Техническая спецификация ELUA3535OG5 - Мощный керамический UVA светодиод 3.5x3.5x3.5мм - 3.2-4.0В - 500мА - 360-410нм

1. Обзор продукта

Серия ELUA3535OG5 — это высококачественный, высоконадёжный керамический светодиод, специально разработанный для ультрафиолетовых (UVA) применений. Его прочная конструкция и рабочие характеристики делают его подходящим для требовательных условий эксплуатации.

1.1 Ключевые преимущества

• Высокая выходная мощность:Обеспечивает высокий излучаемый поток, что делает его эффективным для применений, требующих значительной УФ-интенсивности.
• Керамический корпус (Al2O3):Обеспечивает превосходное тепловое управление, механическую прочность и долгосрочную надёжность по сравнению с пластиковыми корпусами.
• Компактный форм-фактор:Размеры 3.5мм x 3.5мм x 3.5мм позволяют реализовывать высокоплотные компоновки печатных плат.
• Соответствие и безопасность:Продукт соответствует директиве RoHS, не содержит свинца, соответствует регламенту REACH ЕС и не содержит галогенов, удовлетворяя строгим экологическим и стандартам безопасности.
• Защита от ЭСР:Встроенная защита от электростатического разряда до 2КВ (HBM), повышающая устойчивость при обращении и эксплуатации.

1.2 Целевые области применения

Данная серия светодиодов предназначена для различных профессиональных и промышленных УФ-применений, включая:

• Системы УФ-стерилизации и дезинфекции.
• УФ-фотокатализ для очистки воздуха и воды.
• Освещение для УФ-датчиков и детекции.
• Процессы отверждения клеев, чернил и покрытий.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные режимы

Эти режимы определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эксплуатация должна поддерживаться в этих границах.

• Максимальный прямой ток (I_F):1000мА для вариантов 385нм, 395нм и 405нм; 700мА для варианта 365нм. Это различие, вероятно, связано с более высокой энергией фотонов и связанными с этим тепловыми проблемами на более коротких длинах волн.
• Максимальная температура перехода (T_J):105°C. Поддержание температуры перехода ниже этого предела критически важно для долговечности.
• Тепловое сопротивление (R_th):4°C/Вт. Это низкое значение указывает на эффективный отвод тепла от кристалла к теплоотводящей площадке, что обеспечивается керамическим корпусом.
• Диапазон рабочих температур (T_Opr):от -10°C до +100°C.

2.2 Фотометрические и электрические характеристики

Таблица предоставляет ключевые данные производительности для стандартных конфигураций продукта при прямом токе (I_F) 500мА.

• Пиковая длина волны:Доступна в четырёх диапазонах: 360-370нм, 380-390нм, 390-400нм и 400-410нм, покрывая спектр UVA.
• Излучаемый поток:Минимальные значения варьируются от 900мВт (360-370нм) до 1000мВт (другие длины волн). Типичные значения составляют около 1200-1250мВт.
• Прямое напряжение (V_F):Обычно находится в диапазоне от 3.2В до 4.0В при 500мА, с определёнными группами для более жёсткого контроля.

3. Объяснение системы сортировки продукта

Сортировка обеспечивает стабильные характеристики путём группировки светодиодов со схожими параметрами. Это критически важно для применений, требующих равномерного выходного сигнала.

3.1 Сортировка по излучаемому потоку

Светодиоды сортируются на основе их минимального выходного излучаемого потока. Для группы 360нм и групп 380-410нм используются разные коды групп (U1, U2, U3, U4), что отражает типичные вариации производительности в зависимости от длины волны.

3.2 Сортировка по пиковой длине волны

Светодиоды классифицируются на группы (U36, U38, U39, U40), соответствующие их диапазону пиковой длины волны (например, 360-370нм, 380-390нм). Указан жёсткий допуск ±1нм.

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Напряжение сортируется с шагом 0.2В (например, 3.2-3.4В, 3.4-3.6В). Это помогает при проектировании схем драйверов и управлении рассеиваемой мощностью на нескольких светодиодах, соединённых последовательно.

4. Анализ кривых производительности

4.1 Спектр и относительное излучение

Кривые спектра показывают узкие пики излучения, характерные для светодиодов. Светодиод 365нм имеет несколько более широкий спектр по сравнению с вариантами на более длинных волнах (385нм, 395нм, 405нм).

4.2 Относительный излучаемый поток в зависимости от прямого тока

Излучаемый поток увеличивается сублинейно с ростом тока. Светодиод 405нм показывает наибольший относительный выход, в то время как светодиод 365нм показывает наименьший при высоких токах, что согласуется с его более низким максимальным номинальным током.

4.3 Прямое напряжение в зависимости от прямого тока

Кривые V_Fпоказывают типичную диодную характеристику. Светодиод 365нм, как правило, демонстрирует более высокое прямое напряжение, чем другие, при том же токе, что ожидаемо для полупроводников с более короткой длиной волны.

4.4 Зависимость от температуры

• Излучаемый поток в зависимости от температуры:Выходная мощность уменьшается с ростом температуры окружающей среды, причём светодиод 365нм наиболее чувствителен. Эффективный теплоотвод необходим для поддержания производительности.
• Пиковая длина волны в зависимости от температуры:Пиковая длина волны слегка смещается в сторону более длинных волн (красное смещение) с увеличением температуры.
• Прямое напряжение в зависимости от температуры: V_Fлинейно уменьшается с увеличением температуры, что является типичным поведением для полупроводников.

4.5 Кривая снижения мощности

Кривая снижения мощности критически важна для теплового проектирования. Она показывает максимально допустимый прямой ток как функцию температуры окружающей среды. Например, при температуре окружающей среды 85°C максимальный ток значительно снижается, чтобы предотвратить превышение температуры перехода 105°C.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Механические размеры

Светодиод имеет квадратную площадь основания 3.5мм x 3.5мм и высоту 3.5мм. Чертёж размеров определяет все критические длины, включая линзу и расположение теплоотводящей и электрических площадок. Допуски обычно составляют ±0.1мм.

5.2 Конфигурация площадок и полярность

Вид снизу показывает расположение площадок: две большие площадки для анода и катода, а также центральная, более крупная теплоотводящая площадка. Теплоотводящая площадка электрически изолирована и должна быть подключена к медной заливке на печатной плате для оптимального отвода тепла. Полярность чётко обозначена на самом корпусе.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Светодиод подходит для стандартных процессов SMT (технологии поверхностного монтажа). Рекомендуемый профиль оплавления должен тщательно соблюдаться. Ключевые моменты включают:

• Избегайте превышения двух циклов оплавления, чтобы минимизировать термические напряжения на корпусе и внутренних соединениях.
• Предотвращайте механические напряжения на светодиоде во время фаз нагрева и охлаждения пайки.
• Не гните печатную плату после пайки, так как это может привести к растрескиванию керамического корпуса или паяных соединений.

6.2 Хранение и обращение

Храните в сухой среде в пределах указанного диапазона температур хранения (от -40°C до +100°C). Используйте процедуры, безопасные от ЭСР, при обращении из-за встроенной, но ограниченной защиты от ЭСР.

7. Информация для заказа и номенклатура модели

Номер детали следует подробной структуре:ELUA3535OG5-PXXXXYY3240500-VD1M

• EL:Код производителя.
• UA:Обозначает продукт UVA.
• 3535:Размер корпуса (3.5мм x 3.5мм).
• O:Материал корпуса (керамика Al₂O₃).
• G:Покрытие (Ag).
• 5:Угол обзора (50°).
• PXXXX:Код пиковой длины волны (например, 6070 для 360-370нм).
• YY:Группа минимального излучаемого потока (например, U1 для 900мВт).
• 3240:Диапазон спецификации прямого напряжения (3.2-4.0В).
• 500:Номинальный прямой ток (500мА).
• V:Тип кристалла (Вертикальный).
• D:Размер кристалла (45mil).
• 1:Количество кристаллов (1).
• M:Тип процесса (Формование).

8. Соображения по проектированию приложений

8.1 Тепловое управление

Это самый критический аспект проектирования. Низкое тепловое сопротивление (4°C/Вт) эффективно только в том случае, если тепло отводится от теплоотводящей площадки. Используйте печатную плату с достаточным количеством тепловых переходных отверстий, соединённых с внутренними заземляющими слоями или внешним радиатором. Контролируйте температуру перехода с помощью кривой снижения мощности.

8.2 Электрическое управление

Используйте драйвер постоянного тока, подходящий для требований по прямому напряжению и току. Учитывайте сортировку по напряжению при проектировании для нескольких последовательно соединённых светодиодов, чтобы обеспечить равномерное распределение тока. Не превышайте абсолютные максимальные номинальные значения тока.

8.3 Оптическое проектирование

Угол обзора 50° обеспечивает относительно широкий луч. Для фокусирующих применений могут потребоваться вторичная оптика (линзы, отражатели). Убедитесь, что любые используемые материалы (линзы, герметики) устойчивы к УФ-излучению, чтобы предотвратить пожелтение и деградацию со временем.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Основными отличительными особенностями серии ELUA3535OG5 являются еёкерамический корпусивысокомощный выход UVAв компактном форм-факторе 3535.

• По сравнению с UVA светодиодами в пластиковом корпусе:Керамика обеспечивает превосходные тепловые характеристики, более высокую максимальную температуру перехода и лучшую долгосрочную надёжность при высокомощной УФ-работе, которая может деградировать пластики.
• По сравнению с более крупными керамическими корпусами:Размер 3535 позволяет реализовывать более компактные конструкции, не жертвуя преимуществами керамической конструкции.
• По сравнению с менее мощными UVA светодиодами:Высокий излучаемый поток (до 1500мВт) делает его подходящим для применений, требующих высокой облучённости, сокращая количество необходимых светодиодов для заданного выхода.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Почему максимальный ток ниже для версии 365нм?

Светодиоды с более короткой длиной волны (например, 365нм), как правило, имеют более низкую эффективность преобразования электроэнергии в свет, что означает, что больший процент электрической мощности преобразуется в тепло, а не в свет. Для поддержания надёжности и предотвращения перегрева перехода максимальный ток снижается.

10.2 Насколько важно подключение теплоотводящей площадки?

Это абсолютно необходимо для надёжной работы при высоких токах. Теплоотводящая площадка является основным путём для отвода тепла. Неправильное её подключение приведёт к быстрому перегреву светодиода, что вызовет преждевременный отказ (деградацию светового потока) или мгновенное повреждение.

10.3 Могу ли я управлять этим светодиодом от источника постоянного напряжения?

Это не рекомендуется. Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Их прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент и варьируется от образца к образцу (как видно из сортировки). Источник постоянного напряжения может привести к тепловому разгону, когда увеличение тока вызывает больше тепла, что понижает V_F, вызывая ещё больший ток и в конечном итоге разрушая светодиод. Всегда используйте драйвер постоянного тока.

10.4 Каков типичный срок службы этого светодиода?

Хотя в данной спецификации не указан конкретный срок службы L70/L50 (часы до 70% или 50% от начального выхода), высококачественная керамическая конструкция и спецификация максимальной температуры перехода 105°C являются показателями хорошей долгосрочной надёжности. Фактический срок службы сильно зависит от условий эксплуатации, особенно от температуры перехода. Работа при рекомендуемом токе или ниже и с отличным тепловым управлением максимизирует срок службы.

11. Пример проектирования и использования

11.1 УФ-станция для отверждения клеев

Сценарий:Проектирование настольной УФ-станции для быстрого отверждения клеев. Станции требуется массив светодиодов для обеспечения равномерного высокоинтенсивного UVA-света на площади 10см x 10см.

Этапы проектирования:

1. Выбор светодиода:Выберите вариант ELUA3535OG5-P0010U2... (400-410нм), так как многие клеи разработаны для эффективного отверждения в этом диапазоне длин волн.
2. Компоновка массива:Рассчитайте необходимое количество светодиодов на основе требуемой облучённости (мВт/см²) на рабочем расстоянии. Для равномерности может потребоваться использование оптики для фокусировки или рассеивания луча 50°.
3. Тепловое проектирование:Установите светодиоды на печатную плату с алюминиевой основой (MCPCB) с диэлектрическим слоем высокой теплопроводности. Вся MCPCB затем крепится к экструдированному алюминиевому радиатору с вентилятором.
4. Электрическое проектирование:Используйте драйвер постоянного тока, способный обеспечить общий ток для всех светодиодов в последовательно-параллельной конфигурации. Включите соответствующие предохранители и мониторинг тока.
5. Управление:Реализуйте таймер и, возможно, датчик температуры на радиаторе, чтобы предотвратить перегрев при длительном использовании.

Результат:Надёжная, высокопроизводительная станция для отверждения с постоянным выходом и длительным сроком службы, обеспеченная прочными тепловыми и оптическими характеристиками керамических UVA светодиодов.

12. Введение в принцип работы

UVA светодиоды работают по тому же фундаментальному принципу, что и светодиоды видимого света: электролюминесценция в полупроводниковом материале. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов. Длина волны (цвет) излучаемого света определяется энергией запрещённой зоны полупроводникового материала. Для UVA-света (315-400нм) используются такие материалы, как нитрид алюминия-галлия (AlGaN) или нитрид индия-галлия (InGaN) с определённым составом, чтобы достичь требуемой широкой запрещённой зоны. Керамический корпус служит прочной подложкой, которая эффективно отводит тепло от полупроводникового кристалла, что критически важно для поддержания производительности и долговечности, особенно при высоких токах накачки, используемых в UVA-приложениях.

13. Технологические тренды и перспективы

Рынок UVA светодиодов стимулируется применениями в стерилизации, очистке и промышленном отверждении. Ключевые тенденции включают:

• Повышение эффективности (WPE):Текущие исследования направлены на улучшение эффективности преобразования электроэнергии в свет для UVA светодиодов, снижая энергопотребление и тепловую нагрузку при том же оптическом выходе.
• Более высокая плотность мощности:Продолжается разработка по увеличению оптической мощности в тех же или меньших размерах корпусов, таких как 3535, что позволяет создавать более компактные и мощные системы.
• Улучшение надёжности на более коротких длинах волн:Повышение долговечности и производительности светодиодов, излучающих в нижней части спектра UVA (например, 365нм) и в диапазонах UVB/UVC, остаётся важным направлением для бактерицидных применений.
• Передовая упаковка:Инновации в материалах корпусов (например, другие керамики, композиты) и технологиях теплового интерфейса для дальнейшего снижения теплового сопротивления и управления теплом в высокомощных массивах.
• Интеллектуальная интеграция:Потенциальная интеграция датчиков (например, для мониторинга температуры или облучённости) в модули светодиодов для замкнутого контура управления в продвинутых системах.