UVC LED LTPL-G35UV275PB 데이터시트 - 3.5x3.5x1.05mm - 6.0V 정격 - 275nm 피크 파장 - 16mW 정격 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTPL-G35UV 제품 시리즈는 살균 및 의료용 애플리케이션을 위해 특별히 설계된 혁신적이고 에너지 효율적인 광원을 대표합니다. 이 기술은 발광 다이오드(LED)에 내재된 긴 수명과 높은 신뢰성을 기존 자외선 광원을 대체하기에 적합한 성능 특성과 결합합니다. 이는 상당한 설계 자유도를 제공하여 까다로운 환경에서 고체상태 UVC 솔루션에 대한 새로운 기회를 창출합니다.

이 제품의 주요 특징으로는 집적 회로와의 호환성(I.C. 호환), RoHS 환경 규정 준수(무연), 그리고 수은등과 같은 기존 UV 기술에 비해 낮은 운영 및 유지보수 비용 잠재력이 포함됩니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

이 UVC LED의 주요 장점은 고체상태 특성으로, 즉시 켜기/끄기 기능, 예열 시간 불필요, 수은과 같은 유해 물질이 없다는 점입니다. 타겟 시장은 정밀하고, 신뢰할 수 있으며, 안전한 자외선 조사가 필요한 애플리케이션에 집중되어 있습니다. 여기에는 의료 장비용 표면 소독 시스템, 공기 및 수질 정화 장치, 생명 과학 및 의료 분야의 분석 기기 등이 포함되나 이에 국한되지 않습니다. 본 제품은 컴팩트한 폼 팩터, 디지털 제어 가능성, 향상된 안전성을 요구하는 차세대 살균 솔루션을 개발하는 엔지니어 및 시스템 통합업체를 위해 설계되었습니다.

2. 외형 및 기계적 치수

LED 패키지는 컴팩트한 표면 실장 설계를 가지고 있습니다. 달리 명시되지 않는 한, 모든 주요 치수는 표준 공차 ±0.2mm로 밀리미터 단위로 제공됩니다. 물리적 외형은 PCB 레이아웃 및 열 관리 설계에 매우 중요하여 접합부에서 납땜 지점 및 인쇄 회로 기판으로의 적절한 정렬, 납땜 및 열 방출을 보장합니다.

3. 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이하에서의 동작은 보장되지 않으며 신뢰할 수 있는 성능을 위해 피해야 합니다.

• 소비 전력 (P_O):1.05 W
• DC 순방향 전류 (I_F):150 mA
• 동작 온도 범위 (T_opr):-40°C ~ +80°C
• 보관 온도 범위 (T_stg):-40°C ~ +100°C
• 접합 온도 (T_j):115°C

중요 참고사항:역방향 바이어스 조건에서 LED를 장시간 동작시키면 부품 손상 또는 고장으로 이어질 수 있습니다. 역전압 발생 가능성이 있는 애플리케이션에서는 적절한 회로 보호(예: 직렬 다이오드 또는 TVS)를 권장합니다.

4. 전기-광학 특성

이 매개변수들은 주변 온도(T_a) 25°C에서 측정되며, 지정된 테스트 조건에서 장치의 일반적인 성능을 정의합니다.

측정 참고사항:
1. 방사 플럭스는 적분 구를 사용하여 측정된 총 광 출력입니다.
2. 순방향 전압 측정 공차는 ±0.1V입니다.
3. 피크 파장 측정 공차는 ±3nm입니다.
4. 방사 플럭스 측정 공차는 ±10%입니다.
5. 열저항 값은 2.0cm x 2.0cm x 0.17cm 알루미늄 금속 코어 PCB(MCPCB)를 기준으로 참조됩니다.

5. 빈 코드 및 분류 시스템

LED는 일관성을 보장하기 위해 성능 빈으로 분류됩니다. 빈 코드는 각 포장 봉지에 표시됩니다.

5.1 순방향 전압 (V_F) 빈닝

각 빈의 공차는 ±0.1V입니다.

5.2 방사 플럭스 (Φ_e) 빈닝

각 빈의 공차는 ±10%입니다.

5.3 피크 파장 (λ_P) 빈닝

각 빈의 공차는 ±3nm입니다.

6. 일반 성능 곡선 및 분석

다음 곡선들은 다양한 전기 및 열 조건(달리 명시되지 않는 한 주변 25°C에서 측정)에서 장치의 동작에 대한 통찰력을 제공합니다.

6.1 상대 스펙트럼 분포

이 곡선은 피크 파장(예: 275nm)을 중심으로 하는 방출 스펙트럼을 보여줍니다. LED의 경우 일반적으로 좁은 스펙트럼을 가지며, 이는 불필요하거나 유해한 파장을 방출하지 않고 살균에서 특정 광화학 반응을 타겟팅하는 데 유리합니다.

6.2 방사 패턴 (시야각)

방사 특성 플롯은 광 강도의 각도 분포를 보여줍니다. 일반적인 120° 시야각(2θ_1/2)은 람베르시안 또는 광범위한 빔 패턴을 나타내며, 근접한 표면을 균일하게 조명하는 데 유용합니다.

6.3 상대 방사 플럭스 대 순방향 전류

이 그래프는 구동 전류와 광 출력 사이의 관계를 보여줍니다. 방사 플럭스는 일반적으로 전류와 함께 증가하지만, 효율 저하 및 접합 온도 상승으로 인해 높은 전류에서 비선형적인 증가를 나타냅니다. 이 곡선은 출력과 수명을 균형 있게 조절하기 위한 최적의 동작점을 결정하는 데 필수적입니다.

6.4 순방향 전압 대 순방향 전류

I-V 곡선은 다이오드의 일반적인 지수 관계를 보여줍니다. 순방향 전압은 전류와 함께 증가합니다. 이 곡선을 이해하는 것은 안정적인 동작을 보장하기 위한 적절한 정전류 드라이버 설계에 매우 중요합니다.

6.5 상대 방사 플럭스 대 접합 온도

이것은 열 관리에 있어 중요한 곡선입니다. UVC LED 효율은 접합 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 이 플롯은 이러한 디레이팅을 정량화하며, 높은 출력과 긴 장치 수명을 유지하기 위한 효과적인 방열판의 중요성을 강조합니다.

6.6 순방향 전압 대 접합 온도

순방향 전압은 일반적으로 음의 온도 계수를 가집니다(온도 증가에 따라 감소). 이 특성은 때때로 간접적인 온도 모니터링에 사용될 수 있습니다.

6.7 순방향 전류 디레이팅 곡선

이 곡선은 주변 또는 케이스 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 순방향 전류를 정의합니다. 최대 접합 온도(115°C)를 초과하는 것을 방지하기 위해, 더 높은 주변 온도에서 동작할 때 구동 전류를 줄여야 합니다. 신뢰할 수 있는 동작을 위해서는 이 곡선을 준수하는 것이 필수적입니다.

7. 신뢰성 테스트 및 기준

포괄적인 신뢰성 테스트 계획은 LED의 장기 성능과 견고성을 검증합니다.

7.1 테스트 조건

참고: 동작 수명 테스트는 LED가 90x70x4mm 알루미늄 방열판에 장착된 상태로 수행됩니다.

7.2 고장 기준

테스트 후, 장치들은 다음 기준에 따라 판단됩니다:
- 순방향 전압 (V_F):I_F= 100mA에서 측정 시 초기값의 +10%를 초과해서는 안 됩니다.
- 방사 플럭스 (Φ_e):I_F= 100mA에서 측정 시 출력이 초기값의 50% 미만으로 떨어져서는 안 됩니다.

8. 조립 및 취급 지침

8.1 권장 리플로우 솔더링 프로파일

무연 조립의 경우, LED 패키지에 대한 열 손상을 방지하기 위해 다음 프로파일을 권장합니다:

• 평균 상승 속도 (T_L에서 T_P):최대 3°C/초
• 예열:150°C ~ 200°C, 60-120초 (t_S)
• 액상선 온도 이상 유지 시간 (T_L=217°C):60-150초 (t_L)
• 피크 온도 (T_P):최대 260°C (권장 245°C)
• 피크 온도 ±5°C 내 유지 시간 (t_P):10-30초
• 하강 속도:최대 6°C/초
• 총 시간 (25°C ~ 피크):최대 8분

8.2 PCB 패드 레이아웃 권장사항

적절한 솔더 조인트 형성 및 기계적 안정성을 보장하기 위해 표면 실장 패드에 대한 권장 풋프린트가 제공됩니다. 이 패드 사양의 공차는 ±0.1mm입니다.

8.3 포장: 테이프 및 릴 사양

LED는 자동화 조립을 위해 엠보싱 캐리어 테이프 및 릴 포장으로 공급됩니다.
- 릴 크기: 7인치. - 릴당 최대 수량: 500개 (잔여물 최소 포장 단위는 100개). - 포장은 EIA-481-1-B 사양을 준수합니다. - 빈 포켓은 커버 테이프로 밀봉됩니다. - 최대 2개의 연속 누락 부품이 허용됩니다.
- 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. 중요한 주의사항 및 애플리케이션 노트

9.1 세정

납땜 후 세정이 필요한 경우, 이소프로필 알코올과 같은 알코올 계 용제만 사용하십시오. 지정되지 않은 화학 세정제는 LED 패키지 재료(예: 렌즈 또는 캡슐화제)를 손상시키고 성능이나 신뢰성을 저하시킬 수 있습니다.

9.2 구동 방법 및 일반 주의사항

LED는 전류 구동 장치입니다. 안정적인 광 출력을 보장하고 열 폭주를 방지하기 위해 정전압원이 아닌 정전류원을 사용하여 동작시켜야 합니다. 드라이버 회로는 돌입 전류를 제한하고 전기적 과도 현상(ESD, 서지)에 대한 보호 기능을 제공하도록 설계되어야 합니다.

추가 납땜 참고사항:
1. 핸드 솔더링은 인두 팁 온도 최대 300°C, 최대 지속 시간 2초, 패드당 한 번만 가능합니다. 2. 리플로우 솔더링은 최대 3회 수행해야 합니다. 3. 모든 온도 사양은 패키지 상단을 기준으로 합니다. 4. 피크 온도에서 급속 냉각 공정은 권장되지 않습니다. 5. 신뢰할 수 있는 접합을 달성하는 가능한 가장 낮은 납땜 온도가 항상 바람직합니다. 6. 딥 솔더링은 이 부품에 대해 권장되거나 보장된 조립 방법이 아닙니다.
. 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. 기술 심층 분석 및 설계 고려사항

10.1 열 관리의 중요성

접합부에서 납땜부까지의 열저항(R_{th j-s})은 정격 30 K/W입니다. UVC LED를 위한 효과적인 방열판은 필수 불가결합니다. UVC 생성의 높은 광자 에너지는 반도체 접합부에서 상당한 열을 발생시킵니다. 적절한 방열이 없으면 접합 온도가 상승하여 광속 감가가 가속화되고, 파장 이동이 발생하며, 궁극적으로는 치명적인 고장으로 이어집니다. 설계자는 적절한 MCPCB 또는 기타 열 관리 전략을 사용하여 T_j를 최대 115°C보다 훨씬 낮게, 이상적으로는 최대 수명을 위해 80°C 이하로 유지해야 합니다.

10.2 살균 효율을 위한 광학 설계

275nm 피크 파장은 살균 효과 범위(약 260nm-280nm) 내에 있으며, 이 범위에서 DNA/RNA 흡수율이 높습니다. 관련 지표는 광속(lm)이 아닌 방사 플럭스(mW)입니다. 시스템 설계는 목표 표면이 필요한 UV 선량(J/m² 또는 mJ/cm²)을 받도록 보장해야 하며, 이는 조사도(W/m²)와 노출 시간의 곱입니다. 넓은 120° 시야각은 균일한 커버리지에 도움이 되지만 주어진 거리에서 피크 조사도를 감소시킵니다. 집중 애플리케이션의 경우, 보조 광학 장치가 필요할 수 있습니다.

10.3 전기적 인터페이스 및 드라이버 선택

100mA에서 정격 순방향 전압 6.0V를 가지므로, 이 LED는 7.0V 이상의 컴플라이언스 전압으로 최대 150mA의 안정적인 정전류를 공급할 수 있는 드라이버가 필요합니다. V_F의 음의 온도 계수를 고려할 때, 단순한 저항성 전류 제한은 부적절하고 위험하며, 열 폭주로 이어질 수 있습니다. 전용 LED 드라이버 IC 또는 적절히 설계된 선형/스위치 모드 정전류 회로가 필수적입니다. 드라이버는 소프트 스타트 및 과전압 보호 기능도 포함해야 합니다.

10.4 재료 호환성 및 안전성

275nm의 UVC 방사선은 매우 높은 에너지를 가지고 있어 조립에 사용되는 플라스틱, 접착제, 전선 절연체를 포함한 많은 유기 재료를 분해할 수 있습니다. 광 경로 내 및 LED 근처의 모든 재료는 UVC 노출에 적합한 등급이어야 합니다. 또한, UVC는 인간의 피부와 눈에 해롭습니다. 모든 최종 제품은 사용자 안전을 보장하기 위해 적절한 차폐, 인터록 시스템 및 경고 라벨을 포함해야 하며, 관련 레이저 제품 또는 광 안전 표준(예: IEC 62471)을 준수해야 합니다.

11. 기존 UV 기술과의 비교

LTPL-G35UV275PB는 저압 수은등과 같은 기존 UV 광원에 비해 뚜렷한 장점을 제공합니다:
장점:
- 즉시 켜기/끄기:예열 또는 냉각 시간이 없어 펄스 동작이 가능합니다.
- 컴팩트 & 견고:고체상태로, 깨지기 쉬운 유리관이나 필라멘트가 없습니다.
- 무수은:환경 친화적이며 유해 물질 처리 문제를 피합니다.
- 파장 특이성:좁은 방출 스펙트럼으로 불필요한 UV-A/UV-B 없이 살균 효과를 타겟팅합니다.
- 디지털 제어:쉽게 디밍이 가능하며 스마트 제어 시스템과 통합 가능합니다.
고려사항:
- mW당 초기 비용이 높음:총 소유 비용은 더 낮을 수 있습니다.
- 열 관리:일부 기존 램프보다 더 적극적인 열 설계가 필요합니다.
- 광학 시스템:더 작은 발광 면적과 다른 방사 패턴으로 인해 다른 광학 설계가 필요할 수 있습니다.

12. 애플리케이션 시나리오 및 사용 사례

• 표면 소독:의료 도구, 스마트폰 화면, 병원 및 공공 장소에서 자주 접촉하는 표면을 소독하는 장치에 통합.
• 수질 정화:화학 물질 없이 박테리아와 바이러스를 불활성화시키는 사용 지점 또는 인라인 정수기에 사용.
• 공기 살균:HVAC 시스템 또는 휴대용 공기 청정기에 내장되어 순환 공기를 처리.
• 생명 과학 장비:PCR 작업대, 생물 안전 캐비닛 또는 크로스링커에서 UV 조명 제공.
• 소비자 제품:칫솔, 젖병, 마스크와 같은 개인용품을 위한 컴팩트 살균기(적절한 안전 인클로저 포함).

13. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 이 UVC LED의 예상 수명은 얼마입니까?
A: 수명은 일반적으로 방사 플럭스가 50%(L50)로 감가될 때까지의 동작 시간으로 정의됩니다. 이는 구동 전류와 접합 온도에 크게 의존합니다. 일반적인 100mA에서 양호한 열 관리(낮은 T_j)로 동작할 경우, 많은 기존 UV 광원을 훨씬 능가하는 10,000시간 이상의 수명을 얻을 수 있습니다.

Q: 5V 전원 공급 장치로 이 LED를 구동할 수 있습니까?
A: 아니요. 정격 순방향 전압은 6.0V이며 최대 7.0V일 수 있습니다. 5V 공급 장치로는 LED를 충분히 켤 수 없습니다. 부스트 컨버터 또는 더 높은 출력 컴플라이언스 전압을 가진 드라이버가 필요합니다.

Q: 주문 시 빈 코드를 어떻게 해석해야 합니까?
A> 애플리케이션의 전압 일관성, 출력 전력 및 정확한 파장 요구 사항에 따라 필요한 V_F빈(V1-V4), Φ_e빈(X1-X3) 및 λ_P빈(W1)을 지정하십시오. 이렇게 하면 특성이 밀집된 LED를 받을 수 있습니다.

Q: 빛 출력이 보입니까?
A: 아니요. 275nm의 UVC 방사선은 가시 스펙트럼(400-700nm) 밖에 있습니다. LED는 미세한 2차 방출로 인해 매우 희미한 파란색/보라색 빛을 낼 수 있지만, 주요 살균 출력은 보이지 않습니다.이 보이지 않는 특성은 안전 인터록을 더욱 중요하게 만듭니다.