Lembaran Data UVC LED LTPL-G35UVC275GS - 3.5x3.5mm - 5.0-7.0V - Panjang Gelombang Puncak 275nm - Kuasa Maksimum 0.7W - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTPL-G35UVC275GS ialah diod pemancar cahaya (LED) ultraungu-C (UVC) berprestasi tinggi yang direka khusus untuk aplikasi pensterilan dan perubatan. Produk ini mewakili kemajuan penting dalam teknologi pencahayaan keadaan pepejal, menawarkan alternatif yang boleh dipercayai dan cekap tenaga kepada sumber cahaya UV konvensional seperti lampu merkuri. Peranti ini beroperasi dalam julat panjang gelombang germisid, biasanya sekitar 275 nanometer, yang sangat berkesan untuk menyahaktifkan mikroorganisma termasuk bakteria dan virus.

Siri LED ini menggabungkan faedah semula jadi teknologi LED—seperti jangka hayat operasi yang panjang, keupayaan hidup/mati serta-merta, dan faktor bentuk padat—dengan output optik khusus yang diperlukan untuk pembasmian kuman yang berkesan. Ia membolehkan kebebasan reka bentuk yang lebih besar untuk jurutera membangunkan peralatan pensterilan, penulen udara, sistem rawatan air, dan peranti perubatan. Dengan menggantikan teknologi UV yang lebih lama, ia menyumbang kepada sistem dengan kos operasi yang lebih rendah, keperluan penyelenggaraan yang berkurangan, dan profil alam sekitar yang lebih baik kerana ketiadaan merkuri.

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

Kelebihan utama LED UVC ini termasuk keserasiannya dengan sistem pemacu litar bersepadu (IC), pematuhan kepada arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya), dan pembinaannya bebas plumbum. Ciri-ciri ini menjadikannya sesuai untuk diintegrasikan ke dalam produk elektronik moden dengan keperluan kawal selia dan alam sekitar yang ketat. Pasaran sasaran terutamanya adalah sektor penjagaan kesihatan, perkakas pengguna, dan peralatan perindustrian di mana pembasmian kuman permukaan, udara, atau air yang berkesan dan boleh dipercayai adalah kritikal. Aplikasi merangkumi daripada pensteril mudah alih dan sistem HVAC kepada pembersih instrumen perubatan khusus.

2. Analisis Mendalam Parameter Teknikal

Prestasi LTPL-G35UVC275GS ditakrifkan oleh satu set parameter elektrik, optik, dan haba yang komprehensif yang diukur di bawah keadaan piawai (Ta=25°C). Memahami parameter ini adalah penting untuk reka bentuk litar dan pengurusan haba yang betul bagi memastikan kebolehpercayaan dan mencapai output sinaran yang dikehendaki.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia tidak bertujuan untuk operasi biasa. Penyerakan kuasa maksimum (Po) ialah 0.7 Watt, iaitu jumlah kuasa elektrik yang boleh ditukar kepada haba dan cahaya tanpa merosakkan LED. Arus hadapan berterusan maksimum (IF) ialah 100 miliampere (mA). Peranti ini dinilai untuk julat suhu operasi (Topr) -40°C hingga +80°C dan julat suhu penyimpanan (Tstg) -40°C hingga +100°C. Suhu simpang maksimum yang dibenarkan (Tj) ialah 90°C. Melebihi suhu simpang adalah punca utama kegagalan LED dan susut nilai lumen yang dipercepatkan.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Ini adalah parameter prestasi tipikal di bawah keadaan ujian yang ditetapkan. Voltan hadapan (VF) berjulat daripada minimum 5.0V hingga maksimum 7.0V pada arus ujian 60mA, dengan nilai tipikal 5.5V. Voltan yang agak tinggi ini adalah ciri LED UVC disebabkan bahan semikonduktor jurang jalur lebar mereka. Fluks sinaran (Φe), iaitu jumlah kuasa optik output dalam spektrum UVC, biasanya 10.0 miliwatt (mW) pada 60mA. Pada arus yang lebih rendah 20mA, ia turun kepada 3.5 mW, dan pada arus maksimum 100mA, ia mencapai 14.0 mW. Panjang gelombang puncak (Wp) berpusat pada 275nm dengan julat dari 265nm hingga 280nm, meletakkannya dengan kukuh dalam julat germisid paling berkesan (lebih kurang 260nm-280nm). Sudut pandangan (2θ1/2) ialah 120 darjah yang luas, memberikan penyinaran yang meluas. Rintangan haba dari simpang ke titik pateri (Rth j-s) biasanya 38 K/W, menunjukkan betapa berkesannya haba dipindahkan dari cip semikonduktor ke papan. Nilai yang lebih rendah adalah lebih baik untuk pengurusan haba.

3. Penjelasan Sistem Kod Bin

Untuk mengambil kira variasi pembuatan, LED disusun ke dalam bin prestasi. Ini membolehkan pereka memilih komponen yang memenuhi keperluan khusus aplikasi mereka. LTPL-G35UVC275GS menggunakan sistem binning tiga dimensi.

3.1 Binning Voltan Hadapan (VF)

LED dikategorikan kepada empat bin voltan: V1 (5.0V - 5.5V), V2 (5.5V - 6.0V), V3 (6.0V - 6.5V), dan V4 (6.5V - 7.0V), semua diukur pada IF=60mA. Memilih LED dari bin voltan yang sama memastikan pengagihan arus yang konsisten apabila berbilang peranti didorong secara selari.

3.2 Binning Fluks Sinaran (Φe)

Output optik dibin kepada empat kategori: X1 (7.0 - 8.0 mW), X2 (8.0 - 9.0 mW), X3 (9.0 - 10.0 mW), dan X4 (10.0 mW dan ke atas), diukur pada IF=60mA. Ini membolehkan prestasi pensterilan dan pengiraan dos yang boleh diramal.

3.3 Binning Panjang Gelombang Puncak (Wp)

Semua peranti berada dalam satu bin panjang gelombang, W1, yang merangkumi dari 265nm hingga 280nm. Kawalan ketat sekitar 275nm memastikan keberkesanan germisid yang optimum, kerana keberkesanan cahaya UV untuk mengganggu DNA/RNA memuncak dalam rantau ini.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data menyediakan beberapa graf yang menggambarkan tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan. Lengkung ini adalah penting untuk pemodelan dinamik dan memahami pertukaran prestasi.

4.1 Taburan Spektrum Relatif

Lengkung ini menunjukkan keamatan cahaya yang dipancarkan merentasi spektrum ultraungu. Ia mengesahkan jalur pancaran sempit yang berpusat pada panjang gelombang puncak, dengan pancaran minimum di luar julat UVC, yang penting untuk keselamatan dan keberkesanan.

4.2 Corak Sinaran

Plot ciri sinaran (sering rajah kutub) menggambarkan sudut pandangan 120 darjah, menunjukkan bagaimana keamatan optik berkurangan dari pusat (0 darjah) ke tepi (±60 darjah). Ini memaklumkan reka bentuk optik untuk mencapai penyinaran seragam.

4.3 Fluks Sinaran Relatif vs. Arus Hadapan

Graf ini menunjukkan bahawa output sinaran meningkat dengan arus pemacu tetapi tidak secara linear. Ia cenderung tepu pada arus yang lebih tinggi disebabkan peningkatan haba dan kejatuhan kecekapan. Ini menekankan kepentingan mendorong LED pada arus optimum untuk keseimbangan terbaik output dan jangka hayat.

4.4 Voltan Hadapan vs. Arus Hadapan

Lengkung IV menunjukkan hubungan eksponen antara voltan dan arus, tipikal diod. Ia digunakan untuk menentukan titik operasi apabila mereka bentuk litar pembatas arus.

4.5 Lengkung Kebergantungan Suhu

Graf yang menunjukkan fluks sinaran relatif dan voltan hadapan sebagai fungsi suhu simpang adalah kritikal. Output LED UVC biasanya berkurangan apabila suhu meningkat. Voltan hadapan berkurangan dengan peningkatan suhu. Hubungan ini mesti dipertimbangkan untuk reka bentuk yang beroperasi dalam keadaan bukan ambien atau dengan penyingkiran haba yang tidak mencukupi.

4.6 Lengkung Penurunan Arus Hadapan

Ini adalah salah satu graf paling penting untuk kebolehpercayaan. Ia menunjukkan arus hadapan maksimum yang dibenarkan sebagai fungsi suhu ambien. Apabila suhu meningkat, arus selamat maksimum berkurangan untuk menghalang suhu simpang daripada melebihi had 90°C. Lengkung ini adalah wajib untuk menentukan keperluan penyingkiran haba.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

LED ini datang dalam pakej peranti permukaan-pasang (SMD) dengan dimensi lebih kurang 3.5mm x 3.5mm. Lukisan garis besar memberikan ukuran tepat untuk reka bentuk tapak kaki. Pakej termasuk penanda kekutuban yang jelas (biasanya penunjuk katod) untuk menghalang penempatan yang salah semasa pemasangan. Susun atur pad lampiran papan litar bercetak (PCB) yang disyorkan disediakan untuk memastikan paterian dan sambungan haba yang betul. Reka bentuk pad adalah penting untuk memindahkan haba dari pad haba LED (titik pateri) ke lapisan kuprum PCB, yang bertindak sebagai penyebar haba utama.

6. Garis Panduan Paterian dan Pemasangan

Pengendalian dan paterian yang betul adalah penting untuk mengekalkan prestasi dan kebolehpercayaan LED.

6.1 Profil Paterian Alir Semula

Profil alir semula bebas plumbum adalah disyorkan. Parameter utama termasuk peringkat pemanasan awal (150-200°C selama 60-120s), masa di atas likuidus (217°C) 60-150 saat, dan suhu puncak 260°C (dengan 245°C disyorkan) dipegang selama 10-30 saat. Kadar peningkatan dan penyejukan harus dikawal kepada maksimum 3°C/s dan 6°C/s masing-masing, untuk meminimumkan kejutan haba. Proses penyejukan pantas tidak dinasihatkan.

6.2 Pembersihan dan Pengendalian

Jika pembersihan diperlukan selepas paterian, hanya pelarut berasaskan alkohol seperti isopropil alkohol harus digunakan. Pembersih kimia yang tidak ditentukan boleh merosakkan kanta silikon atau bahan pakej. LED adalah sensitif kepada nyahcas elektrostatik (ESD), dengan voltan tahan maksimum 2000V (Model Badan Manusia). Langkah berjaga-jaga ESD piawai harus dipatuhi semasa pengendalian.

7. Pembungkusan dan Maklumat Pesanan

LED dibekalkan pada pita dan gegelung untuk pemasangan pick-and-place automatik. Dimensi pita dan spesifikasi gegelung (gegelung 7-inci memegang sehingga 500 keping) mematuhi piawaian EIA-481-1-B. Kod klasifikasi bin ditanda pada setiap beg pembungkusan, membolehkan kebolehjejakan ciri elektrik dan optik kumpulan tersebut.

8. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Senario Aplikasi Tipikal

Aplikasi utama adalah dalam peranti germisid: pensteril permukaan untuk telefon atau objek kecil, unit pensterilan air untuk sistem titik penggunaan, modul penulenan udara dalam sistem HVAC atau penulen udara mudah alih, dan ruang pensterilan untuk alat perubatan atau pergigian. Saiznya yang kecil membolehkan integrasi ke dalam produk padat dan mudah alih.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

Litar Pemacu:Pemacu arus malar adalah penting, bukan sumber voltan malar, untuk memastikan output optik yang stabil dan menghalang pelarian haba. Pemacu mesti mampu membekalkan voltan yang diperlukan (≥ VF maks) pada arus yang ditetapkan.

Pengurusan Haba:Ini adalah aspek paling kritikal dalam reka bentuk sistem LED UVC. Rintangan haba yang tinggi (38 K/W) bermakna haba terkumpul dengan cepat di simpang. PCB teras logam (MCPCB) atau penyelesaian pengurusan haba berkesan lain adalah wajib untuk mengekalkan suhu simpang di bawah 90°C, terutamanya apabila beroperasi pada atau berhampiran arus maksimum. Lengkung penurunan mesti diikuti.

Reka Bentuk Optik:Pancaran 120 darjah yang luas mungkin memerlukan pemantul atau kanta untuk mengarahkan cahaya UVC ke permukaan sasaran untuk pembasmian kuman yang cekap. Bahan mesti stabil UVC (contohnya, gred tertentu aluminium, PTFE, kuarza) kerana banyak plastik merosot di bawah pendedahan UVC.

Keselamatan:Sinaran UVC adalah berbahaya kepada kulit dan mata manusia. Produk mesti menggabungkan pengunci keselamatan, pemasa, dan perisai untuk menghalang pendedahan pengguna. Pelabelan yang betul diperlukan.

9. Kebolehpercayaan dan Jangka Hayat

Lembaran data termasuk pelan ujian kebolehpercayaan yang komprehensif. Ujian seperti Jangka Hayat Operasi Suhu Bilik (RTOL), Jangka Hayat Operasi Suhu Tinggi/Rendah (HTOL/LTOL), dan kitaran suhu dilakukan sehingga 3000 jam. Kriteria untuk kegagalan ditakrifkan sebagai anjakan voltan hadapan melebihi 10%, penurunan fluks sinaran di bawah 50% nilai awal, atau anjakan panjang gelombang puncak melebihi ±2nm. Ujian ini mengesahkan keteguhan produk di bawah pelbagai tekanan alam sekitar, menyokong tuntutan jangka hayat operasi yang panjang apabila digunakan dalam spesifikasi.

10. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding lampu UVC berasaskan merkuri tradisional, LED ini menawarkan kelebihan penting: permulaan serta-merta (tiada masa pemanasan), tiada kandungan merkuri berbahaya, jangka hayat lebih panjang, saiz padat, dan kebolehredupkan digital. Berbanding LED UVC lain, gabungan khusus kuasa optik (10mW tip @60mA), panjang gelombang (275nm), dan saiz pakej (3.5x3.5mm) meletakkannya untuk aplikasi yang memerlukan keseimbangan output dan faktor bentuk. Sistem binning terperinci memberikan kebolehramalan untuk pembuatan volum tinggi.

11. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah voltan pemacu yang saya perlukan?

J: Pematuhan voltan output pemacu arus malar anda mestilah lebih tinggi daripada voltan hadapan maksimum (VF maks) bin LED yang anda gunakan, biasanya 7.0V, ditambah beberapa ruang kepala untuk kehilangan dalam jejak dan sambungan.

S: Bagaimana saya mengira dos pembasmian kuman?

J: Dos (dalam Joule per sentimeter persegi, J/cm²) adalah hasil darab irradians (kuasa optik per unit luas, W/cm²) dan masa pendedahan (saat). Anda mesti mengukur atau mengira irradians pada permukaan sasaran berdasarkan fluks sinaran LED, sudut pancaran, jarak, dan optik. Bandingkan ini dengan dos yang diperlukan untuk menyahaktifkan patogen sasaran anda.

S: Bolehkah saya mendorongnya pada 100mA secara berterusan?

J: Anda hanya boleh mendorongnya pada 100mA jika anda boleh menjamin suhu simpang kekal di bawah 90°C, yang memerlukan pengurusan haba yang luar biasa. Rujuk lengkung penurunan arus; pada suhu ambien yang tinggi, arus maksimum yang dibenarkan adalah jauh lebih rendah.

S: Mengapa voltan hadapan begitu tinggi?

J: LED UVC adalah berdasarkan semikonduktor aluminium galium nitrida (AlGaN) dengan jurang jalur yang sangat lebar, yang secara semula jadi memerlukan voltan yang lebih tinggi untuk menguja elektron merentasi jurang dan menghasilkan foton panjang gelombang pendek.

12. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Kes: Mereka Bentuk Botol Pensteril Air Mudah Alih.Seorang pereka bertujuan untuk mencipta botol yang boleh mensterilkan 500ml air dalam 60 saat. Menggunakan LTPL-G35UVC275GS (bin X3, 9-10mW), mereka merancang untuk menggunakan 4 LED. Jumlah fluks sinaran adalah ~36-40mW. Air dikitar lalu LED dalam ruang nipis. Dengan mengandaikan kecekapan gandingan optik 50% dan dos UV yang diperlukan untuk bakteria biasa 40 mJ/cm², mereka mengira luas permukaan ruang dan kadar aliran yang diperlukan. Pemacu arus malar ditetapkan kepada 60mA setiap LED dengan keupayaan output 9V dipilih. Penyingkiran haba aluminium kecil diintegrasikan dengan MCPCB LED untuk mengurus haba semasa kitaran satu minit, mengekalkan suhu simpang dengan baik dalam had. Ciri keselamatan termasuk suis pengunci penutup dan cangkang luar legap.

13. Pengenalan Prinsip Operasi

LED UVC ialah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron disuntik merentasi simpang dan bergabung semula dengan lubang dalam rantau aktif. Dalam LED UVC, jurang jalur tenaga bahan semikonduktor (AlGaN) adalah sangat besar (~4.5 elektron volt). Apabila penggabungan semula berlaku, tenaga ini dibebaskan dalam bentuk foton (zarah cahaya). Panjang gelombang foton ini adalah berkadar songsang dengan tenaga jurang jalur (λ = hc/Eg). Jurang jalur ~4.5 eV sepadan dengan panjang gelombang foton lebih kurang 275 nanometer, yang berada dalam julat UVC. Cahaya tenaga tinggi ini diserap oleh DNA dan RNA mikroorganisma, menyebabkan dimer timin yang menghalang replikasi, seterusnya menyahaktifkan patogen.

14. Trend dan Perkembangan Teknologi

Bidang LED UVC berkembang pesat. Trend utama termasuk:

Peningkatan Kecekapan Dinding-Palam (WPE):Penyelidikan tertumpu pada meningkatkan kecekapan kuantum dalaman (berapa banyak elektron menghasilkan foton) dan kecekapan pengekstrakan cahaya (mengeluarkan foton dari cip), yang secara langsung meningkatkan fluks sinaran untuk input elektrik tertentu, mengurangkan kuasa sistem dan beban haba.

Panjang Gelombang Lebih Panjang >280nm:Walaupun ~275nm adalah optimum untuk tindakan germisid, LED yang memancar pada panjang gelombang sedikit lebih panjang (contohnya, 280-285nm) boleh menawarkan kuasa output dan kecekapan yang lebih tinggi sambil masih mengekalkan keupayaan pembasmian kuman yang ketara, mewujudkan pilihan pertukaran untuk pereka.

Peningkatan Jangka Hayat dan Kebolehpercayaan:Kemajuan dalam reka bentuk cip, bahan pembungkusan (terutamanya enkapsulan stabil UVC), dan pengurusan haba secara berterusan meningkatkan jangka hayat operasi (L70, masa kepada 70% output awal) LED UVC, menjadikannya lebih sesuai untuk aplikasi operasi berterusan.

Pengurangan Kos:Apabila volum pembuatan meningkat dan hasil bertambah baik, kos per miliwatt kuasa optik UVC semakin berkurangan, mempercepatkan penerimaan teknologi LED merentasi lebih banyak segmen pasaran, daripada profesional kepada produk pengguna.