Техническая документация на УФ светодиод LTPL-C16FUVM375 - 3.2x1.6x1.9мм - 3.5В - 160мВт - Пиковая длина волны 375нм

1. Обзор продукта

Серия LTPL-C16 представляет собой значительный прогресс в технологии твердотельного освещения, специально разработанный для ультрафиолетовых (УФ) применений. Этот продукт является энергоэффективным и сверхкомпактным источником света, который сочетает в себе длительный срок службы и высокую надежность, присущие светоизлучающим диодам (LED), с уровнем производительности, подходящим для замены традиционных УФ осветительных систем. Благодаря своему малому форм-фактору и конструкции для поверхностного монтажа, он предоставляет разработчикам значительную свободу в создании продуктов, открывая новые возможности для процессов и оборудования на основе УФ излучения.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Основные преимущества этого компонента проистекают из его конструкции и производственного процесса. Он полностью совместим со стандартным автоматизированным оборудованием для установки компонентов (pick-and-place), что облегчает крупносерийную и экономически эффективную сборку на печатных платах (PCB). Корпус сертифицирован для процессов пайки оплавлением как инфракрасным (IR), так и парофазным методом, соответствуя стандартным требованиям к производству, совместимому с бессвинцовой технологией и директиве RoHS. Его стандартный посадочный размер EIA (Альянс электронной промышленности) обеспечивает совместимость и простоту интеграции в существующие библиотеки компонентов и сборочные линии. Кроме того, устройство разработано для прямой совместимости с уровнями управления интегральных схем (IC), упрощая окружающую управляющую электронику.

1.2 Целевые области применения

Данный УФ светодиод специально предназначен для промышленных и производственных процессов, использующих ультрафиолетовый свет. Основные области применения включают УФ отверждение клеев, смол и покрытий, где требуется точная и быстрая полимеризация. Он также подходит для систем УФ маркировки и кодирования. Еще одним важным применением является сушка и отверждение специальных печатных красок. Длина волны 375 нм особенно эффективна для инициирования фотохимических реакций в этих целях.

2. Механическая информация и данные о корпусе

Устройство размещено в компактном корпусе для поверхностного монтажа. Габаритные размеры имеют критическое значение для разводки печатной платы и управления тепловым режимом. Длина корпуса составляет приблизительно 3.2 мм, ширина — 1.6 мм, а высота — 1.9 мм. Все допуски на размеры, как правило, составляют ±0.1 мм, если иное не указано на подробном механическом чертеже. Компонент оснащен прозрачной линзой для оптимального вывода света.

2.1 Расположение контактных площадок на печатной плате

Для обеспечения надежной пайки предоставляется рекомендуемый рисунок контактных площадок (посадочное место) на печатной плате. Этот рисунок оптимизирован для процессов пайки оплавлением инфракрасным или парофазным методом. Конструкция площадок обеспечивает правильное формирование паяльного файлета, механическую стабильность и эффективный отвод тепла от кристалла светодиода к печатной плате, что крайне важно для управления температурой перехода и поддержания долгосрочной надежности.

2.2 Идентификация полярности

Компонент имеет обозначенный катод и анод. Полярность обычно указывается маркировкой на корпусе, такой как выемка, точка или скошенный угол. Правильная ориентация полярности во время сборки обязательна, так как подача обратного напряжения, превышающего абсолютный максимальный рейтинг, может привести к немедленному повреждению устройства.

3. Абсолютные максимальные рейтинги

Эти рейтинги определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или около них не гарантируется и должна быть исключена для обеспечения надежной работы.

• Мощность рассеяния (Po):160 мВт. Это максимально допустимая мощность, рассеиваемая внутри устройства при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.
• Постоянный прямой ток (If):40 мА. Максимальный постоянный прямой ток, который может быть приложен.
• Обратное напряжение (Vr):5 В. Максимальное напряжение, которое может быть приложено в обратном направлении.
• Диапазон рабочих температур (Topr):от -40°C до +85°C. Диапазон температур окружающей среды, в котором устройство предназначено для работы.
• Диапазон температур хранения (Tstg):от -40°C до +100°C.
• Температура перехода (Tj):90°C. Максимально допустимая температура самого полупроводникового перехода.

4. Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартных условиях испытаний: Ta=25°C и прямой ток (If) 20 мА, если не указано иное. Они определяют типичные характеристики устройства.

• Световой поток (Φe):14 мВт (Мин.), 20 мВт (Тип.), 28 мВт (Макс.). Это общая оптическая мощность в УФ спектре, измеряемая в милливаттах.
• Угол обзора (2θ1/2):135 градусов (Тип.). Определяет угловой разброс излучаемого излучения, при котором интенсивность составляет половину пиковой интенсивности.
• Пиковая длина волны (λp):370 нм (Мин.), 375 нм (Тип.), 380 нм (Макс.). Длина волны, на которой спектральная интенсивность излучения максимальна.
• Прямое напряжение (Vf):2.8 В (Мин.), 3.5 В (Тип.), 4.0 В (Макс.). Падение напряжения на светодиоде при работе на указанном прямом токе.
• Обратный ток (Ir):10 мкА (Макс.) при Vr=1.2 В. Этот параметр проверяется для подтверждения стабилитронной характеристики, но устройство не предназначено для работы в обратном направлении.

5. Система сортировки и классификации (Bin Code)

Для управления производственными вариациями и обеспечения точного отбора светодиоды сортируются по ключевым параметрам в группы (бины). Код бина наносится на упаковку.

5.1 Сортировка по прямому напряжению (Vf)

Устройства классифицируются на три группы по напряжению: V1 (2.8В-3.2В), V2 (3.2В-3.6В) и V3 (3.6В-4.0В). Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с аналогичным падением напряжения для обеспечения стабильной работы в параллельных массивах или соответствия требованиям конкретных драйверов.

5.2 Сортировка по световому потоку (Φe)

Оптическая мощность сортируется по широкому диапазону для обеспечения соответствия интенсивности. Группы варьируются от R3 (14-16 мВт) до R9 (26-28 мВт). Выбор светодиодов из одной и той же или соседних групп по потоку критически важен для применений, требующих равномерного освещения.

5.3 Сортировка по пиковой длине волны (λp)

УФ длина волны сортируется на две основные группы: P3P (370-375 нм) и P3Q (375-380 нм). Это обеспечивает спектральную стабильность для процессов, чувствительных к определенной длине волны активации УФ.

6. Анализ характеристических кривых

Графические данные предоставляют более глубокое понимание поведения устройства в различных условиях.

6.1 Относительный световой поток в зависимости от прямого тока

Эта кривая показывает, что оптическая мощность не пропорциональна току линейно. Она увеличивается с ростом тока, но может демонстрировать насыщение или снижение эффективности при очень высоких токах из-за тепловых эффектов и внутреннего падения квантовой эффективности. Работа значительно выше типичной точки испытаний 20 мА требует тщательного управления тепловым режимом.

6.2 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Вольт-амперная характеристика является экспоненциальной, что типично для диода. Кривая показывает пороговое напряжение (при котором ток начинает течь существенно) и как прямое напряжение увеличивается с ростом тока. Эта информация жизненно важна для проектирования драйверов постоянного тока.

6.3 Относительный световой поток в зависимости от температуры перехода

Это одна из наиболее критичных кривых для проектирования. Она демонстрирует негативное влияние температуры на световой выход. По мере роста температуры перехода (Tj) световой поток уменьшается. Эффективный теплоотвод и тепловая конструкция печатной платы необходимы для поддержания высокой мощности и длительного срока службы. Кривая количественно определяет коэффициент снижения мощности.

6.4 Относительный спектр излучения

График спектрального распределения показывает интенсивность излучаемого излучения по длинам волн. Он подтверждает пик на ~375 нм и показывает спектральную ширину (полная ширина на половине максимума - FWHM), что важно для применений, где нацелены на определенные фотореакции.

7. Рекомендации по сборке и обращению

7.1 Рекомендации по процессу пайки

Устройство рассчитано на бессвинцовую пайку оплавлением. Предоставляется подробный температурный профиль, определяющий этапы предварительного нагрева, выдержки, оплавления и охлаждения. Ключевые параметры включают максимальную температуру корпуса не выше 260°C и время выше 240°C менее 10 секунд. Быстрые скорости охлаждения не рекомендуются. Ручная пайка паяльником возможна, но должна быть ограничена температурой 300°C максимум на 3 секунды на вывод, и только один раз.

7.2 Меры предосторожности от электростатического разряда (ESD)

Этот светодиод чувствителен к электростатическому разряду. Во время обращения и сборки должны соблюдаться соответствующие меры защиты от ESD. Это включает использование заземленных браслетов, антистатических ковриков, а также упаковки и оборудования, безопасных от ESD. Несоблюдение мер предосторожности от ESD может привести к скрытому или катастрофическому отказу устройства.

7.3 Очистка

Если необходима очистка после пайки, следует использовать только указанные растворители. Допустимо погружение светодиода в этиловый или изопропиловый спирт при комнатной температуре на время менее одной минуты. Агрессивные или неуказанные химикаты могут повредить эпоксидную линзу и корпус, что приведет к снижению светового потока или преждевременному отказу.

7.4 Чувствительность к влаге и хранение

Корпус имеет уровень чувствительности к влаге (MSL) 3 согласно стандарту JEDEC J-STD-020. Когда влагозащитный пакет запечатан, срок годности устройств составляет один год при хранении при температуре ≤ 30°C и влажности ≤ 90%. После вскрытия пакета компоненты должны быть использованы в течение 168 часов (7 дней) при хранении при ≤ 30°C и ≤ 60% влажности. Если индикаторная карточка влажности стала розовой или срок превышен, перед пайкой оплавлением требуется прогрев при 60°C в течение не менее 48 часов, чтобы предотвратить повреждение типа \"попкорн\" во время пайки.

8. Упаковка и информация для заказа

Компоненты поставляются на перфорированной несущей ленте для автоматизированной обработки. Размеры ленты указаны для совместимости со стандартными питателями. Лента намотана на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Типичная катушка содержит 1500 штук. Упаковка соответствует спецификациям EIA-481-1-B. Верхняя крышка ленты герметизирует ячейки с компонентами. Спецификации качества допускают максимум два последовательно отсутствующих компонента на катушке.

9. Рекомендации по проектированию приложений

9.1 Проектирование схемы управления

Светодиод — это устройство, управляемое током. Для стабильной и постоянной работы он должен управляться источником постоянного тока, а не постоянного напряжения. При подключении нескольких светодиодов предпочтительно последовательное соединение, так как оно обеспечивает одинаковый ток через каждое устройство. Если параллельное соединение неизбежно, для каждой ветви светодиодов следует использовать индивидуальные токоограничивающие резисторы, чтобы компенсировать различия в прямом напряжении (Vf) и предотвратить \"перетягивание\" тока, что может привести к неравномерной яркости и потенциальной перегрузке одного устройства.

9.2 Тепловое управление

Управление температурой перехода имеет первостепенное значение для производительности и срока службы. Максимальная температура перехода составляет 90°C. Разработчик должен рассчитать тепловое сопротивление от перехода к окружающей среде (Rth j-a) на основе разводки печатной платы, площади меди и возможного использования тепловых переходных отверстий. Рассеиваемая мощность (Pd = Vf * If) должна контролироваться, чтобы поддерживать Tj в пределах, особенно учитывая снижение светового выхода с температурой, показанное на характеристических кривых. Хорошо спроектированная тепловая площадка на печатной плате необходима.

9.3 Оптическое проектирование

Угол обзора 135 градусов обеспечивает широкую диаграмму направленности излучения. Для применений, требующих сфокусированного или коллимированного УФ света, могут потребоваться вторичная оптика, такая как линзы или отражатели. Материал этой оптики должен быть прозрачен для УФ излучения (например, специальные стекла или УФ-стабильные пластмассы, такие как PMMA).

10. Надежность и примечания по применению

Продукт предназначен для использования в стандартном коммерческом и промышленном электронном оборудовании. Для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может поставить под угрозу безопасность (например, авиация, медицинское оборудование жизнеобеспечения, системы безопасности транспорта), необходима специальная консультация и потенциальный процесс квалификации, поскольку стандартные данные продукта могут не охватывать такие экстремальные случаи использования. Срок службы светодиода сильно зависит от условий эксплуатации, в первую очередь от температуры перехода и тока управления. Работа ниже абсолютных максимальных рейтингов и реализация надежной тепловой конструкции позволят максимизировать срок службы.