LTPL-C034UVD375 UV LED 데이터시트 - 3.7x3.7x1.6mm - 전압 3.7V - 전력 2W - 피크 파장 375nm - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 제품은 주로 UV 경화 공정 및 기타 일반적인 UV 응용 분야를 위해 설계된 고효율 자외선 발광 다이오드입니다. 이는 LED 기술에 내재된 긴 수명과 신뢰성을 경쟁력 있는 밝기 수준과 결합하여 기존 UV 광원을 대체하는 것을 목표로 하는 고체 조명 솔루션입니다. 이를 통해 더 큰 설계 유연성을 제공하며 UV 조명이 필요한 응용 분야에서 새로운 기회를 열어줍니다.

1.1 주요 특징 및 장점

본 장치는 기존 UV 광원에 비해 몇 가지 뚜렷한 장점을 제공합니다:

• 집적 회로(IC) 호환성:LED는 표준 전자 회로에 의해 쉽게 구동 및 제어될 수 있도록 설계되었습니다.
• 환경 규정 준수:본 제품은 RoHS를 준수하며 무연 공정을 사용하여 제조됩니다.
• 운영 효율성:에너지 효율적인 특성으로 인해 전반적인 운영 비용 절감에 기여합니다.
• 유지보수 감소:LED의 긴 수명은 램프 교체 및 유지보수와 관련된 빈도와 비용을 크게 줄입니다.

2. 기술 파라미터: 심층 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정됩니다.

• DC 순방향 전류(If):500 mA (최대)
• 전력 소비(Po):2 W (최대)
• 동작 온도 범위(Topr):-40°C ~ +85°C
• 보관 온도 범위(Tstg):-55°C ~ +100°C
• 접합 온도(Tj):110°C (최대)

중요 참고사항:역방향 바이어스 조건에서 장시간 동작하면 부품 고장으로 이어질 수 있습니다.

2.2 전기-광학 특성

이는 Ta=25°C 및 순방향 전류(If) 350mA(권장 동작점으로 보임)에서 측정된 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 순방향 전압(Vf):일반값은 3.7V이며, 범위는 2.8V(최소)에서 4.4V(최대)까지입니다.
• 복사 플럭스(Φe):이는 UV 스펙트럼의 총 광 출력입니다. 일반값은 470 mW이며, 범위는 350 mW(최소)에서 590 mW(최대)까지입니다.
• 피크 파장(λp):LED가 가장 많은 전력을 방출하는 파장입니다. 370 nm에서 380 nm까지 범위를 가지며, 중심은 약 375 nm입니다.
• 시야각(2θ1/2):약 130도로, 넓은 방사 패턴을 나타냅니다.
• 열 저항(Rthjc):접합부-케이스 열 저항은 일반적으로 14.7 °C/W입니다. 이 파라미터는 LED 칩에서 열을 얼마나 효과적으로 전도할 수 있는지를 나타내므로 열 관리 설계에 매우 중요합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

일관성을 보장하기 위해 LED는 성능 빈으로 분류됩니다. 빈 코드는 포장에 표시됩니다.

3.1 순방향 전압(Vf) 빈닝

LED는 350mA에서의 순방향 전압에 따라 네 개의 전압 빈(V0 ~ V3)으로 분류됩니다. 예를 들어, 빈 V1은 Vf가 3.2V에서 3.6V 사이인 LED를 포함합니다. 허용 오차는 +/- 0.1V입니다.

3.2 복사 플럭스(Φe) 빈닝

광 출력은 R2(350-380 mW)부터 R9(560-590 mW)까지 빈닝됩니다. 일반적인 빈은 R5(440-470 mW)로 보입니다. 허용 오차는 +/- 10%입니다.

3.3 피크 파장(Wp) 빈닝

UV 파장은 두 그룹으로 빈닝됩니다: P3P(370-375 nm) 및 P3Q(375-380 nm). 허용 오차는 +/- 3 nm입니다. 이를 통해 특정 UV 파장에 민감한 응용 분야를 위한 선택이 가능합니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 상대 복사 플럭스 대 순방향 전류

복사 플럭스는 순방향 전류와 함께 증가하지만 선형적이지 않습니다. 설계자는 원하는 광 출력과 전기 입력 전력 및 그에 따른 발열 사이의 균형을 맞춰야 합니다. 350mA를 크게 초과하여 동작하면 효율과 수명이 감소할 수 있습니다.

4.2 상대 스펙트럼 분포

이 곡선은 방출 스펙트럼을 보여주며, 375nm 영역(UVA)에서의 피크와 스펙트럼 대역폭을 확인합니다. 스펙트럼 순도나 특정 광자 에너지가 중요한 응용 분야에 중요합니다.

4.3 방사 패턴

극좌표도는 130도의 시야각을 보여주며, 강도 분포를 나타냅니다. 이는 UV 광을 목표 영역에 수집, 평행화 또는 집중시키기 위한 광학 설계에 필수적입니다.

4.4 순방향 전류 대 순방향 전압(I-V 곡선)

이 기본 곡선은 다이오드의 전형적인 지수 관계를 보여줍니다. 동작점(예: 350mA, ~3.7V)은 장치가 특성화되는 지점입니다. 이 곡선은 적절한 전류 구동 회로 설계에 도움이 됩니다.

4.5 상대 복사 플럭스 대 접합 온도

이 그래프는 상승하는 접합 온도가 광 출력에 미치는 부정적인 영향을 보여줍니다. 온도가 증가함에 따라 복사 플럭스는 감소합니다. 따라서 안정적이고 높은 광학 성능을 유지하기 위해서는 효과적인 방열이 필수적입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 외형 치수

패키지의 발자국은 약 3.7mm x 3.7mm입니다. 주요 치수에는 렌즈 높이와 세라믹 기판 크기가 포함되며, 이는 다른 특징(±0.2mm)에 비해 더 엄격한 허용 오차(±0.1mm)를 가집니다. 열 패드는 애노드 및 캐소드와 전기적으로 절연되어 있어 전기적 단락을 일으키지 않으면서 열 관리를 위해 방열판에 연결될 수 있습니다.

5.2 권장 PCB 부착 패드

인쇄 회로 기판(PCB)을 위한 랜드 패턴 설계가 제공됩니다. 여기에는 두 개의 전기 접점(애노드 및 캐소드)과 더 큰 중앙 열 패드용 패드가 포함됩니다. 적절한 패드 설계는 신뢰할 수 있는 솔더링과 LED 패키지에서 PCB로의 효과적인 열 전달에 중요합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

리플로우 솔더링을 위한 상세한 온도-시간 프로파일이 제공됩니다. 주요 파라미터에는 패키지 본체에서 측정된 260°C의 피크 온도와 240°C 이상의 시간이 30초를 초과하지 않는 것이 포함됩니다. 제어된 냉각 속도가 권장됩니다. 핸드 솔더링은 가능하지만 최대 300°C에서 최대 2초 동안, 한 번만 수행해야 합니다.

6.2 중요한 조립 참고사항

• 리플로우 솔더링은 최대 세 번까지 수행해야 합니다.
• 신뢰할 수 있는 접합을 달성할 수 있는 가능한 가장 낮은 솔더링 온도가 바람직합니다.
• 딥 솔더링은 이 부품에 대해 권장되거나 보장된 조립 방법이 아닙니다.
• 세척은 이소프로필 알코올(IPA)과 같은 알코올 기반 용제로만 수행해야 합니다. 지정되지 않은 화학 물질은 패키지를 손상시킬 수 있습니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

부품은 커버 테이프로 밀봉된 엠보싱 캐리어 테이프에 공급됩니다. 테이프는 7인치 릴에 감겨 있으며, 릴당 최대 500개입니다. 소량의 경우, 최소 100개 단위의 팩이 제공됩니다. 포장은 EIA-481-1-B 표준을 준수합니다.

8. 응용 제안

8.1 일반적인 응용 시나리오

• UV 경화:제조 공정에서의 접착제 경화, 잉크 건조, 수지 중합.
• 의료 및 과학:형광 분석, 살균(파장이 적절한 경우), 광선 요법.
• 산업:검사, 위조 감지, 광학 센서.

8.2 설계 고려사항

• 구동 방법:LED는 전류 구동 장치입니다. 순방향 전압이 음의 온도 계수를 가지므로 안정적인 광 출력을 보장하고 열 폭주를 방지하기 위해 정전류원을 강력히 권장합니다.
• 열 관리:일반적인 470mW의 복사 플럭스와 총 전력 약 1.3W(350mA * 3.7V)를 고려할 때, 0.8W 이상이 열로 소산됩니다. 열 저항이 14.7°C/W일 경우, 접합 온도는 케이스 온도보다 약 11.8°C 상승합니다. 신뢰성을 위해 접합부를 110°C 미만으로 유지하려면 적절한 방열이 필수적입니다.
• 광학:넓은 130도 빔은 목표물에 원하는 조명 패턴을 달성하기 위해 2차 광학(렌즈, 반사경)이 필요할 수 있습니다.
• 안전:UV 방사선, 특히 UVA 범위는 눈과 피부에 유해할 수 있습니다. 최종 제품 설계에는 적절한 보호 케이스와 안전 경고가 필요합니다.

9. 신뢰성 및 테스트

포괄적인 신뢰성 테스트 계획이 문서화되어 있으며, 다음을 포함합니다:

• 저온, 상온 및 고온 동작 수명 테스트.
• 습고 고온 동작 수명 테스트.
• 열 충격 테스트.
• 솔더링성 및 솔더링 열 저항 테스트.

모든 테스트에서 샘플 크기 기준으로 고장이 0건으로 보고되어 견고한 제품 구조와 신뢰성을 나타냅니다. 장치를 고장으로 판단하는 기준은 순방향 전압이 초기값에서 ±10% 이상 벗어나거나 복사 플럭스가 초기값에서 ±30% 이상 벗어나는 것입니다.

10. 기술 비교 및 포지셔닝

이 UV LED는 수은 증기 램프와 같은 기존 UV 광원에 대한 에너지 효율적인 대안으로 자리매김합니다. 주요 차별점은 다음과 같습니다:

• 즉시 켜기/끄기:예열/냉각이 필요한 램프와 달리, LED는 즉시 최대 출력에 도달합니다.
• 장수명:LED 수명은 일반적으로 아크 램프의 수명을 훨씬 초과합니다.
• 소형 크기 및 설계 자유도:작은 폼 팩터는 더 작은 장치에 통합할 수 있게 하며, 더 높은 강도나 더 넓은 영역 커버리지를 위한 어레이 구성이 가능합니다.
• 협대역 스펙트럼:375nm 주변의 상대적으로 좁은 방출 피크는 해당 파장에 맞춰진 공정에 더 효율적일 수 있으며, 광대역 광원에 비해 낭비되는 에너지를 줄입니다.

11. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

11.1 권장 동작 전류는 얼마입니까?

데이터시트는 장치를 350mA에서 특성화하며, 이는 권장되는 일반 동작 전류일 가능성이 높습니다(절대 최대값 500mA 미만). 이 전류에서 동작하면 수명 테스트로 검증된 최적의 성능과 신뢰성이 보장됩니다.

11.2 내 응용 분야에 맞는 올바른 빈을 어떻게 선택합니까?

시스템 요구 사항에 따라 선택하십시오: -Vf 빈:드라이버 설계 및 전원 공급 전압에 영향을 미칩니다. 더 엄격한 빈은 병렬 어레이에서 더 균일한 전류 분배를 보장합니다. -Φe 빈:광 출력을 결정합니다. 더 높은 강도를 원하면 더 높은 빈(예: R6, R7)을 선택하십시오. -Wp 빈:특정 스펙트럼 감도가 있는 공정에 중요합니다. 필요에 따라 P3P 또는 P3Q를 선택하십시오.

11.3 열 관리가 왜 그렇게 중요합니까?

높은 접합 온도는 광 출력을 직접 감소시키고(성능 곡선에서 보여짐) LED의 열화를 가속화하여 수명을 단축시킵니다. 열 저항 값(14.7°C/W)은 이 문제를 정량화합니다; 접합부에서 주변 환경으로의 낮은 열 저항 경로가 필수적입니다.

12. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: UV 경화 스팟 램프 설계

1. 사양:접착제 경화를 위해 10mm 직경 스팟에 375nm UV 광 >400mW를 전달하는 것이 목표입니다.
2. LED 선택:광학 손실 후 충분한 전력을 보장하기 위해 R5(440-470mW) 이상의 플럭스 빈에서 LED를 선택하십시오.
3. 구동 회로:적절한 전압 여유(예: ~3.7V LED용 5V 공급)로 350mA로 설정된 정전류 드라이버를 설계하십시오.
4. 열 설계:LED를 금속 코어 PCB(MCPCB) 또는 전용 방열판에 장착하십시오. 예를 들어, 40°C 주변 환경에서 접합 온도를 85°C 미만으로 유지하기 위해 필요한 방열판 열 저항을 계산하십시오.
5. 광학:LED 앞에 평행화 또는 집속 렌즈를 사용하여 넓은 130도 빔을 원하는 작은 스팟으로 집중시키십시오.
6. 통합:조립체를 기계적으로 견고하고 열 전도성이 좋은 케이스에 넣고, UV 광에 노출되는 것을 방지하기 위한 안전 인터록을 설치하십시오.

13. 원리 소개

이 장치는 반도체 광원입니다. 순방향 전압이 인가되면 전자와 정공이 반도체 칩의 활성 영역 내에서 재결합하여 광자 형태로 에너지를 방출합니다. 특정 반도체 재료(일반적으로 알루미늄 갈륨 나이트라이드 - AlGaN 포함)는 에너지 밴드갭이 자외선 스펙트럼(약 375nm 또는 3.31 eV)의 광자 에너지에 해당하도록 설계되었습니다. 생성된 빛은 패키지 렌즈를 통해 추출됩니다.

14. 발전 동향

UV LED 분야는 활발히 발전하고 있습니다. 동향은 다음과 같습니다:

• 효율 증가:지속적인 연구는 UV LED의 벽 플러그 효율(전기-광 전력 변환)을 개선하는 것을 목표로 하며, 특히 살균 응용 분야를 위한 더 짧은 파장의 UVC 대역에서 그렇습니다.
• 더 높은 전력 밀도:더 높은 구동 전류를 처리하고 더 많은 열을 소산할 수 있는 칩 및 패키지 개발로 단일 발광체에서 더 큰 복사 플럭스를 얻을 수 있습니다.
• 개선된 신뢰성:재료 및 패키징 기술의 발전은 운영 수명과 안정성을 계속해서 연장하고 있습니다.
• 비용 절감:제조량이 증가하고 공정이 성숙됨에 따라 UV 출력 밀리와트당 비용이 감소할 것으로 예상되며, 이는 기존 기술에 비해 UV LED의 채택을 더욱 가속화할 것입니다.