Техническая документация на светодиод ELUA2016OGB UVA - Размеры 2.04x1.64x0.75мм - Напряжение 3.0-4.0В - Мощность 0.2Вт

1. Обзор продукта

Серия продуктов ELUA2016OGB представляет собой высоконадежное керамическое светодиодное решение, специально разработанное для ультрафиолетовых (УФ-А) применений. Эта серия предназначена для стабильной работы в сложных условиях, используя прочный корпус из оксида алюминия (Al₂O₃) для превосходного теплового управления и долговечности. Основное позиционирование продукта — в сегменте УФ-А светодиодов малой и средней мощности, предназначенных для применений, где критически важны компактные размеры, надежность и специфический спектральный выход. Его ключевые преимущества включают очень малые габариты 2.04мм x 1.64мм, что делает его подходящим для конструкций с ограниченным пространством, встроенную защиту от электростатического разряда (ESD), повышающую долговечность, а также соответствие основным экологическим и стандартам безопасности, включая RoHS, REACH и требования по отсутствию галогенов. Целевые рынки разнообразны: потребительская электроника, промышленные системы отверждения и специализированное детекторное оборудование.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

Серия ELUA2016OGB работает в диапазоне прямого тока (I_F), с максимальным постоянным значением 100мА и типичной рабочей точкой 60мА. Прямое напряжение (V_F) задано в диапазоне от 3.0В до 4.0В при этом токе накачки 60мА, что является ключевым параметром для проектирования схемы драйвера. Сила излучения, измеряющая оптическую мощность в милливаттах (мВт), варьируется в зависимости от модели. Например, вариант 360-370нм имеет минимальную силу излучения 50мВт, типичную 80мВт и максимальную 110мВт. Модель 380-390нм начинается с 65мВт, модели 390-400нм и 400-410нм — с 70мВт. Пиковые длины волн четко определены: группа U36 (360-370нм), U38 (380-390нм), U39 (390-400нм) и U40 (400-410нм), с допуском измерения ±1нм.

2.2 Абсолютные максимальные параметры и тепловые свойства

Для обеспечения надежности устройства абсолютные максимальные параметры не должны превышаться. Максимальная температура перехода (T_J) составляет 105°C. Устройство рассчитано на рабочий диапазон температур (T_Opr) от -40°C до +85°C и идентичный диапазон температур хранения (T_Stg). Максимальная устойчивость к электростатическому разряду (модель человеческого тела) составляет 2000В, обеспечивая хороший уровень защиты при обращении и монтаже. Правильная тепловая конструкция необходима для поддержания температуры перехода ниже ее максимального предела, так как ее превышение ускорит деградацию и сократит срок службы.

3. Объяснение системы сортировки

Продукт использует комплексную систему сортировки для категоризации светодиодов по ключевым параметрам производительности, обеспечивая согласованность для конечного пользователя.

3.1 Сортировка по силе излучения

Сила излучения сортируется в соответствии с группой пиковой длины волны. Для группы 365нм (U36) код сорта R1 охватывает 50-75мВт, а R2 — 75-110мВт. Для группы 385нм (U38) R4 охватывает 65-85мВт, а R5 — 85-110мВт. Для групп 395-405нм (U39/U40) R5 охватывает 70-90мВт, а R6 — 90-110мВт. Применяется допуск измерения ±10%.

3.2 Сортировка по пиковой длине волны

Как упоминалось, пиковая длина волны сгруппирована в четыре основные категории: U36, U38, U39 и U40, соответствующие диапазонам 10нм, начиная с 360нм. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с точным спектральным выходом, необходимым для их применения, например, для оптимального отверждения конкретных смол или пиковой чувствительности детекторов.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение сортируется с шагом 0.2В от 3.0В до 4.0В (например, 3032 для 3.0-3.2В, 3234 для 3.2-3.4В и т.д.). Эта сортировка определена при стандартном рабочем токе 60мА с допуском измерения ±2%. Выбор светодиодов из узкого диапазона напряжения может помочь в проектировании более однородных драйверных схем и достижении стабильной производительности в массиве светодиодов.

4. Анализ кривых производительности

4.1 Спектральное распределение

Представленные спектральные кривые показывают относительную интенсивность излучения в зависимости от длины волны для четырех вариантов пиковой длины волны (365нм, 385нм, 395нм, 405нм). Каждая кривая демонстрирует отчетливый пик в своем диапазоне с типичной полной шириной на половине максимума (FWHM), характерной для УФ-А светодиодов на основе нитридов. Светодиод 365нм показывает излучение в основном в диапазоне 350-380нм, в то время как излучение светодиода 405нм простирается дальше в видимую фиолетовую область.

4.2 Зависимость силы излучения и напряжения от тока

Кривая относительной силы излучения в зависимости от прямого тока демонстрирует сублинейную зависимость. Выходная мощность увеличивается с током, но может проявлять эффекты насыщения при более высоких токах из-за падения эффективности и тепловых эффектов. Кривая прямого напряжения в зависимости от прямого тока показывает типичную диодную характеристику, при которой напряжение увеличивается логарифмически с током. Критически важно работать в указанном диапазоне токов, чтобы избежать чрезмерного повышения температуры перехода.

4.3 Температурная зависимость

Кривые производительности в зависимости от температуры окружающей среды критически важны для реального проектирования. Относительная сила излучения уменьшается с ростом температуры окружающей среды, что является общим явлением для всех светодиодов. Например, при 60мА выходная мощность может упасть примерно до 82% от ее значения при 25°C, когда окружающая среда достигает 85°C. Пиковая длина волны также демонстрирует небольшой сдвиг с температурой, обычно увеличиваясь на несколько нанометров в рабочем диапазоне. Прямое напряжение линейно уменьшается с ростом температуры, что необходимо учитывать в конструкциях драйверов с постоянным током.

4.4 Кривая снижения мощности

Кривая снижения мощности определяет максимально допустимый прямой ток как функцию температуры окружающей среды. Для поддержания температуры перехода ниже 105°C максимально допустимый ток должен быть уменьшен при работе в условиях высокой температуры окружающей среды. Эта кривая необходима для обеспечения долгосрочной надежности и предотвращения теплового разгона.

5. Механическая информация и информация о корпусе

Светодиод размещен в компактном корпусе для поверхностного монтажа (SMD) размерами 2.04мм (длина) x 1.64мм (ширина) x 0.75мм (высота). Корпус изготовлен из оксида алюминия (Al₂O₃), который обладает отличной теплопроводностью по сравнению с пластиковыми корпусами, способствуя отводу тепла от кристалла. Линза обеспечивает типичный угол обзора 120 градусов. Катод обозначен на корпусе. В спецификации предоставлен подробный чертеж с размерами, указывающий расположение контактных площадок и допуски (обычно ±0.2мм). Важное замечание: тепловая площадка электрически соединена с катодом. Механическая конструкция подчеркивает, что устройство не следует брать за линзу, так как механическое напряжение может вызвать отказ.

6. Рекомендации по пайке и сборке

ELUA2016OGB подходит для стандартных процессов поверхностного монтажа (SMT), включая пайку оплавлением. Ключевые рекомендации включают: процесс пайки оплавлением не должен выполняться более двух раз, чтобы минимизировать термическое напряжение на корпусе и внутренних соединениях. Во время фазы нагрева при пайке необходимо избегать механического напряжения на светодиодах. После завершения процесса пайки следует избегать изгиба печатной платы (PCB), чтобы предотвратить растрескивание паяных соединений или самого керамического корпуса. Отверждение клея, если он используется, должно следовать стандартным процедурам. Эти меры предосторожности жизненно важны для сохранения структурной целостности и долгосрочной надежности светодиода.

7. Информация для заказа и номенклатура модели

Код заказа продукта следует подробной структуре: ELUA2016OGB-PXXXXYY3040060-V21M. Каждый сегмент имеет конкретное значение: "EL" представляет производителя, "UA" указывает тип УФ-А, "2016" обозначает размер корпуса 2.0x1.6мм, "O" указывает материал — оксид алюминия (Al₂O₃), "G" указывает на серебряное покрытие, а "B" обозначает угол луча 120 градусов. Раздел "PXXXX" определяет диапазон пиковой длины волны (например, 6070 для 360-370нм). Раздел "YY" определяет минимальную сортировку по силе излучения (например, R1 для 50мВт). "3040" указывает диапазон прямого напряжения 3.0-4.0В, а "060" определяет прямой ток 60мА. Суффикс "V21M" указывает на тип вертикального кристалла, размер кристалла 20 мил, одиночный кристалл и тип процесса формования.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

В спецификации перечислены несколько ключевых применений: УФ-отверждение гель-лака, УФ-детекция подделок и УФ-ловушки для комаров. В УФ-отверждении обычно используются варианты 365нм или 385нм для инициирования фотополимеризации в гелях и клеях. Для детекции подделок используются определенные длины волн (часто 365нм или 395нм) для возбуждения защитных чернил или материалов, которые флуоресцируют под УФ-светом. В ловушках для насекомых более короткие длины волн УФ-А около 365нм очень привлекательны для многих летающих насекомых.

8.2 Соображения по проектированию

При проектировании с использованием этого светодиода несколько факторов имеют первостепенное значение. Тепловое управление критически важно; обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате или теплоотвод для рассеивания тепла, особенно при работе на максимальном токе или близком к нему. Используйте драйверную схему с постоянным током для обеспечения стабильного светового потока и защиты светодиода от скачков тока. Учитывайте сортировку по прямому напряжению при проектировании драйверных схем для многодиодных массивов, чтобы обеспечить равномерное распределение тока. Учитывайте температурную зависимость как выходной мощности, так и длины волны в конечной среде применения. Всегда соблюдайте абсолютные максимальные параметры, чтобы гарантировать надежность.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными УФ-А светодиодами в пластиковом корпусе, керамический корпус ELUA2016OGB предлагает значительно лучшие тепловые характеристики, что приводит к более высокому потенциалу максимальных токов накачки, лучшему сохранению светового потока и более длительному сроку службы в высокотемпературных или высокоплотностных приложениях. Интегрированная защита от электростатического разряда 2кВ является заметным преимуществом для повышения надежности при производстве и эксплуатации. Точная сортировка по длине волны, силе излучения и напряжению обеспечивает более высокую согласованность в производительности приложений по сравнению с несортированными или слабо сортированными продуктами. Малый форм-фактор 2016 позволяет миниатюризации, невозможной с более крупными типами корпусов.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: В чем разница между различными моделями длины волны (например, 365нм против 405нм)?

О: Основное различие — пиковая длина волны излучения. 365нм излучает в более коротком диапазоне УФ-А, часто используется для отверждения конкретных химических составов и привлечения насекомых. 405нм находится на границе УФ-А и видимого фиолетового света, полезен для применений, требующих визуальной подсказки или где определенные материалы лучше реагируют на более длинные волны.

В: Могу ли я непрерывно питать этот светодиод током 100мА?

О: Нет. Максимальный постоянный прямой ток является абсолютным максимальным параметром. Типичное рабочее условие — 60мА. Непрерывная работа при 100мА превысит номинальную температуру перехода, если не обеспечено исключительное охлаждение, как показано на кривой снижения мощности. Это значительно сократит срок службы и может вызвать немедленный отказ.

В: Как интерпретировать значения силы излучения (Мин/Тип/Макс)?

О: Минимальное значение — это гарантированный нижний предел для сорта. Типичное значение — это средняя или ожидаемая производительность. Максимальное — это верхний предел. Разработчики должны использовать минимальное значение для расчетов наихудшего сценария, чтобы гарантировать, что их приложение получает достаточную интенсивность УФ-излучения.

В: Тепловая площадка электрически изолирована?

О: Нет. В спецификации явно указано, что тепловая площадка электрически объединена с катодом. Это необходимо учитывать при разводке печатной платы, чтобы избежать коротких замыканий.

11. Практические примеры проектирования и использования

Пример 1: Портативная УФ-ручка для отверждения:Разработчик создает портативное устройство для отверждения зубных пломб или гель-лака. Он выбирает ELUA2016OGB-P8090R43040060-V21M (385нм, мин. 65мВт) из-за баланса выходной мощности и подходящей длины волны. Он проектирует небольшую печатную плату с медной заливкой под светодиодом в качестве радиатора, управляемую повышающим преобразователем от литий-ионного аккумулятора 3.7В, обеспечивающим постоянный ток 60мА. Компактный размер светодиода позволяет создать элегантный дизайн ручки.

Пример 2: Модуль валидатора банкнот:Для системы детекции подделок инженеру нужен стабильный источник УФ-излучения. Он выбирает ELUA2016OGB-P6070R13040060-V21M (365нм) из-за его эффективности на защитных элементах. Он проектирует массив из 4 светодиодов на небольшом модуле. Выбирая светодиоды из одного диапазона прямого напряжения (например, 3234), он соединяет их последовательно с одним драйвером постоянного тока, установленным на 60мА, обеспечивая равномерную яркость по массиву и упрощая конструкцию драйвера.

12. Введение в принцип работы

УФ-А светодиоды, такие как ELUA2016OGB, являются полупроводниковыми устройствами на основе системы материалов нитрида алюминия-галлия (AlGaN). Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки инжектируются в активную область. Их рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов. Конкретная длина волны этих фотонов (в диапазоне УФ-А, 315-400нм) определяется шириной запрещенной зоны полупроводниковых материалов в активной области, которая формируется в процессе эпитаксиального роста. Керамический корпус служит для вывода света, обеспечения механической защиты и, что наиболее важно, отвода тепла от полупроводникового кристалла во внешнюю среду, что критически важно для поддержания эффективности и срока службы.

13. Технологические тренды и разработки

Рынок УФ-А светодиодов движется трендами в сторону повышения эффективности (больше силы излучения на ватт), увеличения срока службы устройств и снижения стоимости за милливатт. Продолжаются исследования по улучшению внутренней квантовой эффективности (IQE) материалов AlGaN и повышению вывода света из кристалла. Тренды в упаковке включают разработку еще более термоэффективных подложек и новых конструкций линз для специфических диаграмм направленности. Кроме того, наблюдается стремление к более жесткому контролю длины волны и более узкому спектральному излучению для применений, требующих очень специфических энергий фотонов, таких как передовые медицинские и промышленные процессы отверждения. Тренд миниатюризации, примером которого являются корпуса типа 2016, продолжает открывать новые возможности для применений в носимых и сверхкомпактных устройствах.