Технический документ UV LED PLCC-2 2.8x3.5x0.65 мм – Прямое напряжение 3.2 В типовое – Мощность 0.7 Вт – Длина волны пика 365–375 нм

1. Обзор продукта

Этот ультрафиолетовый (УФ) светодиод выполнен в стандартном поверхностно-монтажном корпусе PLCC-2 (пластиковый корпус с выводами) с компактными размерами 2,8 мм × 3,5 мм × 0,65 мм. Он излучает в спектре UVA с пиковой длиной волны от 365 до 375 нм, что делает его подходящим для таких применений, как УФ-дезинфекция, УФ-отверждение чернил и клеев, а также уход за ногтями. Устройство имеет широкий угол обзора 120°, обеспечивающий равномерное освещение целевой области. Оно совместимо со стандартными процессами SMT-сборки и поставляется на ленте и катушке (4000 штук на катушку). Изделие соответствует требованиям RoHS и имеет уровень чувствительности к влаге 3.

Устройство обеспечивает высокую лучевую эффективность и длительный срок службы при использовании в указанных пределах. Оно доступно в нескольких бинах по прямому напряжению, лучистому потоку и пиковой длине волны, что позволяет разработчикам выбрать оптимальный класс производительности для своего приложения. Корпус PLCC-2 обеспечивает хорошее рассеивание тепла и механическую прочность для автоматизированной сборки.

1.1 Основные характеристики

• Поверхностно-монтажный корпус PLCC-2
• Угол обзора: 120°
• Подходит для всех видов SMT-сборки и оплавления пайки
• Уровень чувствительности к влаге: Уровень 3
• Соответствует RoHS
• Доступен в упаковке на ленте и катушке (4000 шт./кат.)
• Защита от электростатического разряда: 1000 В (HBM)

1.2 Целевые применения

• Ультрафиолетовая дезинфекция (поверхностей, воды, воздуха)
• УФ-отверждение клеев и покрытий
• УФ-отверждение чернил (полиграфическая промышленность)
• Уход за ногтями (отверждение геля)
• Общее УФ-освещение и фототерапия

2. Анализ технических параметров

2.1 Электрические и оптические характеристики (при Ts = 25°C, IF = 150 мА)

Светодиод питается типовым прямым током 150 мА. Прямое напряжение (VF) разбито на четыре диапазона: B11 (3,0–3,2 В), B12 (3,2–3,4 В), B13 (3,4–3,6 В) и B14 (3,6–3,8 В). Типовое прямое напряжение составляет около 3,2 В для бина B12, который является распространенным выбором для работы при 150 мА. Обратный ток (IR) ограничен 10 мкА при VR = 5 В, что указывает на хороший выпрямительный переход.

Общий лучистый поток (Φe) разбит на бины: 1B26 (90–112 мВт), 1B27 (112–140 мВт), 1B28 (140–180 мВт), 1B29 (180–224 мВт). Пиковая длина волны (λp) разбита на бины UA54 (365–370 нм) и UA55 (370–375 нм). Угол обзора указан как 120° (половинный угол ±60°). Тепловое сопротивление от перехода к точке пайки (RthJ-S) составляет 45 °C/Вт типовое.

2.2 Абсолютные максимальные значения

Светодиод не должен эксплуатироваться за пределами абсолютных максимальных значений, чтобы избежать повреждения: максимальная рассеиваемая мощность составляет 0,7 Вт, пиковый прямой ток — 180 мА (условия ширины импульса не указаны, но типичны для коротких импульсов), обратное напряжение — 5 В, и защита от ЭСР (HBM) — 1000 В. Диапазон рабочих температур от –40 до +85 °C, температура хранения от –40 до +100 °C, максимальная температура перехода — 95 °C. Критически важно поддерживать температуру перехода ниже 95 °C для обеспечения надежности; тепловой дизайн должен быть тщательно продуман.

3. Пояснение системы бинирования

Продукт сортируется по бинам для прямого напряжения, лучистого потока и пиковой длины волны, что позволяет заказчикам выбрать подходящий уровень производительности. Коды бинов напечатаны на этикетке катушки (например, B11 для VF 3,0–3,2 В, 1B26 для потока 90–112 мВт, UA54 для длины волны 365–370 нм). Формат маркировки включает поля: номер детали, номер спецификации, номер партии, код бина и конкретные значения VF, Φe и WLP. Это обеспечивает прослеживаемость и упрощает управление запасами.

4. Анализ кривых характеристик

4.1 Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (I-V кривая)

Типовая I-V кривая показывает, что при 150 мА прямое напряжение находится в диапазоне 3,2–3,6 В. Кривая характерна для GaN-основного УФ-светодиода. При увеличении тока VF возрастает нелинейно; при более низких токах (например, 30 мА) VF составляет около 3,3 В. Кривая полезна для проектирования токоограничивающих резисторов или драйверов с постоянным током.

4.2 Относительная мощность в зависимости от прямого тока

Относительная лучистая мощность увеличивается с прямым током вплоть до максимального номинального тока. При 150 мА относительная мощность составляет примерно 100% (нормализовано). При более низких токах эффективность несколько выше из-за уменьшенного теплового спада. Эта линейная зависимость полезна для приложений диммирования.

4.3 Влияние температуры

Температура пайки (Ts) влияет на относительную лучистую мощность. При увеличении Ts с 25°C до 125°C относительная мощность падает примерно на 40%. Этот тепловой спад должен компенсироваться адекватным тепловым управлением. Максимально допустимая температура пайки для непрерывной работы ограничена ограничением температуры перехода (95 °C). Кривая снижения номиналов (Ts в зависимости от прямого тока) показывает, что при более высоких температурах окружающей среды ток возбуждения должен быть уменьшен, чтобы оставаться в безопасных пределах.

4.4 Спектральное распределение

Спектральное распределение показывает пик около 365–375 нм с полной шириной на полувысоте (FWHM) примерно 10–15 нм. Излучение в основном находится в диапазоне UVA, что эффективно для активации фотоинициаторов при отверждении и для бактерицидных применений. Обратите внимание, что длины волн УФ-С (ниже 280 нм) не производятся; это устройство безопасно для многих потребительских применений при использовании с соответствующей защитой.

4.5 Диаграмма направленности

Диаграмма излучения указывает на ламбертовское распределение с углом половинной мощности ±60° (всего 120°). Интенсивность относительно равномерна в центральной области, что делает его подходящим для заливного освещения. Боковое излучение полезно для приложений, требующих широкого покрытия.

5. Механическая информация и информация об упаковке

5.1 Размеры корпуса

Размеры корпуса PLCC-2 составляют 2,80 мм × 3,50 мм с высотой (толщиной) 0,65 мм. Вид снизу показывает две контактные площадки: анод и катод. Полярность обозначена выемкой или маркировкой на корпусе. Рекомендуемый рисунок для пайки (посадочное место) имеет размеры: 2,10 мм × 2,10 мм для каждой площадки с шагом 2,08 мм. Общая рекомендуемая длина контактной площадки для пайки составляет 2,80 мм, ширина — 3,50 мм (соответствует корпусу). Все допуски составляют ±0,2 мм, если не указано иное.

5.2 Полярность и обращение

Устройство поляризовано; катодная сторона обычно маркируется. Следует проявлять осторожность, чтобы не прикладывать обратное напряжение, которое может вызвать миграцию и повреждение. При обращении используйте пинцет за боковые поверхности, избегайте касания силиконовой линзы (верхняя поверхность), так как она мягкая и может притягивать пыль или повредиться.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль оплавления при пайке

Светодиод разработан для бессвинцовой пайки оплавлением. Рекомендуемый профиль имеет зону предварительного нагрева (150–200 °C) в течение 60–120 секунд, скорость нарастания температуры не более 3 °C/с, время выше 217 °C до 60 секунд, пиковую температуру 260 °C в течение не более 10 секунд и скорость охлаждения не более 6 °C/с. Общее время от 25 °C до пика должно быть в пределах 8 минут. Оплавление не должно выполняться более двух раз, и если интервал между двумя процессами пайки превышает 24 часа, светодиоды могут впитать влагу и повредиться; перед вторым оплавлением рекомендуется сушка.

6.2 Ручная пайка и ремонт

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с температурой ниже 300 °C не более 3 секунд. Допускается только одна операция ручной пайки. Ремонт после оплавления не рекомендуется; если это неизбежно, используйте двусторонний паяльник и предварительно проверьте, что характеристики светодиода не ухудшились.

6.3 Меры предосторожности

• Не прикладывайте механическое напряжение к светодиоду во время или сразу после пайки (особенно когда корпус горячий).
• Избегайте монтажа светодиодов на деформированных печатных платах и не изгибайте плату после пайки.
• Не охлаждайте устройство быстро после оплавления; дайте ему естественно остыть до комнатной температуры.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Лента-носитель и катушка

Светодиоды поставляются в тисненой ленте-носителе шириной 8,00 мм, шагом 4,00 мм и покровной лентой. Диаметр катушки 178 мм ±1 мм, диаметр ступицы 60 мм ±1 мм, ширина ленты 12 мм. На каждой катушке 4000 штук. Этикетка катушки включает номер детали, номер спецификации, номер партии, коды бинов (VF, Φe, WLP), количество и код даты.

7.2 Чувствительность к влаге и хранение

Устройство имеет уровень чувствительности к влаге 3. До вскрытия герметичного влагозащитного пакета условия хранения: ≤30 °C и ≤75% относительной влажности в течение не более года. После вскрытия светодиоды должны быть использованы в течение 24 часов при хранении при ≤30 °C и ≤60% относительной влажности. Если индикаторная карта влажности показывает избыточную влажность или время хранения превышено, перед использованием требуется сушка при 60 ±5 °C в течение ≥24 часов.

8. Примечания по применению и проектные соображения

8.1 Тепловое управление

Поскольку эффективность и срок службы светодиода сильно зависят от температуры перехода, адекватный отвод тепла имеет решающее значение. Тепловое сопротивление от перехода к точке пайки составляет 45 °C/Вт. При рассеиваемой мощности 0,7 Вт (например, VF=3,5 В × IF=200 мА, но максимальный ток 180 мА, типовой 150 мА дает ~0,525 Вт) повышение температуры перехода над точкой пайки составляет около 0,525 × 45 = 23,6 °C. Если температура окружающей среды 85 °C, температура перехода будет ~109 °C, что превышает предел в 95 °C. Поэтому для условий высокой температуры ток должен быть снижен или использован больший радиатор.

8.2 Проектирование схемы

Всегда используйте токоограничивающий резистор или драйвер с постоянным током, чтобы предотвратить превышение тока из-за вариаций прямого напряжения. Не прикладывайте обратное напряжение. Чувствительность к ЭСР составляет 1000 В (HBM); используйте защитное оборудование от ЭСР при обращении и сборке. Материал крепления не должен содержать сернистых соединений более 100 ppm, а содержание галогенов (бром и хлор по отдельности<900 ppm, всего<1500 ppm) для предотвращения коррозии светодиода.

8.3 Очистка

Если требуется очистка после пайки, используйте изопропиловый спирт (IPA). Избегайте ультразвуковой очистки, так как она может повредить проволочные соединения. Другие растворители следует тестировать на совместимость с силиконовым герметиком и материалом корпуса. Силиконовая поверхность мягкая и может притягивать пыль; при необходимости очищайте осторожно.

9. Техническое сравнение

По сравнению со стандартными видимыми светодиодами, этот УФ-светодиод имеет более высокое прямое напряжение (3,0–3,8 В против ~2,0–3,0 В для видимых) и более низкую эффективность (лучистая мощность по сравнению с лучистым потоком). Тем не менее, он обеспечивает узкий спектр излучения UVA, оптимизированный для фотохимических процессов. Корпус PLCC-2 широко используется и совместим с существующей инфраструктурой pick-and-place и оплавления. Продукт конкурирует с другими УФ-светодиодами аналогичной мощности; его преимущество заключается в компактном форм-факторе, широком угле обзора и множестве вариантов бинирования для подбора производительности.

10. Часто задаваемые вопросы

В1: Как выбрать правильный бин прямого напряжения?
Выберите бин, соответствующий напряжению питания вашего драйвера. Для драйвера с постоянным током 150 мА и выходным напряжением 3,4 В подойдут B12 (3,2–3,4 В) или B13 (3,4–3,6 В). Всегда учитывайте падение напряжения на драйвере и любом последовательном резисторе.

В2: Каков ожидаемый срок службы этого светодиода?
Срок службы явно не указан в техническом описании, но при правильном тепловом управлении (температура перехода ниже 85 °C) типовые УФ-светодиоды достигают срока службы L70 10 000–20 000 часов. Высокие температуры перехода резко сокращают срок службы.

В3: Можно ли импульсно подавать более высокий ток?
Максимальный пиковый прямой ток составляет 180 мА. При импульсной работе с низким рабочим циклом (<10%) возможны более высокие импульсные токи, но не следует превышать абсолютные максимальные значения. Проконсультируйтесь с производителем.

В4: Вредно ли УФ-излучение для человека?
Излучение UVA (365–375 нм) может вызывать старение кожи и повреждение глаз при длительном воздействии. Следует использовать соответствующую защиту или защитные очки. Светодиод не является источником УФ-С, но все же требует мер предосторожности.

11. Практические примеры использования

Пример 1 – УФ-отверждение печатных плат:Система отверждения паяльной маски использует массив таких светодиодов. С углом обзора 120° один ряд светодиодов может равномерно освещать ленту шириной 10 см. Общий лучистый поток 180 мВт на светодиод (бин 1B28) позволяет быстрое отверждение на расстоянии 5 мм.

Пример 2 – Лампа для ногтей:В лампе для отверждения ногтей несколько светодиодов расположены полукругом. Пик 365–370 нм соответствует поглощению фотоинициаторов в гель-лаках. Компактный размер позволяет создать тонкий дизайн лампы.

Пример 3 – Дезинфекция:Для дезинфекции поверхностей небольших предметов (например, чехлов телефонов) одного светодиода, работающего при 150 мА, достаточно, чтобы инактивировать бактерии на площади 10 см² за несколько минут воздействия. Можно добавить отражатель для концентрации луча.

12. Принцип работы УФ-светодиодов

Этот светодиод использует полупроводниковую структуру на основе нитрида галлия (GaN), которая излучает свет при рекомбинации электронов и дырок в активной области. Корпус PLCC-2 состоит из выводной рамки с интегрированным отражающим стаканчиком, крепления кристалла, проволочных соединений и силиконового герметика, прозрачного для UVA. Силиконовая линза защищает кристалл и формирует световой выход. Тепловая площадка на нижней части корпуса позволяет проводить тепло к печатной плате. Устройство предназначено для работы с постоянным током; прямое напряжение определяется шириной запрещенной зоны активного слоя (≈3,4 эВ для 365 нм).

13. Рынок и технологические тенденции

УФ-светодиоды все чаще заменяют традиционные ртутные лампы в приложениях отверждения, дезинфекции и медицины благодаря малым размерам, мгновенному включению/выключению, отсутствию времени прогрева и экологической безопасности (без ртути). Тенденция направлена на более высокие плотности мощности (например, 1 Вт на кристалл) и более короткие длины волн (УФ-С для дезинфекции). Однако UVA-светодиоды, такие как этот, остаются рабочей лошадкой для отверждения, поскольку они более эффективны и имеют более длительный срок службы, чем УФ-С светодиоды. Будущие разработки включают улучшенную эффективность вывода света (через текстурированные подложки или конструкции flip-chip) и интегрированную оптику (например, коллимирующие линзы). Корпус PLCC-2 этого продукта является зрелой технологией, обеспечивающей низкозатратное крупносерийное производство.