UVC3535CZ0115 LED 데이터시트 - 3.5x3.5x1.0mm 세라믹 패키지 - 5.0-8.0V 순방향 전압 - 0.13W 출력 - 270-285nm 파장 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

UVC3535CZ0115 시리즈는 자외선 C(UVC) 응용 분야를 위해 특별히 설계된 고신뢰성 세라믹 기반 LED 솔루션을 대표합니다. 이 제품은 살균 효율이 가장 중요한 까다로운 환경에서도 일관된 성능을 제공하도록 설계되었습니다. 핵심 구조는 세라믹 기판을 활용하여 기존 플라스틱 패키지에 비해 우수한 열 관리를 제공하며, 이는 향상된 수명과 안정적인 광 출력으로 이어집니다. 이 시리즈는 소형이면서도 강력한 UVC 광원이 필요한 응용 분야에 적합하며, 작은 3.5mm x 3.5mm 크기와 견고한 전기적 및 광학적 특성을 결합하고 있습니다.

1.1 핵심 특징 및 장점

이 LED 시리즈의 특징은 전문가용 UV 시스템에 적합하도록 직접적으로 기여합니다. 고출력 UVC 출력은 효과적인 살균 작용을 가능하게 하는 주요 속성입니다. 세라믹 패키지 재료는 열 방산이 우수하여 접합 온도를 안전한 한계 내로 유지하는 데 도움을 주어 조기 광 출력 저하를 방지하는 중요한 장점입니다. 최대 2KV(HBM)의 통합 ESD 보호 기능은 취급 및 조립 중에 흔히 발생하는 정전기 방전으로부터 장치를 보호합니다. 넓은 150° 시야각은 광범위하고 균일한 조사 범위를 보장합니다. 또한, RoHS, REACH 및 할로겐 프리 표준을 준수하여 엄격한 환경 규정이 있는 글로벌 시장에 적합합니다.

1.2 목표 응용 분야

UVC3535CZ0115 시리즈의 주요 응용 분야는 UV 살균 및 소독입니다. 이는 정수 시스템, 공기 살균 장치, 의료 및 소비자용 표면 소독 장비, 소형 도구 또는 개인용품 살균 챔버 등을 포함하지만 이에 국한되지 않습니다. 270-285nm 파장 범위는 미생물의 DNA와 RNA를 손상시켜 비활성화하는 데 특히 효과적입니다.

2. 기술 사양 및 객관적 해석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 기술 매개변수에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공하며, 설계 엔지니어에게 그 중요성을 설명합니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이는 정상 작동 조건이 아닙니다.

• 최대 DC 순방향 전류 (I_F):100 mA. 이는 LED가 순간적으로 견딜 수 있는 절대 최대 전류입니다. 연속 작동은 일반적으로 권장 20mA와 같이 이 값보다 상당히 낮아야 합니다.
• 최대 ESD 저항 (V_B):2000 V (인체 모델). 이는 제조 과정 중 부품 취급에 중요한 정전기 방전에 대한 내장 보호 기능이 우수함을 나타냅니다.
• 최대 접합 온도 (T_J):100 °C. 반도체 칩 자체의 온도는 이 한계를 초과해서는 안 됩니다. T_Jmax를 초과하면 수명이 급격히 감소하고 즉시 고장을 일으킬 수 있습니다.
• 열 저항 (R_th):20 °C/W. 이 매개변수는 칩(접합부)에서 납땜 패드 또는 케이스로 열이 얼마나 효과적으로 전달되는지를 정량화합니다. 값이 낮을수록 좋습니다. 20°C/W의 경우, 소산되는 전력 1와트당 접합 온도는 패드 온도보다 20°C 상승합니다.
• 작동 및 저장 온도:-40°C ~ +85°C (작동), -40°C ~ +100°C (저장). 이 범위는 장치가 다양한 환경 조건에서 작동 및 저장될 수 있도록 보장합니다.

2.2 광도 및 전기적 특성

주문 코드 표는 일반적인 테스트 조건에서의 주요 성능 지표를 제공합니다.

• 복사 플럭스:최소 1mW, 일반 2mW, 최대 2.5mW. 이는 밀리와트 단위로 측정된 UVC 스펙트럼의 총 광 출력입니다. 시각적 밝기가 아닌 살균 효과를 측정하는 중요한 매개변수입니다.
• 피크 파장:270-285 nm. 이는 LED가 가장 많은 광 출력을 방출하는 파장입니다. 살균 효과는 약 265nm에서 최고점에 도달하므로 이 범위는 매우 효과적입니다.
• 순방향 전압 (V_F):I_F=20mA에서 5.0-8.0V. 이는 LED에 비해 상대적으로 높은 값으로, UVC 반도체 기술의 특징입니다. 설계자는 구동 회로가 이 전압 범위를 제공할 수 있는지 확인해야 합니다.
• 순방향 전류 (I_F):20mA. 이는 지정된 복사 플럭스와 수명을 얻기 위한 권장 구동 전류입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

대량 생산의 일관성을 보장하기 위해 LED는 성능 빈으로 분류됩니다. UVC3535CZ0115는 세 가지 독립적인 빈닝 기준을 사용합니다.

3.1 복사 플럭스 빈닝

LED는 최소 복사 플럭스 출력에 따라 Q0A (1-1.5mW), Q0B (1.5-2mW), Q0C (2-2.5mW) 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 필요한 최소 광 출력을 충족하는 빈을 선택하여 비용을 최적화할 수 있습니다.

3.2 피크 파장 빈닝

파장은 U27A (270-275nm), U27B (275-280nm), U28 (280-285nm)의 세 가지 범위로 빈닝됩니다. 최대 살균 효율을 위해 특정 파장에 민감한 응용 분야의 경우 적절한 빈을 지정하는 것이 중요합니다.

3.3 순방향 전압 빈닝

전압은 5.0V에서 8.0V까지 0.5V 단위로 빈닝됩니다(예: 5.0-5.5V의 경우 5055, 7.5-8.0V의 경우 7580). 이는 정전류 드라이버 설계에 매우 중요합니다. V_F범위를 알면 드라이버의 필요한 컴플라이언스 전압을 지정하는 데 도움이 되어 효율성과 부품 선택에 영향을 미칩니다.

4. 성능 곡선 분석

일반적인 특성 곡선은 다양한 조건에서 LED가 어떻게 동작하는지에 대한 통찰력을 제공합니다.

4.1 스펙트럼 및 광 출력

스펙트럼 곡선은 270-285nm 범위에서 피크를 보이며, 일반적인 반치폭(FWHM)은 약 10-15nm로 UVC LED의 표준입니다. 상대 복사 플럭스 대 순방향 전류 곡선은 비선형적입니다. 출력은 전류와 함께 증가하지만 완벽하게 비례하지 않을 수 있으며, 권장 전류 이상으로 구동하면 수익 체감과 과도한 열이 발생합니다.

4.2 전기적 및 열적 동작

순방향 전류 대 순방향 전압(I-V) 곡선은 다이오드의 전형적인 지수 관계를 보여줍니다. 순방향 전압은 전류와 함께 증가합니다. 피크 파장은 전류 증가에 따라 최소한의 이동을 보여 좋은 스펙트럼 안정성을 나타냅니다. 디레이팅 곡선은 매우 중요합니다. 이는 주변 온도가 증가함에 따라 접합 온도가 100°C를 초과하지 않도록 최대 허용 순방향 전류를 줄여야 함을 보여줍니다. 예를 들어, 주변 온도 85°C에서는 최대 전류가 25°C에서보다 상당히 낮습니다.

4.3 열 성능

상대 복사 플럭스 대 주변 온도 곡선은 열이 출력에 미치는 부정적인 영향을 보여줍니다. 온도가 상승하면 복사 플럭스가 감소합니다. 이 열 소광 효과는 최적의 성능을 유지하기 위해 효과적인 PCB 열 설계 및 방열판의 중요성을 강조합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 기계적 치수

LED는 3.5mm x 3.5mm의 소형 크기와 1.0mm(허용 오차 ±0.2mm)의 높이를 가집니다. 기술 도면은 정확한 패드 레이아웃과 치수를 지정합니다. 패드 1은 애노드(+), 패드 2는 캐소드(-), 패드 3은 전용 열 패드입니다. 열 패드는 세라믹 본체에서 PCB로 열을 전달하는 데 필수적입니다. PCB의 권장 랜드 패턴은 적절한 납땜과 열 전도를 보장하기 위해 이 패드 구성과 밀접하게 일치해야 합니다.

5.2 방사 패턴

극좌표도는 150° 시야각(2θ_1/2)을 가진 전형적인 램버시안 방사 패턴을 보여줍니다. 강도는 0°(발광 표면에 수직)에서 가장 높고 가장자리로 갈수록 감소합니다. 이 넓은 각도는 집속된 빔보다는 영역 커버리지가 필요한 응용 분야에 유리합니다.

6. 납땜 및 조립 지침

6.1 리플로우 납땜 공정

UVC3535CZ0115는 표준 표면 실장 기술(SMT) 공정을 위해 설계되었습니다. 데이터시트는 세라믹 패키지와 내부 본딩에 과도한 열 응력을 피하기 위해 리플로우 납땜을 두 번 이상 수행하지 않도록 권장합니다. 피크 온도가 일반적으로 260°C 이하인 표준 무연 리플로우 프로파일이 적용 가능하지만, 특정 프로파일은 확인해야 합니다. 가열 중 LED에 가해지는 응력(예: 보드 휨)은 피해야 합니다. 납땜 후에는 솔더 조인트에 기계적 응력을 방지하기 위해 PCB 휨을 최소화해야 합니다.

6.2 저장 및 취급

부품은 수분 흡수를 방지하기 위해 건조제가 포함된 방습 배리어 백에 포장되어 있으며, 이는 리플로우 중 "팝콘 현상"을 일으킬 수 있습니다. 밀봉된 백이 개봉되면, 지정된 시간 내(일반적으로 공장 조건에서 168시간)에 부품을 사용하거나 리플로우 전 표준 IPC/JEDEC 지침에 따라 베이킹해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 포장

LED는 엠보싱된 캐리어 테이프에 공급되어 7인치 또는 13인치 릴에 감겨 있습니다. 표준 포장 수량은 릴당 1000개입니다. 테이프 치수(포켓 크기, 피치)는 표준 SMT 픽 앤 플레이스 장비와 호환되도록 지정됩니다.

7.2 제품 명명법 (주문 코드)

전체 주문 코드(예: UVC3535CZ0115-HUC7085001X80020-1T)는 모든 주요 사양을 인코딩하는 구조화된 문자열입니다:

UVC: 제품 유형.

3535: 패키지 크기.

C: 세라믹 재료.

Z: ESD 보호용 제너 다이오드 포함.

01: 1 LED 칩.

15: 150° 시야각.

H: 수평 칩 구조.

UC: UVC 색상.

7085: 파장 빈 코드 (270-285nm).

001: 복사 플럭스 빈 코드 (1mW 최소).

X80: 순방향 전압 빈 코드 (5.0-8.0V).

020: 순방향 전류 (20mA).

1: 포장 수량 코드 (1K 개).

T: 테이프 포장.

8. 응용 제안 및 설계 고려 사항

8.1 드라이버 회로 설계

이 LED를 구동하려면 정전류 드라이버가 필수입니다. 높은 순방향 전압(5-8V)과 낮은 전류(20mA)를 고려하여 드라이버를 신중하게 선택해야 합니다. 선형 정전류 레귤레이터 또는 스위칭 LED 드라이버를 사용할 수 있으며, 출력 컴플라이언스 전압이 선택한 빈의 최대 V_F를 초과하는지 확인해야 합니다. PCB의 열 관리는 필수입니다. 충분한 구리 두께와 면적을 가진 PCB를 사용하고, 열 패드를 여러 열 비아를 통해 대형 접지면에 연결하며, 전체 시스템의 공기 흐름 또는 방열판을 고려하십시오.

8.2 안전 및 수명 고려 사항

UVC 방사선은 눈과 피부에 유해합니다. 최종 제품 설계는 사용자 노출을 방지하기 위해 인터록 스위치, 차폐 및 경고 라벨과 같은 안전 기능을 포함해야 합니다. UVC LED의 수명은 일반적으로 복사 플럭스가 초기 값의 특정 비율(예: 70% 또는 50%)로 저하될 때까지의 시간으로 정의됩니다. 권장 전류 이하로 구동하고 우수한 열 설계를 통해 낮은 접합 온도를 유지하는 것이 작동 수명을 극대화하는 주요 요소입니다.

9. 기술 비교 및 차별화

UVC3535CZ0115는 세라믹 패키지를 통해 차별화되며, 이는 가시광 LED에 일반적으로 사용되는 플라스틱 SMD 패키지에 비해 우수한 열 성능과 신뢰성을 제공합니다. ESD 보호를 위한 통합 제너 다이오드는 견고성을 더합니다. 150° 시야각은 더 집속된 빔을 가질 수 있는 일부 경쟁 UVC LED보다 넓습니다. 상세한 3차원 빈닝(플럭스, 파장, 전압)은 설계자에게 최종 제품의 성능 매개변수를 정밀하게 제어할 수 있도록 합니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 이 LED의 일반적인 수명은 얼마입니까?

A: 수명은 구동 전류와 작동 온도에 크게 의존합니다. 권장 20mA로 작동하고 접합 온도를 낮게 유지할 때(예: 85°C 미만), L70(초기 플럭스의 70%)까지 10,000시간 이상의 수명을 기대할 수 있습니다. 디레이팅 곡선 및 열 관리 지침을 참조하십시오.

Q: 이 LED를 정전압 소스로 구동할 수 있습니까?

A: 아니요. LED는 전류 구동 장치입니다. 정전압 소스는 전류를 조절하지 않아 열 폭주와 빠른 고장으로 이어집니다. 항상 적절한 정전류 드라이버를 사용하십시오.

Q: 내 응용 분야에 맞는 빈을 어떻게 선택합니까?

A: 필요한 최소 광 출력을 기반으로 복사 플럭스 빈(Q0A/B/C)을 선택하십시오. 응용 분야가 특정 하위 범위에 최적화된 경우 파장 빈(U27A/B, U28)을 선택하십시오. 전압 빈(5055...7580)은 드라이버 설계에 중요합니다. 선택한 빈의 최악의 경우(가장 높은) 전압을 기준으로 설계할 수 있습니다.

Q: 렌즈가 필요합니까?

A: 영역 커버리지가 필요한 대부분의 살균 응용 분야에서는 내장된 150° 패턴으로 충분합니다. 집속 빔 응용 분야의 경우 외부 석영 또는 특수 UVC 투과 렌즈를 사용할 수 있습니다. 표준 아크릴 또는 폴리카보네이트 렌즈는 UVC 빛을 차단합니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: 휴대용 정수기 설계

설계자가 배터리 구동 UV 물병을 만들고 있습니다. 그들은 소형 크기와 출력력 때문에 UVC3535CZ0115를 선택합니다. 작은 물 부피에 충분한 선량을 보장하기 위해 Q0C 플럭스 빈(2-2.5mW)을 선택합니다. 열 패드에 연결된 대형 구리 영역을 가진 PCB를 설계합니다. 3.7V 리튬 이온 배터리에서 20mA를 제공하고 출력 전압 능력이 8V를 초과하는 부스트 컨버터 정전류 드라이버를 선택합니다. LED는 물 흐름 경로 내의 석영 슬리브 안에 배치됩니다. 안전 인터록은 병이 밀봉되었을 때만 LED가 작동하도록 보장합니다.

12. 원리 소개

UVC LED는 반도체 재료, 특히 알루미늄 갈륨 나이트라이드(AlGaN) 합금의 전기발광 원리에 따라 작동합니다. 순방향 전압이 가해지면 전자와 정공이 반도체의 활성 영역에서 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 이 광자의 파장은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 약 270nm의 UVC 방출을 위해서는 AlGaN 층에 높은 알루미늄 함량이 필요합니다. 세라믹 패키지는 견고하고 열 전도성이 좋으며 밀폐된 외피 역할을 하여 민감한 반도체 칩을 환경 요인으로부터 보호하고 열을 효율적으로 제거합니다.

13. 개발 동향

UVC LED 시장은 무화학 소독에 대한 글로벌 수요에 의해 주도됩니다. 주요 동향은 전기 입력당 광 출력인 벽 플러그 효율을 증가시켜 에너지 소비와 열 발생을 줄이는 것을 포함합니다. 광 출력 밀리와트당 비용을 낮추기 위한 지속적인 개발이 진행 중입니다. 연구는 또한 장치 수명과 신뢰성을 향상시키는 데 초점을 맞추고 있습니다. 더욱이, 더 짧은 파장(예: 222nm Far-UVC)의 LED 개발은 점유 공간에 대해 잠재적으로 더 안전한 소독을 약속하는 활발한 연구 분야입니다. 드라이버 온 보드 모듈과 같은 시스템 수준 통합도 최종 제품 설계를 단순화하기 위해 더욱 일반화되고 있습니다.