ELUC3535NUB UVC LED डेटाशीट - 3.5x3.5x1.3mm - 5.0-7.5V - 0.13W - 270-285nm - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

ELUC3535NUB श्रृंखला अल्ट्रावायलेट सी (UVC) अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से इंजीनियर एक उच्च-विश्वसनीयता, सिरेमिक-आधारित एलईडी समाधान का प्रतिनिधित्व करती है। यह उत्पाद उन चुनौतीपूर्ण वातावरणों में सुसंगत प्रदर्शन प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जहां जीवाणुनाशक प्रभावकारिता सर्वोपरि है। इसकी मूल संरचना एक सिरेमिक सब्सट्रेट का लाभ उठाती है, जो पारंपरिक प्लास्टिक पैकेजों की तुलना में उत्कृष्ट थर्मल प्रबंधन प्रदान करती है, जो UVC अनुप्रयोगों में एलईडी जीवनकाल और आउटपुट स्थिरता बनाए रखने के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है।

इस घटक का प्राथमिक लक्ष्य बाजार कीटाणुशोधन और नस्ट्रीकरण क्षेत्र है। इसमें जल शोधन प्रणालियों, वायु स्वच्छीकरण उपकरणों, सतह कीटाणुशोधन उपकरणों और चिकित्सा उपकरण नस्ट्रीकरण जैसे अनुप्रयोग शामिल हैं। उत्पाद का डिज़ाइन इन उपयोगों के लिए आवश्यक कारकों को प्राथमिकता देता है: जीवाणुनाशक सीमा में प्रकाशीय शक्ति, दीर्घायु के लिए मजबूत निर्माण, और मानक सतह-माउंट प्रौद्योगिकी (SMT) असेंबली प्रक्रियाओं के साथ संगतता।

2. तकनीकी पैरामीटर गहन अध्ययन

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

डिवाइस की अधिकतम डीसी फॉरवर्ड करंट (I_F) रेटिंग 100 mA है। हालांकि, ऑर्डरिंग जानकारी में निर्दिष्ट विशिष्ट ऑपरेटिंग स्थिति 20 mA है। सेमीकंडक्टर जंक्शन के दीर्घकालिक विश्वसनीयता सुनिश्चित करने और त्वरित क्षरण को रोकने के लिए यह डीरेटिंग महत्वपूर्ण है। अधिकतम जंक्शन तापमान (T_J) 100°C है, जिसमें जंक्शन से परिवेश तक का थर्मल प्रतिरोध (R_th) 65 °C/W है। यह थर्मल प्रतिरोध मान हीटसिंक डिजाइन के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है; जंक्शन तापमान से अधिक होने पर विनाशकारी विफलता या विकिरण फ्लक्स आउटपुट में महत्वपूर्ण कमी आ सकती है।

डिवाइस 2 kV (ह्यूमन बॉडी मॉडल) तक ESD सुरक्षा प्रदान करता है, जो अधिकांश विनिर्माण वातावरण में हैंडलिंग के लिए सुरक्षा का एक मानक स्तर है। ऑपरेटिंग तापमान रेंज -30°C से +85°C तक है, और भंडारण तापमान रेंज -40°C से +100°C तक है, जो विभिन्न प्रकार के वैश्विक जलवायु और भंडारण स्थितियों के लिए उपयुक्तता सुनिश्चित करती है।

2.2 फोटोमेट्रिक और इलेक्ट्रिकल विशेषताएँ

प्राथमिक फोटोमेट्रिक आउटपुट को रेडिएंट फ्लक्स (mW) में मापा जाता है, ल्यूमिनस फ्लक्स (lm) में नहीं, क्योंकि यह एक गैर-दृश्यमान UV एमिटर है। नाममात्र 20 mA ड्राइव करंट पर विशिष्ट रेडिएंट फ्लक्स 2 mW है, जिसमें सूचीबद्ध ऑर्डर कोड के लिए न्यूनतम गारंटीकृत मूल्य 1 mW और अधिकतम 2.5 mW है। पीक वेवलेंथ 270 nm से 285 nm की सीमा के भीतर आती है, जो सूक्ष्मजीवों के DNA/RNA को नुकसान पहुंचाने वाली जर्मीसाइडल क्रिया के लिए सबसे प्रभावी बैंड के भीतर है।

विद्युत रूप से, 20 mA पर अग्र वोल्टेज (V_F) 5.0 V से 7.5 V तक होता है। यह अपेक्षाकृत उच्च अग्र वोल्टेज गहरे पराबैंगनी एलईडी की विशेषता है। विशिष्ट देखने का कोण 120° है, जिसे वह कोण परिभाषित किया गया है जहां तीव्रता शिखर मान (2θ_1/2) की आधी होती है।

3. बिनिंग सिस्टम स्पष्टीकरण

उत्पाद को एप्लिकेशन-विशिष्ट स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए एक विस्तृत बिनिंग सिस्टम के अनुसार वर्गीकृत किया गया है। यह सिस्टम तीन प्रमुख मापदंडों को कवर करता है: रेडिएंट फ्लक्स, पीक वेवलेंथ और फॉरवर्ड वोल्टेज।

3.1 रेडिएंट फ्लक्स बिन्स

Radiant flux ko teen shreniyon mein vibhajit kiya gaya hai: Q0A (1.0-1.5 mW), Q0B (1.5-2.0 mW), aur Q0C (2.0-2.5 mW). Isse designers apne system ke liye aavashyak optical power output ke aadhar par LEDs ka chayan kar sakte hain, jo ki samany minimum/maximum specs ki tulna mein adhik kathor tolerances pradan karta hai.

3.2 Peak Wavelength Bins

UVC प्रभावकारिता के लिए शिखर तरंगदैर्ध्य अत्यंत महत्वपूर्ण है। बिन इस प्रकार हैं: U27A (270-275 nm), U27B (275-280 nm), और U28 (280-285 nm)। विभिन्न रोगजनकों की UVC स्पेक्ट्रम के भीतर संवेदनशीलता का शिखर भिन्न होता है, इसलिए यह बिनिंग अनुकूलित सिस्टम डिजाइन की अनुमति देती है।

3.3 Forward Voltage Bins

फॉरवर्ड वोल्टेज को 5.0V से 7.5V तक 0.5V के वेतन वृद्धि में बिन किया गया है (उदाहरण के लिए, 5.0-5.5V के लिए 5055, 5.5-6.0V के लिए 5560, आदि)। सुसंगत V_F एक सरणी के भीतर ड्राइवर डिजाइन को सरल बनाता है, यह सुनिश्चित करता है कि जब कई एलईडी समानांतर में जुड़े होते हैं तो समान वर्तमान वितरण हो।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

4.1 स्पेक्ट्रम

स्पेक्ट्रल वितरण वक्र एक संकीर्ण उत्सर्जन शिखर दिखाता है जो निर्दिष्ट तरंगदैर्ध्य (जैसे, ~275nm) के आसपास केंद्रित है, जिसमें UVC बैंड के बाहर न्यूनतम उत्सर्जन होता है। यह स्पेक्ट्रल शुद्धता लाभप्रद है क्योंकि यह सुनिश्चित करती है कि ऊर्जा जीवाणुनाशक सीमा में केंद्रित रहे।

4.2 Relative Radiant Flux vs. Forward Current

वक्र एक उप-रैखिक संबंध प्रदर्शित करता है। हालांकि आउटपुट धारा के साथ बढ़ता है, उच्च धाराओं पर बढ़ते जंक्शन तापमान और अन्य गैर-आदर्श प्रभावों के कारण दक्षता (mW/mA) घट जाती है। यह तापीय प्रबंधन और अनुशंसित स्थितियों के भीतर संचालन के महत्व को रेखांकित करता है।

4.3 Forward Current vs. Forward Voltage

I-V वक्र एक डायोड की विशिष्ट घातांकीय संबंध दिखाता है। 20mA पर निर्दिष्ट V_F रेंज स्पष्ट रूप से इंगित की गई है। स्थिर-धारा ड्राइवर को डिजाइन करने के लिए यह वक्र आवश्यक है, क्योंकि वोल्टेज में एक छोटा सा परिवर्तन करंट में एक बड़ा परिवर्तन ला सकता है।

4.4 Relative Radiant Flux vs. Ambient Temperature

यह वक्र एलईडी के आउटपुट के नकारात्मक तापमान गुणांक को दर्शाता है। जैसे-जैसे परिवेश (और परिणामस्वरूप जंक्शन) का तापमान बढ़ता है, विकिरण फ्लक्स कम हो जाता है। संपूर्ण ऑपरेटिंग तापमान सीमा पर सुसंगत कीटाणुशोधन प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए सिस्टम डिज़ाइन में इस थर्मल ड्रूप को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

4.5 Derating Curve

डिरेटिंग कर्व विश्वसनीय संचालन के लिए सबसे महत्वपूर्ण ग्राफ है। यह परिवेश के तापमान के एक फलन के रूप में अधिकतम अनुमेय फॉरवर्ड करंट को परिभाषित करता है। अधिकतम जंक्शन तापमान को पार करने से रोकने के लिए, परिवेश के तापमान में वृद्धि के साथ ड्राइव करंट को कम किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, 85°C के परिवेश तापमान पर, अधिकतम अनुमेय करंट 100mA के पूर्ण अधिकतम रेटिंग से काफी कम होता है।

5. Mechanical and Packaging Information

5.1 Mechanical Dimensions

पैकेज का फुटप्रिंट 3.5 mm x 3.5 mm है और इसकी ऊंचाई 1.3 mm है। आयामीय चित्र में एनोड (पैड 2), कैथोड (पैड 1), और केंद्रीय थर्मल पैड (पैड 3) के स्थान को निर्दिष्ट किया गया है। प्रभावी हीट सिंकिंग के लिए थर्मल पैड आवश्यक है; इसे PCB पर एक तापीय चालक पैड पर ठीक से सोल्डर किया जाना चाहिए, जो आंतरिक ग्राउंड प्लेन या एक बाहरी हीटसिंक से जुड़ा होना चाहिए।

5.2 Emitter Tape and Reel Packaging

एलईडी को उभरे हुए कैरियर टेप पर आपूर्ति की जाती है, जो 1000 टुकड़ों वाली रीलों पर लपेटी जाती हैं। टेप के आयाम और रील विनिर्देश (जैसे, 180mm रील व्यास) स्वचालित पिक-एंड-प्लेस मशीनों के साथ संगतता सुनिश्चित करने के लिए प्रदान किए जाते हैं। घटकों को आगे नमी-रोधी एल्यूमीनियम बैग के भीतर पैक किया जाता है, जिसमें सिलिका जेल होता है, ताकि भंडारण के दौरान नमी अवशोषण को रोका जा सके। यह सिरेमिक पैकेजों के लिए रीफ्लो सोल्डरिंग के दौरान "पॉपकॉर्निंग" से बचने के लिए महत्वपूर्ण है।

6. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

ELUC3535NUB मानक SMT रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त है। मुख्य सिफारिशों में शामिल हैं: घटक की थर्मल सीमाओं के अनुकूल एक लीड-फ्री रीफ्लो प्रोफाइल का उपयोग करना, हीटिंग और कूलिंग के दौरान LED पर यांत्रिक तनाव से बचना, और रीफ्लो चक्रों की संख्या को अधिकतम दो तक सीमित रखना। सोल्डरिंग के बाद, PCB को नहीं मोड़ना चाहिए, क्योंकि इससे सोल्डर जोड़ों और सिरेमिक बॉडी पर यांत्रिक तनाव उत्पन्न हो सकता है, जिससे संभावित रूप से दरार या विफलता हो सकती है।

7. अनुप्रयोग सुझाव और डिजाइन विचार

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• स्थैतिक वायु कीटाणुशोधन: HVAC सिस्टम या एयर प्यूरीफायर में उपयोग किया जाता है, जहां UVC प्रकाश एक चैम्बर को विकिरित करता है जिससे होकर हवा गुजरती है।
• सतह कीटाणुशोधन: मोबाइल फोन, उपकरण या काउंटरटॉप्स को स्वच्छ करने वाले उपकरणों में एकीकृत।
• जल नस्संक्रमण: पॉइंट-ऑफ-यूज़ जल शुद्धिकरण यंत्रों में उपयोग किया जाता है, जहाँ पानी UVC-पारदर्शी क्वार्ट्ज स्लीव से होकर बहता है जिसमें LED होता है।

7.2 Critical Design Considerations

• Thermal Management: यह सबसे महत्वपूर्ण कारक है। थर्मल पैड के नीचे थर्मल वाया वाला PCB उपयोग करें जो बड़े कॉपर पोर्स या बाहरी हीटसिंक से जुड़ा हो। जंक्शन तापमान की निगरानी करें।
• ड्राइव करंट: लंबी उम्र के लिए अनुशंसित 20mA या उससे कम पर संचालित करें। निरंतर-वोल्टेज स्रोत नहीं, बल्कि एक निरंतर-करंट ड्राइवर का उपयोग करें।
• ऑप्टिकल मटेरियल्स: आउटपुट विंडो क्वार्ट्ज ग्लास की है। सुनिश्चित करें कि कोई भी द्वितीयक ऑप्टिक्स या सुरक्षात्मक कवर यूवीसी-संचारण सामग्री (जैसे फ्यूज्ड सिलिका, कुछ विशेष प्लास्टिक) से बने हों। मानक ग्लास और अधिकांश प्लास्टिक यूवीसी विकिरण को अवशोषित करते हैं।
• सुरक्षा: यूवीसी विकिरण आंखों और त्वचा के लिए हानिकारक है। संचालन के दौरान यूवी प्रकाश के किसी भी रिसाव को रोकने के लिए आवरण आवश्यक हैं। यदि उपयोग के दौरान आवरण खोले जा सकते हैं तो इंटरलॉक स्विच शामिल करें।

8. Technical Comparison and Differentiation

ELUC3535NUB के प्रमुख विभेदक इसका सिरेमिक पैकेज (AIN - Aluminum Nitride) और क्वार्ट्ज ग्लास लेंस हैं। सिरेमिक पैकेज प्लास्टिक (जैसे, PPA, PCT) की तुलना में काफी बेहतर थर्मल चालकता प्रदान करता है, जिससे समान ड्राइव करंट पर कम ऑपरेटिंग जंक्शन तापमान होता है, जो सीधे लंबे जीवनकाल और अधिक स्थिर आउटपुट में तब्दील होता है। क्वार्ट्ज ग्लास लेंस सिलिकॉन या एपॉक्सी लेंस की तुलना में श्रेष्ठ यूवी ट्रांसमिशन और डार्कनिंग (सोलराइजेशन) प्रतिरोध प्रदान करता है, जो लंबे समय तक UVC एक्सपोजर के तहत खराब हो सकते हैं।

9. Frequently Asked Questions (Based on Technical Parameters)

Q: क्या मैं इस LED को उच्च आउटपुट के लिए 100mA पर चला सकता हूँ?
A: नहीं। 100mA रेटिंग एक Absolute Maximum Rating है, एक ऑपरेटिंग कंडीशन नहीं। सामान्य 20mA ड्राइव करंट से अधिक करने पर जंक्शन तापमान में भारी वृद्धि होगी, जिससे आउटपुट में तेजी से गिरावट और संभावित डिवाइस विफलता हो सकती है। हमेशा derating curve का पालन करें।

Q: फॉरवर्ड वोल्टेज इतना अधिक और परिवर्तनशील (5.0-7.5V) क्यों है?
A> The high bandgap energy required to emit UVC photons results in a higher forward voltage. The variation is inherent to semiconductor manufacturing processes, which is why the binning system is provided. Design your driver circuit to accommodate the full voltage range of your selected bin.

Q: मैं 1mW के "न्यूनतम विकिरण फ्लक्स" की व्याख्या कैसे करूं?
A> This is the guaranteed lower limit for the specific order code. The typical value is 2mW, and most devices will perform near this. The binning system (Q0A/B/C) allows you to purchase parts with a tighter, guaranteed minimum within that overall range.

10. Practical Design Case Study

परिदृश्य: एक कॉम्पैक्ट USB-संचालित सतह सैनिटाइज़र वैंड डिज़ाइन करना।
डिज़ाइन चरण:
1. पावर बजट: USB पोर्ट 5V, ~500mA अधिकतम प्रदान करता है। LED V_F (5-7.5V) स्रोत से अधिक है। एक बूस्ट कन्वर्टर कॉन्स्टेंट-करंट ड्राइवर की आवश्यकता है।
2. थर्मल डिज़ाइन: वैंड हाउसिंग छोटा है। उच्च-थर्मल-चालकता वाली मेटल कोर पीसीबी (एमसीपीसीबी) का चयन करें। एलईडी के थर्मल पैड को सीधे एमसीपीसीबी पर सोल्डर करें। एमसीपीसीबी का धातु आधार प्राथमिक हीटसिंक और वैंड बॉडी का हिस्सा के रूप में कार्य करता है।
3. ऑप्टिकल डिज़ाइन: 120° बीम को लक्ष्य सतह की ओर निर्देशित करने के लिए एक उथला रिफ्लेक्टर उपयोग करें। सुनिश्चित करें कि रिफ्लेक्टर सामग्री UVC-स्टेबल हो (जैसे, सुरक्षात्मक कोटिंग वाली एल्यूमीनियम)।
4. सुरक्षा: एक शटर डिज़ाइन करें जो केवल तब खुले जब वैंड को किसी सतह के विरुद्ध दबाया जाए, जिससे यूवीसी रिसाव अवरुद्ध हो। प्रति सक्रियण एक्सपोज़र अवधि को सीमित करने के लिए एक टाइमर सर्किट शामिल करें।
5. घटक चयन: यदि कई एलईडी का उपयोग कर रहे हैं, तो ड्राइवर डिजाइन को सरल बनाने के लिए एक ही फॉरवर्ड वोल्टेज बिन (जैसे, 5055) से एलईडी चुनें। वांछित खुराक और उपचार समय के आधार पर उपयुक्त रेडिएंट फ्लक्स बिन का चयन करें।

11. कार्य सिद्धांत

यूवीसी एलईडी अर्धचालक उपकरण हैं जो इलेक्ट्रोलुमिनेसेंस के माध्यम से पराबैंगनी स्पेक्ट्रम (विशेष रूप से यूवीसी के लिए 200-280nm) में फोटॉन उत्सर्जित करते हैं। जब p-n जंक्शन पर एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल सक्रिय क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं। उनके पुनर्संयोजन से ऊर्जा फोटॉन के रूप में मुक्त होती है। इन फोटॉनों की तरंगदैर्ध्य सक्रिय क्षेत्र में उपयोग की जाने वाली अर्धचालक सामग्री (आमतौर पर एल्यूमीनियम गैलियम नाइट्राइड - AlGaN) की बैंडगैप ऊर्जा द्वारा निर्धारित होती है। एक संकीर्ण बैंडगैप लंबी तरंगदैर्ध्य (दृश्य/अवरक्त) का कारण बनती है, जबकि यूवीसी उत्सर्जन के लिए आवश्यक बहुत चौड़ी बैंडगैप AlGaN परतों में उच्च एल्यूमीनियम सामग्री के साथ प्राप्त की जाती है।

12. Technology Trends

UVC LED बाजार पारा-मुक्त, तत्काल चालू होने वाले, कॉम्पैक्ट और मजबूत कीटाणुशोधन समाधानों की मांग से प्रेरित है। प्रमुख रुझानों में शामिल हैं:
Increasing Wall-Plug Efficiency (WPE): अनुसंधान आंतरिक क्वांटम दक्षता (IQE) और प्रकाश निष्कर्षण दक्षता (LEE) में सुधार पर केंद्रित है ताकि अधिक विद्युत इनपुट को UVC प्रकाशिक आउटपुट में परिवर्तित किया जा सके, जिससे बिजली की खपत और ऊष्मा उत्पादन कम हो।
उच्च आउटपुट पावर: मल्टी-चिप पैकेजों का विकास और बेहतर एपिटैक्सियल प्रक्रियाएं प्रति डिवाइस विकिरण फ्लक्स को लगातार बढ़ा रही हैं, जिससे बड़ी मात्रा के उपचार या एक्सपोजर समय को कम करना संभव हो रहा है।
लंबी आयु: पैकेजिंग सामग्री (जैसे यहाँ प्रयुक्त सिरेमिक और क्वार्ट्ज), डाई अटैच तकनीकों और सेमीकंडक्टर विश्वसनीयता में सुधार UVC एलईडी के परिचालन जीवनकाल (L70/B50) को बढ़ा रहे हैं, जिससे वे निरंतर-संचालन अनुप्रयोगों के लिए अधिक व्यवहार्य हो रहे हैं।
लागत में कमी: निर्माण मात्रा बढ़ने और प्रक्रियाओं के परिपक्व होने के साथ, UVC आउटपुट की प्रति मिलीवाट लागत कम हो रही है, जिससे संकीर्ण बाजारों से परे संभावित अनुप्रयोगों की सीमा विस्तृत हो रही है।