्ट होगा; आम तौर पर, फॉरवर्ड वोल्टेज जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ घटता है।

3.2 फॉरवर्ड करंट बनाम सापेक्ष विकिरण शक्ति

यह वक्र ड्राइव करंट पर प्रकाश उत्पादन की निर्भरता को दर्शाता है। यह आम तौर पर उप-रैखिक होता है; दक्षता ड्रूप के कारण करंट को दोगुना करने से ऑप्टिकल आउटपुट दोगुना नहीं होता है, जो एलईडी में एक सामान्य घटना है, विशेष रूप से उच्च करंट और तापमान पर। इष्टतम दक्षता और जीवनकाल के लिए एलईडी को अनुशंसित टेस्ट करंट (150mA) पर या उससे नीचे चलाने की सलाह दी जाती है।

4. Mechanical & Package Information

4.1 आयाम और सहनशीलता

पैकेज का फुटप्रिंट 3.7mm x 3.7mm और ऊंचाई 3.45mm है। जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, सभी आयामी सहनशीलताएं ±0.2mm हैं। चित्र शीर्ष, पार्श्व और तल दृश्य प्रदान करते हैं, जो पीसीबी फुटप्रिंट डिजाइन और क्लीयरेंस जांच के लिए आवश्यक हैं।

4.2 पैड डिज़ाइन और पोलैरिटी पहचान

एक अनुशंसित सोल्डर पैड लेआउट प्रदान किया गया है (चित्र 1-5)। थर्मल/इलेक्ट्रिकल पैड के लिए पैड आयाम 3.20mm x 2.20mm हैं और द्वितीयक इलेक्ट्रिकल पैड के लिए 1.20mm x 1.20mm हैं। घटक के तल दृश्य पर ध्रुवता स्पष्ट रूप से चिह्नित है। सही अभिविन्यास महत्वपूर्ण है, क्योंकि अधिकतम रेटिंग (10V) से अधिक रिवर्स वोल्टेज लगाने से डिवाइस क्षतिग्रस्त हो सकती है।

5. Soldering & Assembly Guidelines

5.1 एसएमटी रीफ्लो सोल्डरिंग

यह घटक सभी मानक एसएमटी असेंबली प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त है। एक मानक लीड-फ्री रीफ्लो प्रोफाइल का तात्पर्य है, जिसका शिखर तापमान आमतौर पर 260°C से अधिक नहीं होता है। Moisture Sensitivity Level (MSL) लेवल 3 है। इसका मतलब है कि सोल्डर किए जाने से पहले डिवाइस को फैक्ट्री फ्लोर स्थितियों (≤30°C/60% RH) में 168 घंटे (7 दिन) तक उजागर किया जा सकता है। यदि यह समय पार हो जाता है, तो अवशोषित नमी को हटाने और रीफ्लो के दौरान "पॉपकॉर्निंग" (पैकेज क्रैकिंग) को रोकने के लिए IPC/JEDEC मानकों के अनुसार पुर्जों को बेक किया जाना चाहिए।

5.2 हैंडलिंग और स्टोरेज सावधानियाँ

• ESD सुरक्षा: यह डिवाइस 1000V के Human Body Model (HBM) इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के लिए रेटेड है, जिसकी उपज 90% से अधिक है। यह एक अपेक्षाकृत मामूली ESD रेटिंग है। हैंडलिंग एक ESD-संरक्षित क्षेत्र में ग्राउंडेड कलाई पट्टियों और प्रवाहकीय मैट का उपयोग करके की जानी चाहिए।
• भंडारण की स्थिति: भंडारण तापमान सीमा -20°C से +65°C तक है। इस सीमा के बाहर दीर्घकालिक भंडारण से बचना चाहिए।
• नमी अवरोध बैग: MSL-3 के अनुसार, घटकों को एक आर्द्रता संकेतक कार्ड के साथ एक नमी अवरोध बैग में भेजा जाता है। बैग को केवल एक नियंत्रित वातावरण में खोलना चाहिए, और बैग के बाहर रहने के समय पर नज़र रखी जानी चाहिए।

6. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी

उत्पाद स्वचालित पिक-एंड-प्लेस मशीनों के लिए टेप और रील पर आपूर्ति किया जाता है। विशिष्टता में कैरियर टेप और रील के आयाम शामिल हैं। ट्रेसबिलिटी सुनिश्चित करने के लिए रील के लिए लेबलिंग विशिष्टताएं भी प्रदान की गई हैं। प्रदान किया गया मॉडल नंबर (जैसे, RF-C37P6-UPH-AR) संभवतः पैकेज आकार, चिप प्रौद्योगिकी और संभवतः प्रदर्शन बिन के बारे में जानकारी को एन्कोड करता है, हालांकि सटीक नामकरण नियम अंश में विस्तृत नहीं है।

7. एप्लिकेशन डिज़ाइन विचार

7.1 ड्राइवर सर्किट डिजाइन

एक स्थिर-धारा ड्राइवर अनिवार्य है। ड्राइवर को आगे के वोल्टेज बिन रेंज (4.6V-7.6V) के पूरे हिस्से में आवश्यक धारा (जैसे, 150mA) की आपूर्ति करने में सक्षम होना चाहिए। यह विस्तृत रेंज ड्राइवर की दक्षता और वोल्टेज हेडरूम आवश्यकताओं पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है। बैटरी-चालित उपकरणों के लिए, उच्च V बिन में एलईडी के लिए पर्याप्त वोल्टेज उपलब्ध हो, यह सुनिश्चित करने के लिए एक बूस्ट कन्वर्टर आवश्यक हो सकता है।_F बिन।

7.2 थर्मल डिजाइन

थर्मल प्रतिरोध से गणना के अनुसार, जंक्शन तापमान का प्रबंधन सर्वोपरि है। पीसीबी को एलईडी के केंद्रीय पैड के नीचे एक थर्मल रिलीफ पैटर्न का उपयोग करना चाहिए, जो बड़े तांबे के तलों या बाहरी हीटसिंक से जुड़ा हो। पैड के नीचे थर्मल वाया आंतरिक या निचली परतों में गर्मी स्थानांतरित करने में मदद कर सकते हैं। उच्च परिवेश के तापमान वाले वातावरण या खराब वायु प्रवाह वाले अनुप्रयोगों में अधिकतम ड्राइव धारा को डीरेट करने की आवश्यकता हो सकती है।

7.3 ऑप्टिकल और सुरक्षा डिजाइन

यूवीसी विकिरण मानव त्वचा और आंखों के लिए हानिकारक है। अंतिम-उत्पाद डिज़ाइन में उपयोगकर्ता के संपर्क में आने से रोकने के लिए इंटरलॉक स्विच, शील्डिंग और चेतावनी लेबल जैसी सुरक्षा सुविधाएं शामिल होनी चाहिए। परावर्तक या लेंस डिजाइन करते समय 60-डिग्री के दृश्य कोण पर विचार किया जाना चाहिए ताकि यूवी प्रकाश को प्रभावी ढंग से लक्ष्य क्षेत्र पर निर्देशित किया जा सके। ऑप्टिकल पथ (लेंस, विंडो) में उपयोग की जाने वाली सामग्री यूवीसी तरंग दैर्ध्य के लिए पारदर्शी होनी चाहिए; पॉलीकार्बोनेट जैसे कई सामान्य प्लास्टिक उपयुक्त नहीं हैं।

8. Technical Comparison & Differentiation

पुराने यूवी प्रकाश स्रोतों जैसे पारा लैंप की तुलना में, यह एलईडी तत्काल चालू/बंद क्षमता, लंबा जीवनकाल (उचित हीटसिंकिंग के साथ), पारा जैसे खतरनाक पदार्थों का अभाव, कॉम्पैक्ट आकार और डिज़ाइन लचीलापन प्रदान करता है। यूवी एलईडी बाजार के भीतर, इस विशिष्ट भाग के प्रमुख अंतरकारक इसका पैकेज आकार (3.7x3.7mm एक सामान्य फुटप्रिंट है), 10-20mW रेंज में इसका विकिरण फ्लक्स आउटपुट और 260-270nm कीटाणुनाशक रेंज में इसकी विशिष्ट तरंगदैर्ध्य बिन होंगे। डिज़ाइनर अपने अनुप्रयोग के लिए प्रकाशीय शक्ति, दक्षता, लागत और आकार का इष्टतम संतुलन खोजने के लिए इन मापदंडों की विकल्पों से तुलना करेंगे।

9. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी मापदंडों के आधार पर)

9.1 फॉरवर्ड वोल्टेज रेंज इतनी विस्तृत (4.6V-7.6V) क्यों है?

यह अल्युमीनियम गैलियम नाइट्राइड (AlGaN) आधारित डीप-यूवी एलईडी की विशेषता है। एपिटैक्सियल विकास और चिप प्रसंस्करण में भिन्नताएं अर्धचालक प्रतिरोध और सक्रिय परतों की सटीक संरचना में अंतर पैदा करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप फॉरवर्ड वोल्टेज का एक वितरण होता है। बिनिंग यह सुनिश्चित करती है कि आपको अपने ऑर्डर के भीतर सुसंगत विद्युत व्यवहार वाले एलईडी प्राप्त हों।

9.2 क्या मैं इस LED को कॉन्स्टेंट वोल्टेज स्रोत से चला सकता हूँ?

नहीं। LED की चमक को धारा द्वारा नियंत्रित किया जाता है। एक स्थिर वोल्टेज स्रोत अनियंत्रित धारा प्रवाह का कारण बनेगा, जो डायोड की घातीय IV विशेषता और ऋणात्मक तापमान गुणांक के कारण अधिकतम रेटिंग से अधिक होकर LED को नष्ट कर सकता है। एक स्थिर-धारा ड्राइवर आवश्यक है।

9.3 जंक्शन तापमान रेटिंग केवल 60°C है। क्या यह UV LEDs के लिए सामान्य है?

हाँ, UVC LED की अधिकतम जंक्शन तापमान दृश्यमान प्रकाश LED की तुलना में कम होना आम बात है। उच्च-ऊर्जा फोटॉन और गहरी UV एमिटर में प्रयुक्त सामग्री उन्हें तापीय क्षति के प्रति अधिक संवेदनशील बनाती है। प्रदर्शन और विश्वसनीयता के लिए सूक्ष्म तापीय प्रबंधन अनिवार्य है।

10. व्यावहारिक डिज़ाइन केस स्टडी

परिदृश्य: एक कॉम्पैक्ट, बैटरी-संचालित सतह कीटाणुशोधन वैंड डिज़ाइन करना।

डिज़ाइन चरण:

1. पैरामीटर चयन: प्रभावशीलता के लिए एक उच्च विकिरण फ्लक्स बिन चुनें (जैसे, 15-20mW)। ड्राइवर डिज़ाइन को सरल बनाने के लिए एक मध्यम श्रेणी का V_F बिन चुनें (जैसे, B25, 5.8-6.0V)।
2. ड्राइवर डिज़ाइन: एक बूस्ट कन्वर्टर स्थिर-धारा ड्राइवर IC का उपयोग करें जो 3.7V Li-ion बैटरी इनपुट ले सके और चयनित V_F बिन को कवर करने के लिए कम से कम 6.5V तक एक स्थिर 150mA आउटपुट प्रदान कर सके।
3. थर्मल डिज़ाइन: एक छोटा मेटल कोर PCB (MCPCB) डिज़ाइन करें या एक व्यापक थर्मल पैड और कई वाया के साथ एक मानक FR4 बोर्ड का उपयोग करें जो हीटसिंक के रूप में कार्य करे। T_J < 60°C.
4. ऑप्टिकल/सुरक्षा डिज़ाइन: LED को एक UVC-पारदर्शी क्वार्ट्ज विंडो वाले आवास में बंद करें। एक प्रॉक्सिमिटी सेंसर या भौतिक गार्ड शामिल करें जिसे LED के चालू होने के लिए किसी सतह के संपर्क में होना चाहिए, ताकि आकस्मिक एक्सपोजर को रोका जा सके।

11. कार्य सिद्धांत

यह एक अर्धचालक प्रकाश स्रोत है। जब p-n जंक्शन पर एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल सक्रिय क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं। उनके पुनर्संयोजन से फोटॉन के रूप में ऊर्जा मुक्त होती है। इन फोटॉनों की विशिष्ट तरंगदैर्ध्य (UVC रेंज में) प्रयुक्त अर्धचालक सामग्री की बैंडगैप ऊर्जा द्वारा निर्धारित होती है, जो आमतौर पर कम तरंगदैर्ध्य के लिए उच्च एल्यूमीनियम सामग्री वाली एल्यूमीनियम गैलियम नाइट्राइड (AlGaN) होती है।

12. प्रौद्योगिकी रुझान

UV LED बाजार, विशेष रूप से UVC अनुप्रयोगों के लिए, वॉल-प्लग दक्षता (आउटपुट प्रकाश शक्ति / इनपुट विद्युत शक्ति) बढ़ाने पर केंद्रित है, जो ऐतिहासिक रूप से दृश्यमान LED की तुलना में कम रही है। एपिटैक्सियल विकास, प्रकाश निष्कर्षण तकनीकों और पैकेजिंग में सुधार लगातार उच्च आउटपुट शक्ति और लंबे जीवनकाल को बढ़ावा दे रहे हैं, साथ ही प्रति मिलीवाट लागत को कम कर रहे हैं। यह UV LED प्रौद्योगिकी के विस्तार को विशिष्ट अनुप्रयोगों से कीटाणुशोधन और संवेदन के लिए व्यापक उपभोक्ता और औद्योगिक बाजारों में सक्षम बनाता है।