Spesifikasi Teknikal LED UVC ELUC3535NUB - 3.5x3.5x1.3mm - 5.0-7.5V - 0.13W - 270-285nm

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri ELUC3535NUB mewakili penyelesaian LED berasaskan seramik berkeandalan tinggi yang direka khas untuk aplikasi ultralembayung C (UVC). Produk ini direka untuk memberikan prestasi yang konsisten dalam persekitaran yang mencabar di mana keberkesanan pembasmian kuman adalah paling utama. Konstruksi terasnya memanfaatkan substrat seramik, yang menyediakan pengurusan terma yang lebih baik berbanding pakej plastik tradisional, satu faktor kritikal untuk mengekalkan jangka hayat LED dan kestabilan output dalam aplikasi UVC.

Pasaran sasaran utama untuk komponen ini adalah sektor penyahjangkitan dan pensterilan. Ini termasuk aplikasi seperti sistem penulenan air, peranti sanitasi udara, peralatan penyahjangkitan permukaan, dan pensterilan alat perubatan. Reka bentuk produk ini mengutamakan faktor penting untuk kegunaan ini: kuasa optik dalam julat pembasmian kuman, pembinaan teguh untuk ketahanan, dan keserasian dengan proses pemasangan teknologi permukaan-pasang (SMT) standard.

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Peranti ini dinilai untuk arus terus hadapan maksimum (I_F) sebanyak 100 mA. Walau bagaimanapun, keadaan operasi tipikal yang dinyatakan dalam maklumat pesanan ialah 20 mA. Pengurangan penarafan ini adalah penting untuk memastikan kebolehpercayaan jangka panjang dan mencegah degradasi dipercepatkan pada sambungan semikonduktor. Suhu simpang maksimum (T_J) ialah 100°C, dengan rintangan terma (R_th) dari simpang ke ambien sebanyak 65 °C/W. Nilai rintangan terma ini adalah parameter utama untuk reka bentuk penyejuk; melebihi suhu simpang boleh menyebabkan kegagalan bencana atau pengurangan ketara dalam output fluks sinaran.

Peranti ini menawarkan perlindungan ESD sehingga 2 kV (Model Badan Manusia), yang merupakan tahap perlindungan standard untuk pengendalian dalam kebanyakan persekitaran pembuatan. Julat suhu operasi adalah dari -30°C hingga +85°C, dan julat suhu penyimpanan adalah dari -40°C hingga +100°C, memastikan kesesuaian untuk pelbagai iklim global dan keadaan penyimpanan.

2.2 Ciri-ciri Fotometrik dan Elektrik

Output fotometrik utama diukur dalam fluks sinaran (mW), bukan fluks bercahaya (lm), kerana ini adalah pemancar UV yang tidak kelihatan. Fluks sinaran tipikal pada arus pacuan nominal 20 mA ialah 2 mW, dengan nilai minimum terjamin 1 mW dan maksimum 2.5 mW untuk kod pesanan yang disenaraikan. Panjang gelombang puncak berada dalam julat 270 nm hingga 285 nm, yang berada dalam jalur paling berkesan untuk tindakan pembasmian kuman, merosakkan DNA/RNA mikroorganisma.

Secara elektrik, voltan hadapan (V_F) pada 20 mA adalah dari 5.0 V hingga 7.5 V. Voltan hadapan yang agak tinggi ini adalah ciri LED ultralembayung dalam. Sudut pandangan tipikal ialah 120°, ditakrifkan sebagai sudut di mana keamatan adalah separuh daripada nilai puncak (2θ_1/2).

3. Penjelasan Sistem Pembin

Produk ini diklasifikasikan mengikut sistem pembin terperinci untuk memastikan konsistensi khusus aplikasi. Sistem ini merangkumi tiga parameter utama: Fluks Sinaran, Panjang Gelombang Puncak, dan Voltan Hadapan.

3.1 Pembin Fluks Sinaran

Fluks sinaran dibin kepada tiga kategori: Q0A (1.0-1.5 mW), Q0B (1.5-2.0 mW), dan Q0C (2.0-2.5 mW). Ini membolehkan pereka memilih LED berdasarkan output kuasa optik yang diperlukan untuk sistem mereka, dengan toleransi yang lebih ketat daripada spesifikasi minimum/maksimum keseluruhan.

3.2 Pembin Panjang Gelombang Puncak

Panjang gelombang puncak adalah sangat penting untuk keberkesanan UVC. Bin adalah: U27A (270-275 nm), U27B (275-280 nm), dan U28 (280-285 nm). Patogen yang berbeza mempunyai puncak kepekaan yang berbeza dalam spektrum UVC, jadi pembin ini membolehkan reka bentuk sistem yang dioptimumkan.

3.3 Pembin Voltan Hadapan

Voltan hadapan dibin dalam kenaikan 0.5V dari 5.0V hingga 7.5V (contohnya, 5055 untuk 5.0-5.5V, 5560 untuk 5.5-6.0V, dsb.). V_Fyang konsisten dalam satu tatasusunan memudahkan reka bentuk pemacu, memastikan pengagihan arus seragam apabila berbilang LED disambung secara selari.

4. Analisis Lengkung Prestasi

4.1 Spektrum

Lengkung taburan spektrum menunjukkan puncak pancaran sempit yang berpusat di sekitar panjang gelombang yang ditentukan (contohnya, ~275nm), dengan pancaran minimum di luar jalur UVC. Ketulenan spektrum ini adalah menguntungkan kerana ia memastikan tenaga tertumpu dalam julat pembasmian kuman.

4.2 Fluks Sinaran Relatif vs. Arus Hadapan

Lengkung menunjukkan hubungan sub-linear. Walaupun output meningkat dengan arus, kecekapan (mW/mA) berkurangan pada arus yang lebih tinggi disebabkan peningkatan suhu simpang dan kesan bukan ideal lain. Ini menekankan kepentingan pengurusan terma dan beroperasi dalam keadaan yang disyorkan.

4.3 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan

Lengkung I-V menunjukkan hubungan eksponen tipikal diod. Julat V_Fyang ditentukan pada 20mA ditunjukkan dengan jelas. Lengkung ini adalah penting untuk mereka bentuk pemacu arus malar, kerana perubahan kecil dalam voltan boleh membawa kepada perubahan besar dalam arus.

4.4 Fluks Sinaran Relatif vs. Suhu Ambien

Lengkung ini menunjukkan pekali suhu negatif output LED. Apabila suhu ambien (dan seterusnya simpang) meningkat, fluks sinaran berkurangan. Penurunan terma ini mesti diambil kira dalam reka bentuk sistem untuk memastikan prestasi penyahjangkitan yang konsisten sepanjang julat suhu operasi.

4.5 Lengkung Pengurangan Penarafan

Lengkung pengurangan penarafan adalah graf paling kritikal untuk operasi yang boleh dipercayai. Ia mentakrifkan arus hadapan maksimum yang dibenarkan sebagai fungsi suhu ambien. Untuk mengelakkan melebihi suhu simpang maksimum, arus pacuan mesti dikurangkan apabila suhu ambien meningkat. Sebagai contoh, pada suhu ambien 85°C, arus maksimum yang dibenarkan adalah jauh lebih rendah daripada penarafan maksimum mutlak 100mA.

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

5.1 Dimensi Mekanikal

Pakej ini mempunyai tapak padat 3.5 mm x 3.5 mm dengan ketinggian 1.3 mm. Lukisan dimensi menentukan lokasi anod (pad 2), katod (pad 1), dan pad terma pusat (pad 3). Pad terma adalah penting untuk penyejuk haba yang berkesan; ia mesti dipateri dengan betul ke pad konduktif terma pada PCB, yang sepatutnya disambungkan ke satah tanah dalaman atau penyejuk luaran.

5.2 Pembungkusan Pita dan Gegelung Pemancar

LED dibekalkan pada pita pembawa timbul, dililit pada gegelung yang mengandungi 1000 keping. Dimensi pita dan spesifikasi gegelung (contohnya, diameter gegelung 180mm) disediakan untuk memastikan keserasian dengan mesin pick-and-place automatik. Komponen ini dibungkus lagi dalam beg aluminium tahan lembapan yang mengandungi bahan pengering untuk mengelakkan penyerapan lembapan semasa penyimpanan, yang kritikal untuk pakej seramik untuk mengelakkan "popcorning" semasa pematerian refluks.

6. Garis Panduan Pematerian dan Pemasangan

ELUC3535NUB sesuai untuk proses pematerian refluks SMT standard. Cadangan utama termasuk: menggunakan profil refluks bebas plumbum yang serasi dengan had terma komponen, mengelakkan tekanan mekanikal pada LED semasa pemanasan dan penyejukan, dan mengehadkan bilangan kitaran refluks kepada maksimum dua. Selepas pematerian, PCB tidak boleh dibengkokkan, kerana ini boleh menyebabkan tekanan mekanikal pada sambungan pateri dan badan seramik, berpotensi menyebabkan keretakan atau kegagalan.

7. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

7.1 Senario Aplikasi Tipikal

• Penyahjangkitan Udara Statik:Digunakan dalam sistem HVAC atau penulen udara, di mana cahaya UVC menyinari ruang yang dilalui udara.
• Penyahjangkitan Permukaan:Diintegrasikan ke dalam peranti untuk menyahjangkit telefon bimbit, alat, atau kaunter.
• Pensterilan Air:Digunakan dalam penulen air titik guna, di mana air mengalir melepasi sarung kuarza lutsinar UVC yang mengandungi LED.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

• Pengurusan Terma:Ini adalah faktor paling penting. Gunakan PCB dengan via terma di bawah pad terma yang disambungkan ke tuangan kuprum besar atau penyejuk luaran. Pantau suhu simpang.
• Arus Pacuan:Beroperasi pada atau di bawah 20mA yang disyorkan untuk ketahanan. Gunakan pemacu arus malar, bukan sumber voltan malar.
• Bahan Optik:Tingkap output adalah kaca kuarza. Pastikan sebarang optik sekunder atau penutup pelindung diperbuat daripada bahan yang boleh menghantar UVC (contohnya, silika lebur, plastik khas tertentu). Kaca standard dan kebanyakan plastik menyerap sinaran UVC.
• Keselamatan:Sinaran UVC adalah berbahaya kepada mata dan kulit. Enkapsulasi mesti menghalang sebarang kebocoran cahaya UV semasa operasi. Sertakan suis interlock jika enkapsulasi boleh dibuka semasa penggunaan.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Pembeza utama ELUC3535NUB adalah pakej seramiknya (AIN - Aluminium Nitrida) dan kanta kaca kuarza. Pakej seramik menawarkan kekonduksian terma yang jauh lebih baik daripada plastik (contohnya, PPA, PCT), membawa kepada suhu simpang operasi yang lebih rendah pada arus pacuan yang sama, yang secara langsung diterjemahkan kepada jangka hayat yang lebih panjang dan output yang lebih stabil. Kanta kaca kuarza menyediakan penghantaran UV yang lebih baik dan rintangan terhadap penggelapan (solarisasi) berbanding kanta silikon atau epoksi, yang boleh merosot di bawah pendedahan UVC yang berpanjangan.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya memacu LED ini pada 100mA untuk output yang lebih tinggi?

J: Tidak. Penarafan 100mA adalah Penarafan Maksimum Mutlak, bukan keadaan operasi. Melebihi arus pacuan tipikal 20mA akan meningkatkan suhu simpang dengan ketara, membawa kepada degradasi output yang cepat dan kegagalan peranti yang berpotensi. Sentiasa ikut lengkung pengurangan penarafan.

S: Mengapakah voltan hadapan begitu tinggi dan berubah-ubah (5.0-7.5V)?

J: Tenaga jurang jalur tinggi yang diperlukan untuk memancarkan foton UVC menghasilkan voltan hadapan yang lebih tinggi. Variasi ini adalah semula jadi kepada proses pembuatan semikonduktor, itulah sebabnya sistem pembin disediakan. Reka bentuk litar pemacu anda untuk menampung julat voltan penuh bin yang anda pilih.

S: Bagaimanakah saya mentafsir "Fluks Sinaran Minimum" 1mW?

J: Ini adalah had bawah terjamin untuk kod pesanan tertentu. Nilai tipikal ialah 2mW, dan kebanyakan peranti akan berprestasi hampir dengan ini. Sistem pembin (Q0A/B/C) membolehkan anda membeli bahagian dengan minimum terjamin yang lebih ketat dalam julat keseluruhan itu.

10. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mereka bentuk tongkat penyahjangkit permukaan berkuasa USB yang padat.

Langkah-langkah Reka Bentuk:

1. Bajet Kuasa:Port USB menyediakan 5V, ~500mA maks. V_FLED (5-7.5V) adalah lebih tinggi daripada sumber. Penukar peningkatan pemacu arus malar diperlukan.

2. Reka Bentuk Terma:Housing tongkat adalah kecil. Pilih PCB teras logam (MCPCB) kekonduksian terma tinggi. Pateri pad terma LED terus ke MCPCB. Asas logam MCPCB bertindak sebagai penyejuk utama dan sebahagian daripada badan tongkat.

3. Reka Bentuk Optik:Gunakan pemantul cetek untuk mengarahkan pancaran 120° ke arah permukaan sasaran. Pastikan bahan pemantul adalah stabil UVC (contohnya, aluminium dengan salutan pelindung).

4. Keselamatan:Reka bentuk penutup yang hanya terbuka apabila tongkat ditekan ke permukaan, menyekat kebocoran UVC. Sertakan litar pemasa untuk mengehadkan tempoh pendedahan setiap pengaktifan.

5. Pemilihan Komponen:Pilih LED dari satu bin Voltan Hadapan (contohnya, 5055) untuk memudahkan reka bentuk pemacu jika menggunakan berbilang LED. Pilih bin Fluks Sinaran yang sesuai berdasarkan dos yang dikehendaki dan masa rawatan.

11. Prinsip Operasi

LED UVC adalah peranti semikonduktor yang memancarkan foton dalam spektrum ultralembayung (khususnya 200-280nm untuk UVC) melalui elektroluminesens. Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi simpang p-n, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif. Penyatuan semula mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Panjang gelombang foton ini ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor yang digunakan dalam kawasan aktif (biasanya aluminium galium nitrida - AlGaN). Jurang jalur yang lebih sempit menghasilkan panjang gelombang yang lebih panjang (kelihatan/inframerah), manakala jurang jalur yang sangat luas yang diperlukan untuk pancaran UVC dicapai dengan kandungan aluminium yang tinggi dalam lapisan AlGaN.

12. Trend Teknologi

Pasaran LED UVC didorong oleh permintaan untuk penyelesaian penyahjangkitan bebas merkuri, hidup serta-merta, padat, dan teguh. Trend utama termasuk:

Peningkatan Kecekapan Dinding-Palam (WPE):Penyelidikan memberi tumpuan kepada meningkatkan kecekapan kuantum dalaman (IQE) dan kecekapan pengekstrakan cahaya (LEE) untuk menukar lebih banyak input elektrik kepada output optik UVC, mengurangkan penggunaan kuasa dan penjanaan haba.

Kuasa Output Lebih Tinggi:Pembangunan pakej berbilang cip dan proses epitaksial yang lebih baik secara berterusan meningkatkan fluks sinaran setiap peranti, membolehkan rawatan isipadu yang lebih besar atau mengurangkan masa pendedahan.

Jangka Hayat Lebih Panjang:Penambahbaikan dalam bahan pembungkusan (seperti seramik dan kuarza yang digunakan di sini), teknik lekatan die, dan kebolehpercayaan semikonduktor memanjangkan jangka hayat operasi (L70/B50) LED UVC, menjadikannya lebih sesuai untuk aplikasi operasi berterusan.

Pengurangan Kos:Apabila volum pembuatan meningkat dan proses matang, kos per miliwatt output UVC berkurangan, memperluaskan julat aplikasi yang boleh dilaksanakan di luar pasaran khusus.