Lembaran Data UVC LED LTPL-G35UV275PR - 3.5x3.5x1.2mm - 6.2V Tipikal - 37mW Fluks Sinaran - 275nm Panjang Gelombang Puncak

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri produk LTPL-G35UV mewakili kemajuan yang ketara dalam sumber cahaya ultraungu keadaan pepejal. Produk ini direka khas untuk aplikasi pensterilan dan perubatan, menawarkan alternatif berprestasi tinggi kepada teknologi UV konvensional seperti lampu merkuri. Dengan memanfaatkan teknologi Diode Pemancar Cahaya (LED), ia menggabungkan kecekapan tenaga yang luar biasa dengan kebolehpercayaan dan jangka hayat operasi yang panjang yang wujud dalam peranti semikonduktor. Ini memberikan pereka lebih banyak kebebasan untuk mencipta penyelesaian inovatif untuk sistem pembasmian kuman, penulenan air, dan pensterilan permukaan.

Kelebihan teras terletak pada keupayaannya untuk memberikan sinaran UVC yang berkesan (dalam julat 270-280nm) dengan kos operasi dan penyelenggaraan yang lebih rendah. Peranti ini direka untuk serasi dengan sistem pemacu litar bersepadu (IC) dan mematuhi piawaian alam sekitar, iaitu mematuhi RoHS dan bebas plumbum. Pasaran sasaran utamanya termasuk pengeluar peralatan perubatan, pengintegrasi sistem penulenan air dan udara, serta pembangun peranti pensterilan pengguna atau perindustrian.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Peralihan daripada sumber UV tradisional kepada LED UVC menawarkan beberapa faedah yang berbeza. Pertama, keupayaan hidup serta-merta dan ketiadaan masa pemanasan meningkatkan responsif sistem. Kedua, faktor bentuk yang padat membolehkan integrasi ke dalam peranti yang lebih kecil dan mudah alih. Sifat pancaran LED yang berarah membolehkan reka bentuk optik yang lebih cekap, memfokuskan tenaga di tempat yang paling diperlukan. Tambahan pula, ketiadaan merkuri menangani kebimbangan alam sekitar dan keselamatan yang berkaitan dengan pelupusan dan kerosakan.

Aplikasi sasaran terutamanya ialah penyinaran pembasmi kuman, di mana cahaya UVC pada sekitar 275nm sangat berkesan untuk mengganggu DNA dan RNA mikroorganisma, termasuk bakteria, virus, dan kulat, menjadikannya tidak aktif. Ini menjadikan LED sesuai untuk aplikasi seperti pembasmian kuman permukaan dalam persekitaran penjagaan kesihatan, rawatan air dalam sistem titik penggunaan, dan penulenan udara dalam unit HVAC.

2. Analisis Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Peranti ini ditentukan untuk beroperasi di bawah keadaan yang ketat. Penarafan maksimum mutlak menentukan had di mana kerosakan kekal mungkin berlaku. Parameter utama termasuk pembuangan kuasa maksimum (P_O) sebanyak 2.1W dan arus hadapan berterusan maksimum (I_F) sebanyak 300mA. Julat suhu operasi (T_opr) ditentukan dari -40°C hingga +80°C, menunjukkan kesesuaian untuk persekitaran perindustrian yang keras dan perubatan terkawal. Julat suhu penyimpanan (T_stg) meluas hingga -40°C hingga +100°C. Parameter kritikal ialah suhu simpang maksimum (T_j) sebanyak 115°C. Melebihi suhu ini akan mempercepatkan degradasi dan mengurangkan jangka hayat peranti dengan ketara. Lembaran data secara jelas memberi amaran terhadap pengendalian LED di bawah keadaan pincang songsang untuk tempoh yang panjang, kerana ini boleh menyebabkan kegagalan serta-merta.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Ciri-ciri ini diukur pada keadaan ujian piawai suhu ambien 25°C (T_a) dan memberikan prestasi yang dijangkakan di bawah operasi normal.

• Voltan Hadapan (V_F):Pada arus pemacu 250mA, voltan hadapan tipikal ialah 6.2V, dengan maksimum 7.0V dan minimum 5.0V. Toleransi pengukuran ialah ±0.1V. Parameter ini adalah penting untuk mereka bentuk litar pemacu LED, kerana ia menentukan voltan bekalan dan pembuangan kuasa yang diperlukan.
• Fluks Sinaran (Φ_e):Ini ialah jumlah kuasa optik keluaran dalam spektrum UVC. Pada 250mA, fluks sinaran tipikal ialah 37.0mW (min 29.0mW). Apabila didorong pada arus penarafan maksimum 300mA, keluaran tipikal meningkat kepada 43.0mW. Toleransi pengukuran ialah ±10%. Fluks sinaran ialah metrik utama untuk menentukan keberkesanan pembasmi kuman LED dalam aplikasi tertentu.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_P):LED memancarkan cahaya UVC dengan panjang gelombang puncak antara 270nm dan 280nm, berpusat sekitar 275nm. Panjang gelombang ini berada dalam julat optimum untuk keberkesanan pembasmi kuman. Toleransi pengukuran ialah ±3nm.
• Rintangan Terma (R_{th j-s}):Rintangan terma tipikal dari simpang semikonduktor ke titik pateri ialah 12.3 K/W. Nilai ini, yang diukur pada MCPCB aluminium tertentu, adalah penting untuk reka bentuk pengurusan haba. Rintangan terma yang lebih rendah membolehkan haba dikeluarkan dari simpang dengan lebih cekap, membantu mengekalkan T_jyang lebih rendah dan memastikan kebolehpercayaan jangka panjang.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):Sudut pandangan tipikal ialah 120 darjah. Corak pancaran lebar ini bermanfaat untuk aplikasi yang memerlukan liputan kawasan luas tetapi mungkin memerlukan pemantul atau kanta untuk aplikasi fokus.
• Nyahcas Elektrostatik (ESD):Peranti memenuhi voltan tahan ESD minimum 2000V mengikut piawaian JESD22-A114-B (Model Badan Manusia). Prosedur pengendalian ESD yang betul mesti diikuti semasa pemasangan dan pemasangan.

3. Penjelasan Sistem Kod Bin

Untuk memastikan prestasi yang konsisten, LED disusun ke dalam bin berdasarkan parameter utama yang diukur semasa pengeluaran. Kod bin ditanda pada pembungkusan.

3.1 Pembin Voltan Hadapan (V_F)

LED dikategorikan kepada empat bin voltan (V1 hingga V4) apabila didorong pada 250mA:

• V1: 5.0V – 5.5V
• V2: 5.5V – 6.0V
• V3: 6.0V – 6.5V
• V4: 6.5V – 7.0V

Toleransi dalam setiap bin ialah ±0.1V. Pembin ini membolehkan pereka memilih LED dengan padanan voltan yang lebih ketat untuk aplikasi yang didorong secara bersiri, memastikan pengagihan arus yang lebih seragam.

3.2 Pembin Fluks Sinaran (Φ_e)

Kuasa keluaran disusun ke dalam empat bin fluks (X1 hingga X4) pada 250mA:

• X1: 29.0mW – 34.0mW
• X2: 34.0mW – 39.0mW
• X3: 39.0mW – 44.0mW
• X4: 44.0mW dan ke atas

Toleransi ialah ±10%. Memilih bin fluks yang lebih tinggi memberikan keluaran optik yang lebih besar, yang boleh diterjemahkan kepada masa pembasmian kuman yang lebih singkat atau membolehkan penggunaan LED yang lebih sedikit dalam tatasusunan.

3.3 Pembin Panjang Gelombang Puncak (λ_P)

Untuk produk ini, semua peranti berada dalam satu bin panjang gelombang, W1, meliputi 270nm hingga 280nm dengan toleransi ±3nm. Ini memastikan prestasi pembasmi kuman yang konsisten merentasi semua unit, kerana kadar penyahtinaktifan mikroorganisma sangat bergantung pada panjang gelombang.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Graf yang disediakan memberikan pandangan tentang tingkah laku LED di bawah pelbagai keadaan.

4.1 Taburan Spektrum Relatif

Lengkung ini menunjukkan keamatan cahaya yang dipancarkan merentasi spektrum ultraungu. Ia mengesahkan jalur pancaran sempit yang berpusat pada 275nm, yang ideal untuk memaksimumkan kesan pembasmi kuman sambil meminimumkan pancaran pada panjang gelombang yang kurang berkesan atau berpotensi berbahaya.

4.2 Fluks Sinaran Relatif vs. Arus Hadapan

Graf ini menggambarkan hubungan sub-linear antara arus pemacu dan keluaran optik. Walaupun peningkatan arus meningkatkan keluaran, kecekapan (fluks sinaran per unit kuasa elektrik) biasanya menurun pada arus yang lebih tinggi disebabkan oleh peningkatan kesan haba dan droop. Ini menekankan kepentingan mengoptimumkan arus pemacu untuk keseimbangan yang diingini antara keluaran, kecekapan, dan jangka hayat.

4.3 Voltan Hadapan vs. Arus Hadapan & Suhu Simpang

Voltan hadapan mempunyai pekali suhu negatif, bermakna ia berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Ciri ini mesti dipertimbangkan dalam reka bentuk pemacu arus malar, kerana V_Fyang lebih rendah pada suhu tinggi boleh sedikit mengurangkan pembuangan kuasa elektrik.

4.4 Fluks Sinaran Relatif vs. Suhu Simpang

Ini adalah salah satu lengkung yang paling kritikal. Keluaran LED UVC sangat sensitif kepada suhu simpang. Graf menunjukkan penurunan ketara dalam fluks sinaran apabila T_jmeningkat. Pengurusan haba yang berkesan untuk mengekalkan simpang sejuk mungkin adalah penting untuk mengekalkan keluaran tinggi dan mencapai jangka hayat yang dinilai.

4.5 Lengkung Penurunan Arus Hadapan

Lengkung ini menentukan arus hadapan maksimum yang dibenarkan sebagai fungsi suhu ambien. Apabila suhu ambien meningkat, arus maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan untuk menghalang suhu simpang daripada melebihi had 115°C. Graf ini adalah penting untuk mereka bentuk sistem yang beroperasi dengan boleh dipercayai merentasi julat suhu yang ditentukan.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Garis Besar

Pakej LED mempunyai saiz padat kira-kira 3.5mm x 3.5mm, dengan ketinggian kira-kira 1.2mm. Semua dimensi mempunyai toleransi ±0.2mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Lukisan mekanikal menentukan lokasi tepat cip LED, pad pateri, dan sebarang struktur kanta optik.

5.2 Pad Lampiran PCB yang Disyorkan

Corak landasan terperinci disediakan untuk pad permukaan-pasang. Mematuhi corak yang disyorkan ini adalah kritikal untuk mencapai sambungan pateri yang boleh dipercayai, konduksi haba yang betul ke PCB, dan penjajaran yang betul. Toleransi spesifikasi untuk dimensi pad ialah ±0.1mm. Reka bentuk biasanya termasuk via terma di bawah pad terma untuk memindahkan haba ke dalam satah bumi PCB atau lapisan penyejuk khas.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

6.1 Profil Pateri Alir Semula

Profil alir semula bebas plumbum terperinci ditentukan untuk mengelakkan kerosakan semasa proses pemasangan Teknologi Permukaan Pasang (SMT). Parameter utama termasuk:

• Pemanasan Awal: 150-200°C selama 60-120 saat.
• Masa di atas likuidus (217°C): 60-150 saat.
• Suhu Puncak: Disyorkan 245°C, maksimum 260°C.
• Masa dalam 5°C dari puncak: 10-30 saat.
• Kadar peningkatan maksimum: 3°C/saat.
• Kadar penurunan maksimum: 6°C/saat.

Suhu merujuk kepada bahagian atas pakej. Proses penyejukan pantas tidak disyorkan. LED boleh menahan maksimum tiga kitaran alir semula.

6.2 Pateri Tangan dan Pembersihan

Jika pateri tangan diperlukan, suhu hujung besi tidak boleh melebihi 300°C, dan masa sentuhan harus dihadkan kepada maksimum 2 saat per pad, dilakukan hanya sekali. Untuk pembersihan, hanya pelarut berasaskan alkohol seperti isopropil alkohol harus digunakan. Pembersih kimia yang tidak ditentukan mungkin merosakkan kanta silikon atau bahan pakej.

7. Pembungkusan dan Maklumat Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

LED dibekalkan pada pita pembawa timbul dan gegelung untuk pemasangan pick-and-place automatik. Dimensi pita (saiz poket, pic) dan dimensi gegelung (diameter hab, diameter flens) mematuhi piawaian EIA-481-1-B. Gegelung 7 inci boleh memuat maksimum 500 keping. Kuantiti pembungkusan minimum untuk baki lot ialah 100 keping. Pita ditutup dengan pita penutup untuk melindungi komponen.

8. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Pengurusan Haba

Ini adalah faktor reka bentuk yang paling kritikal. Kepekaan tinggi keluaran kepada suhu simpang memerlukan strategi penyejukan yang berkesan. Gunakan PCB Teras Logam (MCPCB) atau PCB FR4 standard dengan tuangan kuprum yang luas dan via terma yang disambungkan kepada penyejuk luaran. Matlamatnya adalah untuk meminimumkan rintangan terma dari simpang LED ke persekitaran ambien (R_{th j-a}). Sentiasa rujuk lengkung penurunan arus hadapan apabila mereka bentuk untuk suhu ambien yang tinggi.

8.2 Pemacu Elektrik

Pemacu arus malar adalah wajib untuk operasi yang stabil. Pemacu harus dipilih untuk memberikan arus yang dikehendaki (contohnya, 250mA atau 300mA) sambil menampung julat voltan hadapan bin yang dipilih. Pertimbangkan untuk melaksanakan modulasi lebar nadi (PWM) untuk operasi pendim atau kitar tugas, yang boleh membantu menguruskan beban haba. Pastikan pemacu dilindungi daripada kekutuban songsang dan transien voltan.

8.3 Pertimbangan Optik dan Bahan

Sinaran UVC pada 275nm sangat bertenaga dan boleh merosakkan banyak bahan biasa, termasuk plastik tertentu, epoksi, dan pelekat. Pastikan semua bahan dalam laluan optik dan berhampiran LED (kanta, pemantul, gasket, penebat wayar) dinilai untuk pendedahan UVC yang berpanjangan. Kaca kuarza biasanya digunakan untuk tingkap pelindung. Elakkan pendedahan langsung kulit dan mata kepada keluaran UVC.

9. Kebolehpercayaan dan Jangka Hayat

Lembaran data menggariskan pelan ujian kebolehpercayaan yang komprehensif, termasuk Hayat Operasi Suhu Bilik (RTOL), Hayat Penyimpanan Suhu Tinggi/Rendah (HTSL/LTSL), ujian haba lembap, dan kejutan terma. Ujian ini mensimulasikan tahun operasi di bawah pelbagai keadaan tekanan. Kriteria untuk kegagalan ditakrifkan sebagai anjakan voltan hadapan melebihi 10% atau penurunan fluks sinaran di bawah 50% daripada nilai awal. Reka bentuk terma yang betul dan operasi elektrik dalam had yang ditentukan adalah penting untuk mencapai jangka hayat yang diunjurkan di lapangan.

10. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan lampu merkuri tekanan rendah tradisional (yang memancar pada 254nm), LED UVC ini menawarkan beberapa kelebihan: hidup/mati serta-merta, saiz padat, pancaran berarah, ketahanan (tiada kaca rapuh, tiada merkuri), dan potensi untuk penalaan panjang gelombang. Berbanding dengan LED UVC lain, pembeza utama bahagian khusus ini ialah gabungan panjang gelombang 275nm, keluaran tipikal 37mW pada 250mA, dan format pakej 3.5x3.5mm. Sudut pandangan lebar 120 darjah mungkin menjadi kelebihan atau kelemahan bergantung pada keperluan reka bentuk optik aplikasi.

11. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah perbezaan antara fluks sinaran (mW) dan keberkesanan pembasmi kuman?

J: Fluks sinaran ialah jumlah kuasa optik UVC. Keberkesanan pembasmi kuman bergantung pada kuasa ini, spektrum pancaran (panjang gelombang puncak), jarak ke sasaran, masa pendedahan, dan kerentanan mikroorganisma tertentu. Panjang gelombang 275nm sangat berkesan terhadap pelbagai patogen.

S: Bolehkah saya mendorong LED ini dengan sumber voltan malar?

J: Tidak. LED adalah peranti yang didorong arus. Sumber voltan malar tidak akan mengawal arus, membawa kepada pelarian haba dan kegagalan pantas. Sentiasa gunakan pemacu arus malar.

S: Bagaimanakah saya mengira penyejuk yang diperlukan?

J: Anda perlu menentukan laluan rintangan terma keseluruhan. Mulakan dengan rintangan simpang-ke-pateri (R_{th j-s}= 12.3 K/W). Tambah rintangan terma bahan antara muka terma anda, PCB, dan penyejuk luaran. Menggunakan formula T_j= T_a+ (P_diss* R_{th j-a}), pastikan T_jkekal di bawah 115°C pada suhu ambien maksimum dan kuasa pemacu anda (P_diss≈ I_F* V_F).

S: Mengapakah keluaran sangat sensitif kepada suhu?

J: Ini adalah ciri asas sumber cahaya semikonduktor, terutamanya dalam julat ultraungu. Peningkatan suhu meningkatkan rekombinasi bukan sinaran dalam bahan semikonduktor, mengurangkan kecekapan kuantum dalaman dan seterusnya keluaran cahaya.

12. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Kes: Mereka Bentuk Tongkat Pensteril Permukaan Mudah Alih.

Seorang pereka ingin mencipta tongkat tangan untuk membasmi kuman permukaan seperti kaunter, papan kekunci, dan telefon. Mereka memilih LED LTPL-G35UV275PR untuk saiz padat dan keluaran 275nm. Mereka merancang untuk menggunakan tatasusunan 4 LED untuk meningkatkan kawasan liputan. Setiap LED akan didorong pada 250mA (V tipikal_F=6.2V, P_diss=1.55W). Jumlah kuasa sistem ialah ~6.2W. Penyejuk aluminium ringan dengan sirip diintegrasikan ke dalam badan tongkat untuk membuang haba ~6W. Pemacu arus malar yang dikuasakan oleh bateri litium-ion boleh dicas semula direka. Kunci keselamatan memastikan LED hanya diaktifkan apabila tongkat dipegang pada jarak yang betul dari permukaan. Reka bentuk optik menggunakan pancaran asli 120 darjah untuk mencipta titik pensterilan yang luas. Pereka memilih LED dari bin fluks X2 (34-39mW) untuk prestasi yang konsisten dan menggunakan PWM untuk mengawal masa pendedahan (contohnya, kitaran 10 saat).

13. Pengenalan Prinsip

LED UVC adalah berdasarkan bahan semikonduktor, biasanya aluminium galium nitrida (AlGaN). Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dan lubang bergabung semula di kawasan aktif semikonduktor, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Panjang gelombang foton ini ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor. Dengan mengawal kandungan aluminium dalam lapisan AlGaN dengan teliti, jurang jalur boleh direka untuk memancarkan cahaya dalam julat UVC (200-280nm). Pancaran 275nm dicapai melalui proses pertumbuhan epitaksial yang tepat. Foton UVC yang dijana sangat bertenaga dan boleh memutuskan ikatan molekul, paling kritikal dalam DNA/RNA mikroorganisma, menghalangnya daripada mereplikasi.

14. Trend Pembangunan

Bidang LED UVC berkembang pesat. Trend utama termasuk:

• Peningkatan Kecekapan Dinding-Palam (WPE):Penyelidikan berterusan bertujuan untuk meningkatkan kecekapan penukaran kuasa elektrik-ke-optik, yang secara langsung mengurangkan penjanaan haba dan keperluan kuasa sistem.
• Kuasa Keluaran Lebih Tinggi:Pembangunan LED dengan fluks sinaran yang lebih tinggi dari pemancar tunggal atau pakej yang lebih kecil, membolehkan sistem pembasmian kuman yang lebih padat dan berkuasa.
• Jangka Hayat Lebih Panjang (L70/B50):Penambahbaikan dalam bahan, pembungkusan, dan pengurusan haba memanjangkan jangka hayat operasi, menjadikan LED lebih kompetitif dengan lampu tradisional untuk aplikasi kitar tugas tinggi.
• Pengurangan Kos:Apabila volum pembuatan meningkat dan proses matang, kos per miliwatt keluaran UVC semakin menurun, memperluaskan julat aplikasi yang boleh dilaksanakan.
• Pengoptimuman Panjang Gelombang:Penyelidikan berterusan ke dalam panjang gelombang optimum untuk patogen dan aplikasi tertentu, berpotensi membawa kepada LED yang disesuaikan untuk penjagaan kesihatan, air, dan penulenan udara.

Peralihan kepada sumber UVC keadaan pepejal adalah trend jangka panjang yang jelas didorong oleh kelebihan semula jadi mereka dalam faktor bentuk, keselamatan, dan kebolehkawalan.