Техническая спецификация LTPL-C036UVG385 - УФ светодиод высокой мощности - 3.7В тип. - 4.4Вт макс. - 380-390нм

1. Обзор продукта

Данный продукт представляет собой высокопроизводительный, энергоэффективный источник ультрафиолетового (УФ) излучения, предназначенный в первую очередь для процессов УФ отверждения и других распространенных УФ применений. Он представляет собой прогресс в твердотельном освещении, объединяя длительный срок службы и высокую надежность, присущие светоизлучающим диодам (LED), с уровнями интенсивности, конкурентоспособными по сравнению с традиционными УФ источниками. Эта технология предлагает значительную гибкость проектирования и открывает новые возможности для замены традиционных УФ технологий, таких как ртутные лампы, твердотельными УФ решениями.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные особенности данной серии УФ светодиодов подчеркивают её преимущества для интеграции в промышленные и производственные системы. Продукт совместим с интегральными схемами (ИС), что облегчает электронное управление и интеграцию в автоматизированные системы. Продукт соответствует директиве RoHS и не содержит свинца, удовлетворяя строгим международным экологическим и нормам безопасности. Основное преимущество — снижение общих эксплуатационных расходов, достигаемое за счет более высокой электрической эффективности и меньшего энергопотребления по сравнению с традиционными источниками. Кроме того, увеличенный срок службы и надежность LED-технологии значительно сокращают затраты на обслуживание и простои, связанные с заменой ламп.

2. Технические параметры: Подробное объективное описание

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Максимальный постоянный прямой ток (If) составляет 1000 мА. Максимальная потребляемая мощность (Po) — 4.4 Вт. Диапазон рабочих температур (Topr) устройства составляет от -40°C до +85°C, диапазон температур хранения (Tstg) — от -55°C до +100°C. Максимально допустимая температура перехода (Tj) — 110°C. Крайне важно избегать длительной работы светодиода в условиях обратного смещения, так как это может привести к выходу компонента из строя.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры указаны для стандартных условий испытаний: температура окружающей среды 25°C и прямой ток (If) 700мА, что, по-видимому, является типичной рабочей точкой. Прямое напряжение (Vf) варьируется от минимума 2.8В до максимума 4.4В, типичное значение — 3.7В. Световой поток (Φe), то есть общая оптическая мощность в УФ спектре, составляет от 1050 мВт (мин.) до 1545 мВт (макс.), типичное значение — 1230 мВт. Пиковая длина волны (λp) указана в диапазоне от 380 нм до 390 нм, что относит его к спектру UVA. Угол обзора (2θ1/2) обычно составляет 55 градусов. Тепловое сопротивление от перехода к точке пайки (Rthjs) обычно равно 5.0 °C/Вт, что является ключевым параметром для проектирования системы теплового управления.

3. Объяснение системы бинов

Продукт классифицируется по бинам на основе ключевых параметров производительности для обеспечения стабильности в применении. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с близко сгруппированными характеристиками.

3.1 Бинирование по прямому напряжению (Vf)

Светодиоды сортируются на четыре бина напряжения (V0 до V3) при токе 700мА. Бины: V0 (2.8В - 3.2В), V1 (3.2В - 3.6В), V2 (3.6В - 4.0В) и V3 (4.0В - 4.4В). Допуск для этой классификации составляет +/- 0.1В.

3.2 Бинирование по световому потоку (мВт)

Оптическая выходная мощность сортируется на пять категорий (PR до UV) при токе 700мА. Бины: PR (1050-1135 мВт), RS (1135-1225 мВт), ST (1225-1325 мВт), TU (1325-1430 мВт) и UV (1430-1545 мВт). Допуск составляет +/- 10%.

3.3 Бинирование по пиковой длине волны (Wp)

УФ спектр разделен на два бина по длине волны: P3R (380-385 нм) и P3S (385-390 нм) с допуском +/- 3нм. Код бина нанесен на каждую упаковочную пачку для обеспечения прослеживаемости.

4. Анализ кривых производительности

4.1 Относительный световой поток в зависимости от прямого тока

Эта кривая показывает зависимость оптической мощности светодиода от тока накачки. Как правило, световой поток увеличивается с ростом тока, но может демонстрировать сублинейный рост при высоких токах из-за усиления тепловых эффектов и снижения эффективности. Разработчики используют это для определения оптимального тока накачки, балансируя выходную мощность и срок службы.

4.2 Относительное спектральное распределение

Этот график показывает интенсивность излучения на разных длинах волн, с центром вокруг пиковой длины волны (380-390нм). Он отображает спектральную ширину, что важно для применений, где определенные фотоинициаторы активируются определенными длинами волн.

4.3 Диаграмма направленности / Угол обзора

Диаграмма направленности иллюстрирует пространственное распределение интенсивности света. Типичный угол обзора 55 градусов (полная ширина на половине максимума) указывает на умеренно широкий луч, что подходит для равномерного освещения области в применениях отверждения.

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

Эта фундаментальная электрическая характеристика показывает экспоненциальную зависимость между напряжением и током в диоде. Она имеет решающее значение для проектирования соответствующей схемы драйвера, поскольку небольшое изменение напряжения может вызвать большое изменение тока.

4.5 Относительный световой поток в зависимости от температуры перехода

Эта кривая демонстрирует тепловую зависимость оптической мощности. Выходная мощность УФ светодиода обычно снижается с ростом температуры перехода. Эффективный теплоотвод необходим для поддержания высокой и стабильной выходной мощности, что делает это критически важным аспектом проектирования.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры

В спецификации приведены подробные механические чертежи со всеми размерами в миллиметрах. Общие допуски на размеры составляют ±0.2мм, в то время как допуски на высоту линзы и длину/ширину керамической подложки более жесткие — ±0.1мм. Важное примечание указывает, что тепловая площадка на нижней стороне устройства электрически нейтральна (изолирована) от анодной и катодной электрических площадок.

5.2 Рекомендуемая разводка контактных площадок на печатной плате

Предоставлена подробная диаграмма посадочного места для проектирования печатной платы (ПП). Она включает размеры и расстояния для подключения анода, катода и тепловой площадки. Соблюдение этой разводки обеспечивает правильную пайку, электрическое соединение и, что наиболее важно, оптимальный теплоперенос от перехода светодиода к ПП и радиатору.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Подробный график зависимости температуры от времени определяет рекомендуемый процесс пайки оплавлением. Ключевые параметры включают предварительный нагрев, выдержку, пиковую температуру оплавления и скорость охлаждения. В примечаниях подчеркивается, что все температуры относятся к верхней стороне корпуса. Быстрое охлаждение не рекомендуется. Всегда желательна минимально возможная температура пайки, обеспечивающая надежное соединение, чтобы минимизировать термические напряжения на светодиоде.

6.2 Инструкции по ручной пайке

Если необходима ручная пайка, максимально рекомендуемые условия — 300°C в течение не более 2 секунд, и это должно быть выполнено только один раз. Пайка оплавлением не должна выполняться более трех раз максимум.

6.3 Инструкции по очистке

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только спиртосодержащие растворители, такие как изопропиловый спирт. Использование неуказанных химических жидкостей запрещено, так как они могут повредить материал корпуса светодиода.

7. Информация об упаковке и обращении

7.1 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются на формованной несущей ленте и катушках для автоматической сборки методом "pick-and-place". Предоставлены подробные размеры как для карманов ленты, так и для стандартных 7-дюймовых катушек. Лента запечатана верхней крышкой. Максимальная загрузка на 7-дюймовую катушку — 500 штук. Спецификации соответствуют стандарту EIA-481-1-B.

8. Рекомендации по применению и соображения проектирования

8.1 Типичные сценарии применения

Основное применение — УФ отверждение, используемое в таких отраслях, как полиграфия, покрытия, клеи и стоматология. Другие распространенные УФ применения включают возбуждение флуоресценции, обнаружение подделок и стерилизацию медицинского оборудования (в пределах своего диапазона длин волн).

8.2 Метод управления и проектирование схемы

Светодиод — это устройство, управляемое током. Для обеспечения равномерности интенсивности, когда несколько светодиодов подключены параллельно в одном применении, настоятельно рекомендуется включать токоограничивающий резистор последовательно с каждым отдельным светодиодом. Это компенсирует незначительные различия в прямом напряжении (Vf) между разными экземплярами, предотвращая "перетягивание" тока и обеспечивая равномерный световой выход и долговечность всей матрицы.

8.3 Тепловой менеджмент

Учитывая типичное тепловое сопротивление 5.0 °C/Вт и чувствительность выходной мощности к температуре перехода (как показано на кривых производительности), эффективный теплоотвод является обязательным условием для надежной работы на высокой мощности. Печатная плата должна быть спроектирована с достаточным количеством тепловых переходных отверстий и, возможно, подключена к внешнему радиатору. Максимальная температура перехода 110°C не должна превышаться.

9. Надежность и гарантия качества

9.1 План испытаний на надежность

В спецификации изложена комплексная программа испытаний на надежность, проводимых на продукте. Испытания включают: Работа при низкой температуре (LTOL при -10°C), Работа при комнатной температуре (RTOL), Работа при высокой температуре (HTOL при 85°C), Работа во влажных условиях при высокой температуре (WHTOL при 60°C/90% отн. влаж.), Термоудар (TMSK) и Хранение при высокой температуре. Во всех перечисленных испытаниях за указанные периоды (500 или 1000 часов) не было зафиксировано ни одного отказа из 10 образцов.

9.2 Критерии отказа

Четко определены критерии для определения отказа устройства после испытаний на надежность. Смещение прямого напряжения (Vf) более чем на ±10% от его начального значения при типичном рабочем токе считается отказом. Аналогично, смещение светового потока (Φe) более чем на ±15% от его начального значения считается отказом.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Какой рекомендуемый рабочий ток?

Хотя абсолютный максимальный ток составляет 1000 мА, все электрооптические характеристики и бины указаны при 700 мА, что указывает на то, что это предполагаемая типичная рабочая точка для оптимальной производительности и срока службы.

10.2 Как интерпретировать бины для моего проекта?

Выбирайте бины в соответствии с требованиями вашей системы. Для схем с токовым управлением бины Vf менее критичны, если используются индивидуальные токоограничивающие резисторы. Бин светового потока (мВт) напрямую влияет на скорость отверждения или интенсивность света. Бин длины волны (Wp) должен соответствовать спектру активации вашего фотоинициатора или применения.

10.3 Можно ли управлять несколькими светодиодами, подключенными параллельно, без резисторов?

Это не рекомендуется. Из-за естественных вариаций Vf светодиоды, подключенные непосредственно параллельно, не будут распределять ток равномерно. Светодиод с наименьшим Vf будет потреблять больше тока, потенциально перегреваться и выходить из строя, вызывая цепную реакцию. Всегда используйте последовательный резистор для каждой параллельной ветви или, что еще лучше, используйте драйвер постоянного тока, предназначенный для нескольких каналов.

11. Техническое введение и принцип работы

Данное устройство представляет собой полупроводниковый ультрафиолетовый светоизлучающий диод. Он работает по принципу электролюминесценции в специально разработанном полупроводниковом материале (обычно на основе нитрида алюминия-галлия — AlGaN). Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов. Удельная ширина запрещенной зоны материала AlGaN определяет, что излучаемые фотоны находятся в ультрафиолетовом диапазоне (380-390 нм, UVA). Корпус спроектирован для эффективного вывода этого света, обеспечивая при этом надежный тепловой путь для отвода тепла, генерируемого на полупроводниковом переходе.