Техническая спецификация LTPL-C036UVG395 - Мощный УФ светодиод 395 нм - 3.7В тип. - 4.4Вт макс.

1. Обзор продукта

Данная серия продуктов представляет собой передовой, энергоэффективный источник света, разработанный для процессов ультрафиолетового (УФ) отверждения и других распространенных УФ-приложений. Она успешно сочетает долгий срок службы и высокую надежность, присущие технологии светоизлучающих диодов (LED), с уровнями интенсивности, традиционно ассоциируемыми с обычными УФ-источниками. Это сочетание обеспечивает значительную гибкость проектирования и открывает новые возможности для твердотельного УФ-освещения, заменяющего старые, менее эффективные УФ-технологии.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

• Совместимость с интегральными схемами (ИС):Разработан для легкой интеграции в современные электронные схемы и системы управления.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт полностью соответствует директиве об ограничении использования опасных веществ (RoHS) и производится с использованием бессвинцовых технологий.
• Снижение эксплуатационных расходов:Обеспечивает более низкие общие эксплуатационные расходы по сравнению с традиционными УФ-источниками благодаря более высокой электрической эффективности и сниженному энергопотреблению.
• Экономия на затратах на обслуживание:Твердотельная природа светодиодов приводит к значительному снижению требований к техническому обслуживанию и связанных с этим затрат в течение всего срока службы продукта.
• Свобода проектирования:Позволяет создавать новые форм-факторы и конструкции приложений, ранее ограниченные технологией обычных УФ-ламп.

2. Подробный анализ технических характеристик

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в этих условиях не гарантируется и должна быть исключена в надежных конструкциях.

• Постоянный прямой ток (If):1000 мА (максимум)
• Потребляемая мощность (Po):4.4 Вт (максимум)
• Диапазон рабочих температур (Topr):от -40°C до +85°C
• Диапазон температур хранения (Tstg):от -55°C до +100°C
• Температура перехода (Tj):110°C (максимум)

Важное примечание:Длительная работа светодиода в условиях обратного смещения может привести к деградации компонента или катастрофическому отказу. Необходима надлежащая защита схемы.

2.2 Электрооптические характеристики (Ta=25°C)

Эти параметры измерены в стандартных условиях испытаний (If = 700мА, Ta=25°C) и определяют основные характеристики светодиода.

• Прямое напряжение (Vf):Типичное значение составляет 3.7В, в диапазоне от 2.8В (мин.) до 4.4В (макс.).
• Световой поток (Φe):Общая оптическая мощность в УФ-спектре. Типичное значение составляет 1240 мВт, в диапазоне от минимума 1050 мВт до максимума 1545 мВт.
• Пиковая длина волны (λp):Длина волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным. Для данного устройства она указана в диапазоне от 390 нм (мин.) до 400 нм (макс.), с центром около 395 нм.
• Угол обзора (2θ1/2):Полный угол, при котором сила излучения составляет половину максимальной интенсивности (обычно при 0°). Типичное значение составляет 55°.
• Термическое сопротивление (Rthjs):Этот параметр, обычно равный 5.0 °C/Вт, количественно определяет сопротивление тепловому потоку от полупроводникового перехода к точке пайки. Более низкое значение указывает на лучшую способность рассеивания тепла.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения стабильности производства светодиоды сортируются по группам производительности. Код группы наносится на каждую упаковочную ленту.

3.1 Сортировка по прямому напряжению (Vf)

Светодиоды классифицируются на основе падения прямого напряжения при 700 мА.
V0: 2.8В - 3.2В
V1: 3.2В - 3.6В
V2: 3.6В - 4.0В
V3: 4.0В - 4.4В
Допуск: ±0.1В

3.2 Сортировка по световому потоку (мВт)

Светодиоды сортируются по их выходной оптической мощности при 700 мА.
PR: 1050 мВт - 1135 мВт
RS: 1135 мВт - 1225 мВт
ST: 1225 мВт - 1325 мВт
TU: 1325 мВт - 1430 мВт
UV: 1430 мВт - 1545 мВт
Допуск: ±10%

3.3 Сортировка по пиковой длине волны (Wp)

Светодиоды группируются в соответствии с их пиковой длиной волны излучения.
P3T: 390 нм - 395 нм
P3U: 395 нм - 400 нм
Допуск: ±3 нм

4. Анализ характеристических кривых

4.1 Относительный световой поток в зависимости от прямого тока

Эта кривая показывает, что оптическая мощность (световой поток) увеличивается с ростом прямого тока, но не линейно. Она имеет тенденцию к насыщению при более высоких токах из-за повышения температуры перехода и снижения эффективности. Конструкторы должны выбрать рабочий ток, который балансирует выходную интенсивность с эффективностью и долговечностью.

4.2 Относительное спектральное распределение

Спектральный график подтверждает узкополосное УФ-излучение с центром около 395 нм. Это характерно для УФ-светодиодов на основе InGaN. Узкий спектр является преимуществом для приложений, требующих активации на определенной длине волны, например, для некоторых фотоинициаторов в УФ-отверждаемых смолах.

4.3 Диаграмма направленности (угол обзора)

График излучения иллюстрирует пространственное распределение света. Типичный угол обзора 55° указывает на умеренно широкий луч, подходящий для приложений, требующих освещения площади, а не сильно сфокусированного пятна.

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

Эта фундаментальная кривая демонстрирует экспоненциальную зависимость, типичную для диода. Прямое напряжение увеличивается с ростом тока. Наклон кривой в рабочей области связан с динамическим сопротивлением устройства.

4.5 Относительный световой поток в зависимости от температуры перехода

Это критически важная кривая для управления тепловым режимом. Она показывает, что оптическая мощность светодиода уменьшается с ростом температуры перехода (Tj). Эффективный теплоотвод имеет первостепенное значение для поддержания стабильной, высокой выходной мощности и обеспечения долгосрочной надежности.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры

Устройство имеет корпус для поверхностного монтажа. Ключевые размерные примечания включают:
- Все линейные размеры указаны в миллиметрах (мм).
- Общий допуск на размеры составляет ±0.2 мм.
- Высота линзы и длина/ширина керамической подложки имеют более жесткий допуск ±0.1 мм.
- Тепловая площадка (часто центральная площадка снизу) электрически изолирована (нейтральна) от анодной и катодной электрических площадок. Это позволяет подключать ее к заземляющему слою или радиатору для управления тепловым режимом без создания электрического короткого замыкания.

5.2 Рекомендуемая разводка контактных площадок на печатной плате

Предоставляется рекомендуемый посадочный чертеж для проектирования печатной платы (ПП). Он включает размеры и расстояние между анодной, катодной и тепловой площадками. Следование этой разводке обеспечивает правильную пайку, электрическое соединение и, что наиболее важно, оптимальный теплоперенос от перехода светодиода к печатной плате.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Предоставлен подробный профиль "температура-время" для пайки оплавлением. Ключевые параметры включают:
- Скорость нагрева.
- Температура и время предварительного нагрева (выдержки).
- Пиковая температура оплавления (не должна превышать максимальную допустимую температуру светодиода).
- Скорость охлаждения. Быстрый процесс охлаждения не рекомендуется, так как он может вызвать термические напряжения.
Важные примечания:
1. Все температурные характеристики относятся к верхней поверхности корпуса светодиода.
2. Профиль может потребовать корректировки в зависимости от используемого конкретного припоя.
3. Всегда желательна минимально возможная температура пайки, обеспечивающая надежное соединение, чтобы минимизировать термические напряжения на светодиоде.
4. Ручная пайка, если это необходимо, должна проводиться при максимальной температуре жала паяльника 300°C не более 2 секунд и только один раз.
5. Пайка оплавлением не должна выполняться более трех раз на одном и том же устройстве.

6.2 Очистка

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт (IPA). Неуказанные или агрессивные химические очистители могут повредить материал корпуса, линзу или внутренние компоненты светодиода.

6.3 Метод управления

Светодиоды - это устройства с токовым управлением. Для обеспечения равномерной яркости, когда несколько светодиодов подключены параллельно в цепи, настоятельно рекомендуется использовать индивидуальный токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым светодиодом. Это компенсирует незначительные различия в прямом напряжении (Vf) между отдельными устройствами, предотвращая "перетягивание" тока и обеспечивая согласованную производительность и долговечность во всей матрице.

7. Упаковка и обращение

7.1 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются в стандартных для отрасли эмбоссированных несущих лентах и на катушках для автоматизированной сборки методом "pick-and-place".
- Указаны размеры ленты (размер гнезда, шаг).
- Указаны размеры катушки (диаметр 7 дюймов), с максимальной вместимостью 500 штук на катушку.
- Пустые гнезда в ленте запечатаны покровной лентой.
- Упаковка соответствует спецификациям EIA-481-1-B.
- Согласно стандарту упаковки, допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов (пустых гнезд).

8. Данные по надежности

Был выполнен комплексный план испытаний на надежность, демонстрирующий надежность продукта. Все испытания показали нулевые отказы из десяти образцов, что указывает на высокую надежность в различных стрессовых условиях.

• Эксплуатация при низкой температуре (LTOL):Температура корпуса -10°C, ток 700 мА в течение 1000 часов.
• Эксплуатация при комнатной температуре (RTOL):Окружающая температура 25°C, ток 1000 мА в течение 1000 часов.
• Эксплуатация при высокой температуре (HTOL):Температура корпуса 85°C, ток 60 мА в течение 1000 часов.
• Эксплуатация во влажных условиях при высокой температуре (WHTOL):60°C / 90% относительной влажности, ток 350 мА в течение 500 часов.
• Термоудар (TMSK):от -40°C до +125°C, 100 циклов.
• Хранение при высокой температуре:Окружающая температура 100°C в течение 1000 часов.

Критерии отказа:Устройство считается отказавшим, если после испытаний его прямое напряжение (Vf) изменилось более чем на ±10% или его световой поток (Φe) ухудшился более чем на ±15% от начальных типичных значений.

9. Примечания по применению и конструктивные соображения

9.1 Основное применение: УФ-отверждение

Этот светодиод идеально подходит для применения в УФ-отверждении, которое включает:
- Отверждение клеев (например, в сборке электроники, медицинских устройствах).
- Отверждение чернил и покрытий (например, печать, защитные покрытия).
- Отверждение смол для 3D-печати (ванная полимеризация).
Длина волны 395 нм эффективна для инициации широкого спектра распространенных фотоинициаторов, используемых в промышленных составах.

9.2 Другие УФ-приложения

- Проверка банкнот и документов.
- Неразрушающий контроль (люминесцентная капиллярная дефектоскопия).
- Медицинская и косметическая фототерапия (при соответствующем медицинском руководстве и сертификации устройства).
- Очистка воздуха и воды (в сочетании с соответствующими катализаторами).

9.3 Критические конструктивные соображения

1. Тепловой менеджмент:Это самый важный фактор для производительности и срока службы. Низкое термическое сопротивление (5°C/Вт) эффективно только в том случае, если светодиод правильно установлен на адекватный радиатор. Температура перехода (Tj) должна поддерживаться как можно ниже, в идеале значительно ниже максимального значения 110°C.
2. Управление постоянным током:Всегда используйте драйвер светодиодов с постоянным током, а не источник постоянного напряжения. Это обеспечивает стабильный световой выход и защищает светодиод от теплового разгона.
3. Защита от электростатического разряда (ESD):Хотя для этого мощного светодиода это явно не указано, обращение с соответствующими мерами предосторожности от электростатического разряда считается хорошей практикой для всех полупроводниковых устройств.
4. Оптическое проектирование:Рассмотрите возможность использования вторичной оптики (линз, отражателей), если требуется определенная диаграмма направленности, так как собственный угол обзора составляет 55°.

10. Техническое сравнение и рыночный контекст

Этот светодиод представляет собой эволюцию УФ-источников света. По сравнению с традиционными технологиями, такими как ртутные лампы, он предлагает явные преимущества:
- Мгновенное включение/выключение:Нет времени на прогрев или охлаждение.
- Долгий срок службы:Десятки тысяч часов против тысяч часов у ламп.
- Эффективность:Более высокая эффективность преобразования электрической энергии в оптическую, что снижает затраты на электроэнергию.
- Компактный размер и гибкость дизайна:Позволяет создавать более компактные и инновационные конструкции продуктов.
- Экологичность:Не содержит ртути, соответствует RoHS и сокращает количество опасных отходов.
- Спектральная чистота:Излучает узкий пик около 395 нм без широкого спектра и инфракрасного (теплового) излучения ламп, что может быть полезно для чувствительных подложек.

11. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: Какой типичный рабочий ток для этого светодиода?
О1: Хотя он может выдерживать до 1000 мА, электрооптические характеристики и сортировка указаны при 700 мА, что является распространенной рекомендуемой рабочей точкой, балансирующей выходную мощность и эффективность.

В2: Почему тепловая площадка электрически нейтральна?
О2: Это позволяет разработчикам подключать площадку непосредственно к большой медной области (тепловая земля) на печатной плате для максимального рассеивания тепла, не беспокоясь о создании электрического короткого замыкания с анодом или катодом.

В3: Могу ли я управлять несколькими светодиодами параллельно от одного источника тока?
О3: Не рекомендуется без индивидуальных последовательных резисторов для каждого светодиода. Из-за естественных вариаций Vf светодиоды, подключенные параллельно, не будут равномерно распределять ток, что приведет к несоответствию яркости и потенциальному перетоку в некоторых устройствах.

В4: Как интерпретировать код группы?
О4: Код на упаковке (например, V1/ST/P3U) сообщает вам конкретную группу производительности для этого светодиода: его группу по прямому напряжению (V1), группу по световому потоку (ST) и группу по пиковой длине волны (P3U). Это позволяет точно выбирать светодиоды в приложениях, требующих точного соответствия параметров.

12. Принципы работы и технология

Это полупроводниковый источник света. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее энергию его запрещенной зоны, электроны и дырки рекомбинируют в активной области кристалла, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны 395 нм достигается путем проектирования ширины запрещенной зоны используемых полупроводниковых материалов, обычно нитрида алюминия-галлия (AlGaN) или нитрида индия-галлия (InGaN) с определенным составом. УФ-свет излучается через прозрачный корпус, который включает линзу для формирования выходного луча.

13. Отраслевые тенденции и перспективы

Рынок УФ-светодиодов переживает значительный рост, обусловленный:
1. Поэтапным отказом от ртутных ламп:Глобальные нормативные акты, такие как Минаматская конвенция, ускоряют внедрение безртутных альтернатив.
2. Достижения в эффективности и мощности:Постоянные исследования и разработки улучшают эффективность (WPE) и максимальную выходную мощность УФ-C, УФ-B и УФ-A светодиодов, делая их жизнеспособными для более требовательных приложений.
3. Миниатюризация и интеграция:УФ-светодиоды позволяют создавать портативные устройства с питанием от батарей для дезинфекции, отверждения и сенсорных применений, открывая новые потребительские и профессиональные рынки.
4. Интеллектуальные и связанные системы:Интеграция с датчиками и IoT-платформами позволяет осуществлять точный контроль дозы и удаленный мониторинг в системах отверждения и очистки. Продукт, описанный здесь, является частью этой более широкой тенденции к эффективным, надежным и управляемым твердотельным УФ-решениям.