Техническая документация на УФ светодиод LTPL-C034UVG405 - Пиковая длина волны 405 нм - Типовое прямое напряжение 3.6В - Максимальная мощность 4.4Вт

1. Обзор продукта

LTPL-C034UVG405 — это мощный ультрафиолетовый (УФ) светоизлучающий диод (СИД), предназначенный для требовательных применений, таких как УФ отверждение и другие распространенные УФ-процессы. Этот продукт представляет собой энергоэффективную альтернативу традиционным УФ-источникам, сочетая долгий срок службы и надежность, присущие твердотельному освещению, с высоким излучением. Он обеспечивает большую гибкость проектирования и открывает новые возможности для замены традиционных УФ-систем твердотельными УФ-технологиями.

1.1 Ключевые особенности

• Совместимость с управлением от интегральных схем (ИС).
• Соответствие директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ) и бессвинцовая технология.
• Более низкие эксплуатационные расходы по сравнению с традиционными УФ-источниками.
• Сниженные требования к техническому обслуживанию благодаря надежности твердотельной технологии.

2. Предельные эксплуатационные параметры

Следующие параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Все параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Постоянный прямой ток (If):1000 мА
• Потребляемая мощность (Po):4.4 Вт
• Диапазон рабочих температур (Topr):от -40°C до +85°C
• Диапазон температур хранения (Tstg):от -55°C до +100°C
• Температура перехода (Tj):125°C

Важное примечание:Работа светодиода в условиях обратного смещения в течение длительного времени может привести к повреждению или выходу из строя компонента.

3. Электрооптические характеристики

Следующие характеристики измерены при Ta=25°C и прямом токе (If) 700мА, что является типовым рабочим режимом.

• Прямое напряжение (Vf):Мин. 3.2В, тип. 3.6В, макс. 4.4В.
• Излучаемый поток (Φe):Мин. 1225 мВт, тип. 1415 мВт, макс. 1805 мВт. Это полная излучаемая мощность, измеренная с помощью интегрирующей сферы.
• Пиковая длина волны (λp):Мин. 400 нм, макс. 410 нм.
• Угол обзора (2θ1/2):Типично 130 градусов.
• Тепловое сопротивление, переход-точка пайки (Rthjs):Типично 4.1 °C/Вт. Допуск измерения ±10%.

4. Система бинов (сортировки)

Светодиоды классифицируются по бинам на основе ключевых параметров для обеспечения стабильности в применении. Код бина указан на каждом упаковочном пакете.

4.1 Сортировка по прямому напряжению (Vf)

• V1:от 3.2В до 3.6В
• V2:от 3.6В до 4.0В
• V3:от 4.0В до 4.4В
• Допуск: ±0.1В

4.2 Сортировка по излучаемому потоку (мВт)

• ST:от 1225 мВт до 1325 мВт
• TU:от 1325 мВт до 1430 мВт
• UV:от 1430 мВт до 1545 мВт
• VW:от 1545 мВт до 1670 мВт
• WX:от 1670 мВт до 1805 мВт
• Допуск: ±10%

4.3 Сортировка по пиковой длине волны (Wp)

• P4A:от 400 нм до 405 нм
• P4B:от 405 нм до 410 нм
• Допуск: ±3 нм

5. Анализ характеристических кривых

Следующие типовые кривые дают представление о поведении устройства в различных условиях (если не указано иное, при температуре окружающей среды 25°C).

5.1 Относительный излучаемый поток в зависимости от прямого тока

Эта кривая показывает, что излучаемая мощность увеличивается с ростом прямого тока, но может демонстрировать нелинейное поведение при высоких токах из-за тепловых эффектов и снижения эффективности.

5.2 Относительное спектральное распределение

Спектральная диаграмма подтверждает узкую полосу излучения с центром вокруг пиковой длины волны 405 нм, что характерно для УФ светодиодов и подходит для отверждения специфических фотоинициаторов.

5.3 Диаграмма направленности (угол обзора)

Диаграмма излучения иллюстрирует типичный угол обзора 130 градусов, показывая распределение интенсивности в зависимости от угла относительно оптической оси.

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

ВАХ демонстрирует экспоненциальную зависимость между током и напряжением для диода, что крайне важно для проектирования соответствующих драйверов постоянного тока.

5.5 Относительный излучаемый поток в зависимости от температуры перехода

Этот график подчеркивает негативное влияние повышения температуры перехода на световой выход. Излучаемый поток уменьшается с ростом температуры, что подчеркивает необходимость эффективного теплового менеджмента.

5.6 Кривая снижения прямого тока

Эта кривая определяет максимально допустимый прямой ток в зависимости от температуры корпуса (Tc). Для обеспечения надежности и предотвращения превышения максимальной температуры перехода рабочий ток должен быть снижен при работе в условиях повышенной температуры окружающей среды.

6. Сводка испытаний на надежность

Устройство прошло комплекс испытаний на надежность, в выборках не зафиксировано ни одного отказа. Испытания включают:

• Работа при низкой температуре (LTOL):Температура корпуса -10°C, ток 700мА, 1000 часов.
• Работа при комнатной температуре (RTOL):25°C, ток 1000мА, 1000 часов.
• Работа при высокой температуре (HTOL):Температура корпуса 85°C, ток 700мА, 1000 часов.
• Работа в условиях высокой температуры и влажности (WHTOL):60°C/90% относительной влажности, ток 700мА, 500 часов.
• Термоудар (TMSK):от -40°C до 125°C, 100 циклов.
• Устойчивость к нагреву при пайке оплавлением:Пик 260°C, 10 секунд, 2 цикла.
• Испытание на паяемость:245°C, 5 секунд, бессвинцовый припой.

Критерии повреждения:Устройство считается вышедшим из строя, если после испытаний прямое напряжение изменилось более чем на ±10% или излучаемый поток деградировал более чем на -30% от первоначальных значений, измеренных при типовом токе.

7. Механическая информация и сведения о монтаже

7.1 Габаритные размеры и разводка контактных площадок на печатной плате

В спецификации приведены подробные механические чертежи с размерами в миллиметрах. Ключевые примечания включают:

• Общий допуск на размеры: ±0.2мм.
• Допуск на высоту линзы и длину/ширину керамической подложки: ±0.1мм.
• Тепловая площадка электрически изолирована (нейтральна) от анодной и катодной площадок.
• Предоставлена рекомендуемая разводка контактных площадок на печатной плате (ПП) для обеспечения качественной пайки и теплопроводности.

7.2 Рекомендации по пайке

Профиль пайки оплавлением:Предоставлен рекомендуемый температурный профиль с максимальной температурой корпуса не выше 260°C. Быстрое охлаждение от пиковой температуры не рекомендуется.

Ручная пайка:Максимум 300°C не более 2 секунд, только один раз.

Общие замечания:

• Все температурные ссылки относятся к верхней стороне корпуса.
• Желательна минимально возможная температура пайки.
• Пайку оплавлением следует выполнять не более трех раз.
• Метод волновой пайки не рекомендуется и не гарантируется.

7.3 Упаковка

Светодиоды поставляются на ленте в катушках для автоматизированного монтажа, в соответствии со спецификацией EIA-481-1-B.

• Размеры ленты:Подробные чертежи определяют размер кармана и конструкцию ленты.
• Размеры катушки:Приведены для катушек диаметром 7 дюймов.
• Упаковка:Максимум 500 штук на катушку диаметром 7 дюймов. Пустые карманы запечатаны покровной лентой. Допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов.

8. Рекомендации по применению и предостережения

8.1 Метод управления

Светодиоды — это устройства, управляемые током. Для обеспечения стабильной работы и долгого срока службы они должны управляться источником постоянного тока, а не постоянного напряжения. Необходима соответствующая схема ограничения тока или специализированная микросхема драйвера светодиодов.

8.2 Тепловой менеджмент

Учитывая максимальную рассеиваемую мощность 4.4Вт и чувствительность выходных параметров и срока службы к температуре перехода, эффективный отвод тепла критически важен. Низкое тепловое сопротивление (тип. 4.1 °C/Вт) от перехода к точке пайки облегчает передачу тепла, но общий тепловой путь системы от печатной платы к окружающей среде должен быть тщательно спроектирован, особенно при работе на высоких токах или в теплой среде.

8.3 Очистка

Если очистка необходима после пайки, используйте только спиртосодержащие растворители, такие как изопропиловый спирт. Использование неуказанных химических очистителей может повредить материал корпуса светодиода.

9. Техническое сравнение и соображения по проектированию

9.1 Преимущества перед традиционными УФ-источниками

По сравнению с ртутными лампами или другими традиционными УФ-технологиями, данный УФ светодиод предлагает:

• Мгновенное включение/выключение:Отсутствие времени разогрева или остывания, что позволяет ускорить рабочие циклы.
• Долгий срок службы:Значительно более длительный срок службы, снижающий частоту замены и затраты на обслуживание.
• Энергоэффективность:Более высокая эффективность преобразования электрической энергии в оптическую, снижающая эксплуатационные затраты на электроэнергию.
• Компактность и свобода проектирования:Малый форм-фактор позволяет интегрировать в ограниченные пространства и создавать новые форм-факторы систем отверждения.
• Более холодная работа:Излучает очень мало инфракрасного излучения, снижая тепловую нагрузку на обрабатываемый субстрат.
• Экологическая безопасность:Не содержит ртути, что соответствует директиве RoHS и другим экологическим нормам.

9.2 Соображения по проектированию систем УФ отверждения

• Оптическая конструкция:Для фокусировки луча с углом 130 градусов в более концентрированное пятно или линию для эффективного отверждения могут потребоваться линзы или отражатели.
• Выбор драйвера:Требуется драйвер постоянного тока, способный выдавать до 1000мА, с возможностями регулировки яркости/импульсного управления. Драйвер должен учитывать разброс прямого напряжения по бинам (от 3.2В до 4.4В).
• Конструкция радиатора:Печатная плата должна быть спроектирована с достаточным количеством тепловых переходных отверстий и площадью медного покрытия. Для мощных матриц часто необходим внешний алюминиевый радиатор.
• Согласование длины волны:Убедитесь, что пиковая длина волны 405 нм оптимальна для фотоинициатора, используемого в отверждаемом клее, чернилах или покрытии.

10. Часто задаваемые вопросы (ЧЗВ)

10.1 Какой типовый рабочий ток для этого светодиода?

Электрооптические характеристики и бины указаны для прямого тока (If) 700мА, что считается типовой рабочей точкой, балансирующей выходную мощность и долговечность. Абсолютный максимальный постоянный ток составляет 1000мА, но работа на этом уровне требует превосходного теплового менеджмента.

10.2 Как измеряется излучаемый поток?

Излучаемый поток (в милливаттах) — это полная оптическая мощность, излучаемая светодиодом, измеряемая с помощью интегрирующей сферы, которая улавливает свет со всех углов. Это отличается от светового потока (люмен), который взвешен по чувствительности человеческого глаза и не применим для УФ-источников.

10.3 Можно ли соединять несколько светодиодов последовательно или параллельно?

Последовательное соединение обычно предпочтительнее при использовании драйвера постоянного тока, так как оно обеспечивает одинаковый ток через каждый светодиод. Параллельное соединение не рекомендуется без индивидуальных токобалансирующих резисторов для каждой цепочки светодиодов из-за разброса прямого напряжения (Vf) между устройствами, что может привести к неравномерному распределению тока и потенциальной перегрузке.

10.4 Каково влияние температуры перехода на производительность?

Как показано на характеристических кривых, повышение температуры перехода приводит к снижению излучаемого потока (снижение эффективности) и может ускорить долгосрочную деградацию, сокращая срок службы устройства. Поддержание низкой температуры перехода за счет правильного теплоотвода крайне важно для стабильной производительности и надежности.

11. Принцип работы и технологические тренды

11.1 Базовый принцип работы

Данный УФ светодиод является полупроводниковым устройством. При приложении прямого напряжения электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводникового кристалла, высвобождая энергию в виде фотонов. Специфические материалы (например, соединения на основе нитрида галлия) и структура квантовых ям разработаны для генерации фотонов в ультрафиолетовом спектре, в частности около 405 нм.

11.2 Отраслевые тренды

Рынок УФ светодиодов стимулируется заменой ртутных ламп в таких отраслях, как печать, производство клеев, покрытий и дезинфекция. Ключевые тренды включают увеличение выходной мощности (излучаемого потока) от одиночных излучателей, улучшение эффективности (WPE), разработку светодиодов с более короткой длиной волны (UVC) для стерилизации и снижение стоимости за милливатт. LTPL-C034UVG405 соответствует тренду предоставления надежных, мощных решений для промышленных применений отверждения.